硬件学习（一）

目录

1、电荷泵

2、MOS管

3、伏秒原则

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1、电荷泵

        电荷泵也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”（Flying）或“泵送”电容（而非电感或变压器）来储能的DC-DC（变换器）。它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数（0.5，2或3）倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80%的效率，而且只需外接陶瓷电容。由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI（电磁干扰）。

        电荷泵通过控制泵电容及调节开关来保持稳定的输出电压，电荷泵开关网络在泵电容充电和放电变换周期内可以实现泵电容的并行或串行排列。在给定的输入、输出条件（差分电压）下，应选择电荷泵的最优工作模式以保持要求的输出电压。电荷泵开关网络采用的MOSFET器件具有尺寸小，成本低，开关速度快，损耗最低等特点。

2、MOS管

        一般是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。G：gate 栅极；S：source 源极；D：drain 漏极。

        VGS是栅极和源极之间的电压降，确定晶体管的工作状态：导通/截止，或者弱反/强反/速度饱和；VDS是漏极和源极之间的电压降，模拟电路中控制晶体管工作在饱和区或者线性电阻区。

3、伏秒原则

        电感上的电压和电流的关系公式：

V=L*dI/dt

        这个公式之所以重要，因为它体现了电感的诸多特性，比如：

        （1）电感上的电流不能突变；

        （2）电感上储存的能量不能突变；

        （3）电感上的电流变化率可以突变；

        （4）电感上电压与电流变化率的关系；

        如果把一个电感电流变化曲线的时间轴抽象划分为n多个Δt，对应的电流变化量为ΔI，那么该公式可以变为：

V=L*ΔI/Δt

那么：V*Δt=L*ΔI

伏秒定律：（在开关电源中）导通阶段的电感电压与其导通时间的乘积必然等于关断阶段的电感电压与其关断时间的乘积。

即：Von*ton=Voff*toff

这里的Von*ton、Voff*toff就是伏秒积。

由此可得，

Von*ton=L*Ion

Voff*toff=L*Ioff

PS：

（1）Ion为导通时间ton期间电感电流的变化量ΔI，Ioff为关断时间toff器件电感电流的变化量ΔI。

（2）ton=D*T=D/fsw（前提：DC-DC处于连续导通模式）。D为占空比，T为DC-DC的开关变换周期，fsw为变换频率。

（3）toff=(1-D)*T=(1-D)/fsw（前提：DC-DC处于连续导通模式）。

 因此，公式变为：

Von*ton=Von*D/fsw=L*Ion

Voff*toff=Voff*(1-D)/fsw=L*Ioff