经典电荷泵实用电路88例 周志敏,纪爱华著 9787121150906 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周志敏，纪爱华著 著

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• 周志敏
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• 9787121150906

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121150906

商品编码：29571708842

包装：平装

出版时间：2012-01-01

基本信息

书名：经典电荷泵实用电路88例

定价：45.00元

作者：周志敏,纪爱华著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2012-01-01

ISBN：9787121150906

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书结合外电容式开关DC/DC交换（电荷泵）技术的发展动向及在的应用实践，在讲述电荷泵基本工作原理、结构和特点的基础上，选取外电荷泵的经典应用电路88例，全面系统地阐述电荷泵应用电路的设计方法和要点。为了方便读者在学习和设计工作中参考，《经典电荷泵实用电路88例》附录中收集了部分电荷泵生产厂商的技术参数及电荷泵实用电路图。
　　本书可供电信、信息、航天、军事、家电行业从事电荷泵开发、设计和应用的工程技术人员和高等院校师生阅读参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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经典电荷泵实用电路88例 核心概要： 本书深入探讨了电荷泵这一在现代电子设计中扮演着关键角色的电路拓扑，通过88个精选的实用案例，全面解析了其工作原理、设计要点、性能优化以及在各种应用场景下的具体实现。内容涵盖了从基础概念的建立，到复杂电路的搭建，再到实际产品的成功开发，为读者提供了一套系统、详实的电荷泵技术指南。 内容深度解析： 第一部分：电荷泵基础理论与核心原理 在开启88个实用案例之前，本书首先为读者打下了坚实的理论基础。这一部分旨在让读者对电荷泵有一个清晰、透彻的认知，为其后续理解具体电路打下良好铺垫。 电荷泵的定义与分类： 详细阐述了电荷泵电路的基本构成——开关元件（通常是MOSFET）和储能元件（通常是电容）——以及其如何通过周期性地开关和电容充放电来改变电压。介绍了主流的电荷泵拓扑，如倍压、降压、反压、电压翻转等，并解释了它们各自的原理特性和适用范围。 开关控制策略： 深入剖析了电荷泵的核心驱动机制，即开关控制信号的生成与时序。详细介绍了不同控制模式（如自由振荡模式、分段控制模式、同步控制模式）的原理，以及它们对电荷泵性能（如效率、输出纹波、电磁干扰）的影响。强调了精确的开关时序对于电荷泵稳定运行的重要性。 电容选型与布局： 详细讲解了在电荷泵电路设计中，如何正确选择储能电容和耦合电容。从电容的ESR（等效串联电阻）、ESL（等效串联电感）、容量、耐压等级等关键参数入手，分析了这些参数对电荷泵效率、纹波、瞬态响应的影响。同时，强调了PCB布局对电荷泵性能的至关重要性，指导读者如何优化布局以减小寄生参数，抑制噪声。 效率分析与损耗来源： 对电荷泵的效率进行了深入的理论分析，详细列举了造成效率损失的各个环节，包括开关损耗、传导损耗、电容充放电损耗、驱动损耗等。通过数学模型和公式推导，帮助读者理解不同损耗的产生机制，并为后续的性能优化提供理论依据。 输出纹波与瞬态响应： 深入探讨了电荷泵输出电压的纹波特性，分析了纹波产生的原因，并介绍了降低输出纹波的有效手段，如增加输出电容、采用电容滤波、多级电荷泵集成等。同时，也关注了电荷泵在负载变化时的瞬态响应能力，分析了可能出现的问题，并给出了相应的解决方案。 电磁兼容性（EMC）考量： 强调了电荷泵电路作为开关电路，其潜在的电磁干扰（EMI）问题。详细介绍了EMI产生的主要来源，以及通过优化开关波形、布局、滤波等手段来抑制EMI的策略，为设计符合EMC标准的电荷泵电路提供了指导。 第二部分：88个经典电荷泵实用电路案例详解 本书的精髓在于其丰富的实践案例。这88个电路不仅仅是理论的简单应用，而是涵盖了从低功耗到高功率，从通用型到专用型的各类电荷泵应用。每一个案例都遵循严谨的结构，确保读者能够清晰地理解设计思路和实现细节。 案例结构： 每个案例都包含以下关键要素： 电路功能与应用场景： 清晰地描述该电荷泵电路要实现的功能，以及它适用于哪些具体的应用领域（例如：便携式设备、LED驱动、传感器接口、电源管理单元等）。 核心设计思路与原理分析： 详细解释该电路设计的核心思想，为什么选择这种电荷泵拓扑，以及其具体的工作流程。深入剖析电路中关键元件的选型依据和作用。 详细电路图与元件清单： 提供清晰、准确的电路原理图，并附带完整的元件清单（包括型号、规格、数量等），方便读者直接参照搭建。 关键参数计算与公式推导： 对于影响电路性能的关键参数（如增益系数、开关频率、电容容量、电流能力等），提供详细的计算公式和推导过程，让读者了解设计背后的数学依据。 性能指标与测试方法： 预估电路的主要性能指标（如效率、纹波、输出精度、负载调整率等），并给出相应的测试方法和注意事项。 潜在问题与优化建议： 分析该电路在实际应用中可能遇到的问题，如效率不高、纹波过大、稳定性差等，并提供有针对性的优化改进建议。 实际应用案例分析（部分）： 对于一些典型的应用，会进一步分析该电荷泵电路是如何集成到整个产品中的，以及与其他电路单元的配合关系。 案例分类举例（部分）： 低功耗电池供电场景： 小型LCD显示屏的负压生成： 针对低功耗便携式设备的LCD背光或偏置电压需求，设计低功耗反压电荷泵。 OLED显示屏驱动： 为OLED显示屏提供所需的工作电压，重点关注高效率和低纹波。 传感器信号调理： 为某些需要特定偏置电压的传感器提供稳定、低噪声的电源。 LED照明与显示： 高亮度LED驱动： 设计高效的LED驱动电路，通过电荷泵实现恒流控制，并满足不同LED串的电压要求。 RGB LED驱动： 为RGB LED提供独立的、可调的电压或电流，实现色彩控制。 LED背光亮度调节： 结合PWM控制，实现LED背光亮度的高效调节。 电源管理与电压转换： USB OTG升降压电源： 为USB On-The-Go设备提供可配置的升压或降压电源。 电池均衡电路： 在多节电池系统中，利用电荷泵实现电池之间的能量转移，达到均衡充电的目的。 低噪声正负电源生成： 为需要正负电压的模拟电路提供低噪声、高精度的电源。 多级串联电荷泵： 针对需要极高电压增益的应用，介绍多级电荷泵的级联设计与优化。 专用与集成应用： 电容式触摸屏驱动： 为触摸屏提供特定的驱动电压。 MEMS器件驱动： 为MEMS传感器或驱动器提供所需的偏置电压。 射频（RF）电路的偏置： 在RF电路中提供稳定的偏置电压。 集成电路（IC）内部电源管理： 介绍电荷泵在芯片内部如何用于局部电压生成和管理。 第三部分：设计实践与性能优化 在展示了大量实用案例后，本书进一步升华，从设计实践和性能优化的角度，为读者提供更深入的指导。 电荷泵选型指南： 总结了针对不同应用需求，如何选择最合适的电荷泵IC或设计策略。考虑因素包括电压要求、电流需求、效率目标、成本限制、封装尺寸等。 PCB布局与布线技巧： 再次强调PCB布局的重要性，提供更加具体的布线规则和技巧，例如：如何减小高频电流回路的面积、如何隔离噪声、如何处理地线等，以最大程度地发挥电荷泵电路的性能。 提高效率的策略： 整合前面理论部分的分析，系统性地提出提高电荷泵效率的多种方法，如：优化开关频率、选择低RDS(on)的MOSFET、优化电容ESR、采用更先进的控制算法等。 降低输出纹波与噪声的进阶技术： 介绍了更高级的滤波技术，如LC滤波、多级滤波，以及如何结合反馈控制来主动抑制纹波。 瞬态响应优化： 针对动态负载变化，如何通过调整电荷泵的控制参数、增加缓冲电容等方式来改善瞬态响应。 电磁兼容性（EMC）设计实战： 提供了一些在实际设计中，如何通过元器件的选择、PCB布局、屏蔽、滤波等手段来满足EMC标准。 可靠性设计考量： 讨论了电荷泵电路在长期运行中的可靠性问题，包括热设计、过压保护、过流保护等。 常见故障排除与诊断： 总结了电荷泵电路中最容易出现的故障类型，并提供了系统性的故障排除流程和诊断方法。 总结： 《经典电荷泵实用电路88例》是一本集理论深度、实践广度于一体的电荷泵技术专著。它不仅为电子工程师提供了详实的理论基础，更通过88个精心挑选的实用案例，展示了电荷泵技术在实际产品开发中的强大应用能力。无论是初学者希望快速掌握电荷泵技术，还是有经验的工程师寻求优化设计方案，亦或是对特定应用场景寻找解决方案，本书都将成为不可或缺的参考工具。通过深入研究本书，读者将能够自信地设计、实现和优化各类电荷泵电路，为电子产品的创新与发展提供强有力的技术支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节组织结构体现出一种非常系统化的编排思路，它没有一开始就抛出最复杂的电路，而是遵循着从简单到复杂的递进原则。从最基础的1x升压电路开始，逐步过渡到2x、3x乃至分数倍的转换电路，这让读者的知识体系能够稳固地建立起来。我特别欣赏它在介绍特定应用场景时所展现出的那种工程智慧。例如，在描述如何设计一个低电压启动电路时，书中不仅仅给出了电路图，还深入探讨了如何利用特定器件的阈值电压来设计一个自举（bootstrap）电路，以确保在电源刚接通的瞬间，高压部分能够可靠地激活。这种将理论知识与实际操作需求紧密结合的方式，极大地提升了阅读的沉浸感和收获感。然而，我认为书中对不同工艺节点的电路实现差异提及不足。毕竟，一个在BCD工艺下实现的电荷泵与一个在标准CMOS工艺下用分立器件搭建的系统，其性能表现和设计约束是天壤之别的。对当前主流半导体制造工艺的兼容性分析，会使这本书的适用范围更具前瞻性。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的排版和图示清晰度简直是教科书级别的典范。在阅读那些复杂的开关时序图和PCB布局建议时，我几乎没有产生任何歧义。那种细致入微的标注，将每一个关键元器件的连接关系和电磁耦合路径都描绘得一清二楚，这对于我这种依赖视觉信息来构建电路模型的工程师来说，是极大的帮助。特别是书中关于多级电荷泵的级联设计部分，作者通过一系列渐进式的例子，将原本抽象的电荷转移过程可视化了。我清晰地看到了在每个时钟周期内，电荷如何在输入端、泵电容和输出端之间“搬运”的细节。这种对细节的执着，使得即便是像我这样对电源管理领域接触已久的人，也能从中发掘出一些先前忽略的细微之处。不过，如果能增加一些实际的波形测量数据对比，特别是与理想模型之间的偏差分析，那这本书的“实用性”会更上一层楼。现在很多电路手册的例子都偏向于理想条件，而真实世界的晶体管开关速度、驱动损耗这些非理想特性，才是决定最终系统性能的关键所在，期待未来能看到这方面的补充。

评分☆☆☆☆☆

这本关于电荷泵的书籍，我本来是抱着极大的期望去翻阅的，毕竟“实用电路”这几个字在电子工程师的字典里可是有着举足轻重的分量。我首先被它的封面设计吸引住了，那种带着一丝复古气息的蓝色调，让人联想到上世纪八九十年代那些经典的技术手册。然而，当我真正深入到内容中时，我发现这本书在理论深度上似乎有所保留。它更侧重于“怎么做”而不是“为什么这么做”。举个例子，在介绍一些基础的开关电容网络拓扑结构时，作者蜻蜓点水般地带过了影响纹波和效率的关键非理想因素的数学推导。对于我这种喜欢刨根问底，想知道电路在不同负载条件下动态响应的读者来说，这多少有些意犹未尽。我期待看到更多关于噪声抑制技术、EMI/EMC考量的章节，毕竟在现代高密度集成系统中，这些往往比单纯的电压转换效率更考验设计者的功力。这本书更像是为初学者准备的入门指南，它提供了足够的“零件”让你搭建起一个能工作的原型，但要把它推向商业化量产，并解决那些藏在角落里的疑难杂症，恐怕还需要读者自行补充大量前沿的期刊文献和仿真分析。整体而言，它提供了一个坚实的起点，但通往精通的路标还不够清晰。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点，在我看来，在于它对非标准电压生成需求的覆盖面相当广。市面上很多电源设计书籍往往集中于标准升压或降压应用，但对于那些需要特定负电压轨、或者需要生成一个精确的偏置电压来驱动特定传感器或模拟前端的应用场景，这本书提供了大量开创性的解决方案。我尤其喜欢其中关于“反相电荷泵”的章节，它详尽地解析了如何巧妙地利用电荷共享原理，在不引入额外电感的情况下，实现高于输入电压的负输出。这种对资源效率的极致追求，是电荷泵技术的核心魅力所在。如果说有什么遗憾，那就是它在当前新兴的“能量收集”（Energy Harvesting）应用领域着墨不多。在物联网设备和可穿戴设备的背景下，如何设计一个极低功耗、能在微伏级输入电压下启动并稳定运行的电荷泵，是一个热门前沿课题。这本书如果能加入一到两个关于超低功耗启动电路的案例分析，那它将完美地连接起经典理论与未来的应用趋势，成为一本真正面向未来十年的参考宝典。

评分☆☆☆☆☆

作为一个电子产品的老兵，我对技术文档的严谨性有着近乎苛刻的要求。在研读这本书的过程中，我发现作者在关键的数学建模部分，似乎采用了某种简化的近似方法来避免过度的复杂计算。虽然这使得阅读体验变得轻松愉快，尤其对于刚接触电源电子学的学生来说十分友好，但对于追求极致性能的资深工程师而言，这种简化可能会隐藏一些潜在的陷阱。我花了不少时间去验证某些公式的适用边界，特别是在高频工作和超低输入电压条件下，那些被忽略的寄生参数对整体效率的影响开始变得显著。我希望能看到更多关于“边界条件”的讨论，即在什么输入电压、什么负载电流下，某个特定的电路拓扑开始失效或效率急剧下降。此外，书中对热管理（Thermal Management）的讨论也相对薄弱，电荷泵的损耗集中在开关管和电容的ESR上，长时间工作下的温升问题如果能有更深入的分析和散热建议，那么这本书的实用性将覆盖到更广阔的领域，而不仅仅是理论性能的展示。