电荷泵的工作原理及常用电路

　　这一类器件的缺点是：输出电流小；输出电阻大；振荡器工作频率低，使外接电容容量大；静态电流大。

　　90 年代以后，随着半导体工艺技术的进步与便携式电子产品的迅猛发展，各半导体器件公司开发出各种新型电荷泵变换器，它们在器件封装、功能和性能方面都有较大改进，并开发出一些专用的电荷泵变换器。它们的特点可归纳为：

　　1. 提高输出电流及降低输出电阻

　　早期产品ICL7660在输出40mA时，使-5V 输出电压降为-3V（相差2V），而新型MAX660输出电流可达100mA，其输出电阻Ro仅为6.5Ω，MAX660在输出40mA时，-5V输出电压为-4.74V（相差仅0.26V），即输出特性有较大的提高。MAX682 的输出电流可达250mA，并且在器件内部增加了稳压电路，即使在250mA 输出时，其输出电压变化也甚小。这种带稳压的产品还有AD 公司的ADM8660、LT 公司的LT1054 等。

　　2. 减小功耗

　　为了延长电池的寿命或两次充电之间的间隔，要尽可能减小器件的静态电流。近年来，开发出一些微功耗的新产品。ICL7660 的静态电流典型值为170μA，新产品TCM828的静态电流典型值为50μA，MAX1673 的静态电流典型值仅为35μA。另外，为更进一步减小电路的功耗，已开发出能关闭负电源的功能，使器件耗电降到1μA 以下，另外关闭负电源后使部分电路不工作而进一步达到减少功耗的目的。例如，MAX662A、AIC1841 两器件都有关闭功能，在关闭状态时耗电《 1μA，几乎可忽略不计。这一类器件还有TC1121、TC1219、ADM660 及ADM8828等。

　　3. 扩大输入电压范围

　　ICL7660电荷泵电路的输入电压范围为1.5～10V，为了满足部分电路对更高负压的需要，已开发出输入电压可达18及20V的新产品，即可转换成-18 或-20V的负电压。例如，TC962、TC7662A 的输出电压范围为3～18V，ICL7662、Si7661 的输入电压可达20V。

　　4. 减少占印板的面积

　　减少电荷泵变换器占印板面积有两种措施：采用贴片或小尺寸封装IC，新产品采用SO封装、μMAX封装及开发出尺寸更小的SOT-23封装；其次是减小外接电容的容量。输出电流一定时，电荷泵变换器的外接电容的容量与振荡器工作频率有关：工作频率越高，电容容量越小。工作频率在几kHz到几十kHz时，往往需要外接10μF的泵电容；新型器件工作频率已提高到几百kHz，个别的甚至到1MHz，其外接泵电容容量可降到1～0.22μF。

　　ICL7660 工作频率为10kHz，外接10μF电容；新型TC7660H 的工作频率提高到120kHz，其外接泵电容已降为1μF。MAX1680/1681 的工作频率高达1MHz，在输出电流为125mA 时，外接泵电容仅为1μF。TC1142 工作频率200kHz，输出电流20mA 时，外接泵电容仅为0.47μF。MAX881R 工作频率100kHz，输出电流较小，其外接泵电容仅为0.22μF。

　　若采用SOT-23 封装的器件及贴片式电容，则整个电荷泵变换器的面积可做得很小。

　　5. 输出负电压可设定（调整）

　　一般的电荷泵变换器的输出负电压VOUT = -VIN，是不可调整的，但新型产品MAX1673可外接两个电阻R1、R2来设定输出负电压。输出电压VOUT 与R1、R2 的关系为：

　　VOUT = -（R2/R1）VREF

　　式中VREF为外接的基准电压。MAX881R、ADP3603～ADP3605、AIC1840/1841 等都有这种功能。