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介紹功率MOS管的驅(qū)動(dòng)時(shí)，提到一個(gè)電荷泵，用來(lái)提供高于VCC的電壓。這在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)芯片經(jīng)常用到。而且很多情況下，跨接電容需要單獨(dú)選擇。這時(shí)需要了解一些基本的內(nèi)容。
1，原理
電荷泵的基本原理是，通過(guò)電容對(duì)電荷的積累效應(yīng)而產(chǎn)生高壓，使電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)。(參考資料1)
最簡(jiǎn)單的電荷泵：跨接電容A端通過(guò)二極管接Vcc，另一端B端接振幅Vin的PWM方波。當(dāng)B點(diǎn)電位為0時(shí)，A點(diǎn)電位為Vcc；當(dāng)B點(diǎn)電位上升至Vin時(shí)，因?yàn)殡娙輧啥穗妷翰蛔�，此時(shí)A點(diǎn)電位上升為Vcc+Vin。(參考資料2)
所以，A點(diǎn)的電壓就是一個(gè)PWM方波，最大值是Vcc+Vin，最小值是Vcc。（假設(shè)二極管為理想二極管）（很簡(jiǎn)單的電路，可以用Pspice模擬）
A點(diǎn)的方波經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的整流，就可以作為驅(qū)動(dòng)MOS管的電源了。
常見(jiàn)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器或者開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)芯片有一個(gè)引腳，通常叫做Vboost，推薦電路會(huì)在Vboost管腳和驅(qū)動(dòng)管腳之間接上一個(gè)電容，這個(gè)電容就是上面介紹的跨接電容。二極管會(huì)接在Vcc與Vboost之間。
對(duì)于跨接電容，需要注意的是耐壓和容量。
2，計(jì)算（參考凌特LTC3240 DATASHEET）
通常對(duì)于電荷泵，最感興趣的是下面兩個(gè)指標(biāo)：
1，輸出電壓。
理想情況下，輸出電壓最大值Voutmax=Vin+Vcc-Vf (Vf=二極管壓降)。
2，輸出電流。
經(jīng)整流后得到的輸出電壓為Vout，可由公式算出Vout與最大可用輸出電流的關(guān)系(參考資料3，page8,9)：
Iout=(Vcc+Vin-Vf-Vout)*f*Cfly (f=PWM波頻率，Cfly=跨接電容值)
用來(lái)驅(qū)動(dòng)MOS管時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)相當(dāng)于給電容充電，而電容充電瞬間相當(dāng)于短路（輸出電壓為0），所以，我們用短路輸出電流來(lái)評(píng)價(jià)電荷泵：
Iout=(Vcc+Vin-Vf)*f*Cfly
上面兩個(gè)公式是理想情況下得出的。因?yàn)殡姾杀玫挠行ч_環(huán)輸出電阻(參考資料3)存在，使得實(shí)際情況不是那么理想。所以在MOS管的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中，選擇跨接電容時(shí)一般要留有一半的余量。
3，應(yīng)用
除了MOS管的驅(qū)動(dòng)，電荷泵有時(shí)也用于相機(jī)的照明燈等設(shè)備，也有升壓，降壓，和產(chǎn)生負(fù)壓的電荷泵。當(dāng)然因?yàn)橛懈叩囊�，�?nèi)部原理要比上面介紹的復(fù)雜得多，但是，萬(wàn)變不離其宗，了解了電荷泵的基本動(dòng)作原理，更復(fù)雜的電路也就不難了。
參考資料：
1，DC-DC電荷泵的研究與設(shè)計(jì)，<<通信電源技術(shù) >>2004年05期，曹香凝
2，《晶體管電路設(shè)計(jì)》（下），鈴木雅臣，科學(xué)出版社
3，凌特LTC3240 DATASHEET
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