電池供電的便攜式設備在大部分使用壽命內(nèi)常常處在備用狀態(tài)。在這種備用狀態(tài)下，內(nèi)部升壓變換器的靜態(tài)電流仍然不斷消耗電池能量。備用期間的靜態(tài)電流可能比實際的負載電流還要大。雖然幾種基于電感器的變換器的最大靜態(tài)電流不到10mA，但是，設計師通常寧愿或要求在本質上必須安全的、對成本很敏感的設計中使用一種穩(wěn)壓電荷泵。具有至少10 mA輸出電流能力的現(xiàn)成穩(wěn)壓電荷泵，其典型最小靜態(tài)電流為50~100mA。如果這樣的靜態(tài)電流電平無法接受，你就需要增加電路來遠程監(jiān)控已穩(wěn)壓的電壓并使電荷泵在進入和脫離關閉狀態(tài)之間來回切換，從而降低總的平均電流。不過，這種方法可能無法達到所期望的低于10mA的靜態(tài)電流電平。低導通電阻模擬開關、超低電流比較器和超低電流基準的出現(xiàn)，使得最大靜態(tài)電流接近7mA的電荷泵成為可能（圖1）。

圖1，這一電荷泵電路利用模擬開關來獲得超低靜態(tài)電流。

電荷泵利用交流耦合技術將能量從轉移電容器傳送到儲能電容器。轉移電容器首先通過模擬開關充電到VBATT電平，然后其它模擬開關將能量傳送到接在VOUT上的儲能電容器。接著，轉移電容器再次充電，并周而復始進行下去。由于理想模擬開關的損耗為零，VOUT電平就等于VBATT的兩倍。但是，不出所料，模擬開關的有限導通電阻產(chǎn)生的輸出電平是隨負載電流下降而下降的。圖1所示的基本穩(wěn)壓電荷泵包含一個振蕩器、幾個模擬開關、一個電壓基準和一個比較器。比較器起到電壓監(jiān)控器和振蕩器的作用。當電路在穩(wěn)壓時，比較器的輸出為低電平，從而使NC開關關閉，并使C1充電至VBATT。當VOUT的電壓下降到低于輸出穩(wěn)壓閾值（本例中為3.3V）時，比較器的輸出變?yōu)楦唠娖?。NO（常開）開關關閉，從而將C1的電荷轉移到C2。這種循環(huán)會反復進行下去，直到VOUT再次獲得穩(wěn)壓狀態(tài)。

電阻器R3~R5為振蕩提供了必要的遲滯。這3只電阻器的阻值為1 MΩ，能產(chǎn)生可觀的遲滯，并使BATT的載荷降到最低。當比較器輸出改變狀態(tài)時，反饋電阻器R5會改變你加到比較器的正輸入端的閾值，由此產(chǎn)生遲滯。當電阻值如圖所示，基準值為IC1的標稱值（1.182V），VBATT=3V時，VIN+閾值就在VIN+（低）=0.39V和VIN+（高）=1.39V兩個近似值之間擺動。當電路正在穩(wěn)壓時，VIN-略微超過VIN+，比較器輸出為低電平，R1-R2分壓器檢測VOUT的電壓，而VIN+的閾值很低（0.39V）。在VIN+為0.39V的情況下，你可以根據(jù)公式VIN+=VOUT［R2/（R1+R2）］計算出R1和R2的阻值。為了使VBATT的載荷降到最低，R1+R2的電阻值應該大于1 MΩ。如果VOUT=3.3V，而R2為2.2 MΩ，則R1為301 kΩ。電容器C3連接到比較器的VIN-輸入端。C3與R1和R2一起按照下面的簡化關系設定振蕩頻率：tDISCHARGE=tLOW =-（R2C3）ln［（VIN+（LOW））/（VIN+HIGH））］；tCHARGE=tHIGH=-（R2C3）ln［1-（VIN+（HIGH）-VIN+（LOW））/（VBATT-VIN+（LOW）］；以及fOSC=1/tPERIOD，其中tPERIOD=tLOW+tHIGH。

為了使效率最高并降低比較器轉換速率的影響，你應該設定一個比較低的頻率。選擇C3=470 pF，就可得到下列結果：tLOW=178ms，tHIGH=68ms；所以，fOSC=4 kHz。選擇C1和C2的電容值，為的是達到所期望的負載電流和波紋電壓。就本應用（ILOAD=10 mA）而言，C1=10mF。為了計算C2的電容值，要根據(jù)所期望的波紋電壓進行一次近似：C2=（ILOAD×tLOW）/VRIPPLE。在ILOAD=10mA和VRIPPLE=150mV的情況下，C2=12mF。

在上述元件值的情況下，本電路吸收的最大靜態(tài)電流為6.9mA，比現(xiàn)成的電荷泵的小得多。你還可以通過提高電阻值來進一步降低靜態(tài)電流，但是，由于IC2的最大靜態(tài)電流為3.8mA，占總靜態(tài)電流的大部分，所以效果非常小。本電路能使你實現(xiàn)一個超低靜態(tài)電路穩(wěn)壓電荷泵。在現(xiàn)成電荷泵買到之前，它為尋求不使用電感器實現(xiàn)低成本電荷泵的設計師提供了一種替代品。

責任編輯：gt