前几天收拾办公室，发现一块不知是谁N年前遗留的手机电池一块和LED电筒一个。电池还是镍氢1250mAh电压2.4V的，电筒是那种廉价的充电LED电筒。电池用我早年DIY的横流充充着试了试居然还是好的，但LED电筒是坏的，拆开一看原来是阻容降压和整流电路烧毁。这再次勾引出我体内废物利用的“病毒”，决定将两者合二为一做个镍氢供电LED电筒。由于白光LED的驱动电压需要3.4-3.6V，所以看来要自己做个升压电路了。
        思量再三决定给自己找点“麻烦”：
一：不用任何IC，全用分立元件搭建电路，考考自己的基本功；
二：不用电感类升压电路，借此机会了解一下电荷泵电路；
        综合考虑电路成本、可靠性、效率等因素，我最终选择了开环2倍压电荷泵升压方案。并且在此基础上设计了两个候选电路，一个是改进型分立元件多谐振荡+普通2倍压电荷泵（如图一），

另一个是改进型分立元件多谐振荡+交错并联2倍压电荷泵（如图二）。

前一个电路元件少成本低但是输出能力较差，后一个方案元件多但两路电荷泵交错并联，实际工作频率2倍于前一个电路，输出能力大幅度提高。并且为了提高可靠性我并没有在后一个方案中使用两个桥式电路，而是个用两个肖特基二极管代替了一个桥臂，这样虽然效率可能有所下降，但是可靠性大大提高。
        下面我就讲讲这两个电路的工作原理吧。两个电路的功率时钟部分是相同的，都是由R1-R6、C1、C2、Q1、Q2、D1、D2构成的改进型分立元件多谐振荡器。Q1和Q2的集电极输出一对相位相反占空比都是50%的互补时钟脉冲，分别驱动Q3-Q6构成的桥式电路的两个桥臂。R3、R4、D1、D2是用于改善时钟脉冲波形的上升沿。当Q1集电极高电位Q2集电极低电位时，开关管Q4、Q5截止，Q3、Q6导通，电源通过Q3、Q6给电容C3充电，极性是左负右正。当当Q1集电极低电位Q2集电极高电位时，开关管Q3、Q6截止，Q4、Q5导通，电源通过Q4、Q5与电容C3构成串联电路，向电容C5充电，直至C5上电压达到LED工作电压。第二的电路的区别只是Q1和Q2是各自驱动一个2倍压电荷泵，并且这两个电荷泵相位相反，但却并联在一起给电容C5充电。注意元件的选择，C3、C4要用高频的多层陶瓷电容。
        我遇到的问题也不少：
一：由于此电路的输出能力与时钟频率直接相关，所以我选的工作频率很高，约为1MHZ。这样开关损耗就增加不少。
二：Q3-Q6其实最好是用MOS管做开关管，这要效率会提高不少，但是能在2.4V就导通的低阀值MOS管很难买到。我转了几次电子市场都没找到。
三：由于元件参数的离散性，此电路两路时钟的占空比并不是精确的50%，这样也使电路输出能力进一步下降。使用金膜电阻等高精度元件倒是能有所改善，但是成本又提高不少。所以最好是有个示波器来调试。
        以上仅作为砖头扔出来，希望有兴趣的朋友一起讨论，让我能捡一两块玉回去！