チャージポンプで負の2倍電圧・3倍電圧-電気系ものづくりブログ

前回までに、チャージポンプによる2倍電圧、負電圧、3倍電圧をやりました。今回は「チャージポンプで負の2倍電圧・3倍電圧をつくる」考え方について、やっていきます。

-2倍電圧をつくるチャージポンプ回路

チャージポンプで負の2倍電圧（-2倍電圧）をつくる回路は、このようになります。

この回路がどのように動いて、電源電圧の-2倍を作り出すのか？順に追ってみていきます。（話を単純化するため、ダイオードの順方向電圧はゼロとして考えます）

まず、発振器がEを出力すると、コンデンサC1が電源電圧Eまで充電されます。

次に、発振器が0｢V]を出力すると、コンデンサC1によって、C2が充電されます。

ふたたび発振器がEを出力すると、C2と電源によって、C1とC3が充電されます。

関係のある部分を抜き出して、回路を書き換えると、こんな感じになります。

つづいて、発振器が0｢V]を出力すると、C1とC3によってC2とC4が充電されます。

関係のある部分を抜き出して、回路を書き換えると、こうなります。

C4は、C1とC3を直列とした電圧で充電されるので、電圧は2Eとなります。そして、電源・負荷からみて逆方向に充電されているので、出力電圧は-2Eとなります。

チャージポンプで負の3倍電圧（-3倍電圧）をつくる回路は、このようになります。

-2倍電圧出力の回路に、C3とC4とダイオードのセットを、もう一段（C5とC6とダイオード）追加した形となります。

－3倍電圧出力の回路動作は、-2倍の回路とC4が充電されるまで（状態4まで）は同じです。

発振器がEを出力すると、C2とC4と電源によって、C1とC3とC5が充電されます。

関係のある部分を抜き出して、回路を書き換えると、こうなります。

発振器が0｢V]を出力すると、C1とC3とC5によってC2とC4とC6が充電されます。

関係のある部分を抜き出して、回路を書き換えると、こうなります。

C6は、C5（2E）とC1（E）を直列とした電圧で充電されるので、電圧は3Eとなります。そして、電源・負荷からみて逆方向に充電されているので、出力電圧は-3Eとなります。