現(xiàn)代設(shè)計中電源子系統(tǒng)的創(chuàng)建

電荷泵

另一種DC/DC轉(zhuǎn)換器是電荷泵，它可以通過切換電容器充電輸入電壓上的一個電容器，實現(xiàn)輸入電壓的反相、翻倍或三倍。然后將該電容器切換到輸入電壓上，形成一個倍壓器。此外，還可以將電容器正極連接到輸入公共端，制造一個電壓反相器。經(jīng)典的電荷泵是Intersil在上世紀(jì)80年代推出的ICL7660.其它這樣的器件有Catalyst Semiconductor的CAT3636，它采用一種新穎的方法，實現(xiàn)了非整數(shù)電壓步進(jìn)，例如1V， 1.33V， 1.5V和2V.這種方法可以在手持系統(tǒng)應(yīng)用中實現(xiàn)高達(dá)92%的效率。這一效率可與普通電感升壓轉(zhuǎn)換器相比，尤其是很多制造商為電感升壓轉(zhuǎn)換器規(guī)定的效率數(shù)字是基于使用體積過大的電感。

由于電容器天生就會限制該部件能夠提供的電流量，散熱問題很少出現(xiàn)在電荷泵中。但它們也有一些缺點，包括穩(wěn)壓效果差。除非使用一個后置線性穩(wěn)壓器，否則輸出會隨輸入而變化。Maxim用后置穩(wěn)壓電荷泵解決了這個問題。電荷泵的開關(guān)頻率和噪聲遠(yuǎn)小于開關(guān)轉(zhuǎn)換器，但噪聲仍可能進(jìn)入信號鏈。

另一類型穩(wěn)壓器就是開關(guān)穩(wěn)壓器，它采用一種晶體管開關(guān)和電感或變壓器來改變直流輸入電壓。圖2a顯示一個降壓開關(guān)穩(wěn)壓器，它一步一步降低電壓的工作原理像一臺水車（圖2b）。該裝置的旋轉(zhuǎn)速率就類似于流經(jīng)電感的電流。與電感一樣，水車不能突然停止或啟動。圖中可以揭示

出一些事實，即為什么工程師們經(jīng)常將二極管叫做“繼流”。當(dāng)閥門關(guān)閉時，水車的慣性創(chuàng)造出強大的吸力。水車需要水來維持運轉(zhuǎn)，止回閥提供這種功能。

升壓轉(zhuǎn)換器也采用與水車相同的方式（圖3）。很多工程師都處理不好磁電路，因為它們的高電抗意味著電流不能像在電阻器中那樣跟隨電壓而變化。對降壓和升壓轉(zhuǎn)換器的直觀認(rèn)識有助于理解更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如Cuk、升壓/降壓和SEPIC.轉(zhuǎn)換器也可以用變壓器來建立隔離輸出（圖4）?；貟咿D(zhuǎn)換器與正向轉(zhuǎn)換器的區(qū)別只是輸出二極管的極性不同，它將變壓器用作一個扼流圈。當(dāng)開關(guān)閉合和初級電流增加時，它們在磁場中存儲能量。當(dāng)開關(guān)打開時，磁場中的能量通過次級泄放。設(shè)計者都青睞回掃轉(zhuǎn)換器，因為它們成本低，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多個輸出，所有輸出都能有相互間的良好跟隨特性。