便攜式電池供電設備的大部分使用壽命通常都處于待機模式，在這種模式下，內(nèi)部升壓轉換器的靜態(tài)電流會不斷消耗電池電量。待機期間的靜態(tài)電流可能大于實際負載電流。盡管一些基于電感器的轉換器提供小于 10 A 的最大靜態(tài)電流，但設計人員通常更喜歡或需要穩(wěn)壓電荷泵，以實現(xiàn)本質(zhì)安全的成本敏感型設計。輸出電流能力至少為 10 mA 的現(xiàn)成穩(wěn)壓電荷泵的典型最小靜態(tài)電流為 50 至 100 A。如果靜態(tài)電流水平不可接受，您可以通過添加遠程監(jiān)控穩(wěn)壓電壓并將電荷泵切換到關閉狀態(tài)的電路來降低總體平均值。然而，這種方法可能無法達到低于 10 A 的理想靜態(tài)電流水平。低導通電阻模擬開關以及超低電流比較器和基準的出現(xiàn)使得最大靜態(tài)電流約為 7 A 的電荷泵電路成為可能（圖 1）。
　　電荷泵電路原理圖圖 1該電荷泵電路使用模擬開關來實現(xiàn)超低靜態(tài)電流?！?img src="https://file3.dzsc.com/data/24/09/30/161741657.webp" style="max-width: 700px;">　　

   電荷泵使用交流耦合技術將能量從傳輸電容器傳輸?shù)酱鎯﹄娙萜鳌鬏旊娙萜魇紫韧ㄟ^模擬開關充電至 V BATT電平，然后其他模擬開關將能量傳輸至與 V OUT相連的存儲電容器。然后轉移電容器再次充電，并重復該循環(huán)。對于呈現(xiàn)零損耗的理想模擬開關，V OUT電平等于 V BATT 的兩倍。然而，正如預期的那樣，模擬開關的有限導通電阻會產(chǎn)生與負載電流成比例下降的輸出電平。圖 1 中的基本穩(wěn)壓電荷泵包括一個振蕩器、幾個模擬開關、一個電壓基準和一個比較器。比較器用作電壓監(jiān)視器和振蕩器。當電路處于調(diào)節(jié)狀態(tài)時，比較器輸出為低電平，從而關閉 NC（常閉）開關并允許 C 1充電至 V BATT。當 V OUT電壓降至輸出調(diào)節(jié)閾值以下（本例中為 3.3V）時，比較器輸出變高。 NO（常開）開關閉合，將 C 1的電荷轉移到 C 2。重復此循環(huán)，直到 V OUT恢復穩(wěn)定。

　　電阻器R 3至R 5提供振蕩所需的遲滯。它們的值 1 MΩ 可產(chǎn)生顯著的滯后水平并最大限度地減少 V BATT負載。當比較器輸出改變狀態(tài)時，反饋電阻器 R 5通過移動應用于比較器正輸入的閾值來產(chǎn)生遲滯。對于所示電阻值、IC 1標稱參考值(1.182V) 和 V BATT = 3V，V IN + 閾值在 V IN +（低）= 0.39V 和 V IN +（高）=近似值之間擺動1.39V。當電路處于調(diào)節(jié)狀態(tài)時，V IN – 略高于V IN +，比較器輸出為低電平，R 1 -R 2分壓器感測V OUT處的電壓，并且V IN +處的閾值為低電平(0.39V)。當 V IN + 為 0.39V 時，您可以根據(jù)等式 V IN +=V OUT [R 2 /(R 1 +R 2 )]計算 R 1和 R 2值。 R 1 +R 2的電阻應大于1 MΩ，以最小化V BATT負載。如果V OUT =3.3V且R 2為2.2MΩ，則R 1計算為301kΩ。電容器C 3連接到比較器的V IN – 輸入。C 3與 R 1和 R 2一起根據(jù)以下簡化關系設置振蕩頻率： t DISCHARGE =t LOW =–(R 2 C 3 )ln[(V IN +(LOW))/(V IN +HIGH ））]； t充電=t HIGH =–(R 2 C 3 )ln[1–(V IN +(HIGH)–V IN +(LOW))/(V BATT –V IN +(LOW)]；且 f OSC =1 /t PERIOD，其中 t PERIOD =t LOW +t HIGH。
　　為了最大限度地提高效率并減少比較器轉換速率的影響，您應該設置相對較低的頻率。選擇 C 3 = 470 pF 會產(chǎn)生以下結果： t LOW = 178 sec，t HIGH = 68 sec；因此，f OSC = 4 kHz。
　　選擇 C 1和 C 2的值以獲得所需的負載電流和紋波。對于本應用（I LOAD = 10 mA），C 1 = 10 F。要計算 C 2的值，請根據(jù)所需紋波電壓進行近似：C 2 =(I LOAD ×t LOW )/V RIPPLE。當 I LOAD = 10 mA 且 V RIPPLE = 150 mV 時，C 2 = 12 F。
　　利用這些元件值，該電路消耗的最大靜態(tài)電流為 6.9 A，與現(xiàn)成的電荷泵相比有相當大的改進。您可以通過增加電阻值來進一步降低靜態(tài)電流，但這種影響很小，因為 IC 2的最大靜態(tài)電流 3.8 A 在總電流中占主導地位。該電路可讓您實現(xiàn)超低靜態(tài)電流調(diào)節(jié)電荷泵。在現(xiàn)成選項可用之前，它為尋求在不使用電感器的情況下實現(xiàn)低成本設計的設計人員提供了一種替代方案。