什么是电荷泵：工作原理及其应用
电荷泵是一种开关型电源，它使用电容器产生输入电压的离散倍数。在某些条件下的低功率电子产品中，我们有一个低电压，比如3.3V，但我们需要5V。整齐
电荷泵是一种开关型电源，它使用电容器产生输入电压的离散倍数。在某些条件下的低功率电子产品中，我们有一个低电压，比如3.3V，但我们需要5V。为了克服这种情况，我们使用了升压转换器。这些转换器在低功率下效率低下，因为它们在操作时消耗大量功率，它们是噪声器件，并且不能在反向操作中工作。因此，为了克服这个问题，我们使用了一种称为电荷泵的开关型模式电源。
什么是电荷泵？
定义：电荷泵是一种产生高效输出的直流-直流转换器。它们通常以较高的频率工作。它也被称为飞行电容转换器。
特点
以下是电荷泵的一般特性
- 电路中电感器的零使用
- 辐射的EMI（电磁感应）最小
- 结构简单（一个输入电容器和两个输出电容器）。
电荷泵电路图
以下电路通常由开关“S”或二极管“D”和输出端的电容器“C”组成，如下所示，
下面的电路示出了两级电荷泵的结构，其中第一级的输出作为第二级的输入，并且第二级输出与输出负载级级联。这种结构允许泵从较低的输入电压产生高的输出电压。
工作
这个电荷泵的工作可以使用电容器来解释。电容器的基本功能是在必要时存储或充电和放电电荷。例如，我们有一个电容为9V的电容器，我们将电容器充电至9V，并使用万用表进行测量，万用表中的读数为9V。类似地，在将另一个9V的电容器与前一个电容器级联时，我们得到18V的更高电压，不仅级联了2个电容器，而且还可以级联多个电容器以实现更高的输出电压。这个泵通常就是这样工作的。
实用电路的构建
三级电荷泵由三个电荷泵级组成，这些电荷泵级与555 IC定时器一起一个接一个地级联。这种结构增加了输出电压。
使用的组件
使用的2个主要部件是555定时器IC和泵电路
555定时器
555集成电路由8个引脚组成，GND、触发器、输出、复位、电源、放电电容器、阈值、控制电压，如下所示。
555集成电路中使用的组件：双极型555定时器，10µF电解电容器（去耦），2个100 nF去耦陶瓷电容器，100pF定时陶瓷电容器、1K定时电阻器、10K电阻器。
功能：这里使用的定时器产生高达500KHz的频率，这有助于泵浦电容器周期性地刷新，从而使输出电压不会产生波纹。
电荷泵电路
该电路中使用的元件包括6个IN4148二极管（或UF4007）、5个10µF电解电容器和100µF电解器。电路图如下所示，该电路的输入来自555 IC的输出引脚3。该输入允许电容器使用二极管进行充电。从电路中我们可以观察到电容器的负端接地，当电路的输出变高时，电容器的负极引脚也变高。但正如我们所知，电容器内部已经储存了电荷，当测量电容器两端的电压时，会显示出双倍的输入电压。
但所获得的输出电压由50%的纹波组成，因此为了克服输出处的纹波效应，我们添加了一个称为峰值检测器的加法电路，如下所示。
电荷泵作为电压逆变器
电荷泵不仅产生高输出电压，而且可以使输出电压反相。电路图类似于倍压器，其中电路中的二极管反向连接，如下所示，
工作
当555 IC的输出变高时，电容器充电，而当IC输出变低时，电容器通过第二电容器向后放电。因此在电路外产生负电压。
电荷泵的优点
以下是优点
- 低成本
- 占用面积较小
- 可压实的
- 可用于反向电压极性
- 从低输入电压产生高输出电压。
电荷泵的限制
以下是限制
- 在输出端获得的电流非常低，但在某些情况下，如果使用兼容的IC，我们可以在输出端获取100mA的电流，但效率较低。
- 输出与输入级成间接比例。i、 e。如果在从开始到结束的每个阶段都添加这些泵以获得高输出电压。这种情况只会增加系统的复杂性，并且不会产生高输出电压。
- 效率取决于输出电压。
应用
这个电荷泵的应用包括以下内容。
- 它们用于RS-232电平移位器，从5V或3V电源轨驱动正电压（+10V）和负电压（-10V）。
- 应用于LCD或白色LED驱动器，通过单个低电压电源产生高偏置电压
- 用于NMOS存储器和微处理器的负电压VBB
- 用于高速驱动器中的H桥
- 倍压器
- 运算放大器
- PLL-锁相环电路。
因此，电荷泵是低功率电子器件的应用之一，它从低输入电压产生高输出电压。它也被称为飞行电容转换器。单级电荷泵电路由连接到电压源的电容器、开关或二极管组成。在某些情况下，产生的输出电压可能由波纹组成，可以使用输出级的峰值检测器来消除波纹。这些电路还可以通过以相反的极性连接二极管来产生反向输出电压。电荷泵的主要优点是它们效率高，结构简单。