Sometimes it is important to see how well something can handle

a load output current over several orders of magnitude. It is

easy to do this in a single transient analysis.

Using a piece wise linear voltage source "VL" , a voltage can almost

be ramped up several orders of magnitude. This voltage can then

be converted to a current source applied to an output node "OUT".

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VL        VL     0      PWL    ( 0 1p .5m 1n .6m 100n .7m 1u .8m 10u .9m 100u 1m 1000u )

BLOAD     OUT    0      I =    v(VL)

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Multipliers found good use for supplying the high voltages

needed for CRT TVs. So how much load can such a voltage

multiplier provide given 5nF caps are being switched at

100KHz?

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Voltage_Multiplier

*  ___    C1    V1       C3  V3

* |VAC|_||_____________||_________

* |___| ||  _|_    _|_ || _|_    _|_

*         D1 ^   D2\ /     ^  D4 \ /

*           /_\    _v_  D3/_\    _v_

*            |      |      |      |       ___     1Meg

*    ________|__||__|______|__||__|______|Out|__/\  /\  /\__

*  _|_          ||C2   V2     ||C4       |___|    \/  \/   _|_

*  ///                            V4  D5                    ///

The switch capacitor equation is as follows.

R_eq     =         1/(freq_clock*C)

=         1/(5e-9*1e+5)    =  2KOhms

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Voltage_Multiplier

*  ___    C1    V1       C3  V3

* |VAC|_||_____________||_________      _____

* |___| ||  _|_    _|_ || _|_    _|_   |    _|_

*         D1 ^   D2\ /     ^  D4 \ /   |   / _ \

*           /_\    _v_  D3/_\    _v_   |   \/ \/

*            |      |      |      |   _|_  /\_/\ BOUT

*    ________|__||__|______|__||__|__|Out| \___/

*  _|_          ||C2   V2     ||C4   |___|  _|_

*  ///                                      ///

So this is where the logarithmic current load sweep comes in handy.

First wait for the charge pump to settle. Then ramp up a load current.

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The output voltage will drop when the load

resistance is about the same as the output impedance

of the voltage source.

One can see that the output voltage is really

dropping at 1msec.

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At that time, the load current is at 1mA.

A 1mA load current corresponds to a 6.6volt

drop in output voltage. That corresponds to

about an output impedance of 6.6kOhms. Which

is about three times larger than a single

5nf capacitor is when switching at 100kHz.

===========Full_Netlist_For_Copy_Paste=======================

Voltage_Multiplier

*  ___    C1    V1       C3  V3

* |VAC|_||_____________||_________

* |___| ||  _|_    _|_ || _|_    _|_

*         D1 ^   D2\ /     ^  D4 \ /

*           /_\    _v_  D3/_\    _v_

*            |      |      |      |       ___     1Meg

*    ________|__||__|______|__||__|______|Out|__/\  /\  /\__

*  _|_          ||C2   V2     ||C4       |___|    \/  \/   _|_

*  ///                            V4  D5                    ///

*.OPTIONS  GMIN=1p       METHOD=gear   ABSTOL=1u     TEMP=27   srcsteps = 1  gminsteps = 1

*.OPTIONS  RELTOL=.001   ABSTOL=1n     VNTOL=1n      ITL4=500  ITL1=400

*======== ====== ====== ====== ====== ====== ====== ====== ======

VAC       VAC    0      DC     0      PULSE( -5  5 1p 1n  1n  5u 10u )

VL        VL     0      PWL    ( 0 1p .5m 1n .6m 100n .7m 1u .8m 10u .9m 100u 1m 1000u )

BLOAD     OUT    0      I =    v(VL)

D1        0      V1     DD

D2        V1     V2     DD

D3        V2     V3     DD

D4        V3     OUT    DD

C1        VAC    V1     5n

C2        0      V2     5n

C3        V1     V3     5n

C4        V2     OUT    5n

ROUT      OUT    0      100meg

.model    DD D(IS=3.15e-18 RS=10)

.control

set       pensize = 2

tran      1u     1m    0      1u

plot      out

plot      vl     ylog

plot      v1

.endc

.end