充電泵（亦稱為無電感型開關(guān)穩(wěn)壓器）。目前有三種穩(wěn)壓器：線性LDO穩(wěn)壓器、無電感型開關(guān)穩(wěn)壓器（亦稱為充電泵）以及傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓器（基于電感器）。介于線性穩(wěn)壓器與傳統(tǒng)開關(guān)穩(wěn)壓器之間的是充電泵。在充電泵中，外部儲能元件是電容而不是電感。由于沒有電感，它可以減輕潛在的電磁干擾問題，以免影響敏感的RF接收器或藍牙芯片組。充電泵的缺點是有限的輸入輸出電壓比以及有限的輸出電流能力。

　　本文將闡述如何使用外部充電泵從單通道升壓轉(zhuǎn)換器（如 TI 生產(chǎn)的 TPS61087）生成兩個額外電壓。文中示例將使讀者初步了解充電泵，并借助高性價比的解決方案，使這些充電泵能夠生成系統(tǒng)所需的電壓軌。

　　使用外部充電泵是從升壓轉(zhuǎn)換器生成輔助電壓軌的一種靈活易用的方法。這些電壓軌理論上可以是任何電壓，正負均可，并且可以為需要兩個或更多電壓的任何應(yīng)用供電。

圖 1 針對 TFT LCD 的 5V～15V 典型應(yīng)用電壓（fsw=1.2MHz），其采用外部充電泵（VGH、VGL）

　　圖 1 顯示了一種外部正充電泵結(jié)構(gòu)。在這種情況下，負充電泵的穩(wěn)壓級會將輸出電壓 VGL 從升壓轉(zhuǎn)換器所生成的 -15V 電壓調(diào)節(jié)至 -7 V。

   理想情況

　  正充電泵

　　圖 2 顯示了典型應(yīng)用中的正充電泵驅(qū)動器電路，其將在倍壓模式下生成 2 倍于 VS 的電壓。您可以從該圖深入了解充電泵驅(qū)動器的工作原理。下列研究基于三倍壓模式。

圖 2 外部正充電泵——理想情況

　　下面的說明介紹了穩(wěn)態(tài)運行時的充電泵行為，其內(nèi)容簡單易懂。首先，我們假定所有組件都很理想，并且升壓轉(zhuǎn)換器的占空比為 50%。圖 2 中 R1 的電阻為 0 歐姆，并且就在此處測量流入到電容 C1 和 C2 中的電流。

　　導(dǎo)通期間，由于 VSW=0V，飛跨電容 C1 可通過二極管 D1 充電至 VS。同樣，儲能電容 C3 也同時通過 D3 充電至 2 倍 VS。二極管 D2 與 D4 均被阻斷。由于不再提供輸出 VCPP，因此輸出電容 C4 不得不通過必需的 20mA 負載電流為電路供電。

　　關(guān)斷期間，開關(guān)節(jié)點電壓 VSW 變?yōu)楦唠娖?，增加了飛跨電容 C1 和 C2 中的儲能，并將 C3 和 C4 分別提升至 2 倍 VS 和 3 倍 VS（VSW=VS 時）。

　　，在關(guān)斷期間，電感為升壓轉(zhuǎn)換器的飛跨電容和輸出電容分別提供 80mA 和 40mA 的電流，在導(dǎo)通期間將放電至 C1。這樣一來，升壓轉(zhuǎn)換器所提供的電流平均起來就等于正充電泵輸出電流的 3倍，即 60mA。

　　負充電泵

　　外部負充電泵的工作也分為兩個級（充電泵級和穩(wěn)壓級）。充電泵可提供一個負輸出電壓 –VS（請參見圖 1），然后穩(wěn)壓級將輸出電壓 VGL 調(diào)節(jié)至所需電平。您可以從圖 3 深入了解充電泵驅(qū)動器的工作原理。

圖 3 外部負充電泵——理想情況

　　下面的說明介紹了穩(wěn)態(tài)運行時的負充電泵行為，其也假定所有組件都很理想，并且升壓轉(zhuǎn)換器的占空比為 50%，R1 的電阻值為 0 歐姆。

　　開始為關(guān)斷期間，開關(guān)節(jié)點電壓 VS 為高電平，飛跨電容 C6 通過 D6 充電至 VSW =VS。其中，輸出電容 C7 可提供 20 mA 的輸出負載電流。

　　導(dǎo)通期間，由于 VSW = 0V，先前飛跨電容 C6 的正極終端將被拉至接地，并且儲能電壓下移（偏移量為 –VS）。這樣一來，二極管 D7 就變?yōu)檎蚱?，從而允許電流流動并為輸出電路供電。

　　穩(wěn)壓級

　　穩(wěn)壓級具有可選的輸出電壓，用戶可根據(jù)其具體應(yīng)用，靈活選擇相應(yīng)的輸出電壓。

　　我們已介紹了正負充電泵如何構(gòu)建其電壓。下（請參見圖4）類似于正負充電泵，可以通過將多余的能量耗散到雙極管中來調(diào)節(jié)輸出電壓 VGH 和 VGL。

　　齊納二級管將電壓鉗位控制在所需的輸出值，并且也使用雙極管來降低電流消耗?？梢钥吹?，只要 VCPP 和 VCPN 上生成的電壓一直高于穩(wěn)定輸出電壓，增加了晶體管壓降，系統(tǒng)就會得到穩(wěn)壓。

　　也可以使用諸如 TL432 之類的并聯(lián)穩(wěn)壓器，而不是使用圖 4 結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。

圖 4 正電荷泵穩(wěn)壓級

圖 5 穩(wěn)定的輸出電壓

　　外部充電泵的優(yōu)勢在于性價比高，且為用戶提供了極大的靈活性。采用獨立的升壓轉(zhuǎn)換器（例如 TI 的 TPS61085 或 TPS61087）以及仿真工具 TinaTI? 進行輔助設(shè)計，可以很輕松地獲得大功率的正/負充電泵。