电荷泵(charge pump)原理

电荷泵设计原理及在电路中的作用

1、电荷泵原理电荷泵的基本原理是，电容的充电和放电采用不同的连接方式，如并联充电、串联放电，串联充电、并联放电等，实现升压、降压、负压等电压转换功能。上图为二倍升压电荷示，为最简单的电荷泵电路。V2输出为方波信号，当V2为低电平的时候，V1通过D1、C1、V2对电容C2充电，C2两端电压上正下负;当V2为高电平输出的时候，V2输出电压与C1两端电压相叠加，通过D3对负载供电并对C2充电。如果忽略二极管压降，则C2两端电压Vo=V2+V1，其中V2为电压源V2的高电平输出电压。由于电荷泵整个工作过程的核心部分为电容充放电过程，所以最重要的公式为电容充放电公式：I*T=ΔV*C，其中T为电容充放电周期，ΔV为每个充放电周期内电容两端电压波动，I为充放电电流。电荷泵以非常简单的电路可以实现升压、降压、负压等功能，所以各种不同的场合为电路扩展小功率电路。 2、电荷泵在电路中的作用 1.功率电路中的电荷泵电荷泵的一个非常广泛的用途就是在由N沟道MOSFET构成的半桥电路中为上桥臂提供浮驱电压。典型接法如下图所示，图中红框内的二极管D及电容Cboot与主电路中半桥的下桥臂T1构成电荷泵。当半桥的下臂T1开通时，Vcc 通过D与T1为电容Cboot充电;当T1关断T2导通时，Cboot为上臂T2提供MOSFET导通所必需的Vgs电压。这是由于T2在电路中的位置所决定的，当T2导通时，如果忽略导通压降Vds，T2的源极电压Vs=Vr，所以如果想要饱和导通，加上T2门极上的驱动电压需满足Vg=Vr+Vgs，对于功率型N沟道

MOSFET而言，Vgs通常需要15V左右。电荷泵以很少的元器件满足了这一设计要求，所以在此类应用中得到广泛应用。虽然上图中所述的自举型电荷泵（采用半桥的下臂作为电荷泵的一部分）使电路设计变得非常简单，但实际使用过程中有些限制，如对桥臂的开通时序和占空比有限制等。所以，在某些要求比较高的应用场合，采用他驱型的电荷泵，即将电荷泵电路及驱动波形与主功率电路分离，采用外部电路构成电荷泵。这样的电路虽然结构比自举驱动电路略微复杂一些，但克服了自举驱动电路的一些问题，在某些场合也得到较广泛的应用。 2.RS-232电平转换中的升压、负压电荷泵的另外一个极为广泛的应用就是为电平转换芯片提供符合RS-232标准的电源电压。电平转换芯片的供电通常为3.3V或者5V的单电源，而RS232电平标准要求，以-3~-15V表示逻辑电平“1”，以+3~+15V表示逻辑电平“0”，所以RS232转换芯片不仅要完成电平转换，还要提供符合要求的电源转换。下图为RS232电平转换芯片的典型结构框图，首先以一个升压电荷泵将+3.3V或5V的输入电源进行二倍压升压，然后采用一个负压电荷泵将二倍压升压后的电源输出进行转换为负电压。

电荷泵

背景知识：便携式移动设备大多以电池供电，其负载电路通常是微处理器控制的设备，比如移动电话、掌上电脑等等，此类设备要求供电电源效率高、输出纹波电压小。直流变换器就是把未经调整的电源电压转化为符合要求的电源。电池的广泛使用，给这一类电源带来特殊的要求:高效率、静态电流小、很小的面积、低重量并且价格便宜。传统的电源通常使用一个电感实现DC/DC变换，但是电感体积庞大、容易饱和、会产生EMI而且电感价格昂贵。为解决此类问题，现代电源通常采用电荷泵电路。电荷泵采用电容储存能量，外接组件少，非常适合用于便携式设备中，并且随着其电路结构的不断改进和工艺水平的提高，也可应用在需要较大电流的应用电路中。因此高效率电荷泵DC-DC转换器因其功耗小、成本低、结构简单、无需电感、二极管、MOSFET等外围组件、高EMI抑制等优点，在电源管理电路中己得到广泛应用。基本原理：电荷泵使用电容储存能量，并且随着电荷泵电路结构的改进，也可应用在需要大电流的应用电路中。一般电荷泵电路主要有两种工作模式——“LINEAR” 模式和“SKIP”模式。当电荷泵工作在“LINEAR”模式下，可以获得较低的输出纹波，工作在“SKIP”模式下可以获得较低的静态电流。为描述方便，以下分析中的电荷泵四个开关管均用NMOS代替，而并非实际上电荷泵开关中既有PMOS又有NMOS。无电感型电荷泵如图1所示，包含四个开关(M1-M4)、一个泵电容(flying capacitor) CF、输出电容(OutputCa pacitor)LOUT。一个简单的工作过程可分为三个阶段: 阶段A ( 充电阶段，M1和M2导通):泵电容被VIN充电，CF两端的平均压差为VIN减去充电电流在M1和M2产生压降。阶段B （能量传输阶段，M3和M4导通):泵电容向负载电容放电，其两极平均电压为阶段C (等待阶段，M1-M4均不导通):没有能量从VIN传输到CF和Cout。VCF =常量。在等待状态，CF两端电压保持恒定，这意味着:

常用真空泵的工作原理图(1)

常用真空泵的工作原理图(1) 真空泵要求从密封容器中高速高效地排除气体，以达到产生,改善和维持真空的目的。其工作原理可以分为机械,物理和化学方式。根据要达到的真空度不同,常常需要2种以上的真空泵相组合。代表的真空泵 1：旋转式机械泵 2：分子泵（TMP） 3：离子泵 4：Ti升华泵 5：低温泵曾经被广泛使用的油扩散泵因为存在油气蒸发的问题、现在已经很少被采用。旋转式机械泵以油封式真空泵为例加以介绍。构造：偏心轴转子,固定翼,油。旋转动力是电机。原理：转子紧贴泵壁内侧旋转。固定翼随之下移,转子到达油面后,空气被压缩,压缩后的空气压力高于外界大气压之后从排气口排出。特征：排气能力由压缩比决定,可达0.1Pa程度。操作简单。可以从大气压状态下启动。油要蒸发。为了避免油或其它液体进入真空腔内,不用油或其它液体的干式真

空泵正在成为主要的旋转式机械泵。分子泵（TMP）构造：电机驱动的高速旋转叶片,泵壁上固定的固定叶片。原理：每分钟旋转数万次的高速旋转叶片撞击气体分子,被撞击的气体分子碰撞到固定叶片后又被弹到下一个旋转叶片上,最终被送到排气口。旋转叶片和固定叶片的方向相反,使分子难于逆行。这种排气方式,排气速度不因气体种类而变。特征：不用油,工作环境清洁,可到达10-10Pa的真空度。排气速度不受气体种类影响。构造复杂,价格昂贵,高速旋转,要注意安装要求。有振动。需要和其它初段排气泵组合。离子泵

构造：强磁铁,蜂窝状阳极,钛(Ti)阴极。原理：通过溅射现象,使Ti离子化,Ti离子化学反应活性高。和气体分子反应之后生成化合物。一部分气体分子也离子化之后向阴极加速,使阴极的Ti被溅射后,一部分离子进入阴极内部。特征：能达到超高真空(10-10Pa) 需要和其它初段排气泵组合。有一定寿命。 Ti升华泵构造：加热电阻丝、Ti材料(线或球)。原理：通过加热电阻丝,使Ti升华。因为Ti化学反应活性高、立刻和周围的气体分子反应而生成稳定的化合物。反应生成的化合物吸附在真空腔内壁上、从而达到降低气压的效果。如果升华后的Ti吸附在较大面积的内壁上、则产生巨大的排气速度。比如1平方米的面积上吸附Ti原子的话、对氮气而言、可达到24000升/s的排气速度。在压力较高时(>10-3Pa)、排气速度大大降低。因此需要和其他排气泵组合使用。特征：排气速度大。没有运动部分,没有振动。需要和其它初段排气泵组合。

一种改进型的CMOS电荷泵电路

一种改进型的CMOS电荷泵电路1 朱翔，陈星弼电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都（610054） E-mail：xiangzhu@https://www.360docs.net/doc/4217838592.html, 摘要：本文提出一种改进型的CMOS电荷泵电路结构。在传统的电荷泵电路基础上，本文采用了后级反馈控制结构和预充电结构。理论分析表明，本文结构具有更小的开关管损耗、更大的电压增益与更高的输出电压，同时获得更短的初态建立时间与更高的电路转换效率。CADENCE SPECTRE 仿真显示，相对于传统结构，电压增益增大60%，初态建立时间缩小20% 。该结构适用于低电源电压和低功耗电路设计。关键词：电荷泵电路，电压增益，初态建立时间，转换效率中图分类号：TN4 1．引言电荷泵电路是一种能够产生比电源电压更高的电压的电路。它在实现过程中不使用电感，而能够只用电容和有源器件来实现，非常便于集成。电荷泵电路具有广泛应用，一个重要的用途是用于非易失性存储器中，作为编程电压产生器或电平转换电路中的高压产生器。电荷泵电路还应用在需要高压来驱动模拟开关的低电源电压开关电容系统、数模转换器和DC-DC转换器中。随着IC的设计与制造中晶体管尺寸的逐渐减小（scaling down）以及低功耗的需求越来越高，电源电压将不断降低，电荷泵电路的应用也将越来越广泛[1]。现在集成的电荷泵电路多数基于经典的Dickson型电荷泵[2]。其基本结构如图1所示，时钟脉冲经电容耦合到各个极点,利用二极管的单向导电性和电容存储电荷的特性,在时钟驱动下将电荷从输入端推向输出端。在CMOS工艺中，二极管不易实现，往往用栅漏短接的MOS 管代替，但MOS管的阈值电压会严重影响电荷泵的增益，衬偏效应使问题更加严重，限制了最大输出电压。为了解决这个问题，已经有很多种方案被提出，如Jinbo的四相位电荷泵电路，Wu的 Static CTS电荷泵电路等等，都是对Dickson型电荷泵较低增益缺陷的改进。图1 经典的Dickson型电荷泵电路另外，由于电荷泵不可避免涉及到启动时间的问题，特别是电荷泵级数增多时，初态建立时间会更长，进而影响电荷泵的效率，因此初态情况也是需要考虑的问题。本文提出了一种改进型的CMOS电荷泵，在Wu的电荷泵基础上进行改进，既有较大的增益，又优化了初态建立时间。第二部分将详细进行分析。第三部分将给出电路的仿真，第四部分简略描述相关的振荡器电路,最后是结论。 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20030614005）的资助。

电荷泵基本原理

电荷泵的基本原理电容是存储电荷或电能，并按预先确定的速度和时间放电的器件。如果一个理想的电容以理想的电压源％进行充电，如图1（a）所示，则电容将依据Dirac电流脉冲函数立即存储电荷，如图1（b）所示。存储的｀总电荷数量按下式计算。实际的电容具有等效串联阻抗（ESR）和等效串联电感（ESL），两者都不会影响到电容存储电能的能力。然而，它们对开关电容电压变换器的整体转换效率有很大的影响。实际电容充电的等效电路如图1（c）所示，其中Rs．是开关的电阻。ESL 为实际的电容等效串联电感，则在电容的充电电流路径上具有串联电感，通过适当的器件布局设计可以减小这个串联电感。图1 电荷泵工作的基本原理图如图2（a）所示的电路一旦被加电，由于电容的寄生效应限制了峰值充电电流，并增加了电荷转移时间，因此电容的电荷累积不能立即完成，这意味着电容两端的初始电压变化为零。电荷泵就是利用了这种电容特性来工作的。图2 电荷泵电路及其工作波形电压变换在两个阶段内得以实现。在第一个阶段期间，开关S1和S2关闭，而开关S3和S4打开，电容充电到其值等于输入电压。

在第二个阶段，开关S3和s4关闭，而S1和S2打开。因为电容两端的电压降不能立即改变，输出电压则跳变到输入电压值的两倍，即使用这种方法可以实现电压的倍压，通常开关信号的占空比为50％时，能产生最佳的电荷转移效率。图2（b）中显示了图（a）电路实现电压倍压的稳态电流和电压波形。如图（a）所示电路在第一阶段时，充电电流会流入到C1中。该充电电流的初始值决定于电容C1两端的初始电压、C1的ESR及开关的电阻。在C，充电后，充电电流呈指数级地降低。充电时间常数是开关周期的几倍，更小的充电时间常数将导致峰值电流的增加。在这个时间内，输出电容CHOLD 线性放电以提供负载电流。在第二阶段，C1＋连接到输出端，放电电流（电流大小与前面的充电电流相同）通过C1流到负载。在这个阶段，输出电容电流的变化大约为2IOUT。尽管这个电流变化应该能产生的输出电压变化为2IOUT×ESRCHOLD，但使用低ESR的陶瓷电容使得这种变化可以忽略不计。此时，CHOLD线性地充电。当C1连接到输入和地之间时，CHOLD线性地放电。总的输出纹波峰-峰电压值为在更高的开关频率时可以采用更小的输出电容来获得相同的纹波，电荷泵的寄生效应会导致输出电压随着负载电流的增加而下降。事实上，总是存在2IOUT的电流流过C1和两个开关导通电阻（RSW），导致产生的功耗为除了这些纯粹的电阻损耗，电流IOUT流过开关电容C1的等效电阻时产生的功耗为流过CHOLD的电流等于IOUT，其产生的功耗为所有这些损耗可以用下面的等效输出电阻进行汇总。这样一来，电荷泵的输出电压为电荷泵的开关工作示意图如图3所示。同样的，电压转换在两个阶段内得以实现。在第一个阶段，开关S1～S3关闭，而开关S4～S8打开。因此，C1和C2并联，假设C1＝C2则充电到一半的输入电压为

电磁泵的分类与工作原理

电磁泵的分类与工作原理解读电磁泵是一种技术成熟并且广泛应用的泵类产品，具有结构紧凑，输出压力高，无泄漏，体积小，价格相对低廉，输出流量较小等特点。电磁泵（electromagnetic pump ）利用现代磁力学原理，利用永磁体实现无接触间接传动的一种化工流程泵。利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体受电磁力作用而产生压力梯度，与可运动的泵体形成交互作用，带动泵体振动，推动液体输出。大型电磁泵与结构（图1）电磁泵主要分为：直流电磁泵和交流电磁泵两大类。直流电磁泵包括传导式电磁泵（平面式和螺旋式）和热电-电磁泵；交流电磁泵包括单相交流电磁泵（平面传导式、环形感应式）和三相交流电磁泵（平面感应式、螺旋感应式、圆形感应式）＜直流传导式的工作原理一般来说直流传导式结构比较简单，它由磁极、电极、泵沟等组成。在定向恒稳磁场N-S极之间，通过泵沟两侧的电极向液态金属中通入直流电，直流电方

向与磁场方向垂直，按左手定则产生产生电磁力驱动金属溶液流动，改变磁极或

泵阀英才网 pv Jdjob88,com 电极极性可改变流动方向。调节磁场强度或直流电流大小可改变驱动强度直流无刷电磁泵（图2）交流传导式电磁泵工作原理交流传导式电磁泵由电极，铁心，主副线圈和泵沟组成。当主线圈通以工频交流电时，在铁心的气隙中产生一交变磁场，该交变磁场作用在泵沟内的金属上，同时铁心中产生的交变磁场感应铁心上的副线圈，从，而在副线圈上产生感应电动势，电极及液态金属所组成的回路中便有交流电，在任意瞬间泵沟有效区磁场的方向和通过液态金属的电流方向按左手定则判断所产生的电磁力的方向是一定的，电磁力驱动液态金属在泵沟中定向流动。

各类真空泵原理概述大全

各类真空泵原理概述大全真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。真空泵可以定义为：利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。极限压力(极限真空)从粗真空到10-12Pa以上的极高真空围。真空区域的划分粗真空105～103Pa 低真空103～10-1Pa 高真空10-1～10-6Pa 超高真空10-6～10-10Pa 极高真空<10-10Pa 真空泵的分类按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即变容真空泵和动量传输泵。变容真空泵是利用泵腔容积的周期变化来完成吸气和排气以达到抽气目的的真空泵。气体在排出泵腔前被压缩。动量传输泵（分子真空泵）依靠高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给气体或气体分子，使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。（单独段介绍）变容真空泵又分为：往复式，旋转式（旋片式、滑阀式、液环式、罗茨式、螺旋式、爪形转子式），其它型式。各类真空泵工作压力围真空泵种类工作压强围（Pa）

往复式真空泵 1×105～1.3×102 旋片式真空泵 1×105～6.7×10-1 液环式真空泵 1×105～2.7×103 罗茨式真空泵 1.3×103～1.3 水蒸气喷射泵 1×105～1.3×10-1 油扩散泵 1.3×10-2～1.3×10-7 钛升华泵 1.3×10-2～1.3×10-9 真空泵的规格及型号表示法：国产的各种机械真空泵的型号通常是用汉语拼音字母来表示。汉语拼音字母表示泵的类型；字母前的数字表示泵的级数，单级时“1”省略；字母后边横线后的数字表示泵的抽速(L/S) 。国产真空泵型号对照表型号名称型号名称 W往复式真空泵 H滑阀式真空泵 WY移动阀式往复泵 YZ余摆线真空泵 WL立式往复泵 ZJ罗茨真空泵SZ水环泵X旋片式真空泵 SZ B 悬臂式结构水环泵 F分子真空泵 SZ Z 直联式水环泵 XZ直联式旋片泵常用真空泵技术蒸汽喷射泵湿式泵（液环真空泵、旋转叶片泵）干式泵（罗茨泵、螺杆泵、爪式泵） 1、蒸汽喷射泵喷射真空泵工作原理：蒸汽喷射真空泵有一定压强的工作的真空泵设备，蒸汽通过拉瓦尔喷咀，减压增速，蒸汽的势能转变为动能并以超音速喷入混合室，与被抽介质混合，进行能量交换，混合后的气体进入扩压器，减速增压，动通转化为压强能，为了减少后级泵的抽气负荷，配置冷凝器，通过有一定温差的两种介质对流，进行热交换，达到冷凝高温介质目的，排到大气压。工作原理如下图所示：

电荷泵

电荷泵电荷泵: 1、定义:也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”(flying)或“泵送”电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC(变换器).它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(0.5,2或3)倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80％的效率，而且只需外接陶瓷电容。由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI(电磁干扰) e.g:通过控制内部三极管的gate来控制电容充放电,比如升1.5倍,输出为Vin 加上电容两端的0.5Vin达到Vout=1.5Vin DC-DC:直流－直流转换模块 2、电荷泵的分类、工作原理及典型应用电路 2.1电荷泵分类电荷泵可分为： ——开关式调整器升压泵，如图1(a)所示。 ——无调整电容式电荷泵，如图1(b)所示。 ——可调整电容式电荷泵，如图1(c)所示。 2.2工作过程 3种电荷泵的工作过程均为：首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量，而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。因工作于较高频率，可使用小型陶瓷电容器(1μF)，占用空间最小，使用成本较低。电荷泵仅用外部电容器即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的等效串联电阻（ESR)和内部开关晶体管的RDS（ON）。电荷泵转换器不使用电感器，因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容器滤除。它的输出电压是工厂生产时精密预置的,可通过后端片上线性调整器调整，因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数，以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。电容式电荷泵的内部结构如图2所示。它实际上是一个基准、比较、转换和控制电路组成的系统。电荷泵工作原理

负压电荷泵的工作原理

负压电荷泵的工作原理由Dickson 电荷泵理论可以推广得到产生负电压的电荷泵电路，负压电荷泵的工作原理如图1 所示。其基本原理与Dickson 电荷泵是一致的，但是利用电容两端电压差不会跳变的特性，当电路保持充、放电状态时，电容两端的电压差将保持恒定。在这种情况下将原来的高电位端接地，就可得到负电压的输出。该电路实际上是一个由基准、比较、转换和控制电路组成的系统。具体而言，它由振荡器、反相器及四个模拟开关组成，并外接两个电容C1、C2 从而构成电荷泵电压反转电路。图1 负压电荷泵的工作原理振荡器输出的脉冲直接控制模拟开关S1 及S2，此脉冲经反相器反相后控制模拟开关S3 及S4。当模拟开关S1、S2 闭合时，模拟开关S3、S4 断开;模拟开关S3、S4 闭合时，模拟开关S1、S2 断开。当模拟开关S1、S2 闭合，模拟开关S3、S4 断开时，输入的正电压+UIN 向 C1 充电(上正下负)，C1 上的电压为+UIN;当模拟开关S3、S4 闭合，模拟开关 S1、S2 断开时，C1 向C2 放电(上正下负)，C2 上充的电压为-UIN，即 UOUT=-UIN。当振荡器以较高的频率不断控制模拟开关S1、S2 及模拟开关 S3、S4 的闭合及断开时，在输出端可输出变换后的负电压(电压转换率可达99%左右)。由如图1 所示的原理图分析可知，当时钟信号为高电平时，模拟开关S1、S2 同时导通，S3、S4 同时关断，UIN 对电容C1 进行充电，Ucl+=UIN-Utp- Utn(Utp 为开关S1 的电压降，Utn 为开关S2 的电压降)，Ucl-=Utn;当时钟信号为低电平时，S1、S2 关断，S3、S4 同时导通，C1 上存储的电荷通过S3、S4 传送到C2 上，由于C2 高电位端接地，故输出端电压为UOUT=-(UIN-Utp)。

电荷泵设计指南

设计指南Q&A系列: 电荷泵上网时间：2006年05月26日 Sam Davis 著电荷泵主要有哪些应用？在过去的十年了，电荷泵得到了广泛运用，从未调整单输出IC到带多输出电压的调整IC。输出功率和效率也得到了发展，因此现在的电荷泵可以输出高达250mA的电流，效率达到75%(平均值)。电荷泵大多应用在需要电池的系统，如蜂窝式电话、寻呼机、蓝牙系统和便携式电子设备。主要应用包括驱动用于手机背光的白光LED和毫瓦范围的数字处理器(如图)。电荷泵如何工作？电荷泵(开关电容)IC通过利用一个开关网络给两个或两个以上的电容供电或断电来进行DC/DC电压转换。基本电荷泵开关网络不断在给电容器供电和断电这两个状态之间切换。C1(充电电容)传输电荷，而C2(充电电容器)则储存电荷并过滤输出电压。额外的“快速电容”和开关阵列带来多种好处。电荷泵有哪些工作模式？电荷泵IC可以用作逆变器、分路器或者增压器。逆变器将输入电压转变成一个负输出。作为分路器使用时，输出电压是输出电压的一部分，例如1/2或2/3。作为增压器时，它可以给I/O带来一个1.5X或者2X的增益。很多便携式系统都是用一个单锂离子电池或者两个金属氢化物镍电池。因此当在2X模式下运行时，电荷泵可以给一般在3.3V到4.0V的范围内工作的白光LED供应适当的正向电压。电荷泵的输出电压经过调节吗？基本电荷泵缺少调整电路，因此实际上所有当今使用的电荷泵IC都增加线性调整或者电荷泵调制。线性调整的输出噪音最低，并可以在更低的效率情况下提供更好的性能。而由于调整IC没有串联传输晶体管，控制开关电阻的电荷泵调制就可以提供更高的效率，并为一个给定的芯片面积(或消耗)提供更多的输出电流。电荷泵的主要优势是什么？电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。但是，仍然有一个可能的微小噪音源，那就是当快速电容和一个输入源或者另外一个带不同电压的电容器相连时，流向它的高充电电流。同样的，“分路器”电荷泵也能在LDO上改进

化工泵的分类及工作原理

化工泵的分类及工作原理化工泵按照工作原理、结构分类有容积式泵、其他形式的泵、叶片泵;按化工用途分类有管路输送泵、辅助用途泵、公用工程泵、工艺流程泵;按输送介质分类有油泵、水泵、杂质泵、耐腐蚀泵。因为它丰富的种类,所以化工泵在化工等领域具有霸主的地位。化工泵具有稳定的工作性能，它的密封性相对其他泵设备更具优势，同时它的造型美观，也能满足现代人的审美需要，检修方便也是它的一大特色。随着化工泵的发展，它的家族逐渐壮大，那么化工泵分类有哪些呢? 化工泵的分类： 1、按照工作原理、结构分类： 1)容积式泵：利用泵缸体内容积的连续变化输送液体的泵，如往复泵、活塞泵、齿轮泵、螺杆泵。 2)其他形式的泵：有利用电磁输送液态电导体态的电磁泵;利用流体能量来输送液体的泵，如喷射泵、空气升液器等。 3)叶片泵：通过泵轴旋转时带动各种叶轮叶片给液体以离心力或轴向力，输送液体到管道或容器，如离心泵、旋涡泵、混流泵、轴流泵。 2、按化工用途分类： 1)管路输送泵：输油管线用泵、装卸车用泵等。 2)辅助用途泵：包括润滑油泵、密封油泵、液压传动用泵等。

3)公用工程泵：包括锅炉用泵、凉水塔泵、消防用泵、水源用深井泵等。 4)工艺流程泵：包括给料泵、回流泵、循环泵、冲洗泵、排污泵、补充泵、输出泵等。 3、按输送介质分类： 1)油泵：冷油泵、热油泵、油浆泵、液态烃泵等。 2)水泵：包括清水泵、锅炉给水泵、凝水泵、热水泵。 3)杂质泵：包括浆液泵、砂泵、污水泵、煤粉泵、灰渣泵等。 4)耐腐蚀泵：包括不锈钢泵、高硅铸铁泵、陶瓷耐酸泵、不透性石墨泵、衬硬胶泵、硬聚氯乙烯泵、屏蔽泵、隔膜泵、钛泵等。通过以上对化工泵分类的介绍，我们可以进一步发现化工泵能在众多领域独占鳌头的原因了。一类产品如果想保持强大的竞争力，需要衍生各种适合市场需要的产品。很庆幸的化工泵正朝着这个方向发展。

电荷泵工作原理-电子元件技术网

电荷泵工作原理电荷泵电压反转器是一种DC/DC变换器，它将输入的正电压转换成相应的负电压，即VOUT= -VIN。另外，它也可以把输出电压转换成近两倍的输入电压，即VOUT≈2VIN。由于它是利用电容的充电、放电实现电荷转移的原理构成，所以这种电压反转器电路也称为电荷泵变换器（Charge Pump Converter）。电荷泵的应用电荷泵转换器常用于倍压或反压型DC-DC 转换。电荷泵电路采用电容作为储能和传递能量的中介，随着半导体工艺的进步，新型电荷泵电路的开关频率可达1MHz。电荷泵有倍压型和反压型两种基本电路形式。电荷泵电路主要用于电压反转器，即输入正电压，输出为负电压，电子产品中，往往需要正负电源或几种不同电压供电，对电池供电的便携式产品来说，增加电池数量，必然影响产品的体积及重量。采用电压反转式电路可以在便携式产品中省去一组电池。由于工作频率采用2～3MHz，因此电容容量较小，可采用多层陶瓷电容（损耗小、ESR 低），不仅提高效率及降低噪声，并且减小电源的空间。虽然有一些DC/DC 变换器除可以组成升压、降压电路外也可以组成电压反转电路，但电荷泵电压反转器仅需外接两个电容，电路最简单，尺寸小，并且转换效率高、耗电少，所以它获得了极其广泛的应用。目前不少集成电路采用单电源工作，简化了电源，但仍有不少电路需要正负电源才能工作。例如，D/A 变换器电路、A/D 变换器电路、V/F或F/V 变换电路、运算放大器电路、电压比较器电路等等。自INTERSIL公司开发出ICL7660电压反转器IC后，用它来获得负电源十分简单，90 年代后又开发出带稳压的电压反转电路，使负电源性能更为完善。对采用电池供电的便携式电子产品来说，采用电荷泵变换器来获得负电源或倍压电源，不仅仅减少电池的数量、减少产品的体积、重量，并且在减少能耗（延长电池寿命）方面起到极大的作用。现在的电荷泵可以输出高达250mA的电流，效率达到75%(平均值)。电荷泵大多应用在需要电池的系统，如蜂窝式电话、寻呼机、蓝牙系统和便携式电子设备。便携式电子产品发展神速，对电荷泵变换器提出不同的要求，各半导体器件公司为满足不同的要求开发出一系列新产品，本文将作一个概况介绍。电荷泵的分类电荷泵分类电荷泵可分为： ?开关式调整器升压泵，如图1(a)所示。 ?无调整电容式电荷泵，如图1(b)所示。 ?可调整电容式电荷泵，如图1(c)所示。

RS232接口芯片双电荷泵电平转换器原理

RS232接口芯片双电荷泵电平转换器原理电子工业协会Electronic Industries Association Electronic Industries Association(EIA)电子工业协会(EIA) 1924年成立的EIA是美国的一个电子制造商组织。 EIA-232，就是众所周知的RS-232，它定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间的串行连结。这个标准被广泛采用。 EIA-RS-232C电气特性: 在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-15V 逻辑0=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V RS-232-C电平采用负逻辑，即逻辑1：-3~-15V，逻辑0：+3~+15V。注意，单片机使用的CMOS电平中，高电平（3.5~5V）为逻辑1，低电平（0~0.8V）为逻辑0。单片机的SCI口要外接电平转换电路芯片把与TTL兼容的CMOS高电平表示的1转换成RS-232的负电压信号，把低电平转换成RS-232的正电压信号。典型的转换电路给出-9V和+9V。

典型的电平转换电路MAXx2xx系列芯片因单电源+5V供电，均有电荷泵电平转换器产生±10V电源，以供RS232电平所需。一般是接4个泵电容，采用双电荷泵进行电平转换。标准接法如下图。图1 芯片内带振荡器驱动双电荷泵，分双相四步工作，如下图。图2电荷泵框图

第一步：S1、S3闭合，电源+5V向C1充电（图3）。C1电压最高可至5V。图3 第二步：S2、S4闭合，C1所储电荷经S2、S4转移至C3，C3电压最高也可至5V。 C1电荷转移充电途径如红色虚线所示。 C3电压和电源+5V迭加起来提供10V的V+电源。这时C1负端电位应等于电源+5V，所以C1负端电压波形应是0-+5V 的方波。第三步：S5、S7闭合，C3所储电荷和电源+5V迭加经S5、S7向C2充电。 C2电压最高可至10V。充电途径如棕色虚线所示。第二、三步实际同时进行（图4）。

电磁泵介绍及分类

电磁泵介绍及分类处在磁场中的通电流体在电磁力作用下向一定方向流动的泵。利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体受电磁力作用而产生压力梯度，从而推动流体运动的一种装置。实用中大多用于泵送液态金属，所以又称液态金属电磁泵。电磁泵没有机械运动件，结构简单，密封性好，运转可靠，不需要轴密封，因此在化工、印刷行业中用于输送一些有毒的重金属，如汞、铅等，用于核动力装置中输送作为载热体的液态金属（钠或钾、钠钾合金），也用于铸造生产中输送熔融的有色金属。流量可达13000米3／时，压力达1.7兆帕，温度达1200℃。电磁泵按电源形式可分为交流泵和直流泵。按液态金属中电流馈给的方式可分为传导式（电导式）电磁泵和感应式电磁泵。电导式电磁泵用直流或交流电。它有一根非磁性难熔金属制的管（见图），管周围是磁铁，磁力线与管垂直。当通入与管和磁力线均垂直的电流时，根据左手定则，产生机械力把导电流体压送出管。电导式一般为小型泵，用于低压和小流量。传导式电磁泵中，电流由外部电源经泵沟两侧的电极直接传导给液态金属。感应泵中，感应式使用多相交流电。电流则由交变磁场感应产生。最新式的感应式电磁泵是直线感应泵，装有布置成扁平的、直线状的定子绕组，感应力呈轴向，尺寸较大，大流量泵均属这种类型。按结构不同可分为平面泵和圆柱泵等。利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体受电磁力作用而产生压力梯度，从而推动流体运动的一种装置。实用中大多用于泵送液态金属，所以又称液态金属电磁泵。电磁泵按电源形式可分为交流泵和直流泵；按液态金属中电流馈给的方式可分为传导式电磁泵和感应式电磁泵；按结构不同可分为平面泵和圆柱泵等。传导式泵中，电流由外部电源经泵沟两侧的电极直接传导给液态金属；感应泵中，电流则由交变磁场感应产生。电磁泵没有转动部件，结构简单，密封性好，运转可靠，因此在化工、印刷行业中用于输送一些有毒的重金属，如汞、铅等；在原子能动力工业中用于输送化学性质特别活泼的金属，如钠、钾、钠钾合金等。电磁泵的缺点是效率较低，电磁泵的缺点是效率较低，在冶炼、铸造工业中尚未普遍采用。电磁泵类似普通电磁阀,它以交流电为工作动力,电流通过电磁绕组形成交变固定磁场,与可运动的泵体形成交互作用,带动泵体振动,推动液体输出。

旋片式真空泵工作原理简介

旋片式真空泵结构原理与工作原理旋片式真空泵是机械容积泵，是利用转子旋转，叶片在转子槽中随离心力和定子内表面形状出进产生容积变化，使油液获得压力能的一种液泵。该泵不仅容易获得2.5～7.0 MPa的压力，而且各密封容腔在旋转的每一瞬间所排出的油液是基本相同的，所以供油脉冲较小，排量和压力较均匀。旋片式真空泵的结构有许多种，最常的是中低压定量单级双作用泵，旋片式真空泵型即属此种。和单作旋片式真空泵相比，双作泵的转子，工作时能使所受的液体径向压力得到平衡。不仅轴承的载荷减到最小，延长了使寿命;而且工作较稳定。叶片是靠旋转离心力甩出的，因此，为使叶片(b)定子很好的接触，一般要求最低转速不得低于600 r/min,否则，便会内漏多、效率低;由此也产生一个启动扭矩低的优点。旋片式真空泵结构比齿轮泵稍复杂，成本稍高，价位比柱塞泵便宜。因此，目前在中低压供油系统和液压系统中，旋片式真空泵得到了十分广泛的应用。除广泛应用于喷油泵试验台燃油供给系统外;还广泛应用于组合机床、液压磨床、液压车床、液压刨床和注塑机等液压系统。 1、主要技术参数与性能指标(见表1) 2、结构特点与工作原理 2.1结构特点(如图1) 该泵由法兰、泵轴5,泵体1.配油盘6、转子4、叶片3、定子2、压力侧板、泵盖以及滚动轴承、骨架油封、O形橡胶密封圈(以下简称O形圈)、螺栓(共3种9个全是圆柱头内六角螺栓，均简称螺栓)和

挡圈等组成。泵轴由装在泵体和泵盖座孔中的轴承支承，转子(b)轴用花键联接，转子上开有倾角为10°～14°(有的无倾角)的径向均布狭槽，槽内装有可沿槽径向滑动的叶片，叶片外套装着转子同心的定子(也称腰形套或内凸轮)，转子前有配油盘，后有压力侧板，最后由泵盖封闭。配油盘上对称的开有:2个进油口相通的吸油窗和2个出油口相通的压油窗;压力侧板(兼配油盘)上只对称的开有2个配油盘吸油窗相对、也进油口相通的吸油窗。通过键动力源联接的泵轴带着转子旋转时，叶片受到离心力的作用，其端部便顶在定子即内凸轮表面上(油压建立后，叶片底部还受到油液压力的作用，这样会使其端部X加紧贴内凸轮表面)，叶片在离心力和内凸轮推力的共同作用下，便在槽中刹复运动。其他零件无有运动。配油盘(b)泵体装成一体，前边有法兰封闭;定子和压力侧板用两只螺栓固定在配油盘上;侧板上固定螺栓圆柱头(兼定位销)(b)泵盖上定位孔对正并进入定位孔后，用 4只螺栓7固定在泵体上。 2.2 工作原理(如图2) (1)吸油压油。定子内表面、转子外表面和两侧配油盘压力侧板端面之间形成一个密封容积。在图2A中，叶片1,4,4,7，和7,10,10,1等把这个容积分为abcd,cdef和efgh,ghab 4部分。当转子按图示箭头方向旋转时，叶片1,4和7,10各组成一个吸油腔;4,7和10,1各组成一个压油腔(在1～4和4～7间的叶片2,3和5,6都不能互成独立的工作腔)。从图2B中。可以看出，转子旋转某一角度后，cdd o c o(ghh o g o)大于abb o a o(eff o e o)，表明叶片从小半径圆弧面过渡到大半径圆弧面，叶片从槽内甩出，吸油腔容积不断增大，形成局部真空，油箱内的油液在大气压力作用下，经泵盖进油口(大)、配油盘和压力侧板吸油窗，吸入吸油腔;这便是泵的进油过程。eff o e o(abb o a o)小于cdd o c o(ghh o g o)，表明叶片从大半径圆弧面过渡到小半径圆弧面，叶片被内凸轮推进槽内，压油腔容积不断减小，压迫油液，使其获得压力能，经配油盘压油窗，泵体出油口(小)，将压油腔的油液排出;这便是泵的排油过程。 (2)双作用力平衡。因为泵轴每旋转一转，叶片在转子槽中刹返运动2次，每个由叶片构成的容积完成2次吸油和排油过程。所以，这种泵称双作用泵。又因为这种泵的吸油(低压)和压油(高压)区是分别对称分布的;所以这种泵转子受到的液体径向压力是平衡的。因此，双作用泵输出压力比单作用泵要高。目前一般可达到7.0～10.5 MPa。 (3)内漏困油(如图3)

稳压电荷泵和电感式DCDC转换器的比较

稳压电荷泵和电感式DC/DC转换器的比较电荷泵（也称为无电感式DC/DC转换器）是利用电容作为储能元件的特殊类型开关DC/DC转换器。与采用电感作为储能元件的电感式开关DC/DC转换器相比，电荷泵式转换器所具有的独特特点使其对于某些最终应用非常具有吸引力。本文将对比稳压电荷泵转换器与最常用的电感式DC/DC转换器(如电感式降压稳压器、升压稳压器以及单端初级电感式转换器(SEPIC))的结构和工作特点。稳压式电荷泵转换器最简单也是最常用到的电荷泵结构之一是倍压电荷泵。倍压电荷泵结构包括四个开关、一个用于存储和转移能量的外部电容(常称为“快速电容”)，以及一个外部输出电容(常称为“储能电容”)。图1是倍压电荷泵的结构图。这种倍压电荷泵的工作由两个阶段组成——充电(能量储存)和放电(能量转移)。在充电阶段，开关S1/S3闭合（导通），S2/S4打开（关断）。快速电容CF被充电到输入电压VIN，并储存能量，储存的能量将在下一个放电阶段被转移。储能电容CR，在上一个放电周期就已经被从CF转移过来的能量充电到2VIN 电压，并提供负载电流。在放电阶段，开关S1/S3打开，S2/S4闭合。CF的电平被上移了VIN，而 CF在上一充电阶段已经充电至VIN，因此CR两端的总电压现在成为2VIN(这也是“倍压”电荷泵名称的由来)。然后，CF放电将充电阶段存储的能量转移到CR，并且提供负载电流。充电/放电周期的频率取决于时钟频率。通常倾向于采用较高的时钟频率来降低对快速电容和储能电容容值的要求，从而减小体积。图1所示简单倍压电荷泵没有对输出电压进行稳压，因此其输出电压随着输入电压和负载的变化而变化。对需要稳压电源的应用，这并不合适。然而，只需要增加一个简单的反馈回路就可以容易地解决这一问题。图2给出了一个非常简单的、具有稳定输出的倍压电荷泵，通常称为“稳压式电荷泵”。图2中，增加了一个开关S5来对开关S2/S4提供更多控制。由 VOUT 经过电阻R1 和 R2分压后与高精度电压参考源的差值确定比较器输出，并由这一输出来控制S5的状态。比较器通常都内置滞后特性，以防止出现振荡。比较器、电阻分压器、参考电压和S5开关共同构成了反馈回路。反馈回路通过控制放电阶段中开关S5 和 S2/S4的开关状态来调整电荷泵的输出电压。

详细讲解MOS管工作原理

详细讲解MOSFET管驱动电路在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。 1，MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。 2，MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。

NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC 时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。 3，MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。 MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 4，MOS管驱动跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

电荷泵的锁相环电路

Application Report ZHCA090 – August 2010 电荷泵锁相环的数字锁定检测电路应用分析Steven Shi, Nick Dai China Telecom Application Team 摘要电荷泵锁相环的锁定指示电路设计，常用的方法是在PFD电路中通过检测经分频后的参考输入和本振反馈信号的相位误差来实现，当相位误差超过某个锁定检测窗口时，锁相环电路就上报失锁告警。由于数字锁定指示电路设计简单，易于被监控而被广泛应用。在实际的锁相环电路设计中，往往由于电路参数选择不合理，尽管锁相环处于正常的锁定状态，但由于PFD的相位误差超过锁定检测窗口而导致数字锁定指示电路显示失锁。因此，必须需要根据特定锁相环配置和外围电路选择合适的检测窗口，或者根据检测窗口要求设计合适的锁相环环路参数和外围电路。目录 1概述 (2) 2电荷泵锁相环电路的数字锁定检测原理 (2) 2.1PFD、电荷泵电流和相位误差 (2) 2.2数字锁定检测原理 (3) 3数字锁定电路设计 (4) 3.1电荷泵锁相环电路锁定状态下的相位误差分析 (4) 3.2数字锁定检测电路设计和实验测试 (5) 4总结 (7) 5参考资料 (7) 图 1PFD输出和相位误差---------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2锁定检测窗口------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 3数字锁定检测原理图---------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 4CDCE72010电路中影响相位误差的漏电流模型-----------------------------------------------------------------------------5 表 1不同VCXO输入阻抗值对CDCE72010数字锁定指示的影响------------------------------------------------------------6 1