現代設計中電源子系統的創建（上）

電荷泵

另一種 DC/DC 轉換器是電荷泵，它可以通過切換電容器充電輸入電壓上的一個電容器，實現輸入電壓的反相、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，制造一個電壓反相器。經典的電荷泵是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，實現了非整數電壓步進，例如1V, 1.33V, 1.5V和2V。這種方法可以在手持系統應用中實現高達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大的電感。

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

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

出一些事實，即為什么工程師們經常將二極管叫做“繼流”。當閥門關閉時，水車的慣性創造出強大的吸力。水車需要水來維持運轉，止回閥提供這種功能。

升壓轉換器也采用與水車相同的方式(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建立隔離輸出(圖 4)。回掃轉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扼流圈。當開關閉合和初級電流增加時，它們在磁場中存儲能量。當開關打開時，磁場中的能量通過次級泄放。設計者都青睞回掃轉換器，因為它們成本低，并且能夠實現多個輸出，所有輸出都能有相互間的良好跟隨特性。