電荷泵是一種轉(zhuǎn)換器，在過去的十年里，電荷泵得到了廣泛運(yùn)用，從未調(diào)整單輸出IC到帶多輸出電壓的調(diào)整IC。為增進(jìn)大家對(duì)電荷泵的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)電荷泵的工作過程以及電荷泵極性控制予以介紹。如果你對(duì)電荷泵具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、電荷泵工作過程

電荷泵是一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，利用電容器為儲(chǔ)能元件，多半用來產(chǎn)生比輸入電壓大的輸出電壓，或是產(chǎn)生負(fù)的輸出電壓。電荷泵電路的電效率很高，約為90-95%，而電路也相當(dāng)?shù)暮唵巍?

電荷泵利用一些開關(guān)元件來控制連接到電容器的電壓。例如，可以配合二階段的循環(huán)，用較低的輸入電壓產(chǎn)生較高的脈沖電壓輸出。在循環(huán)的第一階段，電容器連接到電源端，因此充電到和電源相同的電壓，在第一階段會(huì)調(diào)整電路組態(tài)，使電容和電源電壓串聯(lián)。若不考慮漏電流的效應(yīng)，也假設(shè)沒有負(fù)載，其輸出電壓會(huì)是輸入電壓的兩倍(原始的電源電壓加上電容器兩端的電壓)。較高輸出電壓的脈沖特性可以用輸出的濾波電容器來濾波。

3種電荷泵的工作過程均為：首先貯存能量，然后以受控方式釋放能量，以獲得所需的輸出電壓。開關(guān)式調(diào)整器升壓泵采用電感器來貯存能量，而電容式電荷泵采用電容器來貯存能量。

電容式電荷泵通過開關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實(shí)現(xiàn)電壓提升，采用電容器來貯存能量。因工作于較高頻率，可使用小型陶瓷電容器(1μF)，占用空間最小，使用成本較低。電荷泵僅用外部電容器即可提供±2倍的輸出電壓。其損耗主要來自電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)和內(nèi)部開關(guān)晶體管的RDS(ON)。電荷泵轉(zhuǎn)換器不使用電感器，因此其輻射EMI可以忽略。輸入端噪聲可用一只小型電容器濾除。它的輸出電壓是工廠生產(chǎn)時(shí)精密預(yù)置的，可通過后端片上線性調(diào)整器調(diào)整，因此電荷泵在設(shè)計(jì)時(shí)可按需要增加電荷泵的開關(guān)級(jí)數(shù)，以便為后端調(diào)整器提供足夠的活動(dòng)空間。電荷泵十分適用于便攜式應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，是一個(gè)基準(zhǔn)、比較、轉(zhuǎn)換和控制電路組成的系統(tǒng)。

二、如何控制電荷泵的極性

一般來說，電荷泵的極性可以通過改變其輸入和輸出之間的電流方向來設(shè)置。這些電流方向可以通過使用不同類型的半導(dǎo)體材料和構(gòu)造類型進(jìn)行控制。以下是一些設(shè)置電荷泵極性的方法：

1. 使用反向輸入

在電荷泵的輸入端，安裝一個(gè)反向二極管。這將會(huì)使得電流的方向反轉(zhuǎn)，因此電荷泵的輸出極性也會(huì)相應(yīng)地反轉(zhuǎn)。這種方法適用于在電路中使用已有的電荷泵，但需要更改其輸出極性的情況。

2. 更改元件的構(gòu)造類型

電荷泵的構(gòu)造類型可以通過使用不同類型的元件來進(jìn)行更改，從而更改其極性。例如，如果電荷泵中使用了P型半導(dǎo)體材料，則可以通過更換為N型半導(dǎo)體材料來制造一個(gè)固定的正向電荷泵，或者通過更換為P型半導(dǎo)體材料來制造一個(gè)固定的反向電荷泵。

3. 修改電荷泵電路

通過更改電荷泵電路的構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其極性的控制。例如，在電荷泵的輸出端添加一個(gè)反向偏置，并相應(yīng)地調(diào)整輸入電容器的電容值，可以使電荷泵的輸出保持正向偏置。同樣地，通過添加正向偏置并調(diào)整輸入電容器的電容值，可以使電荷泵的輸出保持反向偏置。

總的來說，在設(shè)置電荷泵極性時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體情況選擇最適合的方法。這種選擇應(yīng)該考慮所需的輸出電壓、電荷泵的制造成本和復(fù)雜性，以及在操作和維護(hù)電荷泵時(shí)所需的電路保護(hù)措施。有了正確的電荷泵設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電路性能，從而提高設(shè)備的運(yùn)行效率和可靠性。

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