什么是電荷泵電源吶，通常來(lái)說(shuō)電荷泵中的電容做了大部分工作，使得第二級(jí)的buck電路可以極大的減小輸出濾波電感的尺寸，同時(shí)，第二級(jí)的輸入電壓降低了，可以利用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作的低壓開(kāi)關(guān)管。

如圖，這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電荷泵電源，用來(lái)實(shí)現(xiàn)1/2降壓的功能。

與基于電感的開(kāi)關(guān)電源變換器相比，電荷泵尺寸小，沒(méi)有電感器和變壓器所帶的磁場(chǎng)和EMI干擾;而且，尤其是在集成電路中，與電感、變壓器相比，電容更容易與芯片集成，所以電荷泵被廣泛應(yīng)用。

然而，傳統(tǒng)的利用電容電荷交換為放電電容充電的容性功率轉(zhuǎn)換會(huì)出現(xiàn)巨大損耗。 舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)電壓為V的電容C，給另外一個(gè)電壓為0，容量同樣為C的電容充電。

充電前，兩者的能量總和為第一個(gè)電容的能量，1/2*C*V^2;

充電后，電荷重新分布，兩個(gè)電容的電壓均為1/2*V，兩個(gè)電容的能量總和為1/4*C*V^2。

損失了一半的能量。

容性功率轉(zhuǎn)換導(dǎo)致出現(xiàn)巨大損耗

進(jìn)一步的分析表明，即使在理想開(kāi)關(guān)的情況下，都是有損的，而且損耗和兩電容之間的開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻無(wú)關(guān)。 這個(gè)損耗，叫做”Charge Redistribution Loss”，就是“電荷再分布損耗”。也就是說(shuō)，只要兩個(gè)電容在有壓差的情況下，進(jìn)行了電荷傳輸，就會(huì)有損耗。類似兩個(gè)木桶里有不同高度的水，把兩桶水位平均后水的總量沒(méi)有變，但是水的勢(shì)能改變了。 有人會(huì)問(wèn)，理想開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻是0，怎么還會(huì)有損耗呢?這個(gè)損耗到底去哪了? 其實(shí)，這個(gè)損耗歸根到底還是導(dǎo)通損耗。當(dāng)理想開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻為0時(shí)，電阻兩端電壓為0，導(dǎo)通電流無(wú)窮大。零乘無(wú)窮大的結(jié)果是一個(gè)常數(shù)。

開(kāi)關(guān)導(dǎo)致能量損耗

如圖，上半部分顯示的是一個(gè)電壓源，在有壓差的情況下硬開(kāi)關(guān)的導(dǎo)致出現(xiàn)損耗。粉紅色的是電壓源的電壓，保持不變;淡藍(lán)色的是被充電的電容的電壓，逐漸建立起來(lái)的過(guò)程。右邊顯示的綠色線是充電電流。粉色的電壓源電壓減去淡藍(lán)色的電容電壓，就是開(kāi)關(guān)兩端的壓差，與電流的乘積，就是導(dǎo)通損耗。 有多種方法，來(lái)消除或者減小這個(gè)導(dǎo)通損耗。 比如，采用ZVS的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，使用電流源來(lái)給電容充電。電流源的電壓與被充電的電容保持同步，開(kāi)關(guān)兩端沒(méi)有壓差，從而消除導(dǎo)通損耗。