電荷泵的工作原理及常用電路

　　這一類器件的缺點(diǎn)是：輸出電流小；輸出電阻大；振蕩器工作頻率低，使外接電容容量大；靜態(tài)電流大。

　　90 年代以后，隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步與便攜式電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，各半導(dǎo)體器件公司開發(fā)出各種新型電荷泵變換器，它們在器件封裝、功能和性能方面都有較大改進(jìn)，并開發(fā)出一些專用的電荷泵變換器。它們的特點(diǎn)可歸納為：

　　1. 提高輸出電流及降低輸出電阻

　　早期產(chǎn)品ICL7660在輸出40mA時(shí)，使-5V 輸出電壓降為-3V（相差2V），而新型MAX660輸出電流可達(dá)100mA，其輸出電阻Ro僅為6.5Ω，MAX660在輸出40mA時(shí)，-5V輸出電壓為-4.74V（相差僅0.26V），即輸出特性有較大的提高。MAX682 的輸出電流可達(dá)250mA，并且在器件內(nèi)部增加了穩(wěn)壓電路，即使在250mA 輸出時(shí)，其輸出電壓變化也甚小。這種帶穩(wěn)壓的產(chǎn)品還有AD 公司的ADM8660、LT 公司的LT1054 等。

　　2. 減小功耗

　　為了延長電池的壽命或兩次充電之間的間隔，要盡可能減小器件的靜態(tài)電流。近年來，開發(fā)出一些微功耗的新產(chǎn)品。ICL7660 的靜態(tài)電流典型值為170μA，新產(chǎn)品TCM828的靜態(tài)電流典型值為50μA，MAX1673 的靜態(tài)電流典型值僅為35μA。另外，為更進(jìn)一步減小電路的功耗，已開發(fā)出能關(guān)閉負(fù)電源的功能，使器件耗電降到1μA 以下，另外關(guān)閉負(fù)電源后使部分電路不工作而進(jìn)一步達(dá)到減少功耗的目的。例如，MAX662A、AIC1841 兩器件都有關(guān)閉功能，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)耗電《 1μA，幾乎可忽略不計(jì)。這一類器件還有TC1121、TC1219、ADM660 及ADM8828等。

　　3. 擴(kuò)大輸入電壓范圍

　　ICL7660電荷泵電路的輸入電壓范圍為1.5～10V，為了滿足部分電路對更高負(fù)壓的需要，已開發(fā)出輸入電壓可達(dá)18及20V的新產(chǎn)品，即可轉(zhuǎn)換成-18 或-20V的負(fù)電壓。例如，TC962、TC7662A 的輸出電壓范圍為3～18V，ICL7662、Si7661 的輸入電壓可達(dá)20V。

　　4. 減少占印板的面積

　　減少電荷泵變換器占印板面積有兩種措施：采用貼片或小尺寸封裝IC，新產(chǎn)品采用SO封裝、μMAX封裝及開發(fā)出尺寸更小的SOT-23封裝；其次是減小外接電容的容量。輸出電流一定時(shí)，電荷泵變換器的外接電容的容量與振蕩器工作頻率有關(guān)：工作頻率越高，電容容量越小。工作頻率在幾kHz到幾十kHz時(shí)，往往需要外接10μF的泵電容；新型器件工作頻率已提高到幾百kHz，個(gè)別的甚至到1MHz，其外接泵電容容量可降到1～0.22μF。

　　ICL7660 工作頻率為10kHz，外接10μF電容；新型TC7660H 的工作頻率提高到120kHz，其外接泵電容已降為1μF。MAX1680/1681 的工作頻率高達(dá)1MHz，在輸出電流為125mA 時(shí)，外接泵電容僅為1μF。TC1142 工作頻率200kHz，輸出電流20mA 時(shí)，外接泵電容僅為0.47μF。MAX881R 工作頻率100kHz，輸出電流較小，其外接泵電容僅為0.22μF。

　　若采用SOT-23 封裝的器件及貼片式電容，則整個(gè)電荷泵變換器的面積可做得很小。

　　5. 輸出負(fù)電壓可設(shè)定（調(diào)整）

　　一般的電荷泵變換器的輸出負(fù)電壓VOUT = -VIN，是不可調(diào)整的，但新型產(chǎn)品MAX1673可外接兩個(gè)電阻R1、R2來設(shè)定輸出負(fù)電壓。輸出電壓VOUT 與R1、R2 的關(guān)系為：

　　VOUT = -（R2/R1）VREF

　　式中VREF為外接的基準(zhǔn)電壓。MAX881R、ADP3603～ADP3605、AIC1840/1841 等都有這種功能。