作為設(shè)計(jì)人員，選擇正確的電源拓?fù)渲陵P(guān)重要。做出錯(cuò)誤的選擇意味著憤怒的客戶和損失的時(shí)間和金錢。在查看電壓調(diào)節(jié)時(shí)，通常需要權(quán)衡尺寸、效率、精度和電壓紋波。但解決方案的拓?fù)湟彩侨绱?。它?yīng)該是基于電感的轉(zhuǎn)換器、線性穩(wěn)壓器(LDO)還是電荷泵？雖然電荷泵 IC 并不是每種設(shè)計(jì)的最佳解決方案，但它們確實(shí)比電感轉(zhuǎn)換器具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，并且比 LDO 具有更高的效率。讓我們探討考慮使用電荷泵的幾個(gè)原因。

電荷泵更簡單、更小，并且具有與電感式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器相同的構(gòu)建塊功能

電荷泵轉(zhuǎn)換器提供了一種易于使用的小型解決方案尺寸，并且具有電感式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器所不具備的堅(jiān)固性。電荷泵也可以在升壓、降壓 和反相 中找到，就像它們的磁性兄弟一樣，沒有電感器成本、高度和印刷電路板 (PCB) 面積要求。

如果將基于電荷泵的降壓穩(wěn)壓器與電感解決方案進(jìn)行比較，則可以省去電感。權(quán)衡是效率比電感降壓低約 10-20%，但電荷泵節(jié)省了電路板上的空間。電荷泵電路也非常適合反轉(zhuǎn)輸入電壓和升壓。有關(guān)如何使用升壓電荷泵的示例，請(qǐng)參見圖 1。

圖 1：LM2775通常用于通用串行總線 (USB) On-the-Go (OTG)/移動(dòng) HDMI 應(yīng)用

在圖 1 中，LM2775（開關(guān)電容 5V 升壓轉(zhuǎn)換器）上的穩(wěn)壓 5V 輸出模式通常用于 USB OTG/移動(dòng) HDMI 應(yīng)用。

LM2775-Q1是一種可產(chǎn)生低噪聲輸出電壓的穩(wěn)壓開關(guān)電容倍增器。LM2775-Q1可在3.1-V至5.5-V輸入范圍內(nèi)提供高達(dá)200 mA的輸出電流，以及在輸入電壓低至2.7 V時(shí)提供高達(dá)125 mA的輸出電流。LM2775-Q1提供了一個(gè)成本優(yōu)化的5V、200mA電源，用于為CAN收發(fā)器和其他負(fù)載供電，由一個(gè)調(diào)節(jié)的3.3V系統(tǒng)導(dǎo)軌供電。它可以用作不使用寬輸入電壓預(yù)增壓或冷起動(dòng)的汽車系統(tǒng)中的后增壓。在低輸出電流下，LM2775-Q1可以通過在脈沖頻率調(diào)制（PFM）模式下工作來降低其靜態(tài)電流。PFM模式可以通過將PFM引腳驅(qū)動(dòng)到高或低來啟用或禁用。此外，當(dāng)設(shè)備處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，用戶可以通過將OUTDIS引腳設(shè)置為高或低，選擇將輸出電壓拉至GND或保持在高阻抗?fàn)顟B(tài)。

我們可以通過僅在 EN 引腳上應(yīng)用邏輯信號(hào)來啟用/禁用LM2775，同時(shí)將 OUTDIS 引腳接地。根據(jù)應(yīng)用的 USB/HDMI 模式，我們還可以啟用LM2775來驅(qū)動(dòng)電源總線（主機(jī)），或禁用它以使其輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，從而允許外部電源驅(qū)動(dòng)總線（從機(jī)） . 除了高阻抗反向驅(qū)動(dòng)保護(hù)外，輸出電流限制保護(hù)為 200mA（典型值），完全符合 USB OTG 和 HDMI 要求。

電荷泵提供比 LDO 更高的效率

電荷泵穩(wěn)壓器的效率比 LDO 高約 20%，同時(shí)僅通過添加兩個(gè)小型陶瓷電容器來增加解決方案尺寸。圖 2 顯示了可以使用電荷泵與 LDO 的示例，只要輸出紋波不是一個(gè)巨大的設(shè)計(jì)問題。在這種情況下，調(diào)節(jié)是通過輸入連接的開關(guān)或脈沖頻率調(diào)制的電流控制來實(shí)現(xiàn)的。這種性質(zhì)的大多數(shù)器件還包括低阻抗通過模式，用于當(dāng)輸入輸出比接近 1 時(shí)。這種增益和效率以及切換到通過模式在LM2771的效率曲線中突出顯示，低紋波 250mA 開關(guān)電容降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，將輸出電壓調(diào)節(jié)至 1.5V。在本應(yīng)用中，曲線突出顯示，使用穩(wěn)壓電荷泵電路可實(shí)現(xiàn) 30% 的效率增益（圖 2）。

圖 2：曲線突出顯示，使用穩(wěn)壓電荷泵與 LDO 相比，效率提高了 30%

雖然電荷泵可能不是每個(gè) DC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的最佳解決方案，但它確實(shí)提供了優(yōu)于電感轉(zhuǎn)換器的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括成本更低和 PCB 尺寸更小。電荷泵 IC 還提供比 LDO 更高的效率。