| 1、電荷泵電路動作原理
圖2.電荷泵IC之使用電路
電荷泵電路通常又叫為切換式電容轉(zhuǎn)換器（Switchedcapacitorconverter）包含二極管或切換開關(guān)與電容的切換網(wǎng)路，圖2為電荷泵IC之使用電路，IC內(nèi)部具有2個可控式開關(guān)與振蕩器，其外部接2個電容C1、C2，此電路亦可由離散元件組成如圖3（a）所示，只要1個振蕩器，如NE555與1個邏輯反向，如4009UB及2個二極管D1、D2和2個電容C1、C2就可以組成簡單的電荷泵電路。
圖3（a）簡單的電荷泵電路
其動作原理如下∶
（1）若控制脈沖為低電平時，其反向輸出為高電平，其等效電路如圖3（b）所示，此時D1乃順向偏壓，D2為逆向偏壓，C1的跨壓Vc1最高可充電至Vc1-（Vcc-Vd）的電壓量，式中的Vd為二極管的順向偏壓，此時的電流方向如圖上的I所示。
圖3（b）控制脈沖（CLK）為低電平時的等效電路
（2）當(dāng)控制脈沖為高電平時，其反向輸出為低電平，此時C1的跨壓Vc1的正端相當(dāng)於接地，如等效電路圖3（c）所示，此時D1為逆向偏壓，而D2為順向偏壓，承接剛才的C1跨壓，C2最高可充電至-（Vcc-2Vd）的電壓，而其電壓對應(yīng)於接地是負的。
其中C1飛輪電電容來回移動，電荷由輸入至輸出，而C2儲能電容穩(wěn)住電荷，對輸出電壓有穩(wěn)定作用。在此電路，可以控制脈沖的充電周期來達到理想的輸出。
圖3（c）控制脈沖（CLK）為高電平時的等效電路
然而電荷泵的電路除應(yīng)用於降壓外，仍可應(yīng)用於升壓，以MAXIM公司出品的IC編號為MAX619的電荷泵IC為例，如圖4所示。其操作原理如下∶
（1）當(dāng)開關(guān)SW1、SW3與SW7、SW5導(dǎo)通，而其他開關(guān)打開（OFF）時，其C1、C2各自充電至大小約為V1的電壓。
（2）承上個狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)SW2、SW4、SW6導(dǎo)通，而其他開關(guān)打開（OFF）時，前狀態(tài)所充的約V一大小的電壓和電容C1、C2上的電壓串聯(lián)起來對C4電容充電而得到輸出電壓Vo其最高可充至VI的3倍電壓。
MAX619的使用規(guī)格為1.8V-3.6V時，輸出可為5V/20mA，而輸入大於3V時，輸出可為5V/50mA，其消耗功率如下式∶Powerloss=Iout&TImes;［（2或3）VI-Vo］其消耗功率端視放大後的電壓（2或3）VI和Vo的差壓及輸出電流Iout大小而定，由電路都是電容元件，此電路的效率會比低壓降轉(zhuǎn)換器（LDO）高得多，而且電路架構(gòu)不需要電感，且其使用電容可用陶瓷電容就可以。因此電磁干擾小，體積及價格上亦較電感低，在便攜式電源的設(shè)計當(dāng)中占有極重要的角色。
2、電荷泵電路的特點
·容易使用∶除輸入輸出端各加1個電源外，再加1個泵電容（Cpump）就可以。
·相較於LDO，電路效率較高。
·低EMI或輸出紋波。
·輸出電源的瓦數(shù)和VI/Vout電壓比值受限。
·價錢中等。 |
