電荷泵可分為:
1、開關(guān)式調(diào)整器升壓泵。
2、無調(diào)整電容式電荷泵
3、可調(diào)整電容式電荷泵
電荷泵變換器的基本工作原理如圖所示。它由振蕩器、反相器及四個模擬開關(guān)組成,外接兩個電容C1、C2 構(gòu)成電荷泵電壓反轉(zhuǎn)電路。
振蕩器輸出的脈沖直接控制模擬開關(guān)S1及S2;此脈沖經(jīng)反相器反相后控制S3及S4。當(dāng)S1、S2 閉合時,S3、S4 斷開;S3、S4 閉合時,S1、S2 斷開。
當(dāng)S1、S2 閉合、S3、S4 斷開時,輸入的正電壓V+向C1 充電(上正下負(fù)),C1 上的電壓為V+;當(dāng)S3、S4閉合、S1、S2斷開時,C1向C2放電(上正下負(fù)),C2上充的電壓為-VIN,即VOUT=-VIN。當(dāng)振蕩器以較高的頻率不斷控制S1、S2 及S3、S4 的閉合及斷開時,輸出端可輸出變換后的負(fù)電壓(電壓轉(zhuǎn)換率可達99%左右)。
由圖3 可知,電荷泵電壓反轉(zhuǎn)器并不穩(wěn)壓,即有負(fù)載電流時,輸出電壓將有變化。輸出電流與輸出電壓的變化曲線(輸出特性)稱為輸出特性曲線,其特點是輸出電流越大,輸出電壓變化越大。
一般以輸出電阻Ro來表示輸出電流與輸出電壓的關(guān)系。若輸出電流從零增加到Io時,輸出電壓變化為△V,則輸出電阻Ro 為:
Ro = △V/Io
輸出電阻Ro 越小,輸出電壓變化越小,輸出特性越好。
電荷泵常用于倍壓或反壓型DC-DC 轉(zhuǎn)換。電荷泵電路采用電容作為儲能和傳遞能量的中介,隨著半導(dǎo)體工藝的進步,新型電荷泵電路的開關(guān)頻率可達1MHz。電荷泵有倍壓型和反壓型兩種基本電路形式。