電荷泵的工作原理及常用電路

　　這一類器件的缺點是：輸出電流小；輸出電阻大；振蕩器工作頻率低，使外接電容容量大；靜態(tài)電流大。

　　90 年代以后，隨著半導體工藝技術的進步與便攜式電子產品的迅猛發(fā)展，各半導體器件公司開發(fā)出各種新型電荷泵變換器，它們在器件封裝、功能和性能方面都有較大改進，并開發(fā)出一些專用的電荷泵變換器。它們的特點可歸納為：

　　1. 提高輸出電流及降低輸出電阻

　　早期產品ICL7660在輸出40mA時，使-5V 輸出電壓降為-3V（相差2V），而新型MAX660輸出電流可達100mA，其輸出電阻Ro僅為6.5Ω，MAX660在輸出40mA時，-5V輸出電壓為-4.74V（相差僅0.26V），即輸出特性有較大的提高。MAX682 的輸出電流可達250mA，并且在器件內部增加了穩(wěn)壓電路，即使在250mA 輸出時，其輸出電壓變化也甚小。這種帶穩(wěn)壓的產品還有AD 公司的ADM8660、LT 公司的LT1054 等。

　　2. 減小功耗

　　為了延長電池的壽命或兩次充電之間的間隔，要盡可能減小器件的靜態(tài)電流。近年來，開發(fā)出一些微功耗的新產品。ICL7660 的靜態(tài)電流典型值為170μA，新產品TCM828的靜態(tài)電流典型值為50μA，MAX1673 的靜態(tài)電流典型值僅為35μA。另外，為更進一步減小電路的功耗，已開發(fā)出能關閉負電源的功能，使器件耗電降到1μA 以下，另外關閉負電源后使部分電路不工作而進一步達到減少功耗的目的。例如，MAX662A、AIC1841 兩器件都有關閉功能，在關閉狀態(tài)時耗電《 1μA，幾乎可忽略不計。這一類器件還有TC1121、TC1219、ADM660 及ADM8828等。

　　3. 擴大輸入電壓范圍

　　ICL7660電荷泵電路的輸入電壓范圍為1.5～10V，為了滿足部分電路對更高負壓的需要，已開發(fā)出輸入電壓可達18及20V的新產品，即可轉換成-18 或-20V的負電壓。例如，TC962、TC7662A 的輸出電壓范圍為3～18V，ICL7662、Si7661 的輸入電壓可達20V。

　　4. 減少占印板的面積

　　減少電荷泵變換器占印板面積有兩種措施：采用貼片或小尺寸封裝IC，新產品采用SO封裝、μMAX封裝及開發(fā)出尺寸更小的SOT-23封裝；其次是減小外接電容的容量。輸出電流一定時，電荷泵變換器的外接電容的容量與振蕩器工作頻率有關：工作頻率越高，電容容量越小。工作頻率在幾kHz到幾十kHz時，往往需要外接10μF的泵電容；新型器件工作頻率已提高到幾百kHz，個別的甚至到1MHz，其外接泵電容容量可降到1～0.22μF。

　　ICL7660 工作頻率為10kHz，外接10μF電容；新型TC7660H 的工作頻率提高到120kHz，其外接泵電容已降為1μF。MAX1680/1681 的工作頻率高達1MHz，在輸出電流為125mA 時，外接泵電容僅為1μF。TC1142 工作頻率200kHz，輸出電流20mA 時，外接泵電容僅為0.47μF。MAX881R 工作頻率100kHz，輸出電流較小，其外接泵電容僅為0.22μF。

　　若采用SOT-23 封裝的器件及貼片式電容，則整個電荷泵變換器的面積可做得很小。

　　5. 輸出負電壓可設定（調整）

　　一般的電荷泵變換器的輸出負電壓VOUT = -VIN，是不可調整的，但新型產品MAX1673可外接兩個電阻R1、R2來設定輸出負電壓。輸出電壓VOUT 與R1、R2 的關系為：

　　VOUT = -（R2/R1）VREF

　　式中VREF為外接的基準電壓。MAX881R、ADP3603～ADP3605、AIC1840/1841 等都有這種功能。