五开关电荷泵电路

图2

　　图1、图2所示电荷泵都只有四个场效应管作电子开关，在C1充电期间，储能电容C2会被反向充电，会拉低实际的输出电压Vout，而且要求充、放电的频率越高越好以降低C2被反向充电的时间，而且，负载RL不能太小，不然就会因为C2的充电时间也很短，就会大大降低输出电压。同时如果要增加功率输出能力的话，除了要提高开关频率，还需要增加C1、C2的容量，但是增加二者的容量又会使C1的充电时间延长反过来限制开关频率的提高（充电时间不能小于C1的充电时间）。下图电路增加了一个开关Q5可以避免上述问题。

图3

　　因为增加了一个开关，C1、C2的充、放电过程是各自独立的，容量可以大一些以提高功率输出能力，实际上二者都主要是开关电容的功能，为了降低纹波，Vout端需要额外增加一只滤波储能电容，所以电路成本要比图1、2要高，但是输出电压更为稳定，功率输出能力也会高一些。

　　五开关电荷泵在多相应用电路中的应用更有优势，多相电路与并联电路相比，除了功率输出能力加倍以外，还能大幅度降低输出纹波。图4是两相五开关电荷泵倍压电路。

图4

　　与图3电路相比，图4电路如果忽略开关延迟，对负载而言，电源输出是不间断的，始终是两只电容充电，两只电容放电。

　　另外对比图1、2和图3、4不难发现，五开关电荷泵还将电源的输入、输出端有限隔离了，即将电源的正端（热端）隔离了，来源于电源输入端的干扰在负载端形不成回路，有利于提高抗干扰能力。如果不计成本，如3相乃至更多，用现有的硅集成技术也能更容易的实现更大功率的集成。

　　4、电荷泵的输出稳压

　　电荷泵的输出稳压方法与常见的电感式DC-DC变换器是一样的，即从输出端取样反馈到振荡控制电路，控制上述场效应管的开、关时间，即控制开关电容、储能电容的充电时间和放电时间（一个开关重放电周期之内）就可以控制输出电压的高和低。这种反馈稳压的方法在下文中我们称之为稳压输出。

　　还有一种方法是在反馈稳压输出的基础上，在输出端增加一个LDO(LowDropOutregulator，低压差线性稳压器），进一步增加稳压范围并且能够减小电压纹波。

本文关键字：开关  稳压-电源电路，单元电路 - 稳压-电源电路