Сверхдешевый преобразователь с накачкой заряда для напряжения смещения ЖКИ

При разработке маломощных устройств с батарейным питанием первостепенной задачей является снижение потребляемого тока для продления жизни батарей. В реальной практике потребовалось сконструировать такое устройство с заказным 160-сегментным ЖК индикатором. Найти микропроцессор со встроенным драйвером ЖКИ для этой задачи было нереально, поэтому использовался обычный микропроцессор MSP430F249, а для управления ЖКИ взят специализированный драйвер PCF8534 фирмы NXP. Последний, для подключения к контроллеру, имеет интерфейс I²C и может работать при напряжении питания 2.5 В.

Техническим заданием предусматривалась разработка устройства для работы в температурном диапазоне от –40°C до 80°C при питании напряжением 2.5 В. В качестве устройства отображения в таких случаях приходится выбрать индикатор на сильно скрученных нематических жидких кристаллах (HTN). Но, к сожалению, такие индикаторы требуют напряжения смещения от 3.0 до 3.3 В. Получить это напряжение можно с помощью стандартной микросхемы преобразователя с накачкой заряда, однако такое решение значительно повысит ток потребления. В создаваемом устройстве это увеличило бы потребляемый ток вдвое, с 200 мкА до 400 мкА.

Предлагаемое решение проблемы исключительно экономично (цена компонентов 10 центов) и использует для получения напряжения смещения существующий в системе сигнал. Все микроконтроллеры семейства MSP430 позволяют сконфигурировать один из выводов как выход сигнала тактового генератора 32.768 кГц. Этот сигнал и подается на простой преобразователь.

Подключенный по переменному ток сигнал тактового генератора подается на выпрямитель, смещенный на 2.5 В, образуя преобразователь с накачкой заряда, обеспечивающий смещением ЖК индикатор.

Выход тактового генератора по переменному току подключается к выпрямителю, диоды которого смещены на 2.5 В (см. схему). При высоком уровне тактового сигнала конденсатор на входе смещения ЖКИ заряжается через два диода, тем самым, увеличивая напряжение смещения до величины чуть больше 3 В. При этом вся схема, включая микроконтроллер и ЖКИ, потребляет всего лишь 200 мкА – половину от того, что потребляла бы при использовании стандартной микросхемы преобразователя.