这篇技术文章探讨了电荷泵 DC/DC 转换器的原理和应用，重点介绍了其无需电感或变压器即可实现电压倍增和反转的功能。这些器件通过在电容器之间转移存储的电荷来产生输出电压，输出电压可以是输入电压的两倍或反相。在充电阶段，开关控制电流对电容器充电；而在转换阶段，存储的电荷被转移到输出电容器，从而有效地使电压加倍。电荷泵通常用于低功耗应用，例如 TFT-LCD 背光、光学模块以及降压和升压配置的栅极驱动电路。电荷泵的主要优势之一是其效率高、占用空间小，非常适合空间受限的设计。
在降压转换器应用中，电荷泵通过提供高于输入电源的栅极电压来驱动高端MOSFET，从而在某些配置中无需传统的自举电路。同样，在升压电路中，可以添加电荷泵来使输出电压翻倍，而无需使用高额定电压的元件，从而降低总成本和复杂性。这在开关节点电压受限的应用中尤其有用，例如TFT-LCD偏置电源设计。与基于电感的DC/DC转换器相比，电荷泵电路中没有电感也有助于降低电磁干扰(EMI)并简化布局。
电荷泵也广泛应用于需要正负电压的应用。通过使用一系列开关和电容，这些电路可以从正输入产生负输出电压，而无需额外的电感或磁性元件。这在传感器电源、射频放大器以及其他需要紧凑高效电源解决方案的低噪声环境中非常有利。外部元件数量的减少也降低了物料清单 (BOM) 成本并简化了设计流程。
尽管电荷泵具有诸多优势，但它并非适用于所有应用。与电感式 DC/DC 转换器相比，它们通常不太适合宽输入电压范围和高功率应用。然而，在低功耗且空间敏感的设计中，电荷泵提供了一种高效且经济的替代方案。其高效率、低 EMI 和极少的元件数量使其成为许多现代电源设计的理想选择。
本文最后总结了电感式和电容式 DC/DC 转换器之间的主要区别，并强调了效率、元件数量和设计灵活性之间的权衡。建议设计工程师根据具体的应用要求（例如输入电压范围、输出电压精度和物理限制）选择合适的 DC/DC 转换器类型。
