[发明专利]使用开关调节器和电压限制器的电压倍增器

说明书

电压倍增器电路配置包括：具有可变输入电压和调节的电压的开关调节器；以及利用开关调节器的调节的电压的电压倍增器电路。电压倍增器电路包括：输出电容器，其从电压倍增器电容器接收升高的电压；以及电钳，其限制电压倍增器电容器不超过调节的电压。输出电压是调节的电压的两倍减去电路损耗。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月14日提交的美国临时专利申请第62/545,208的权益，并且出于所有目的通过引用将其全部内容合并于此。

技术领域

本原理涉及电路，尤其涉及电压倍增器电路。

背景技术

传统的电压倍增器电路的输出电压基于输入电压可变。如果输入电压变化，则倍增后的输出电压也变化。电压倍增器的某些应用要求更一致的输出电压来抵消输入电压的变化。美国专利No.6,776,772教导了一种双输出直流电压转换器，其具有电荷泵电路以及开关功率转换器。但是，电荷泵电路的输出电压仍然取决于输入电压的值。如果输入电压变化，则电荷泵的电压输出也会变化。期望一种不那么依赖输入电压变化的电压倍增器电路。

图1描绘传统的电荷泵电压倍增器配置100。开关控制电路110控制开关S1和S2的接通和关断。开关S1和S2在图1中被示为通用场效应晶体管(FET)，但是可以是任何合适的开关元件技术，例如MOSFET，UJT，双极晶体管等。在操作中，开关控制电路110无重叠地交替接通S1和S2，以控制电容器C1的充电状态。当S1被接通(导通)并且开关S2关断(不导通)时，电容器C1与开关点115的连接使得将电容器C1的负极端子切换至Vinput。类似地，当S2接通并且开关S1关断时，电容器C1的负端子切换到接地130。

在图1中，当通过开关电路110的动作闭合开关S2时，输入电压105(Vinput)通过二极管D1将电容器C1充电至Vinput的值减去跨越二极管D1的压降(V_D1)。因此电容器C1被充电到Vinput-V_D1。当开关S2开路(停止导通)并且开关S1闭合(导通)时，电容器C1上的电压被添加到Vinput(Vinput+Vinput-V_D1)并且通过二极管D2对输出电容器C2充电。这将输出电容器C2充电至2x Vinput-V_D1-V_D2的输出电压(Voutput 125)。因此，图1的电荷泵的输出为：

Voutput＝2x Vinput-V_D1-V_D2。

上式包括二极管压降VD1和VD2。这些压降，连同开关S1和S2上的压降可以被认为是较小的电路损耗。假设这种损耗可以忽略不计，则Voutput电压的近似值为Voutput＝2xVinput-电路损耗

或大约

Voutput＝2x Vinput

然而，该输出电压显然取决于Vinput。如果Vinput改变，则Voutput也将改变。如果Vinput变化，则图1的电荷泵将产生也变化的2倍Vinput的可变输出。

发明内容

提供本发明内容以简化的形式介绍构思的选择，作为稍后呈现的更详细描述的序言。该发明内容既不旨在标识关键或必要特征，也不旨在描绘所要求保护的主题的范围。