什么是電荷泵電源？一般而言，電荷泵中的電容器完成了大部分工作，因此第二級(jí)的降壓電路可以大大減小輸出濾波電感器的尺寸，同時(shí)降低第二級(jí)的輸入電壓。

，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝低壓開關(guān)管。

如圖所示，這是最簡(jiǎn)單的電荷泵電源，用于實(shí)現(xiàn)1/2降壓功能。

與基于電感器的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器相比，電荷泵體積小，并且沒有電感器和變壓器帶來的磁場(chǎng)和EMI干擾。

而且，尤其是在集成電路中，電容器比電感器和變壓器更容易與芯片相互作用。

集成，因此電荷泵被廣泛使用。

然而，使用電容性電荷交換對(duì)放電電容器充電的傳統(tǒng)電容性功率轉(zhuǎn)換將遭受巨大的損失。

例如，一個(gè)電壓為V的電容器C為另一個(gè)電壓為0且容量為C的電容器充電。

在充電之前，兩個(gè)電容器的能量之和就是第一個(gè)電容器的能量1/2 * C * V ^ 2;充電后，電荷重新分配，兩個(gè)電容器的電壓為1/2 * V，兩個(gè)電容器的電壓為1/2 * V。

總能量為1/4 * C * V ^ 2。

能量損失了一半。

電容式功率轉(zhuǎn)換會(huì)造成巨大的損失。

進(jìn)一步的分析表明，即使在理想開關(guān)的情況下，它們也都是有損耗的，并且損耗與兩個(gè)電容器之間的開關(guān)的導(dǎo)通電阻無關(guān)。

該損失稱為“電荷重新分配損失”，是“電荷重新分配損失”。

換句話說，只要兩個(gè)電容器在存在電壓差時(shí)進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移，就會(huì)產(chǎn)生損耗。

類似于兩個(gè)具有不同水高的木制桶，在對(duì)兩個(gè)桶的水位進(jìn)行平均后，總水量沒有變化，但是水的勢(shì)能已經(jīng)改變。

有人可能會(huì)問，理想開關(guān)的導(dǎo)通電阻為0，怎么會(huì)有損耗？這種損失會(huì)流向何方？實(shí)際上，在最終分析中，這種損耗仍然是傳導(dǎo)損耗。

當(dāng)理想的開關(guān)導(dǎo)通電阻為0時(shí)，電阻兩端的電壓為0，導(dǎo)通電流為無限大。

零倍無窮大的結(jié)果是一個(gè)常數(shù)。

圖中顯示了由開關(guān)引起的能量損失。

上部顯示一個(gè)電壓源。

在電壓差的情況下，硬開關(guān)會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗。

粉色是電壓源的電壓，它保持不變；淺藍(lán)色是充電電容器的電壓，該電壓逐漸建立。

右側(cè)顯示的綠線是充電電流。

粉紅電壓源電壓減去淺藍(lán)色電容器電壓即為開關(guān)兩端的電壓差，而電流乘積即為傳導(dǎo)損耗。

有很多方法可以消除或減少這種傳導(dǎo)損耗。

例如，使用ZVS的軟開關(guān)技術(shù)，電流源用于為電容器充電。

電流源的電壓與正在充電的電容器同步，并且開關(guān)兩端沒有電壓差，從而消除了傳導(dǎo)損耗。