《电荷泵工作原理》doc版

《《电荷泵工作原理》doc版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、莃薄螀肇艿蚃袂袀膅蚂薂肅肁艿蚄袈肇芈袆膃莆芇薆羆节芆蚈膂膈芅螀羅肄芄袃螇莂莄薂羃芈莃蚅螆膄莂袇羁膀莁薇袄肆莀虿聿莅荿螁袂芁莈袄肈膇莈薃袁肃蒇蚆肆罿蒆螈衿芇蒅蒈肄芃蒄蚀羇腿蒃螂膃肅蒂袄羅莄蒂薄螈芀蒁蚆羄膆薀蝿螆肂蕿蒈羂羈薈薁螅莇薇螃肀芃薆袅袃腿薆薅聿肅薅蚇袁莃薄螀肇艿蚃袂袀膅蚂薂肅肁艿蚄袈肇芈袆膃莆芇薆羆节芆蚈膂膈芅螀羅肄芄袃螇莂莄薂羃芈莃蚅螆膄莂袇羁膀莁薇袄肆莀虿聿莅荿螁袂芁莈袄肈膇莈薃袁肃蒇蚆肆罿蒆螈衿芇蒅蒈肄芃蒄蚀羇腿蒃螂膃肅蒂袄羅莄蒂薄螈芀蒁蚆羄膆薀蝿螆肂蕿蒈羂羈薈薁螅莇薇螃肀芃薆袅袃腿薆薅聿肅薅蚇袁莃薄螀肇艿蚃袂袀膅蚂薂肅肁艿蚄袈肇芈袆膃莆芇薆羆节芆

2、蚈膂膈芅螀羅肄芄袃螇莂莄薂羃芈莃蚅螆膄莂袇羁膀莁薇袄肆莀虿聿莅荿螁袂芁莈袄肈膇莈薃袁肃蒇蚆肆罿蒆螈衿芇蒅蒈肄芃蒄蚀羇腿蒃螂膃肅蒂袄羅莄蒂薄螈芀蒁蚆羄膆薀蝿螆肂蕿蒈羂羈薈薁螅莇薇螃肀芃薆袅袃腿薆薅聿肅薅蚇袁莃薄螀肇艿蚃袂袀膅蚂薂肅肁艿蚄袈肇芈袆膃莆芇薆羆节芆蚈膂膈芅螀羅肄芄袃电荷泵工作原理电荷泵电压反转器是一种DC/DC变换器，它将输入的正电压转换成相应的负电压，即VOUT=-VIN。另外，它也可以把输出电压转换成近两倍的输入电压，即VOUT≈2VIN。由于它是利用电容的充电、放电实现电荷转移的原理构成，所以这种电压反转器电路也称为电荷泵变换器（ChargeP

3、umpConverter）。电荷泵的应用电荷泵转换器常用于倍压或反压型DC-DC转换。电荷泵电路采用电容作为储能和传递能量的中介，随着半导体工艺的进步，新型电荷泵电路的开关频率可达1MHz。电荷泵有倍压型和反压型两种基本电路形式。电荷泵电路主要用于电压反转器，即输入正电压，输出为负电压，电子产品中，往往需要正负电源或几种不同电压供电，对电池供电的便携式产品来说，增加电池数量，必然影响产品的体积及重量。采用电压反转式电路可以在便携式产品中省去一组电池。由于工作频率采用2～3MHz，因此电容容量较小，可采用多层陶瓷电容（损耗小、ESR低），不仅提高效率及降低噪声

4、，并且减小电源的空间。虽然有一些DC/DC变换器除可以组成升压、降压电路外也可以组成电压反转电路，但电荷泵电压反转器仅需外接两个电容，电路最简单，尺寸小，并且转换效率高、耗电少，所以它获得了极其广泛的应用。目前不少集成电路采用单电源工作，简化了电源，但仍有不少电路需要正负电源才能工作。例如，D/A变换器电路、A/D变换器电路、V/F或F/V变换电路、运算放大器电路、电压比较器电路等等。自INTERSIL公司开发出ICL7660电压反转器IC后，用它来获得负电源十分简单，90年代后又开发出带稳压的电压反转电路，使负电源性能更为完善。对采用电池供电的便携式电子产

5、品来说，采用电荷泵变换器来获得负电源或倍压电源，不仅仅减少电池的数量、减少产品的体积、重量，并且在减少能耗（延长电池寿命）方面起到极大的作用。现在的电荷泵可以输出高达250mA的电流，效率达到75%(平均值)。电荷泵大多应用在需要电池的系统，如蜂窝式电话、寻呼机、蓝牙系统和便携式电子设备。便携式电子产品发展神速，对电荷泵变换器提出不同的要求，各半导体器件公司为满足不同的要求开发出一系列新产品，本文将作一个概况介绍。电荷泵的分类电荷泵分类电荷泵可分为：·开关式调整器升压泵，如图1(a)所示。·无调整电容式电荷泵，如图1(b)所示。·可调整电容式电荷泵，如图1(

6、c)所示。 图1电荷泵的种类电荷泵工作过程   3种电荷泵的工作过程均为：首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量，而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。电荷泵的结构电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。电荷泵是无须电感的，但需要外部电容器。由于工作于较高的频率，因此可使用小型陶瓷电容(1mF)，使空间占用小，使用成本低。电荷泵仅用外部电容即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的ESR(等效串联电阻)和内部开关晶体管的RDS(ON)。电荷泵转换

7、器不使用电感，因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容滤除。它的输出电压是工厂生产精密预置的,调整能力是通过后端片上线性调整器实现的，因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数，以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。从电容式电荷泵内部结构来看,如图2所示它实际上是一个片上系统。图2电容式电荷泵内部结构电荷泵工作原理   电荷泵变换器的基本工作原理如图3所示。它由振荡器、反相器及四个模拟开关组成，外接两个电容C1、C2构成电荷泵电压反转电路。 振荡器输出的脉冲直接控制模拟开关S1及S2；此脉冲经反相器反相后控

8、制S3及S4。当S1、S2闭合时，S3、S4断开；S