現代設計中電源子系統的創(chuàng )建

電荷泵

另一種DC/DC轉換器是電荷泵，它可以通過(guò)切換電容器充電輸入電壓上的一個(gè)電容器，實(shí)現輸入電壓的反相、翻倍或三倍。然后將該電容器切換到輸入電壓上，形成一個(gè)倍壓器。此外，還可以將電容器正極連接到輸入公共端，制造一個(gè)電壓反相器。經(jīng)典的電荷泵是Intersil在上世紀80年代推出的ICL7660.其它這樣的器件有Catalyst Semiconductor的CAT3636，它采用一種新穎的方法，實(shí)現了非整數電壓步進(jìn)，例如1V， 1.33V， 1.5V和2V.這種方法可以在手持系統應用中實(shí)現高達92%的效率。這一效率可與普通電感升壓轉換器相比，尤其是很多制造商為電感升壓轉換器規定的效率數字是基于使用體積過(guò)大的電感。

由于電容器天生就會(huì )限制該部件能夠提供的電流量，散熱問(wèn)題很少出現在電荷泵中。但它們也有一些缺點(diǎn)，包括穩壓效果差。除非使用一個(gè)后置線(xiàn)性穩壓器，否則輸出會(huì )隨輸入而變化。Maxim用后置穩壓電荷泵解決了這個(gè)問(wèn)題。電荷泵的開(kāi)關(guān)頻率和噪聲遠小于開(kāi)關(guān)轉換器，但噪聲仍可能進(jìn)入信號鏈。

另一類(lèi)型穩壓器就是開(kāi)關(guān)穩壓器，它采用一種晶體管開(kāi)關(guān)和電感或變壓器來(lái)改變直流輸入電壓。圖2a顯示一個(gè)降壓開(kāi)關(guān)穩壓器，它一步一步降低電壓的工作原理像一臺水車(chē)（圖2b）。該裝置的旋轉速率就類(lèi)似于流經(jīng)電感的電流。與電感一樣，水車(chē)不能突然停止或啟動(dòng)。圖中可以揭示

出一些事實(shí)，即為什么工程師們經(jīng)常將二極管叫做“繼流”。當閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，水車(chē)的慣性創(chuàng )造出強大的吸力。水車(chē)需要水來(lái)維持運轉，止回閥提供這種功能。

升壓轉換器也采用與水車(chē)相同的方式（圖3）。很多工程師都處理不好磁電路，因為它們的高電抗意味著(zhù)電流不能像在電阻器中那樣跟隨電壓而變化。對降壓和升壓轉換器的直觀(guān)認識有助于理解更復雜的結構，如Cuk、升壓/降壓和SEPIC.轉換器也可以用變壓器來(lái)建立隔離輸出（圖4）?；貟咿D換器與正向轉換器的區別只是輸出二極管的極性不同，它將變壓器用作一個(gè)扼流圈。當開(kāi)關(guān)閉合和初級電流增加時(shí)，它們在磁場(chǎng)中存儲能量。當開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，磁場(chǎng)中的能量通過(guò)次級泄放。設計者都青睞回掃轉換器，因為它們成本低，并且能夠實(shí)現多個(gè)輸出，所有輸出都能有相互間的良好跟隨特性。