小型電池供電的系統通常需要多種直流電壓。例如，尋呼機中必需通過(guò)變換器從1.5V電池產(chǎn)生接收器、邏輯電路和顯示屏所需要的其它電壓。在小電流（<100mA）應用方面，業(yè)界最新的電荷泵式直流-直流變換器具有比電感開(kāi)關(guān)式變換器更為誘人的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)行此類(lèi)應用設計時(shí)，那些憑直覺(jué)選擇電感式開(kāi)關(guān)調節器的設計人員可能需要仔細考慮一下電荷泵式直流變換器。

影響DC/DC變換器選擇的因素

圖1示出了一個(gè)基于電感的開(kāi)關(guān)式電壓變換調節器、一個(gè)不帶電壓調節的采用電容的電荷泵式變換器以及一個(gè)帶電壓調節（穩壓）的電荷泵式變換器。三種變換器的工作原理都是先儲存能量，然后以受控方式釋放能量，從而得到所需要的輸出電壓。電感式開(kāi)關(guān)電壓調節器采用電感器存儲能量，而電荷泵式變換器則采用電容器。 對某一工作來(lái)講，最佳的直流-直流變換器是可以用最小的安裝成本滿(mǎn)足系統總體需要的。這可以通過(guò)一組描述DC/DC變換器性能的參數來(lái)衡量，它們包括：

● 高效率

● 小的安裝尺寸

● 小靜態(tài)電流

● 較小的最小工作電壓

● 產(chǎn)生的噪聲低

● 高功能集成度

● 足夠的輸出電壓調節能力

● 低安裝成本

效率

電感開(kāi)關(guān)式　多數低成本、電池供電的電感開(kāi)關(guān)調節器的轉換效率為80%-85%。損耗主要來(lái)自外部二極管和調制器開(kāi)關(guān)。

無(wú)電壓調節的電荷泵式　基本的電荷泵式變換器（如TC7660H）具有很高的功率轉換效率（一般超過(guò)90 %）。這是因為電荷泵式的損耗主要來(lái)自電容器的ESR和內部開(kāi)關(guān)晶體管的導通電阻（RDSON），而這兩者都可以做得很低。

帶電壓調節的電荷泵式　帶電壓調節的電荷泵直流電壓變換器（如圖1）在基本電荷泵式變換器的輸出之后增加了低壓差的線(xiàn)性調節器。雖然這提供了電壓調節，但效率卻由于后端調節器的功耗而下降。為達到最高的效率，電荷泵的輸出應當與后端調節器的調節后電壓盡可能接近。

最佳選擇　無(wú)電壓調節的電荷泵式（在不需要嚴格的輸出調節的應用中），或帶電壓調節的電荷泵式（如果后端調節器兩端的壓差足夠小的話(huà)）。

安裝尺寸

電感開(kāi)關(guān)式　雖然很多新型電感開(kāi)關(guān)式變換器都可以提供SOT封裝，但它們仍然需要通常物理外形較大的外部電感。而開(kāi)關(guān)式直流電壓變換器的電路布局本身很多時(shí)候也需要更大的板級空間（額外的去耦、特殊的地線(xiàn)處理、屏蔽等）。

電荷泵式　電荷泵式變換器不用電感，但需要外部電容。新型電荷泵器件采用SOP封裝，工作在較高的頻率，因此可以使用占用空間較小的小型電容器（1uF）�；�于電容的電荷泵直流電壓變換器可以對輸入電壓反轉、倍增或分割。某些情況下，電荷泵IC芯片和電容合起來(lái)所占用的空間還不如開(kāi)關(guān)式變換器中的電感大！利用電荷泵獲得正負組合輸出也很容易。象TCM680這樣的器件僅用外部電容即可支持+2VIN的輸出電壓 。而采用電感開(kāi)關(guān)式直流電壓變換器要獲得同樣的輸出電壓則需要獨立的兩個(gè)變換器，如用一個(gè)變換器的話(huà)，就得用具有復雜拓撲結構的變壓器。

帶電壓調節的電荷泵式　增加分立的后端電壓調節器占用了更多空間，然而許多此類(lèi)調節器都有SOT形式的封裝，減輕了這一問(wèn)題。新型帶電壓調節的電荷泵器件，如TCM850，在單個(gè)8引腳SOIC封裝中結合了電荷泵、可調節后端電壓調節器和關(guān)閉控制。 最佳選擇　無(wú)電壓調節或帶電壓調節電荷泵。

靜態(tài)電流

電感開(kāi)關(guān)式　頻率調制（PFM）電感開(kāi)關(guān)式變換器是靜態(tài)電流最小的開(kāi)關(guān)結構直流電壓變換器。通過(guò)頻率調制進(jìn)行電壓調節可在小負載電流下使供電電流最小。

無(wú)電壓調節的電荷泵式　電荷泵式變換器的靜態(tài)電流與工作頻率成比例。多數新型電荷泵工作在150KHz以上的頻率，從而可使用1uF甚至更小的電容。為克服因此帶來(lái)的靜態(tài)電流大的問(wèn)題，一些電荷泵式變換器具有關(guān)閉輸入腳，以在長(cháng)時(shí)間閑置的情況下關(guān)閉電荷泵，從而將供電電流降至接近0。

帶電壓調節的電荷泵式　后端電壓調節器增加了靜態(tài)電流，因此帶電壓調節的電荷泵在靜態(tài)電流方面比基本電荷泵表現還要差。

最佳選擇　采用電感的開(kāi)關(guān)式（特別是頻率調制（PFM）開(kāi)關(guān)式）直流變換器。

最小工作電壓

電感開(kāi)關(guān)式　電池供電專(zhuān)用開(kāi)關(guān)調節器（如TC16）可在低至1V甚至更低的電壓下啟動(dòng)工作，因此非常適合單電池供電的應用。

電荷泵式/ 帶電壓調節的電荷泵式 多數電荷泵式直流變換器的最小工作電壓為1.5V或更高，因此適合于至少有兩節電池的應用。但請注意!更低輸入電壓的電荷泵正在開(kāi)發(fā)之中！

最佳選擇　采用電感的開(kāi)關(guān)式直流變換器（至少在目前）。

產(chǎn)生的噪聲 電感開(kāi)關(guān)式　眾所周知，電感開(kāi)關(guān)式變換器是電源噪聲和開(kāi)關(guān)輻射噪聲（EMI）的來(lái)源。會(huì )在寬頻帶內產(chǎn)生噪聲的寬帶PFM開(kāi)關(guān)變換器更是如此。許多供應商提供高頻率的開(kāi)關(guān)式變換器，其產(chǎn)生的噪聲落在系統感興趣的頻帶之外。

電荷泵式/帶電壓調節的電荷泵式 電荷泵式變換器不使用電感，因此其EMI可以忽略。討厭的泵輸入噪聲可以通過(guò)一個(gè)小電容消除。

最佳選擇　無(wú)電壓調節或帶電壓調節的電荷泵。

集成

電感開(kāi)關(guān)式　集成了開(kāi)關(guān)調節器和其它功能（如電壓檢測器和線(xiàn)路調節器）的芯片現在已有幾家供應商在提供。如TC16芯片就在一個(gè)SO-8封裝內集成了一個(gè)PFM升壓變換器、LDO和電壓檢測器。與分立實(shí)現方案相比，此類(lèi)器件提供了優(yōu)異的電氣性能，并且占用較小的空間。

電荷泵式　基本電荷泵，如TC7660，沒(méi)有附加功能集成。

帶電壓調節的電荷泵式　最近集成更多功能在帶電壓調節的電荷泵芯片中成為一種趨勢。很明顯，下一代帶調節電荷泵的功能集成度將可與利用電感的開(kāi)關(guān)式直流變換器芯片相比。

最佳選擇 開(kāi)關(guān)式直流變換芯片（至少現在）。

輸出調節

電感開(kāi)關(guān)式　低成本電池供電的開(kāi)關(guān)式變換器提供了足夠大多數便攜應用的調節能力。一些開(kāi)關(guān)變換器還具有外部補償引腳，允許用戶(hù)根據手頭的應用“精細調整”輸出的瞬態(tài)響應特性。

電荷泵式　此類(lèi)器件輸出沒(méi)有電壓調節。它們簡(jiǎn)單地將輸入電壓變換為輸出電壓（nx VVIN，其中n是整數）。因此，輸出電壓會(huì )隨著(zhù)負載電流的增加而下降。雖然這對某些應用（如LCD偏置）并不是問(wèn)題，但多數其它應用都需要穩定的輸出電壓。

帶電壓調節的電荷泵式　通過(guò)后端線(xiàn)性電壓調節器（片上或外部）提供電壓調節（穩壓）。某些情況下，可能需要為電荷泵增加開(kāi)關(guān)級數，以為后端調節器提供足夠的凈空間。這需要增加外部電容，從而對尺寸、成本和效率帶來(lái)負面的影響。除此之外，后端線(xiàn)性調壓器可使帶調節電荷泵的輸出電壓穩定性與采用電感的開(kāi)關(guān)式直流變換器一樣好（某些情況下甚至更好）。

最佳選擇　帶電壓調節的電荷泵式.

安裝成本

電感開(kāi)關(guān)式　采用電感的開(kāi)關(guān)變換器成本比以前變得低了，并且需要更少的外部元件。然而，他們通常最少需要一個(gè)外部電感、電容和肖特基二極管。但二極管、電感，再加上相對價(jià)格較高的開(kāi)關(guān)變換芯片，總成本要比電荷泵高。特別是在需要屏蔽的時(shí)候更是如此。

電荷泵式　無(wú)電壓調節的電荷泵比開(kāi)關(guān)變換器便宜，因為有多個(gè)供貨源（保證價(jià)格的競爭性），并僅需要外部電容（沒(méi)有電感）。這節約了板空間、電感的成本，以及某些情況下的屏蔽成本。

帶電壓調節的電荷泵式　根據考慮的特定器件有所不同，帶電壓調節的電荷泵變換器的成本大約與開(kāi)關(guān)變換器本身的成本相當。某些情況下，可以通過(guò)采用外部后端電壓調節器節約成本，但卻會(huì )犧牲尺寸和效率。 最佳選擇　電荷泵式 （不需要嚴格穩壓的場(chǎng)合）。否則帶電壓調節電荷泵式變換器和開(kāi)關(guān)式變換器的成本大致相當。

比較小結

表1總結了上述比較。通過(guò)快速瀏覽這一表格可以了解到，在需要100mA以下輸出電流的應用中，利用電感的開(kāi)關(guān)式變換器、采用電容的電荷泵變換器和帶電壓調節的電荷泵式直流直流變換器各自的相對優(yōu)缺點(diǎn)�？紤]到所有因素可以看到，在某些情況下，無(wú)電壓調節和帶電壓調節的電荷泵式直流-直流變換器比采用電感的開(kāi)關(guān)式直流變換器要好。因此在您進(jìn)行便攜式應用設計時(shí)，請仔細考慮一下電荷泵式和開(kāi)關(guān)式調節器到底哪一種更合用！

我司專(zhuān)注電源管理IC的推廣銷(xiāo)售，現力推無(wú)電感電荷泵DC-DC升壓IC  LP3120，詳細的產(chǎn)品資料請查閱：http://www.webuyspringsrealestate.com/products_3631.htm