电荷泵是基于电感的转换器还是 LDO？

作为设计人员，选择正确的电源拓扑至关重要。做出错误的选择意味着愤怒的客户和损失的时间和金钱。在查看电压调节时，通常需要权衡尺寸、效率、精度和电压纹波。但解决方案的拓扑也是如此。它应该是基于电感的转换器、线性稳压器(LDO)还是电荷泵？虽然电荷泵 IC 并不是每种设计的最佳解决方案，但它们确实比电感转换器具有多项优势，并且比 LDO 具有更高的效率。让我们探讨考虑使用电荷泵的几个原因。

电荷泵更简单、更小，并且具有与电感式 DC/DC 转换器相同的构建块功能

电荷泵转换器提供了一种易于使用的小型解决方案尺寸，并且具有电感式 DC/DC 转换器所不具备的坚固性。电荷泵也可以在升压、降压 和反相 中找到，就像它们的磁性兄弟一样，没有电感器成本、高度和印刷电路板 (PCB) 面积要求。

如果将基于电荷泵的降压稳压器与电感解决方案进行比较，则可以省去电感。权衡是效率比电感降压低约 10-20%，但电荷泵节省了电路板上的空间。电荷泵电路也非常适合反转输入电压和升压。有关如何使用升压电荷泵的示例，请参见图 1。

图 1：LM2775通常用于通用串行总线 (USB) On-the-Go (OTG)/移动 HDMI 应用

在图 1 中，LM2775（开关电容 5V 升压转换器）上的稳压 5V 输出模式通常用于 USB OTG/移动 HDMI 应用。

LM2775-Q1是一种可产生低噪声输出电压的稳压开关电容倍增器。LM2775-Q1可在3.1-V至5.5-V输入范围内提供高达200 mA的输出电流，以及在输入电压低至2.7 V时提供高达125 mA的输出电流。LM2775-Q1提供了一个成本优化的5V、200mA电源，用于为CAN收发器和其他负载供电，由一个调节的3.3V系统导轨供电。它可以用作不使用宽输入电压预增压或冷起动的汽车系统中的后增压。在低输出电流下，LM2775-Q1可以通过在脉冲频率调制（PFM）模式下工作来降低其静态电流。PFM模式可以通过将PFM引脚驱动到高或低来启用或禁用。此外，当设备处于关机状态时，用户可以通过将OUTDIS引脚设置为高或低，选择将输出电压拉至GND或保持在高阻抗状态。

我们可以通过仅在 EN 引脚上应用逻辑信号来启用/禁用LM2775，同时将 OUTDIS 引脚接地。根据应用的 USB/HDMI 模式，我们还可以启用LM2775来驱动电源总线（主机），或禁用它以使其输出处于高阻抗状态，从而允许外部电源驱动总线（从机） . 除了高阻抗反向驱动保护外，输出电流限制保护为 200mA（典型值），完全符合 USB OTG 和 HDMI 要求。

电荷泵提供比 LDO 更高的效率

电荷泵稳压器的效率比 LDO 高约 20%，同时仅通过添加两个小型陶瓷电容器来增加解决方案尺寸。图 2 显示了可以使用电荷泵与 LDO 的示例，只要输出纹波不是一个巨大的设计问题。在这种情况下，调节是通过输入连接的开关或脉冲频率调制的电流控制来实现的。这种性质的大多数器件还包括低阻抗通过模式，用于当输入输出比接近 1 时。这种增益和效率以及切换到通过模式在LM2771的效率曲线中突出显示，低纹波 250mA 开关电容降压 DC/DC 转换器，将输出电压调节至 1.5V。在本应用中，曲线突出显示，使用稳压电荷泵电路可实现 30% 的效率增益（图 2）。

图 2：曲线突出显示，使用稳压电荷泵与 LDO 相比，效率提高了 30%

虽然电荷泵可能不是每个 DC/DC 转换器设计的最佳解决方案，但它确实提供了优于电感转换器的几个优势，包括成本更低和 PCB 尺寸更小。电荷泵 IC 还提供比 LDO 更高的效率。