【短视频】MPS 电源小课堂第三季第十四话：不是所有的升压都是Boost
点击标题下「mps芯源系统」可快速关注 上期回顾：别让boost规格书标题误导了你
本期内容 相信大家谈到升压电路，第一反应可能就是 boost 电路，当然，为了兼容宽输入电压的应用，想必工程师朋友们对于 buck-boost 和 sepic 电路也是很熟悉的。
而今天小编要为大家介绍的是一种叫做 charge pump（电荷泵）的升压电路，我们一起看看它的庐山真面目吧！
charge pump 电路所需的元器件较少，占用面积小，高效率，因此性价比很高。我们常常能在 tft-lcd 的背光以及光模块的应用，及 buck 电路的上管（nmos）的驱动中看到它的身影。
charge pump 倍压输出的工作原理
charge pump（电荷泵）最经典的应用莫过于倍压输出，其基本原理简而言之就是对电容进行充放电，利用电容能够储存电荷的原理将其从充电回路隔离，通过放电回路对输出进行放电。
首先，充电阶段：q1/q4 导通，q2/q3 关断，输入向电容 c1 充电。
然后进入转换阶段：q1/q4 关断，q2/q3 导通，因为电容两端的电压不会突变，电容 c1 向输出电容 co 放电，通过开关变换，实现电荷的转移，进而实现了输出电压的倍压输出 vo=2vin 。
charge pump 在电路中的经典应用
了解了 charge pump 倍压输出的原理，接下来我们看看它在实际电路中的经典应用吧。
1 charge pump在buck上管驱动中的变形应用 以 buck 电路为例，我们知道为了驱动上管，满足 vgs>vth , 我们往往需要一个自举电路来抬升 gate 的电压，如图所示电容 c1 在一个开关周期内便完成了电荷的充放电过程，从而抬升了 gate 的电压。
其实不仅是 buck 电路中的上管驱动中的自举电路，在全桥和半桥的上管驱动中我们也经常可以看到 charge pump 电路的身影的。
2
charge pump在boost电路中的二次升压应用
当遇到一些升压场合，比如在 tft-lcd 的 vp/vn 供电中，现有 boost 芯片的最大输出电压无法满足应用需求时：
以一颗常用于 tft 偏压供电的芯片为例，sw 最大耐压是25v，但输出高于25v的应用时，输出往往会受限。
当然工程师朋友们也可以更换耐压更高的 ic ，但就像利物浦主教练克洛普说过 “好的球员除了贵，没有任何缺点” 。
这个时候 charge pump 电路就可以完美展示它的优点，我们只需要在 boost 的典型应用电路上增加一些元器件便可以实现 vo2=2vo1 。
我们可以将电路简化如下：
在 q1 导通的时候，c1 向 c2 传递能量，从而抬升 c2 的电压，直到 v1=v2 。
在 q1 关断的时候，此时电容 c2 开始向输出传递能量，这样 c2 电容便充当了一个“搬运工”的角色，非常巧妙的实现了 v3=v2+v1=2v1
3
charge pump的负压输出应用
charge pump 电路不仅可以应用在正压输出，在负压输出的应用中, 因为所需外围器件较少，也被广大工程师朋友们所青睐。
当然想要获得负压输出，我们也可以基于 buck 芯片，更改成 buck-boost 的拓扑，以此形成负压输出。
但对于小电流，体积紧凑的应用里，charge pump 负压输出诠释了真正的小身材大味道。
如上图，仅用4个 mos ，通过内部逻辑电路，来控制4个 mos 的开关切换，从而便可以使 vo=-vin 。
这样，器件无需任何外部电感，可以节省成本和简化设计空间；
这种紧凑的小尺寸解决方案，适用范围广泛，包括光模块、rf 放大器和传感器电源等。
相信工程师朋友们通过以上几个应用的学习，对于 charge pump 电路已经是十分熟悉了。相比传统电感式 dc/dc ，charger pump 这类电容式 dc/dc 的区别可以总结为以下几点：
工程师朋友们可以根据不同的应用需求来选择合适的 dcdc 解决方案哦~
end
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往期精彩回顾
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第三季第十三话：别让boost规格书标题误导了你
第三季第十一话：buck电感的计算
第三季第十话：dc-dc变换器fb分压电阻设计
第三季第九话：合适的比例，让效率曲线更加优美
第三季第八话：如何让“下电”变的干净利落
第三季第七话：浅谈 poe 握手协议
第三季第六话：细分控制 --- 双极性步进电机如何练成“凌波微步”（下篇）
第三季第五话：细分控制 --- 双极性步进电机如何练成“凌波微步”（上篇）
第三季第四话：聊聊功率因数校正那些事儿（下篇）
第三季第三话：聊聊功率因数校正那些事儿（上篇）
第三季第二话：防反电路一定要用 pmos 吗？（下篇）
第三季第一话：防反电路一定要用 pmos 吗？（上篇）
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文章出处：【微信公众号：mps芯源系统】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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功率放大器在超声电机正反向运动中的应用
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charge pump 电路所需的元器件较少，占用面积小，高效率，因此性价比很高。我们常常能在 tft-lcd 的背光以及光模块的应用，及 buck 电路的上管（nmos）的驱动中看到它的身影。
charge pump 倍压输出的工作原理
charge pump（电荷泵）最经典的应用莫过于倍压输出，其基本原理简而言之就是对电容进行充放电，利用电容能够储存电荷的原理将其从充电回路隔离，通过放电回路对输出进行放电。
首先，充电阶段：q1/q4 导通，q2/q3 关断，输入向电容 c1 充电。
然后进入转换阶段：q1/q4 关断，q2/q3 导通，因为电容两端的电压不会突变，电容 c1 向输出电容 co 放电，通过开关变换，实现电荷的转移，进而实现了输出电压的倍压输出 vo=2vin 。
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其实不仅是 buck 电路中的上管驱动中的自举电路，在全桥和半桥的上管驱动中我们也经常可以看到 charge pump 电路的身影的。
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我们可以将电路简化如下：
在 q1 导通的时候，c1 向 c2 传递能量，从而抬升 c2 的电压，直到 v1=v2 。
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