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1.工作原理
首先,我们了简单的分析一下电路的工作原理。4个MOS管,Q1,Q2一组,Q3,Q4一组。U1是15系列单片机,U2是一个反相器。前面的电容C1负责从电源搬运电荷,后面的电容C2负责存储电荷,并且对负载进行供电。
当U1的P1.4口输出高电平时,Q1,Q2一组导通,Q3,Q4一组截止。+5V电源通过Q1,Q2为电容C1进行充电。
当U1的P1.4口输出低电平时,Q3,Q4一组导通,Q1,Q2一组截止。+5V电源没有电流回路。C1充当电源进行放电,通过Q3,GND,C2,Q4对C2进行充电。
C1在高电平时,搬运电荷,低电平时,为 C2补充电荷。C2,负责为负载提供稳定的负电压。
该电路,输入电压为+5V,输出电压接近-5V。为什么达不到-5V,是因为,MOS管存在一定的导通阻抗,称为Ron,在+5V电源对电容进行充电的时候,MOS管损耗掉了,一部分能量。
如果不加电容C2,只依靠电容C1输出负电压,是不可取的,当Q3,Q4关闭时,相当于负载与电源断开了,导通时又与电源接通了。会导致电源电压波动很大。
2.工作波形
电容C1改为10uf,C2改为470uf。
将输出的波形放大后可知,C1给C2充电需要时间,控制信号为低电平时,C2的电位便会被拉高,直到C2被充满电时,输出电压才稳定。
如果,输出端需要接入一个大电流的负载,则C2需要提供的能量就会增大。此时,我们可以通过增加MOS开关的速度,来增加在单位时间内,为C2充电的次数。以此来保证,C2具有足够的能量。因此,可以选择让MOS管的开关频率在10—100khz之间。
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