NE555, Half-wave voltage doubler (HWVB) & negative voltage supply, 俺理解 [負電壓] 電路設計的原理


需要一顆1.5V乾電池, 產生約 +/-3V 到 +/-5V 的雙電源, 供應 OPA, 配合PC 測量小小的 RLC.

輸入 1.5V x 50mA = 75mW

輸出 | +/-5V | x 5mA = 10V x 5mA =  50mW

Efficency = 50/75 x 100% = 67%

neo_img_my-5v-and-5v-supply.jpg

GOOGLE, negative voltage, 看到用 NE555 設計, http://www.csgnetwork.com/ne555c1.html

抄電路或複製驗證很簡單就成功了, 但是就是差了一點點, 因為看了好幾篇網頁的文章, 都沒有徹底了解如何設或計算電路產生 [負電壓]

請教過人家, 詳細閱讀後, 終於理解了, 兩顆 DIODE 加上兩顆電容, 組成 [倍壓整流電路], 輸出跟輸入的關係 就是,

| 輸出電壓的絕對值 | = 大約兩倍的輸入電壓

所以輸出 -V, 輸入+V, 他們的差別也是 – 輸出跟輸入兩倍的分別, 仍然是由 [倍壓整流電路] 組成

既然 數學關係正確,

實際驗證電路也是可行, 那一定有更容理解的解釋存在, 最後, 俺理解的關鍵如下,

1) 把輸入端的那棵電容 (C1), 充電後, 看成是一顆 [電池], 正負極由充電時的電流方向決定

2) 這顆 [電池 VC1] 的充電放電路徑, 決定了兩倍正電壓輸出, 還是產生 [負電壓]

到此為止, [負電壓] 電路設計的原理, 俺突然完全理解了. 老外對這種電路常用的名稱有, Half-wave voltage doubler, Charge pump desgin, Dickson Charge pump 等等.

基本的分別是,

DC 輸入, DC 輸出, 稱為 Charge pump desgin, 不管輸出倍壓還是負電壓

AC 輸入, DC 輸出, 稱為 Half-wave voltage doubler

所以, 好的老師或好的教學法, 對學生真的是有莫大的裨益, 反觀籠統的說詞, 看了還是不懂其所以. 雖然俺不會用 NE555 做這次實際的設計, 因為1.5V 供電電壓低於 NE555 要求的最低運作電壓 (about 3V or above !?), 無法達成目標, 但是卻因此理解了以前不懂的.

俺的塗鴉, 方便日後溫習

neo_img_study-charge-pump-for-negative-voltage-supply_page_1.jpg

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參考資料:

倍壓電路, 感謝 scottwang 給的參考資料
moss2007.shinmin.tc.edu.tw/teachunit/info/DocLib6/台科大電子學/C17510電子學上三4至6節.pdf

Dickson charge pump
http://en.wikipedia.org/wiki/Voltage_doubler

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