TPS60150电荷泵IC的工作原理

电荷泵（Charge-Pump）：又称为开关电容DCDC变换器（switched capacitor voltage converter），也被称为无电感DCDC变换器。电荷泵DCDC利用电容电压不能突变原理实现。电感式DCDC因为有电磁转换，电磁干扰大，和电感式DCDC相比，电荷泵式DCDC没有了电磁转换，只有电容的充放电，因此电荷泵式DCDC电磁辐射很小。但是电荷泵式DCDC缺点也很明显，输出电流能力有限，大电流输出时，输出电压跌落较大。电荷泵式DCDC还有一个好处就是，电容很容易集成到芯片内部，电感则比较困难。下面结合实际芯片介绍一下电荷泵式DCDC。

以下是型号TPS60150电荷泵IC应用电路，输入电压2.7V-5.5V，输出电压固定5V，最大输出电流140mA。应用电路超级简单，只需三颗电容，电源输入输出各一颗，泵压使用一颗。

下面介绍一下此款电荷泵IC原理，此芯片内部有四个FET，工作时两两导通。

1、前半周期（φ1），Q2和Q3导通，Q3完全导通，控制Q2的导通程度，使电CF容充电至2.5V
 

2、后半周期（φ2），Q1和Q4导通，Q4完全导通，控制Q1的导通程度，使电输出电压稳定在5V。此时电容就像一个电池和输入电压串联为负载供电，实现泵压。

3、以下是TPS60150内部电路框图。

再来看另外一款电荷泵压芯片LM2775，此款芯片和上面的TPS60150略有不同。此款芯片四个FET是完全导通的，通过控制导通时间调整输出电压。

1、前半周期（φ1），S1、S2导通，电容充电，充电电流方向如下图绿色箭头。
 

2、后半周期（φ2），S3、S4导通，电容放电，此时电容就像一个电池和输入电压串联为负载供电，放电电流方向如下图蓝色箭头。