电荷泵

电荷泵是一种直流到直流转换器，它使用电容器进行高能电荷存储以升高或降低电压。 电荷泵电路具有高效率，有时高达 90-95%，同时是电气简单的电路。

负载泵使用某种形式的开关设备通过电容器控制负载两端的电源电压连接。 在两阶段循环中，在xxx阶段，一个电容器连接在电源两端，将其充电至相同的电压。 在第二阶段，重新配置电路，使电容器与电源和负载串联。 这会使负载两端的电压加倍 - 原始电源电压和电容器电压的总和。 较高电压开关输出的脉冲特性通常通过使用输出电容器来平滑。

外部或次级电路驱动开关，通常在几十千赫兹到几兆赫兹。 高频xxx限度地减少了所需的电容量，因为在更短的周期内需要存储和倾倒的电荷更少。

电荷泵可实现倍压、三倍压、二分压、反相、分数倍增或缩放电压（如×3/2、×4/3、×2/3等），并通过快速交替产生任意电压 模式，取决于控制器和电路拓扑结构。

它们通常用于低功率电子产品（例如手机），以升高和降低电路不同部分的电压 - 通过仔细控制电源电压来xxx限度地降低功耗。

术语电荷泵也常用于锁相环 (PLL) 电路，尽管与上述电路不同，它不涉及泵浦动作。 PLL 电荷泵只是一个双极开关电流源。 这意味着它可以将正负电流脉冲输出到 PLL 的环路滤波器中。 它不能产生高于或低于其电源和接地电源电平的电压。

• 电荷泵电路的一个常见应用是在 RS-232 电平转换器中，它们用于从单个 5 V 或 3 V 电源轨导出正电压和负电压（通常为 +10 V 和 −10 V） .
• 负载泵也可用作 LCD 或白光 LED 驱动器，从单个低压电源（例如电池）产生高偏置电压。
• 荷泵广泛应用于NMOS存储器和微处理器中，产生负电压VBB（约-3V），与衬底相连。 这保证了所有 N+ 到衬底的结都反向偏置 3 V 或更多，从而降低结电容并提高电路速度。
• 在未经任天堂许可的 NES 兼容游戏中使用了提供负电压尖峰的电荷泵，以关闭任天堂娱乐系统锁定芯片。
• 截至 2007 年，电荷泵已集成到几乎所有的 EEPROM 和闪存集成电路中。 这些设备需要高压脉冲来清除特定存储单元中的任何现有数据，然后才能用新值写入它。 早期的 EEPROM 和闪存设备需要两个电源：+5 V（用于读取）和 +12 V（用于擦除）。 截至 2007 年，商用闪存和 EEPROM 存储器仅需要一个外部电源——通常为 1.8 V 或 3.3 V。用于擦除单元格的更高电压由片上电荷泵在内部产生。

• 负载泵用于高侧驱动器中的 H 桥，用于栅极驱动高侧 n 沟道功率 MOSFET 和 IGBT。 当半桥的中心变低时，电容器通过二极管充电，此电荷随后用于将高侧 FET 的栅极驱动到比源电压高几伏的电压，从而将其导通。 这种策略运作良好，前提是电桥定期切换并避免必须运行单独电源的复杂性，并允许更高效的 n 沟道设备用于两个开关。 该电路（需要高侧 FET 的周期性开关）也可称为自举电路，有些人会将其与电荷泵（不需要开关）区分开来。
• CRT 显示器中的垂直偏转电路。 以使用ic TDA1670A为例。 为了实现xxx偏差，CRT 线圈需要 ~50v。 24 伏电源线的电荷泵技巧消除了对其他电压的需求。
• 适用于移动设备的高功率快速充电解决方案依靠电荷泵而不是降压转换器来降低电压，因为更高的效率可以减少热量的产生。 三星 Galaxy S23 采用 3A 的输入电流，由于 2:1 的电流泵，它可以以 6A 的电流为其内部电池组充电。 Oppo 的 240W SUPERVOOC 更进一步，使用三个并联的电荷泵（声称效率为 98%）从 24V/10A 升至 10V/24A，然后由两个并联电池组获取。