我以前做过电路测试时，看到过这样的电路，例如MAX662A。 这是一种给单片机提供12.5V编程电压的器件，他只需要在外部连接三个电容器，就可以将5V的直流电源变成12.5V的输出电压，专门给EEPROM提供编程电压。 今天，一位大学同学又听说了这件事，于是自己在网上找了资料。 希望对想知道这方面电路的朋友有帮助。
MAX662A，这个电路大家可以在网上找资料。 不是英语。 是谁让外国人制造了设备呢？ 以下是我转发的文章：
电荷泵电压反相器是DC/DC转换器，将输入的正电压转换为对应的负电压，即VOUT=-VIN。 此外，还可以将输出电压转换为接近2倍的输入电压，即VOUT2VIN。 由于由利用电容器充电、放电实现电荷移动的原理构成，这种电压反转电路也被称为电荷泵转换器(Charge Pump Converter )。
电荷泵的应用
电荷泵变换器常用于倍压或反向冲压式DC-DC变换。 电荷泵电路采用电容器作为储能和传递能量的中介，随着半导体工艺的进步，新电荷泵电路的开关频率将达到1MHz。 电荷泵有倍压型和反向冲压型两种基本电路形式。
电荷泵电路主要用于电压反相器，输入正电压，输出负电压。 在电子产品中，经常需要正负电源或几个不同的电压供电，在用电池供电的手机产品中，增加电池数量必然会影响产品的体积和重量。 通过采用电压反转式电路，便携式产品可以省去一组电池。 由于工作频率为2~3MHz，因此容量小，可以采用陶瓷多层电容(损耗小、ESR低)，不仅提高效率、降低噪声，还减小电源空间。
在DC/DC转换器中，除了升压降压电路之外，还可以构成电压反转电路，但电荷泵电压反转器只需外加两个电容，电路最简单，尺寸小，转换效率高，功耗少，因此被广泛使用
现在，许多集成电路都采用单电源工作，简化了电源，但也有不少电路的工作需要正极和负极电源。 例如，D/A转换电路、A/D转换电路、V/F或F/V转换电路、运算放大器电路、电压比较电路等. INTERSIL公司开发ICL7660电压反相器集成电路后，用它获得负电源非常简单，90年代后开发了带稳压的电压反转电路，进一步改善了负电源的性能。 对于用电池供电的便携式电子产品来说，利用电荷泵变换器获得负电源或倍压电源，不仅减少电池的数量，减少产品的体积、重量，而且在减少功耗(延长电池寿命)方面起着很大的作用。 现在的电荷泵最多可以输出250mA的电流，效率达到75% (平均值)。
电荷泵多用于手机、寻呼机、蓝牙系统、便携式电子设备等需要电池的系统。 便携式电子产品发展迅速，对电荷泵变换器提出了不同的要求，各半导体器件公司开发了一系列新产品以满足不同的要求，本文介绍概况。
电荷泵的分类
电荷泵分类
电荷泵可以分为以下几类。
开关调节器升压泵如图1(a )所示。 如图1(b )所示，电容式电荷泵没有被调整。 电容式电荷泵可以如图1(c )所示进行调整。
图1电荷泵的种类
电荷泵动作过程
三种电荷泵的工作过程是：先储存能量，再通过控制方式释放能量，得到所需的输出电压。 开关稳压式升压泵采用电感器储能，电容式电荷泵采用电容器储能。
电荷泵的结构
电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压上升，使用电容器储存能量。 电荷泵不需要电感，但需要外部电容器。 由于在高频下工作，可以使用小型陶瓷电容器(1mF )，占用空间小，成本低。 电荷泵仅通过外部容量就可以提供2倍的输出电压。 其损耗主要来自电容器的ESR (等效串联电阻)和内部开关晶体管的rds (导通)。 电荷泵转换器不使用电感，因此辐射EMI可以忽略。 输入侧的噪声可以用小型电容器消除。 其输出电压在工厂生产中精密预置，调节能力由后端芯片上的线性调整器实现，因此电荷泵设计为根据需要增加电荷泵的开关级数，为后端调整器提供足够的可动空间。 电荷泵非常适合便携式APP应用的设计。 电容式电荷泵内
部结构来看,如图2 所示它实际上是一个片上系统。图2 电容式电荷泵内部结构
电荷泵工作原理
电荷泵变换器的基本工作原理如图3所示。它由振荡器、反相器及四个模拟开关组成，外接两个电容C1、C2 构成电荷泵电压反转电路。
振荡器输出的脉冲直接控制模拟开关S1及S2；此脉冲经反相器反相后控制S3及S4。当S1、S2 闭合时，S3、S4 断开；S3、S4 闭合时，S1、S2 断开。
当S1、S2 闭合、S3、S4 断开时，输入的正电压V+向C1 充电（上正下负），C1 上的电压为V+；当S3、S4闭合、S1、S2断开时，C1向C2放电（上正下负），C2上充的电压为-VIN，即VOUT=-VIN。当振荡器以较高的频率不断控制S1、S2 及S3、S4 的闭合及断开时，输出端可输出变换后的负电压（电压转换率可达99%左右）。
由图3 可知，电荷泵电压反转器并不稳压，即有负载电流时，输出电压将有变化。输出电流与输出电压的变化曲线（输出特性）称为输出特性曲线，其特点是输出电流越大，输出电压变化越大。
一般以输出电阻Ro来表示输出电流与输出电压的关系。若输出电流从零增加到Io时，输出电压变化为△V，则输出电阻Ro 为：
Ro = △V/Io
输出电阻Ro 越小，输出电压变化越小，输出特性越好。
如何选择电荷泵
1、效率优先，兼顾尺寸
如果需要兼顾效率和占用的 PCB 面积大小时，可考虑选用电荷泵。例如电池供电的应用中，效率的提高将直接转变为工作时间的有效延长。通常电荷泵可实现 90% 的峰值效率，更重要的是外围只需少数几个电容器，而不需要功率电感器、续流二极管及 MOSFET。这一点对于降低自身功耗，减少尺寸、BOM 材料清单和成本等至关重要。
2、输出电流的局限性
电荷泵转换器所能达到的输出负载电流一般低于 300mA，输出电压低于 6V。多用于体积受限、效率要求较高，且具有低成本的场合。换言之，对于 300mA 以下的输出电流和 90% 左右的转换效率，无电感型电荷泵 DC/DC 转换器可视为一种成本经济且空间利用率较高的方式。然而，如果要求输出负载电流、输出电压较大，那么应使用电感开关转换器，同步整流等 DC/DC 转换拓扑。
3、较低的输出纹波和噪声
大多数的电荷泵转换器通过使用一对集成电荷泵环路，工作在相位差为 180 度的情形，这样的好处是最大限度地降低输出电压纹波，从而有效避免因在输出端增加滤波处理而导致的成本增加。而且，与具有相同输出电流的等效电感开关转换器相比，电荷泵产生的噪声更低些。对于 RF 或其它低噪声应用，这一点使其无疑更具竞争优势。
电荷泵选用要点
作为一个设计工程师选用电荷泵时必然会考虑以下几个要素：
转换效率要高
无调整电容式电荷泵 90%
可调整电容式电荷泵 85%
开关式调整器 83%
静态电流要小，可以更省电； 输入电压要低，尽可能利用电池的潜能； 噪音要小，对手机的整体电路无干扰； 功能集成度要高，提高单位面积的使用效率，使手机设计更小巧； 足够的输出调整能力，电荷泵不会因工作在满负荷状态而发烫； 封装尺寸小是手持产品的普遍要求； 安装成本低，包括周边电路占PCB 板面积小，走线少而简单； 具有关闭控制端，可在长时间待机状态下关闭电荷泵，使供电电流消耗近乎为0。
新型电荷泵变换器的特点
80 年代末90 年代初各半导体器件厂生产的电荷泵变换器是以ICL7660为基础开发出一些改进型产品，如MAXIM 公司的MAX1044、Telcom 公司的TC1044S、TC7660 和LTC 公司的LTC1044/7660等。这些改进型器件功能与ICL7660相同，性能上有改进，管脚排列与ICL7660完全相同，可以互换。
这一类器件的缺点是：输出电流小；输出电阻大；振荡器工作频率低，使外接电容容量大；静态电流大。
90 年代以后，随着半导体工艺技术的进步与便携式电子产品的迅猛发展，各半导体器件公司开发出各种新型电荷泵变换器，它们在器件封装、功能和性能方面都有较大改进，并开发出一些专用的电荷泵变换器。它们的特点可归纳为：
1. 提高输出电流及降低输出电阻
早期产品ICL7660在输出40mA时，使-5V 输出电压降为-3V（相差2V），而新型MAX660输出电流可达100mA，其输出电阻Ro仅为6.5Ω，MAX660在输出40mA时，-5V输出电压为-4.74V（相差仅0.26V），即输出特性有较大的提高。MAX682 的输出电流可达250mA，并且在器件内部增加了稳压电路，即使在250mA 输出时，其输出电压变化也甚小。这种带稳压的产品还有AD 公司的ADM8660、LT 公司的LT1054 等。
2. 减小功耗
为了延长电池的寿命或两次充电之间的间隔，要尽可能减小器件的静态电流。近年来，开发出一些微功耗的新产品。ICL7660 的静态电流典型值为170μA，新产品TCM828的静态电流典型值为50μA，MAX1673 的静态电流典型值仅为35μA。另外，为更进一步减小电路的功耗，已开发出能关闭负电源的功能，使器件耗电降到1μA 以下，另外关闭负电源后使部分电路不工作而进一步达到减少功耗的目的。例如，MAX662A、AIC1841 两器件都有关闭功能，在关闭状态时耗电< 1μA，几乎可忽略不计。这一类器件还有TC1121、TC1219、ADM660 及ADM8828等。
3. 扩大输入电压范围
ICL7660电荷泵电路的输入电压范围为1.5～10V，为了满足部分电路对更高负压的需要，已开发出输入电压可达18及20V的新产品，即可转换成-18 或-20V的负电压。例如，TC962、TC7662A 的输出电压范围为3～18V，ICL7662、Si7661 的输入电压可达20V。
4. 减少占印板的面积
减少电荷泵变换器占印板面积有两种措施：采用贴片或小尺寸封装IC，新产品采用SO封装、μMAX封装及开发出尺寸更小的SOT-23封装；其次是减小外接电容的容量。输出电流一定时，电荷泵变换器的外接电容的容量与振荡器工作频率有关：工作频率越高，电容容量越小。工作频率在几kHz到几十kHz时，往往需要外接10μF的泵电容；新型器件工作频率已提高到几百kHz，个别的甚至到1MHz，其外接泵电容容量可降到1～0.22μF。
ICL7660 工作频率为10kHz，外接10μF电容；新型TC7660H 的工作频率提高到120kHz，其外接泵电容已降为1μF。MAX1680/1681 的工作频率高达1MHz，在输出电流为125mA 时，外接泵电容仅为1μF。TC1142 工作频率200kHz，输出电流20mA 时，外接泵电容仅为0.47μF。MAX881R 工作频率100kHz，输出电流较小，其外接泵电容仅为0.22μF。
若采用SOT-23 封装的器件及贴片式电容，则整个电荷泵变换器的面积可做得很小。
5. 输出负电压可设定（调整）
一般的电荷泵变换器的输出负电压VOUT = -VIN，是不可调整的，但新型产品MAX1673可外接两个电阻R1、R2来设定输出负电压。输出电压VOUT 与R1、R2 的关系为：
VOUT = -(R2/R1)VREF
式中VREF为外接的基准电压。MAX881R、ADP3603～ADP3605、AIC1840/1841 等都有这种功能。
6. 两种新型的四倍压器件
MAX662A是一种输入5V 电压输出12V 带稳压的电荷泵变换器，输出电流可达30mA，它用于闪速存储器编程电源（Flash Memory Programming Supply）。该器件实际上是经两次倍压（四倍压）后其经稳压后输出。
LTC1502 是另一种工作原理与MAX662A 相同的四倍压器件（它是LT 公司1999 年一季度推出的新产品）。该器件用一节可充电电池或一节碱性电池就可输出3.3V 稳定的电压。另外，它最低的输入电压为0.9V，可充分利用电池的能量。输出电压精度为3.3V±4%，输出电流为10mA。该器件静态电流仅为40μA，并有关闭电源控制，外围元件仅5 个电容，若采用贴片式电容，整个电源面积小于0.125 平方英寸。