電荷泵的基本原理

 電荷泵的基本原理是給電容充電，把電容從充電電路取下以隔離充進(jìn)的電荷，然后連接到另一個(gè)電路上，傳遞剛才隔離的電荷。我們形象地把這個(gè)傳遞電荷的電容看成是“裝了電子的水桶”。從一個(gè)大水箱把這個(gè)桶接滿，關(guān)閉龍頭，然后把桶里的水倒進(jìn)一個(gè)大水箱[8]。電荷泵也稱為開(kāi)關(guān)電容式電壓變換器，是一種利用所謂的“快速”或“泵送”電容，而非電感或變壓器來(lái)儲(chǔ)能的DC-DC變換器(直流變換器)。它們能使輸入電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負(fù)電壓。其內(nèi)部的MOSFET開(kāi)關(guān)陣列以一定的方式控制快速電容器的充電和放電，從而使輸入電壓以一定因數(shù)(1/2,2或3)倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。

電荷泵的電壓變換在兩個(gè)階段內(nèi)實(shí)現(xiàn)。在第一個(gè)階段，開(kāi)關(guān)S1和S2關(guān)閉，而開(kāi)關(guān)S3和S4打開(kāi)，電容C1充電到輸入電壓：

在第二階段，開(kāi)關(guān)S3和S4關(guān)閉，而S1和S2打開(kāi)。因?yàn)殡娙軨1兩端的電壓降不能立即改變，輸出電壓跳變?yōu)檩斎腚妷旱膬杀丁?/p>

電荷泵解決方案在應(yīng)用中也有缺點(diǎn)，其主要缺點(diǎn)是：

只能提供有限的輸出電壓范圍，絕大多數(shù)電荷泵的轉(zhuǎn)換比率最多只能達(dá)到輸入電壓的2倍，這表示輸出電壓不可能高于輸入電壓的2倍。

典型的電平轉(zhuǎn)換電路MAXx2xx系列芯片因單電源+5V供電，均有電荷泵電平轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生±10V電源，以供RS232電平所需。