应用笔记 1071

DAC供电的电荷泵产生可调负电压


摘要 : 该应用笔记介绍了一个可调节的负压电源,利用反相-倍压电荷泵实现,电荷泵受控于一个8位、串行输入的数/模转换器(DAC)。电路产生负压输出,适用于传感器偏置、LCD对比度偏置或压控振荡器(VCO)调谐。

类似观点的文章刊登在1997年7月21日的Electronic Design

图1所示电路可提供一个小电流、可调节的负偏置电压,适用于传感器偏置、液晶显示器(LCD)对比度偏压或压控振荡器(VCO)的调谐电压。该电路利用带缓冲的数模转换器(DAC)输出驱动一个电荷泵倍压器提供所需电压,免去了通常由运算放大器和诸多分立器件构成的庞大的电平偏移电路。

图1. 该可调负压由8位、串行输入DAC控制的反相倍压型电荷泵构成
图1. 该可调负压由8位、串行输入DAC控制的反相倍压型电荷泵构成

IC1双路、8位DAC具有串行输入和带缓冲的电压输出。输出阻抗为50Ω,用它驱动吸收1.1mA电流的IC2电荷泵,输出电压仅下跌50mV。当输入码在0至255变化时,DAC输出可达满电压摆幅,输出调整步长为40mV。

当IC1的输入为+5V (VCC)、IC2输出为-3V时,产生电荷泵最小输出电压(1.5V),对应的代码为80 (十进制)。电荷泵仅吸收0.6mA电流并能产生VCC端电压±2倍的输出电压,当输入在1.5V至6V变化时可产生±3V至±12V输出(正或负输出可同时使用)。主电源可低至2.7V,此时可产生最高负压稍高于-5V,对应最小代码为140 (十进制)。

如要关断电源只需向DAC写零。DAC自身具有耗电1µA的关断方式。为使系统在脱离关断时可靠启动,写入DAC的数据应保证电荷泵具有最小2V的供电电压。另外,如果微控制器(µC)带有脉宽调制(PWM)输出则可省去DAC。例如,可以采用270Ω/3.3µF的低通网络对20kHz的PWM信号滤波,产生一个可调整的VCC供给电荷泵。注意µC的端口引脚必须具有足够的电流输出能力,以便在供出所需电流时不产生过大的电压降。如果不行,则需采用CMOS缓冲器或反相器如74HC04对其进行缓冲。