電荷泵（無電感）DC/DC轉(zhuǎn)換器在必須提供低至中等負(fù)載電流的空間受限應(yīng)用中非常受歡迎。此類轉(zhuǎn)換器采用小型封裝，靜態(tài)電流極低，需要極少的外部元件。然而，噪聲產(chǎn)生是大多數(shù)電荷泵的一個(gè)不良特性。

不需要的噪音會(huì)產(chǎn)生各種問題。電源輸入端產(chǎn)生的噪聲會(huì)干擾無線應(yīng)用中的RF發(fā)射和接收。輸出端的噪聲會(huì)耦合到敏感電路上，甚至產(chǎn)生可聞噪聲。新的 LTC3200 系列升壓型充電泵采用一種全新的架構(gòu)，旨在最大限度地降低輸入和輸出端的噪聲，以減輕這種不必要的行為。

突發(fā)模式操作與恒定頻率?

大多數(shù)穩(wěn)壓電荷泵 DC/DC 轉(zhuǎn)換器采用突發(fā)模式架構(gòu)工作。這種穩(wěn)壓器架構(gòu)提供最低的靜態(tài)電流，但會(huì)產(chǎn)生最高水平的輸入和輸出噪聲。對于突發(fā)模式器件，電荷泵開關(guān)要么向輸出提供最大電流，要么完全關(guān)斷。遲滯比較器和基準(zhǔn)控制電荷泵的導(dǎo)通和關(guān)斷，以提供輸出調(diào)節(jié)。低頻紋波出現(xiàn)在輸出端，是調(diào)節(jié)所必需的（見圖1）。這種突發(fā)開關(guān)也會(huì)導(dǎo)致輸入紋波電流很大，必須由輸入源提供。輸入源中的任何阻抗都會(huì)在輸入端產(chǎn)生電壓噪聲。然后，該噪聲必須由由同一電源供電的其余電路抑制。

圖1.典型突發(fā)模式輸出紋波。

LTC3200 和 LTC3200-5 專為最大限度地降低輸入和輸出噪聲而設(shè)計(jì)。這些器件用于調(diào)節(jié)升壓電荷泵，可提供高達(dá) 100mA 的輸出電流。LTC3200-5 可產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的 5V 輸出，并采用 6 引腳 SOT-23 封裝。LTC3200 可產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)輸出電壓，并采用 8 引腳 MSOP 封裝。

兩款器件均采用恒定頻率架構(gòu)，可消除低頻輸出噪聲。電荷泵開關(guān)是連續(xù)的，即使沒有負(fù)載，線性控制環(huán)路調(diào)節(jié)每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸?shù)捷敵龅碾姾闪俊Ｓ捎谳敵稣{(diào)節(jié)環(huán)路是線性的，因此峰峰值輸出紋波可以近似為V脈動(dòng)= （I負(fù)荷/C外）/（2 ? f理學(xué)學(xué)士。），不會(huì)因穩(wěn)壓器遲滯而產(chǎn)生額外的紋波。

這些器件的 2MHz 振蕩器頻率允許使用小輸出電容也能實(shí)現(xiàn)低輸出紋波。圖 2 示出了利用 LTC3200-5 支持一個(gè)具有不同輸出電容值的 100mA 負(fù)載時(shí)可實(shí)現(xiàn)的輸出紋波。

圖2.LTC3200-5 輸出紋波。

輸入降噪

雖然僅靠恒定頻率產(chǎn)生可提供顯著的輸入噪聲改善，但 LTC3200 系列更進(jìn)一步。獨(dú)特的內(nèi)部控制電路調(diào)節(jié)電荷泵時(shí)鐘兩相的輸入電流。該技術(shù)可防止電荷泵振蕩器的一個(gè)或兩個(gè)半時(shí)鐘周期內(nèi)RC電流衰減，從而最大限度地減少由于輸入電流變化引起的折合到輸入端的紋波。圖 3 示出了 LTC3200 與典型突發(fā)模式充電泵之間的輸入噪聲差異。兩款器件均采用5.100V輸入產(chǎn)生穩(wěn)定的3V輸出/6mA輸出電流。0.1Ω的輸入阻抗用于測試目的。典型的突發(fā)模式器件在輸入和輸出端均使用10μF陶瓷電容。LTC3200 采用具有相同電介質(zhì)的 1μF 陶瓷電容。如圖 3 所示，LTC3200 可顯著改善輸入噪聲，即使旁路電容僅為十分之一。

圖3.輸入噪聲測試電路。

典型應(yīng)用

電荷泵通常用于在手持設(shè)備（如手機(jī)和PDA）內(nèi)提供低功耗升壓轉(zhuǎn)換。此類設(shè)備，特別是包含RF通信的設(shè)備，往往對噪聲非常敏感。此類產(chǎn)品中低噪聲電荷泵的一個(gè)常見應(yīng)用是為用于為小型彩色LCD顯示屏背光的白光LED供電。圖4所示電路產(chǎn)生低噪聲升壓電源，用于驅(qū)動(dòng)多達(dá)3200個(gè)白光LED。LTC3200 的 FB 引腳用于調(diào)節(jié)流過每個(gè)鎮(zhèn)流 LED 的 LED 電流。通過使用 LTC<>，用戶可以直接從電池向背光電路提供升壓功率，而沒有濾除低頻噪聲的繁瑣問題。

圖4.低噪聲白光LED驅(qū)動(dòng)器，帶LED電流控制。

審核編輯：郭婷