什么是电荷泵电源？艺文教你

什么是电荷泵电源？一般而言，电荷泵中的电容器完成了大部分工作，因此第二级的降压电路可以大大减小输出滤波电感器的尺寸，同时降低第二级的输入电压。 ，可以使用标准的CMOS工艺低压开关管。
如图所示，这是最简单的电荷泵电源，用于实现1/2降压功能。与基于电感器的开关电源转换器相比，电荷泵体积小，并且没有电感器和变压器带来的磁场和EMI干扰。
而且，尤其是在集成电路中，电容器比电感器和变压器更容易与芯片相互作用。集成，因此电荷泵被广泛使用。
然而，使用电容性电荷交换对放电电容器充电的传统电容性功率转换将遭受巨大的损失。例如，一个电压为V的电容器C为另一个电压为0且容量为C的电容器充电。
在充电之前，两个电容器的能量之和就是第一个电容器的能量1/2 * C * V ^ 2;充电后，电荷重新分配，两个电容器的电压为1/2 * V，两个电容器的电压为1/2 * V。总能量为1/4 * C * V ^ 2。
能量损失了一半。电容式功率转换会造成巨大的损失。
进一步的分析表明，即使在理想开关的情况下，它们也都是有损耗的，并且损耗与两个电容器之间的开关的导通电阻无关。该损失称为“电荷重新分配损失”，是“电荷重新分配损失”。
换句话说，只要两个电容器在存在电压差时进行电荷转移，就会产生损耗。类似于两个具有不同水高的木制桶，在对两个桶的水位进行平均后，总水量没有变化，但是水的势能已经改变。
有人可能会问，理想开关的导通电阻为0，怎么会有损耗？这种损失会流向何方？实际上，在最终分析中，这种损耗仍然是传导损耗。当理想的开关导通电阻为0时，电阻两端的电压为0，导通电流为无限大。
零倍无穷大的结果是一个常数。图中显示了由开关引起的能量损失。
上部显示一个电压源。在电压差的情况下，硬开关会导致损耗。
粉色是电压源的电压，它保持不变；浅蓝色是充电电容器的电压，该电压逐渐建立。右侧显示的绿线是充电电流。
粉红电压源电压减去浅蓝色电容器电压即为开关两端的电压差，而电流乘积即为传导损耗。有很多方法可以消除或减少这种传导损耗。
例如，使用ZVS的软开关技术，电流源用于为电容器充电。电流源的电压与正在充电的电容器同步，并且开关两端没有电压差，从而消除了传导损耗。