白光LED通常由一个恒定直流电流源驱动,以保持恒定的亮度。在采用单颗锂离子电池供电的便携式应用中,白光LED以及电流源上的电压降之总和可以比电池电压更高或更低,这意味着白光LED某些时候需要对电池电压进行升压。
同样的,电压转换在两个阶段内完成。在第一个阶段,开关S1到S3关闭,而开关S4到S8打开。因此C1和C2并联,假设C1等于C2,则充电到一半的输入电压︰
输出电容CHOLD提供输出负载电流。随着这个电容的放电,输出电压降低到期望的输出电压以下,第二个阶段是被激活来将输出电压增高到这个值以上。在第二阶段,C1和C2并联,连接在VIN和VOUT之间。开关S4到S7关闭,而S1到S3和S8打开。因为电容两端的电压降并不能突变,输出电压跳变到输入电压值的1.5︰
电压升压是通过以下的模式完成︰通过关闭S8并保持S1到S7打开,电压转换可以获得1倍的增益。
脉冲频率调制(PFM)方案
图4介绍了一种简化的脉冲频率调制(PFM)调压方案,该方案利用了多个增益。
图4︰开关电容电压调节器框图。
下调的输出电压通过PUMP/SKIP比较器与1.2V的电压基准比较。PUMP/SKIP比较器输出电压在启动时线性上升,提供软启动功能。当输出电压超过期望的极限,器件不会开启,消耗的电源电流将很小。在这种空闲状态的期间,输出电容CHOLD提供输出负载电流。随着这个电容不断放电以及输出电压降低到期望的输出电压以下,电荷泵被激活直到输出电压再次达到高于这个值。
在轻负载下,PFM调节架构的主要优势是很明显的。通常通过输出电容提供负载电能。电源电流非常低,输出电容只需要偶尔通过电荷泵进行再次充电。
总之,调压电荷泵在一个宽的输入范围内不能维持高的效率,因为输入-输出电流比根据基本的电压转换进行调节,任何比输入电压乘以电荷泵增益所得的值更低的输出电压将导致转换器内额外的功耗,并且效率会成比例地降低。
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