在現(xiàn)當(dāng)今所有的電子產(chǎn)品當(dāng)中，都離不開(kāi)電源。然而，由于開(kāi)關(guān)電源效率高、體積小的壓倒性?xún)?yōu)勢(shì)，在這所有的產(chǎn)品的電源有近90%以上都是采用開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行電壓適配，當(dāng)然另外也有一些LDO。雖然效率、體積或者功能是達(dá)到了開(kāi)發(fā)者的要求，但是在過(guò)認(rèn)證（EN55022、FCC part 15、GB9254）的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多的EMC的困擾，例如，空間輻射測(cè)試、傳導(dǎo)輻射測(cè)試、雷擊浪涌、脈沖群……往往會(huì)因?yàn)檫@些問(wèn)題的存在讓認(rèn)證過(guò)程產(chǎn)生延誤，導(dǎo)致產(chǎn)品延緩上市，不能搶占市場(chǎng)。

2常見(jiàn)小型電源分類(lèi)

通常我們?cè)谶x擇電源芯片時(shí)，一般在考慮了電壓、電流、效率后，或者什么都沒(méi)有考慮的情況下，沿用以前的設(shè)計(jì)，但實(shí)際上在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)景，電荷泵電路也是一個(gè)比較合適的選擇。

3什么是電荷泵技術(shù)

1.概念

電荷泵的基本原理是，通過(guò)電容對(duì)電荷的積累效應(yīng)而產(chǎn)生高壓，使電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)。

在此功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的基本執(zhí)行過(guò)程中，電流（電荷）在兩個(gè)電容器之間交替切換和定向，因此電路輸出是輸入的兩倍，從而起倍壓升壓轉(zhuǎn)換器的作用。由于這些原因，電荷泵轉(zhuǎn)換器也被稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電容器設(shè)計(jì)。

2.原理

（1）倍壓升壓如何實(shí)現(xiàn)？

一切都從物理學(xué)的基本原理開(kāi)始：在閉路中來(lái)回流動(dòng)的電荷不是“丟失”的，而是可以通過(guò)在電荷存儲(chǔ)元件之間切換來(lái)轉(zhuǎn)移的。在電荷泵的概念中，二極管可用于控制電流的流過(guò)。在實(shí)際操作中，開(kāi)關(guān)通常是開(kāi)關(guān)MOSFET，而電容器則是外部陶瓷或電解裝置，具體取決于所需的電容量。

（2）原理描述

上圖的操作是一個(gè)兩步充放電循環(huán)，其中電容器C1充電，然后放電到C2。首先，時(shí)鐘將反相器1的輸出拉低，因此D1正向偏置，從而將電容器C1充電至電源電壓+ Vdc；同樣，D2關(guān)閉。

接下來(lái)，時(shí)鐘將反相器1的輸出驅(qū)動(dòng)為高電平，并且C1上的電荷現(xiàn)在與來(lái)自反相器1的+ Vdc串聯(lián)。由于反相器2的輸出為低電平，D2變?yōu)檎蚱?，并且C2充電至兩倍Vdc。這樣，負(fù)載兩端的電壓為2×Vdc，減去二極管的正向壓降和逆變器中的任何損耗。

在使用分立元件的實(shí)際設(shè)計(jì)中，通常使用肖特基二極管代替常規(guī)二極管，因?yàn)樗鼈兊恼驂航递^低。但是，基于IC的電荷泵不使用二極管。相反，他們使用具有低導(dǎo)通電阻RDS（ON）的MOSFET開(kāi)關(guān)。電荷泵效率相當(dāng)高，在90％到95％的范圍內(nèi)。

4電荷泵技術(shù)的發(fā)展

實(shí)際上電荷泵技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用非常成熟了，比如TI（德州儀器）、MAXIM（美信）、SGMICRO（圣邦微）、HEXIN（禾芯微）、ON（安森美）、MICRONE（南京微盟）、AWINIC（艾為），這些一線(xiàn)廠(chǎng)商已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)相當(dāng)成熟了。以上說(shuō)到的內(nèi)容，可能在實(shí)際生活或者產(chǎn)品上很難見(jiàn)到，不過(guò)在一些手機(jī)發(fā)布會(huì)上已經(jīng)頻頻出現(xiàn)了。

比如以上電荷泵技術(shù)應(yīng)用到手機(jī)電池充電。

5實(shí)際應(yīng)用中，電荷泵技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

電荷泵又稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電容/無(wú)感式DC-DC變換器，與基于電感的DC-DC開(kāi)關(guān)電源相比較，電荷泵采用電容為開(kāi)關(guān)和儲(chǔ)能元件，電荷泵的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

但是在目前市場(chǎng)情況下，電荷泵技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景還是有限的，但是在未來(lái)技術(shù)升級(jí)革新的情況下電荷泵也將會(huì)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

6總結(jié)

我們?cè)贓MC設(shè)計(jì)和整改過(guò)程中，如果走進(jìn)死胡同在現(xiàn)有手段或者選型沒(méi)有更好的方法時(shí)，可以試著找一找新技術(shù)，試一試總會(huì)有收獲。
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