负电压是相对而言的，负电压是相对于参考地而言的，正电压普遍存在，因 为日常生活中所说的电压都是正电压，负电压接触的范围比较少，但负电压是一 些器件，如运放，T-CON的供电，通讯接口需要等均需要负电压，此时就需要 一个将正电压转换为负电压电路，本文所说的使用电荷泵原理将正电压转换 负电压，此电路简单，实用，成本低本文最开始将介绍电荷泵产生负压基本拓扑，再接着在此基础上不同的连接 的方式形成倍负压，最后形成一个系统；在此过程中本文将详细分析过程，最后 使用PSpice进行电路仿真进行结果验证电荷泵，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）；定义：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）电荷泵原理：电荷泵的基本原理是， 通过电容对电荷的积累效应而产生高压，使电流由低电势流向高电势通俗来讲 就是给电容充电，把电容从充电电路取下以隔离充进的电荷，然后连接到另一个 电路上，传递刚才隔离的电荷形象地来说，可以把这个传递电荷的电容看成是 “装了电子的水桶”。
从一个大水箱把这个桶接满，关闭龙头，然后把桶里的水倒 进一个大水箱一，负压产生电路的基本拓扑RI分析负压产生过程：1.当Vin为高电平时，此电流工作路径为：C1的右边电压通过C1与D1对地放电，此时C1被充满左正右负的电压, 被二极管D1钳位至一个管压降2.当Vin为低电平时，此电流的工作路径为：Vin为低电平时，电容C2被充满下正上负电压；C1的左边由高电平变化 为低电平，因为电容两边压降不能突变，C1的右边电压有一个管压降电 压减去高电平，此时C1的右边为负电压；随着时间变化，系统逐渐稳定， 系统输出的电平为高电平-二极管D1的管压降-二极管D2的管压降此时各状态的电压波形如下图所示0赤寸修"g ft,心'用*" g 斜气我"相m*枇 如的队q倘蚱PSPICE仿真结果波形仿真电路图为：波形:由波形看C3电容两边波形与分析基本类似；输出Vout最终稳定在-3.9V左右二负电压产生倍压基本拓扑拓扑一:0.1uFC60.1uFC80.1uFC50.1uF电路分析过程较基本拓扑比较类似，省略 如图为各时间段波形情况：此拓扑特点为：后级电容两端电压会越来越大，电容耐压要求较高，但此拓扑电路纹波较小Pspice仿真原理图uF0仿真波形:拓扑二:C9C18pwmHI '—0.1uFV D9-HI―1 0.1uF本D10业D11 本D12C11C100.1uF0.1uF分析过程不在叙说，此拓扑是在基础拓扑上变化而来的，此拓扑特点：每个电容上的电压不会超过PWM电压U的两倍，即2U，所以可以选用耐压较低的电容。
缺点是电容是串联放电，纹波大Pspice仿真原理图仿真波形拓跋三：拓扑三是在拓扑二的基础上改进，此电路纹波小，但电路复杂，成本高以上三种拓扑为基本拓扑的一次倍压，多次将基本拓扑串并联可得到更高的负电 压仿真原理图：C12C16mwp仿真波形:三.PWM信号产生PWM信号产生电路各种各样,本文档是使用NE555震荡器构成多谐振荡器NE555 只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用其延时 范围极广，可由几微秒至几小时之久它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS 等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电 路的高、低电平匹配其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载 它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜Pin脚图洲功雀1GND （:地）接旭，作为低电平C0V）2TRIG（:触发｝当此引鲫电压降至1侣血：〔成由控制端决定的阙值电压）时输出端给出高电平-3OUT （输出〉摘出高电平C+农）或低电吁.4RST康情当此引鲫按简电平时定时器I:作，当此弓I脚接地时芯片复位，输出低电平5CTRL ［控刘〕控削芯片的阖值电压.〔当此管脚接空时欧认两片值电*为1盛4⑵削S 一6THR阙值）当此引捌电压升至2/3此C （成］ll控制端决定的阈值电压｝时输出端绐出低电平。
7□is（:放电）内接OB'用于给电养放电匚Qk+.Vs〔供电）理供高电平并馅芯片供电本文档是使用NE555形成占空比50%的多谐振荡器电路如图所示下面详细分析下NE555的工作过程 当电源通过R1, D1, C2回路进行充电，当电压充至3，输出跳转成低电平； 当输出低电平时，NE555的第7pin开始通过C2,D2,R2进行放电，当C2上电压 降低至3^仃，输出将会跳转至高电平，此时C2又开始通电，周而复始，输出成 方波充电过程"九="2血2放电过程：q = &2日2洗2通过公式可知，当R1二R2，上升时间与下降时间相等，输出方波占空比相等仿真波形：Os 0, Lel5 CLEois 如目 (LJw CL9w CL^ms LOduV1PW) ◎ Vm；TRIGGER]NE555仿真注意实现：NE555首先搭建平台，使用PSpice仿真，当仿真并没有方波产生，波形如图所示・—j —■!■■— ■；—-■!■■--…卜.十… -^.-.4—■-iV -j ■--= ■■； ； 卜―十!■-■■；—• ,!—■•■,H—r —叫—r — .-rTrfi通过摸索，最后在 Simulation Setting 中在 Skip the initial transient bias pointcalculation(SKIPBP)打勾(如图所示)，再次仿真，输出方波产生,Simulation Settings - 555General Analysis Configuration Files Options Data Collection Probe WindowAnalysis type：Time Domain (Transient yOptionsenerall SettimIMome CaHo/Worst Case Parametric Sweep Temperature (Sweep) Save Bias Point Load Bias Point Save Check Pointy Restart SimulationRuni Io 'time： 10Oms seconds (TSTOP)Outpit File Options...]Run in resume mode取消系统原理图D16D20C150.1uFmwp。