TPS60150電荷泵IC的工作原理

電荷泵（Charge-Pump）：又稱為開關(guān)電容DCDC變換器（switched capacitor voltage converter），也被稱為無電感DCDC變換器。電荷泵DCDC利用電容電壓不能突變原理實現(xiàn)。電感式DCDC因為有電磁轉(zhuǎn)換，電磁干擾大，和電感式DCDC相比，電荷泵式DCDC沒有了電磁轉(zhuǎn)換，只有電容的充放電，因此電荷泵式DCDC電磁輻射很小。但是電荷泵式DCDC缺點也很明顯，輸出電流能力有限，大電流輸出時，輸出電壓跌落較大。電荷泵式DCDC還有一個好處就是，電容很容易集成到芯片內(nèi)部，電感則比較困難。下面結(jié)合實際芯片介紹一下電荷泵式DCDC。

以下是型號TPS60150電荷泵IC應(yīng)用電路，輸入電壓2.7V-5.5V，輸出電壓固定5V，最大輸出電流140mA。應(yīng)用電路超級簡單，只需三顆電容，電源輸入輸出各一顆，泵壓使用一顆。

下面介紹一下此款電荷泵IC原理，此芯片內(nèi)部有四個FET，工作時兩兩導(dǎo)通。

1、前半周期（φ1），Q2和Q3導(dǎo)通，Q3完全導(dǎo)通，控制Q2的導(dǎo)通程度，使電CF容充電至2.5V
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2、后半周期（φ2），Q1和Q4導(dǎo)通，Q4完全導(dǎo)通，控制Q1的導(dǎo)通程度，使電輸出電壓穩(wěn)定在5V。此時電容就像一個電池和輸入電壓串聯(lián)為負(fù)載供電，實現(xiàn)泵壓。

3、以下是TPS60150內(nèi)部電路框圖。

再來看另外一款電荷泵壓芯片LM2775，此款芯片和上面的TPS60150略有不同。此款芯片四個FET是完全導(dǎo)通的，通過控制導(dǎo)通時間調(diào)整輸出電壓。

1、前半周期（φ1），S1、S2導(dǎo)通，電容充電，充電電流方向如下圖綠色箭頭。
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2、后半周期（φ2），S3、S4導(dǎo)通，電容放電，此時電容就像一個電池和輸入電壓串聯(lián)為負(fù)載供電，放電電流方向如下圖藍(lán)色箭頭。