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2010年7月23日 (金)

ダイオードチャージポンプのはなし

ダイオードチャージポンプとは
[ Diode Charge Pump ]で、矩形波信号を利用し、ダイオードを使い電荷をコンデンサーに蓄えながら電圧を昇圧する回路です。
ハード的には
D_chgpmp 右図に正電源(上側)、負電源(下側)の回路を示します。Vin で入力された電圧をそれぞれ 3倍の正電圧、2倍の負電圧になります。正電源の場合はVinからさらに加えますので、3倍になります。しかしながら各段階で使用するショットキーバリアダイオードの順方向電圧(0.3V程度)分電圧が落ちますし、回路ロスもありますので完全に3倍にはなりません。 以前ハンディタイプの受信機を開発した時にVCOのコントロール電圧を 0V〜 12V程度ほしい時があり、電源電圧5Vのセットでこの回路を使用して12Vを生成しました。コンデンサはタンタルコンデンサーを使って小型化した覚えがあります。クロック周波数を上げればコンデンサーの容量が小さくて済みますが、回路ロスも増えます。マイコンが生成できる数10KHz程度が利用しやすいと考えます。出力出来る電流は最大でも 10mA程度ですので、電流を流す利用方法には適しません。
 負電源の応用として GaAs-FET などのゲートバイアス電源に利用する事が上げられます。ノイズを除去する意味ではそのままでは利用しにくいので、-8V程度を生成した後にシリーズレギュレーターで -5Vを生成するようにします。
ソフト的には
 同様なスイッチドキャパシタ動作のしくみの GaAsバイアス用のICがナショナルセミコンダクター社のLM2687などが開発されています。105KHz動作でリップル 1mV程度、10mA時に効率90%とかなり優れた性能です。

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