改装的电荷泵从数字信号中提取能量

    本设计理念中描述的倍压器是 Dickson 电荷泵的改进版。与该电路不同，它不需要直流输入电压，而只需要一个数字时钟，其峰值理想情况下在输出端加倍为直流电压。

    图 1  倍压器产生自己的局部 V+
    该电路用作电荷泵，其中 C1 充电至输入时钟的高电平，然后通过 D2 放电至处于低电平的 C2。当时钟返回时，C2 又通过二极管 D3 向 C3 放电 高的。
    空载时，输出电压是峰值输入电压的两倍减去三个二极管的正向电压——总共大约 0.75V。输出电压在十个时钟周期内稳定；两个时钟后，它达到终值的 60% 左右。它的值取决于负载电流和输入时钟的峰值，所以如果你想要一个的输出电压，你总是可以进行后置调节。
    要为您的应用选择电容器的值，您可以使用以下公式：
    C = ( I load × T low ) / V R (PP)
    其中 I load是负载电流，T low是时钟低电平的持续时间，VR (PP) 是输出端可接受的峰峰值纹波电压。

    该电路已通过一个 200kHz RC-Schmitt 非稳态电路进行了测试，该电路由一个 74HC14 反相器构建，电源电压为 V DD = 5V（图 2）。一根 10m 的双绞线将非稳态电路的输出端连接到倍压器的输入端，获得了以下测量结果：

    负载_
    输出电压
    VR (PP)
    空载
    9V
    0V
    2.2k？
    8V
    120mV

    D4 限度地减少了输入时钟下降沿的振铃。

    图 2  添加了抗振铃钳位 D4
    该电路从任何数字数据线获取电源，可用于在不使用本地电池的远程微功耗应用中提供更高的电源电压，例如在单线串行接口网络中。

    如果您需要更高的电源电压，您可以扩展电路以获得 N 倍乘法器。图 3显示了一个 3 倍乘数。

    图 3  电压三倍器

    也可以通过反转所有二极管和电容耦合并将输入峰值钳位到 0V 来产生负电压。图 4显示了一个负电压倍增器，其钳位电路包括 C4 和 D4。您还可以通过修改图 3 的电路来获得更高的负电压。

    图 4  负电压倍增器