电荷泵设计产生高压脉冲
文章：Gavin Watkins
该模拟电量泵设计使用运算放大器而不是开关来实现线性操作。
最近的一个项目评估了用于5G的动态负载调制(DLM)射频功率放大器的可行性。DLM放大器通常在输出网络中使用高压变容二极管，需要高速的大型线性电压脉冲驱动。
脉冲需要有+80V的峰值电压和直流耦合，因此消除了使用变压器。电路也必须是线性的，以便在输出时精确地重现输入脉冲的形状。传统的运放不能产生大的输出电压波动，当然在高频率。虽然有些混合模块喜欢从Apex存在的，它们的电流消耗大，不能满足项目要求。
如图所示的电路图1由电容电荷泵电路启发1广泛应用于电源中产生高压或负电压。图1使用运放代替开关实现线性运算。这个设计使用了三个级，但是更多的级联可以获得更高的输出电压。
图1这种模拟电荷泵使用运算放大器而不是开关来实现线性运算。
从理论上讲，在+30V电源的情况下，只需要三个阶段就可以产生90V的电压波动。然而，在实际操作中，由于二极管的电压降和运放输出级的限制，这是不可能的。最大输入输出电压为LM6171在这种设计中使用的运放必须被限制在其供电轨电压以下2V，以防止发生闭锁。不幸的是，高速运放能够完全轨道到轨道摆动目前还不能用于轨道电压>12V。为了适应这一限制，设计中加入了电压降，将运放的输出波动限制在6 - 76V之间。
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在图1中，放大器IC1增益为8.3 v / v以将输入信号放大到26V峰到峰。这驱动器C.1用D形成电荷泵1。它们为集成电路提供电源电压2。差分放大器集成电路2感知自己的电源电压和+30V电源之间的差异。当IC输出1升起，ic2检测到这一点，也有效地放大IC的输出1增益为1.9V/V。它的输出在4 - 54V之间摆动。IC也执行类似的操作3.及其相关的电路。通过在最小和最大输出电压摆动处检查电路电压来计算电阻值。
示例结果显示在图2，输入为一个100 kHz脉冲，上升和下降时间为1 μs。输出线性跟踪输入到6到72.8V的峰值摆动。如前所述，该电路是为驱动变容二极管而设计的，变容二极管具有高阻抗，因此驱动它们所需的电流很小，并且在lm6171的能力范围内。
图2测量输入（v在）和输出（v出）模拟电荷泵的波形。
如有必要，可以通过并行使用多个运算放大器来增加输出电流。2这种设计的一个缺点是，输出必须保持低足够长的时间，使电容器充分充电，以便他们可以提供足够的电流在高峰。
参考
- 新电子电路口袋书，马斯顿，R.，ISBN 0750608579，PP。159-162。
- ”使用双运算放大器将输出电流加倍到负载Renesas Application Note AN1111。
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