求有300ma负电压输出的电荷泵集成块

bobby_jack

t3486784401 发表于 2024-3-21 15:49
友情提示： 电荷泵要带载 80% 的效率有点耍流氓。电容每充电一次，就有至少 50% 的能量被浪费掉。

随便 ...

你好，

看了那文章，但讲的是十几MHz的应用，分布电容与开关前后沿影响是会很大。先前做E类发信机时碰到过类似的问题，结果是尽管520的许多参数都好过510，但因为电容大而造成性能下降，特别在高频段。后来改成D类，效果反而好得多。

电容泵的频率要低得多，应该影响不大。还有，提供资料的多是国外知名厂商，他们吹牛的本事似乎要缺点火候。

如果找不到其它方案的话，我就试试LM27762了。除了焊接难外，最大的问题是无法先用洞洞板试试。

谢谢你的提醒。

bobby_jack

岳耳 发表于 2024-3-21 15:39
LM27762焊接不难，焊盘上先上层锡，然后电烙铁压在芯片上温度稍搞点，一会儿焊盘上的锡融化就好了，可以选 ...

回9楼和12楼

好的，我试试27752。

说来也难为情：有热风枪，也有锡浆，但不会用。年纪大了，越来越蠢。

t3486784401

bobby_jack 发表于 2024-3-21 16:46
你好，

看了那文章，但讲的是十几MHz的应用，分布电容与开关前后沿影响是会很大。先前做E类发信机时 ...

其实你需要思考下： 为什么要用高频？
高频是为了减小能量变换器件的体积，你用低频是可以，但是需要巨大的理想电容。

开关损耗在电容的能量损耗（即文中的电荷损耗）面前，不值得一提。
更进一步，满市场的 DCDC 电源，为什么电功率变换核心都是电感升降压？

这是高中的物理知识，电容储能 W= 0.5*C*U^2，
然后你可以算下，为了给电容充到这个能量，前一级电源做了多少电功。

我可以预计，如果你能做出这个 -5v, 300mA 的电荷泵，满载工作（1.5W）时，
核心的倍压电容会有非常夸张的发热量，对应那个 20%-30% 的能量效率。

bobby_jack

t3486784401 发表于 2024-3-21 22:13
其实你需要思考下： 为什么要用高频？
高频是为了减小能量变换器件的体积，你用低频是可以，但是需要 ...

你好，

好象有点偏题，侧重点不是寻找合适的电荷泵，而成了转换效率之争了。

在正常情况下电容的Q值都是比较高的，至少也有个百儿八十吧。那就意味着充放电损耗充其量也就是百分之几。难道我的认知有错？

建议你我都多多学习相关理论知识。

谢谢关注。

t3486784401

bobby_jack 发表于 2024-3-21 22:43
你好，

好象有点偏题，侧重点不是寻找合适的电荷泵，而成了转换效率之争了。

我说的损耗不是 Q 值对应的电容介质损耗，而是直流电压源无法 100% 把能量充给电容，包括理想电容，
会有至少 50% 的能量消耗在线路上，以发热、电磁波形式耗散掉。

举例： 电源 E，通过电阻 R 给电容 C 充满电，电容极板电荷 Q=C*E。
可以算得电源输出能量 W1= E*Q = C*E^2，电容最终储存能量 W2= 0.5*C*E^2.
这个结果和电阻 R 无关，即无论你电路怎么优化，直接理论上就要浪费掉一半的能量。

这就是看到要 1.5W 输出功率时，比较犹豫的地方。毕竟整体发热可不小。

bobby_jack

t3486784401 发表于 2024-3-21 23:10
我说的损耗不是 Q 值对应的电容介质损耗，而是直流电压源无法 100% 把能量充给电容，包括理想电容，
...

你好，从头象来看你似乎比较年轻，很高兴矿坛后继有人。当然，也有可能是我判别错了。

从公式 “电源输出能量 W1= E*Q = C*E^2，电容最终储存能量 W2= 0.5*C*E^2”，从而得了效率不超过50%的结论是不正确的。因为此处的0.5C指的是因为随着时间的推迟，电容被逐渐充满，充电电流不断减小，最终趋于0后得到的以时间来表示的等效平均值，也就是说充电过程中电路中的电量是时间的函数，即二分之一。那也是电源实际输出能量。

所以，如果电容是理想电容，开关是理想开关，线路是理想线路，那效率就是100%。

正因为电容不是理想电容（有介质损耗），开关不是理想开关（有内阻，上下沿时间关系不大），线路不是理想线路（影响很小，毕竟才几十K到几M），效率不可能达到100%，但近年来生产的电荷泵往往都能做到80%或更高。那些最终用户也都不是吃素的，过分虚标不会有好果子。与恒大之流还是有区别的么。

仅供参考。如有错处，请斧正。

mov99

如果非要先在洞洞板上测试，把芯片焊盘向上，丝印面用双面胶粘在洞洞板上，用多股细铜线中的单根把焊盘引出；虽然能测试，但实验效果肯定不如成品PCB

t3486784401

bobby_jack 发表于 2024-3-22 08:44
你好，从头象来看你似乎比较年轻，很高兴矿坛后继有人。当然，也有可能是我判别错了。

从公式 “电源 ...

提醒一点： 理想电压源+理想开关+理想线路+理想电容，这个方程无解。
因为电容电压无法突变，直连电压源是无解的。不谈能否实现，单数学上就无解。

当你使用足够理想的参数时，电源多出的能量将以电磁波形式耗散掉，对应瞬间回路巨大的电流。

这样吧，我贴个电路，直接数学说话。若论证有不对请指出，看看这么些年电磁场是不是学废了。



假定线路里参数都是理想的，电源电压E内阻0，电容容量C也是理想的，开关、电阻R都是理想的。
电容起始电压 Uc=0，在 t=0 时刻开关 SW 闭合，经过无限长时间电容充满，达到 Uc=E 状态。

上述过程中，一阶常微分可以解得电容的电压Uc、电流Ic 虽时间变化函数：






然后对时间积分，电容获取的总能量：




电源输出的总电功：




两个表达式都是在给定模型下，数学上的严格推导，你说哪里有问题？

从表达式的结果来看，无论你 R 怎么取值，电容获得的 Wc 总是不超过 We 的一半，这怎么解释？
有 ESR 有线路电阻，都可以归结到 R 取值上，在不考虑回路电感的情况下，这个模型还有哪不对的？

t3486784401

接上一楼，补上电阻 R 的发热量计算：



不考虑回路电感、天线效应情况下，不管你 R 怎么取，都会耗散掉同样的热量。

bobby_jack

t3486784401 发表于 2024-3-23 15:09
接上一楼，补上电阻 R 的发热量计算：

你好，

尽管我没专门学过你提到的“电磁场”学，但这并不意味着无法表达自已的看法。

你提到的 “W2= 0.5*C*E^2”实际上是在一次充电过程中电容的平均储电量。因为要从零开始到最大点结束，在整个充电过程中的平均电荷量是最终电荷量的一半，平均值就是1/2。那就是为什么有 “W2= 0.5*C*E^2”那样的公式。

这个公式是基于电容每次都是从零（即完全放电）的情况下进行充电的。在理想状态下（理想电源，理想电容，理想线路）此时充电电流将无限大。但实际情况并非如此，至少电源有内阻。在完美匹配情况下，串联元件（电容）得到的功率为二分之一，而另外50%将因为电源内阻而成为热量被消耗。

从上面来看你的公式是有道理的，但这仅仅是一个方面。

如果都是理想状态，即各种内阻都为零，那就有

如果取积分的话，电源的输出能量也是二分之一，与电容储电相同。

而你之所以把它转换成

就是考虑到损耗（如电源内阻）导致电流不能无限大。但分析时前后前提应该不变。

还有，在实际应用中电容并没有被完全放电。恰恰相反，由于工作频率较高（通常几十K到几M）在电荷泵应用中它的充放非常轻微，输出电压（即电容两端电压）变动很小，在供电侧电源的内阻与实际负载相比只占极小部分，能量消耗就远远不到50%了。可能那就是不少电荷泵芯片有号称90%以上的效率。

公式也好，真理也罢，都有其适用范围。

仅供参考。

谢谢。

补充：
这是修订稿。

依依不舍

碰到这种问题，一般我卖一个2w的dc/dc小电源模块就搞掂。
完全不需担心干扰，纹波，，什么的。用过就知道。
如果非要芯片自己制作，推荐SGM3204。基本满足你需求

t3486784401

bobby_jack 发表于 2024-3-23 15:50
你好，

尽管我没专门学过你提到的“电磁场”学，但这并不意味着无法表达自已的看法。

楼主看看这个吧： https://zhuanlan.zhihu.com/p/25103270

还以请你看下我 14 楼提到的先决条件【带载】。

电荷泵的能量效率是随负载变化的，轻载、空载时可以到 100%； 带载、重载时就很差。
我之所以要引入电容完全充放电，就是考虑带载甚至重载来计算的。

----------------------------------------------------

算了就此打住，回的太累。祝你成功。

bobby_jack

t3486784401 发表于 2024-3-23 16:44
楼主看看这个吧： https://zhuanlan.zhihu.com/p/25103270

还以请你看下我 14 楼提到的先决条件【带载 ...

你好，

效率与负载的关系并非如你说得那么简单。以LM27762为例，它的官方数据如下：

可见在极轻负载时效率反而变低。

现在是信息时代，许多人都在网上发表文章。但是否可信？我个人认为要加以验证，不能人云我亦云。

所以那个链接就免了吧。

至于是否会成功，我自已心理没把握，还是要试试才知道。但根据个人感觉，应该不会是效率问题。

谢谢关注，也谢谢提醒。尽管观点不同，好意是领了。

其实我对争辩并不很感兴趣，在多数情况下就算了。但看到你对事情很认真，不禁回想起自已年轻的时代。如有得罪还请原谅。

longshort

二位討論很精彩，給二位點贊！

bobby_jack

依依不舍 发表于 2024-3-23 16:24
碰到这种问题，一般我卖一个2w的dc/dc小电源模块就搞掂。
完全不需担心干扰，纹波，，什么的。用过就知道 ...

你好，

我在装收音机，以前用带电感的升压器如MC34063。动了不少脑筋降低电磁干扰，也有一定效果，噪限灵敏度能做到当年4B15那种水平。但再也无法提高了：底噪太大，而底板又太小（10*7），元件太挤。所以想到了电荷泵升压器。争取超过，至少也要持平松下2200。

不知是否能成。

谢谢建议。