手機(jī)的LCD彩屏需要高亮度的白光LED去電亮，白光LED需要供給穩(wěn)定的5V工作電壓或恒定的電流，如果工作電壓下降，會(huì)影響白光LED的亮度，LCD彩屏的顯示效果就不理想、顏色不鮮明。白光LED的電源不能直接到電池上，因?yàn)殡姵匾婚_始使用，電壓就遞減，影響使用效果。所以在電路設(shè)計(jì)上需要使用一個(gè)升壓型的電荷泵，把遞降的電壓在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定在5V，充分挖掘電池的潛力，提高使用經(jīng)濟(jì)效益。

　　1) 電荷泵的種類

　　? 開關(guān)式調(diào)整器升壓泵 (圖1.a)

　　? 無(wú)調(diào)整電容式電荷泵(圖1.b)

　　? 可調(diào)整電容式電荷泵(圖1.c)

　　三個(gè)電路的工作過程均為：首先貯存能量，然后以受控方式釋放能量，以獲得所需的輸出電壓。開關(guān)式調(diào)整器升壓泵采用電感器來(lái)貯存能量，而電荷泵采用電容器。

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　　1) 電荷泵的工作原理

　　電容式電荷泵通過開關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實(shí)現(xiàn)電壓提升，采用電容器來(lái)貯存能量。電荷泵是無(wú)須電感的，但需要外部電容器。工作于較高的頻率，因此可使用小型陶瓷電容(1μF)，使空間占用最小，使用成本低。電荷泵僅用外部電容即可提供±2倍的輸出電壓。其損耗主要來(lái)自電容器的ESR(等效串聯(lián)電阻)和內(nèi)部開關(guān)晶體管的RDS(ON)。電荷泵轉(zhuǎn)換器不使用電感，因此其輻射EMI可以忽略。輸入端噪聲可用一只小型電容濾除。它輸出電壓是工廠生產(chǎn)精密予置的,調(diào)整能力是通過后端片上線性調(diào)整器實(shí)現(xiàn)的，因此電荷泵在設(shè)計(jì)時(shí)可按需要增加電荷泵的開關(guān)級(jí)數(shù)，以便為后端調(diào)整器提供足夠的活動(dòng)空間。電荷泵十分適用于便攜式應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。從電容式電荷泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看,它實(shí)際上是一個(gè)片上系統(tǒng)(圖2)。

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　　1) 電荷泵選用要點(diǎn)

　　作為一個(gè)設(shè)計(jì)工程師選用電荷泵時(shí)必然會(huì)考慮以下幾個(gè)要素：

　　? 轉(zhuǎn)換效率要高

　　無(wú)調(diào)整電容式電荷泵 90%

　　可調(diào)整電容式電荷泵 85%

　　開關(guān)式調(diào)整器 83%

　　? 靜態(tài)電流要小，可以更省電;

　　? 輸入電壓要低，盡可能利用電池的潛能;

　　? 噪音要小，對(duì)手機(jī)的整體電路無(wú)干擾;

　　? 功能集成度要高，提高單位面積的使用效率，使手機(jī)設(shè)計(jì)的更小巧;

　　? 足夠的輸出調(diào)整能力，電荷泵不會(huì)因工作在滿負(fù)荷狀態(tài)而發(fā)燙;

　　? 封裝尺寸小是手持產(chǎn)品普遍要求;

　　? 按裝成本低，包括周邊電路少占PCB板面積小，走線少而簡(jiǎn)單;

　　? 具有關(guān)閉控制端，可在長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)狀態(tài)下關(guān)閉電荷泵，使供電電流消耗近乎為0。

　　2) 幾種不同的電荷泵

　　? 輸出并聯(lián)穩(wěn)壓供電，周邊零件少，走線簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換效率高的AAT3110(圖3)

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　　? 輸出供電需要單獨(dú)走線的LM2794(圖.4)

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　　? 恒流輸出串聯(lián)供電的LT1932(圖.5)

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