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(guān)式調(diào)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(guān)式調(diào)整器升壓泵
無調(diào)整電容式電荷泵
可調(diào)整電容式電荷泵
電容式電荷泵通過開關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實(shí)現(xiàn)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(lián)電阻)和內(nèi)部開關(guān)晶體管的 RDS(ON)。電荷泵轉(zhuǎn)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(chǎn)精密預(yù)置的,調(diào)整能力是通過后端片上線性調(diào)整器實(shí)現(xiàn)的,因此電荷泵在設(shè)計(jì)時(shí)可按需要增加電荷泵的開關(guān)級(jí)數(shù),以便為后端調(diào)整器提供足夠的活動(dòng)空間。
電荷泵選用要點(diǎn):
作為一個(gè)設(shè)計(jì)工程師選用電荷泵時(shí)必然會(huì)考慮以下幾個(gè)要素:
1.轉(zhuǎn)換效率要高
無調(diào)整電容式電荷泵 90%
可調(diào)整電容式電荷泵 85%
開關(guān)式調(diào)整器 83%
2. 靜態(tài)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(diào)整能力,電荷泵不會(huì)因工作在滿負(fù)荷狀態(tài)而發(fā)燙;
7.封裝尺寸小是手持產(chǎn)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(jiǎn)單;
9.具有關(guān)閉控制端,可在長時(shí)間待機(jī)狀態(tài)下關(guān)閉電荷泵,使供電電流消耗近乎為0。