小型電池供電的系統(tǒng)通常需要多種直流電壓。例如，尋呼機(jī)中必需通過變換器從1.5V電池產(chǎn)生接收器、邏輯電路和顯示屏所需要的其它電壓。在小電流（<100mA）應(yīng)用方面，業(yè)界最新的電荷泵式直流-直流變換器具有比電感開關(guān)式變換器更為誘人的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)行此類應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，那些憑直覺選擇電感式開關(guān)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)人員可能需要仔細(xì)考慮一下電荷泵式直流變換器。
影響DC/DC變換器選擇的因素
圖1示出了一個(gè)基于電感的開關(guān)式電壓變換調(diào)節(jié)器、一個(gè)不帶電壓調(diào)節(jié)的采用電容的電荷泵式變換器以及一個(gè)帶電壓調(diào)節(jié)（穩(wěn)壓）的電荷泵式變換器。三種變換器的工作原理都是先儲(chǔ)存能量，然后以受控方式釋放能量，從而得到所需要的輸出電壓。電感式開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器采用電感器存儲(chǔ)能量，而電荷泵式變換器則采用電容器。 對(duì)某一工作來講，最佳的直流-直流變換器是可以用最小的安裝成本滿足系統(tǒng)總體需要的。這可以通過一組描述DC/DC變換器性能的參數(shù)來衡量，它們包括：
● 高效率
● 小的安裝尺寸
● 小靜態(tài)電流
● 較小的最小工作電壓
● 產(chǎn)生的噪聲低
● 高功能集成度
● 足夠的輸出電壓調(diào)節(jié)能力
● 低安裝成本
效率
電感開關(guān)式 多數(shù)低成本、電池供電的電感開關(guān)調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)換效率為80%-85%。損耗主要來自外部二極管和調(diào)制器開關(guān)。
無電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 基本的電荷泵式變換器（如TC7660H）具有很高的功率轉(zhuǎn)換效率（一般超過90 %）。這是因?yàn)殡姾杀檬降膿p耗主要來自電容器的ESR和內(nèi)部開關(guān)晶體管的導(dǎo)通電阻（RDSON），而這兩者都可以做得很低。
帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵直流電壓變換器（如圖1）在基本電荷泵式變換器的輸出之后增加了低壓差的線性調(diào)節(jié)器。雖然這提供了電壓調(diào)節(jié)，但效率卻由于后端調(diào)節(jié)器的功耗而下降。為達(dá)到最高的效率，電荷泵的輸出應(yīng)當(dāng)與后端調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)后電壓盡可能接近。
最佳選擇 無電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式（在不需要嚴(yán)格的輸出調(diào)節(jié)的應(yīng)用中），或帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式（如果后端調(diào)節(jié)器兩端的壓差足夠小的話）。
安裝尺寸
電感開關(guān)式 雖然很多新型電感開關(guān)式變換器都可以提供SOT封裝，但它們?nèi)匀恍枰ǔＮ锢硗庑屋^大的外部電感。而開關(guān)式直流電壓變換器的電路布局本身很多時(shí)候也需要更大的板級(jí)空間（額外的去耦、特殊的地線處理、屏蔽等）。
電荷泵式 電荷泵式變換器不用電感，但需要外部電容。新型電荷泵器件采用SOP封裝，工作在較高的頻率，因此可以使用占用空間較小的小型電容器（1uF）。基于電容的電荷泵直流電壓變換器可以對(duì)輸入電壓反轉(zhuǎn)、倍增或分割。某些情況下，電荷泵IC芯片和電容合起來所占用的空間還不如開關(guān)式變換器中的電感大！利用電荷泵獲得正負(fù)組合輸出也很容易。象TCM680這樣的器件僅用外部電容即可支持+2VIN的輸出電壓 。而采用電感開關(guān)式直流電壓變換器要獲得同樣的輸出電壓則需要獨(dú)立的兩個(gè)變換器，如用一個(gè)變換器的話，就得用具有復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變壓器。
帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 增加分立的后端電壓調(diào)節(jié)器占用了更多空間，然而許多此類調(diào)節(jié)器都有SOT形式的封裝，減輕了這一問題。新型帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵器件，如TCM850，在單個(gè)8引腳SOIC封裝中結(jié)合了電荷泵、可調(diào)節(jié)后端電壓調(diào)節(jié)器和關(guān)閉控制。 最佳選擇 無電壓調(diào)節(jié)或帶電壓調(diào)節(jié)電荷泵。
靜態(tài)電流
電感開關(guān)式 頻率調(diào)制（PFM）電感開關(guān)式變換器是靜態(tài)電流最小的開關(guān)結(jié)構(gòu)直流電壓變換器。通過頻率調(diào)制進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)可在小負(fù)載電流下使供電電流最小。
無電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 電荷泵式變換器的靜態(tài)電流與工作頻率成比例。多數(shù)新型電荷泵工作在150KHz以上的頻率，從而可使用1uF甚至更小的電容。為克服因此帶來的靜態(tài)電流大的問題，一些電荷泵式變換器具有關(guān)閉輸入腳，以在長(zhǎng)時(shí)間閑置的情況下關(guān)閉電荷泵，從而將供電電流降至接近0。
帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 后端電壓調(diào)節(jié)器增加了靜態(tài)電流，因此帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵在靜態(tài)電流方面比基本電荷泵表現(xiàn)還要差。
最佳選擇 采用電感的開關(guān)式（特別是頻率調(diào)制（PFM）開關(guān)式）直流變換器。
最小工作電壓
電感開關(guān)式 電池供電專用開關(guān)調(diào)節(jié)器（如TC16）可在低至1V甚至更低的電壓下啟動(dòng)工作，因此非常適合單電池供電的應(yīng)用。
電荷泵式/ 帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 多數(shù)電荷泵式直流變換器的最小工作電壓為1.5V或更高，因此適合于至少有兩節(jié)電池的應(yīng)用。但請(qǐng)注意!更低輸入電壓的電荷泵正在開發(fā)之中！
最佳選擇 采用電感的開關(guān)式直流變換器（至少在目前）。
產(chǎn)生的噪聲 電感開關(guān)式 眾所周知，電感開關(guān)式變換器是電源噪聲和開關(guān)輻射噪聲（EMI）的來源。會(huì)在寬頻帶內(nèi)產(chǎn)生噪聲的寬帶PFM開關(guān)變換器更是如此。許多供應(yīng)商提供高頻率的開關(guān)式變換器，其產(chǎn)生的噪聲落在系統(tǒng)感興趣的頻帶之外。
電荷泵式/帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 電荷泵式變換器不使用電感，因此其EMI可以忽略。討厭的泵輸入噪聲可以通過一個(gè)小電容消除。
最佳選擇 無電壓調(diào)節(jié)或帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵。
集成
電感開關(guān)式 集成了開關(guān)調(diào)節(jié)器和其它功能（如電壓檢測(cè)器和線路調(diào)節(jié)器）的芯片現(xiàn)在已有幾家供應(yīng)商在提供。如TC16芯片就在一個(gè)SO-8封裝內(nèi)集成了一個(gè)PFM升壓變換器、LDO和電壓檢測(cè)器。與分立實(shí)現(xiàn)方案相比，此類器件提供了優(yōu)異的電氣性能，并且占用較小的空間。
電荷泵式 基本電荷泵，如TC7660，沒有附加功能集成。
帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 最近集成更多功能在帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵芯片中成為一種趨勢(shì)。很明顯，下一代帶調(diào)節(jié)電荷泵的功能集成度將可與利用電感的開關(guān)式直流變換器芯片相比。
最佳選擇 開關(guān)式直流變換芯片（至少現(xiàn)在）。
輸出調(diào)節(jié)
電感開關(guān)式 低成本電池供電的開關(guān)式變換器提供了足夠大多數(shù)便攜應(yīng)用的調(diào)節(jié)能力。一些開關(guān)變換器還具有外部補(bǔ)償引腳，允許用戶根據(jù)手頭的應(yīng)用“精細(xì)調(diào)整”輸出的瞬態(tài)響應(yīng)特性。
電荷泵式 此類器件輸出沒有電壓調(diào)節(jié)。它們簡(jiǎn)單地將輸入電壓變換為輸出電壓（nx VVIN，其中n是整數(shù)）。因此，輸出電壓會(huì)隨著負(fù)載電流的增加而下降。雖然這對(duì)某些應(yīng)用（如LCD偏置）并不是問題，但多數(shù)其它應(yīng)用都需要穩(wěn)定的輸出電壓。
帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 通過后端線性電壓調(diào)節(jié)器（片上或外部）提供電壓調(diào)節(jié)（穩(wěn)壓）。某些情況下，可能需要為電荷泵增加開關(guān)級(jí)數(shù)，以為后端調(diào)節(jié)器提供足夠的凈空間。這需要增加外部電容，從而對(duì)尺寸、成本和效率帶來負(fù)面的影響。除此之外，后端線性調(diào)壓器可使帶調(diào)節(jié)電荷泵的輸出電壓穩(wěn)定性與采用電感的開關(guān)式直流變換器一樣好（某些情況下甚至更好）。
最佳選擇 帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式.
安裝成本
電感開關(guān)式 采用電感的開關(guān)變換器成本比以前變得低了，并且需要更少的外部元件。然而，他們通常最少需要一個(gè)外部電感、電容和肖特基二極管。但二極管、電感，再加上相對(duì)價(jià)格較高的開關(guān)變換芯片，總成本要比電荷泵高。特別是在需要屏蔽的時(shí)候更是如此。
電荷泵式 無電壓調(diào)節(jié)的電荷泵比開關(guān)變換器便宜，因?yàn)橛卸鄠�(gè)供貨源（保證價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)性），并僅需要外部電容（沒有電感）。這節(jié)約了板空間、電感的成本，以及某些情況下的屏蔽成本。
帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式 根據(jù)考慮的特定器件有所不同，帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵變換器的成本大約與開關(guān)變換器本身的成本相當(dāng)。某些情況下，可以通過采用外部后端電壓調(diào)節(jié)器節(jié)約成本，但卻會(huì)犧牲尺寸和效率。 最佳選擇 電荷泵式 （不需要嚴(yán)格穩(wěn)壓的場(chǎng)合）。否則帶電壓調(diào)節(jié)電荷泵式變換器和開關(guān)式變換器的成本大致相當(dāng)。
比較小結(jié)
表1總結(jié)了上述比較。通過快速瀏覽這一表格可以了解到，在需要100mA以下輸出電流的應(yīng)用中，利用電感的開關(guān)式變換器、采用電容的電荷泵變換器和帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式直流直流變換器各自的相對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)�？紤]到所有因素可以看到，在某些情況下，無電壓調(diào)節(jié)和帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵式直流-直流變換器比采用電感的開關(guān)式直流變換器要好。因此在您進(jìn)行便攜式應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)仔細(xì)考慮一下電荷泵式和開關(guān)式調(diào)節(jié)器到底哪一種更合用！
我司專注電源管理IC的推廣銷售，現(xiàn)力推無電感電荷泵DC-DC升壓IC LP3120，詳細(xì)的產(chǎn)品資料請(qǐng)查閱：http://m.shengkun2006.cn/products_3631.htm
