电荷泵助力紧凑、高效电子产品的未来

2025-09-16 03:28 loading...

币圈网报道：

电荷泵 DC/DC 转换器的近期性能和定位已引起电力电子领域的关注，尤其是在需要紧凑、高效稳压的应用中。这些器件利用电容器来升高或降低电压，并因其小巧的尺寸、高效率和高性价比而备受青睐。越来越多的设计工程师将这些转换器应用于 TFT-LCD 背光、光学模块以及降压电路中的高端 MOSFET 驱动等应用。

电荷泵的主要用途之一是用作倍压器，使输出电压是输入电压的两倍。该功能通过受控开关控制的一系列电容器充电和放电循环实现。例如，在充电阶段，两个开关被激活以对电容器充电，而其他开关保持关闭。在转换阶段，已充电的电容器将其存储的能量释放到输出端，从而有效地使输入电压加倍。这种技术在传统电感式DC/DC转换器体积过大或效率低下的应用中尤其有用。

在降压-升压配置中，电荷泵在驱动高端MOSFET（HS-FET）以确保栅极-源极电压（VGS）超过阈值方面起着至关重要的作用。在这些应用中，通常采用基于电荷泵的自举电路来提升栅极电压。这在半桥和全桥拓扑中至关重要，因为精确控制高端开关对于电路性能至关重要。

除了降压电路外，电荷泵还用于升压应用，当所需输出电压超过开关元件的最大额定电压时。例如，在TFT-LCD偏置电源系统中，可以添加电荷泵电路以使升压转换器的输出加倍，从而实现更高的输出电压，而无需使用可能成本更低的高压IC。以下是一个使用MP1542升压转换器的电路，该电路仅需极少的附加元件即可有效加倍输出电压。

另一个值得关注的应用是产生负电压。与传统的电感式解决方案相比，电荷泵可以使用更少的外部元件产生正负输出。这在光学模块、射频放大器和传感器电源等紧凑型系统中尤其有利。典型的实现方案仅需四个 MOSFET，无需外部电感，从而显著降低了设计复杂性和 PCB 占用空间。

与电感式 DC/DC 转换器相比，电荷泵具有降低电磁干扰 (EMI)、降低静态电流和简化设计等优势。然而，它们通常不太适合高功率或宽输入电压应用，在这些应用中电感式设计仍然是首选。不过，对于低功耗和空间受限的设计，电荷泵仍是一个极具吸引力的替代方案。

随着消费电子、工业自动化和汽车应用对紧凑型、节能电源解决方案的需求不断增长，电荷泵市场预计将随之增长。随着设计工程师不断寻求传统电感转换器的经济高效替代方案，电荷泵技术的采用可能会不断扩大，尤其是在尺寸和效率至关重要的应用中。