電荷泵應(yīng)用在電路中實(shí)質(zhì)作用相當(dāng)于倍壓整流電路，在一些需用高電壓、小電流的地方，常常使用電荷泵構(gòu)成的倍壓整流電路。倍壓整流的意思就是可以把較低的交流電壓，用耐壓較低的整流二極管和電容器，“整”出一個較高的直流電壓。電荷泵一般按輸出電壓是輸入電壓的多少倍，分為二倍壓、三倍壓與多倍壓電荷泵。

電壓泵電路圖

電壓泵電路有多種結(jié)構(gòu)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。常見電路如下：

這三個電路都是6倍電壓泵電路，各有特點(diǎn)。我們通常稱每2倍為一階，用N表示，上述電路都是3階，即N=3。如果希望輸出電壓極性不同，只要將所有的二極管反向就可以了。

三種電路電壓泵的優(yōu)缺點(diǎn)

1、電路1

優(yōu)點(diǎn)是每個電容上的電壓不會超過變壓器次級峰值電壓U的兩倍，即2U，所以可以選用耐壓較低的電容。缺點(diǎn)是電容是串聯(lián)放電，紋波大。

2、電路2

優(yōu)點(diǎn)是紋波小，缺點(diǎn)是對電容的耐壓要求高，隨著N的增大，電容的電壓應(yīng)力隨之增加。圖中最后一個電容的電壓達(dá)到了6U。

3、電路3

是電路1的改進(jìn)，優(yōu)點(diǎn)是紋波比電路1小很多，電容電壓應(yīng)力不超過2U。缺點(diǎn)是電路復(fù)雜。

電壓泵電路圖工作原理

下面以電路1為例簡單說明工作原理：

當(dāng)變壓器次級輸出為上正下負(fù)時，電流流向如圖所示。變壓器向上臂三個電容充電儲能。

當(dāng)變壓器次級輸出為上負(fù)下正時，電流流向如圖所示。上臂電容通過變壓器次級向下臂充電。

如果不帶負(fù)載，穩(wěn)態(tài)時，除了最左邊的那個電容，其他每個電容上的電壓為2U，所以總的輸出電壓為6U。事實(shí)上，由于高階倍壓整流電路帶載能力很差，輸出很小的功率就會導(dǎo)致輸出電壓的大幅度跌落。假設(shè)輸出電流為I，每個電容的容量相同，為C，交流電源頻率為f，則電壓跌落為：

輸出電壓紋波為：

用于倍壓整流電路的二極管，其最高反向電壓應(yīng)大于 。可用高壓硅整流堆，其系列型號為2DL。如2DL2/0.2，表示最高反向電壓為2千伏，整流電流平均值為200毫安。倍壓整流電路使用的電容器容量比較小，不用電解電容器。電容器的耐壓值要大于1.5x ，在使用上才安全可靠。