電荷泵的工作過程均為:
首先貯存能量,然后以受控方式釋放能量,以獲得所需的輸出電壓。
開關式調整器升壓泵采用電感器來貯存能量,而電容式電荷泵采用電容器來貯存能量。
電荷泵分為三種:
開關式調整器升壓泵
無調整電容式電荷泵
可調整電容式電荷泵
電容式電荷泵通過開關陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實現電壓提升,采用電容器來貯存能量。電荷泵是無須電感的,但需要外部電容器。由于工作于較高的頻率,因此可使用小型陶瓷電容(1mF),使空間占用小,使用成本低。電荷泵僅用外部電容即可提供±2 倍的輸出電壓。其損耗主要來自電容器的 ESR(等效串聯電阻)和內部開關晶體管的 RDS(ON)。電荷泵轉換器不使用電感,因此其輻射EMI可以忽略。
輸入端噪聲可用一只小型電容濾除。它的輸出電壓是工廠生產精密預置的,調整能力是通過后端片上線性調整器實現的,因此電荷泵在設計時可按需要增加電荷泵的開關級數,以便為后端調整器提供足夠的活動空間。
電荷泵選用要點:
作為一個設計工程師選用電荷泵時必然會考慮以下幾個要素:
1.轉換效率要高
無調整電容式電荷泵 90%
可調整電容式電荷泵 85%
開關式調整器 83%
2. 靜態電流要小,可以更省電;
3.輸入電壓要低,盡可能利用電池的潛能;
4.噪音要小,整體電路無干擾;
5.功能集成度要高,提高單位面積的使用效率;
6.足夠的輸出調整能力,電荷泵不會因工作在滿負荷狀態而發燙;
7.封裝尺寸小是手持產品的普遍要求;
8.安裝成本低,包括周邊電路占PCB 板面積小,走線少而簡單;
9.具有關閉控制端,可在長時間待機狀態下關閉電荷泵,使供電電流消耗近乎為0。