用TI的一颗料 讲清楚电荷泵

作者: Alan Yang

关键词: 电路设计

敲黑板

• 电荷泵的核心工作原理是什么？
• 电荷泵相比传统 Buck/Boost 电路有什么核心优势？
• TPS60403 适合给什么类型的负载供电？
• 电荷泵中的”飞电容”（Flying Capacitor）起什么作用？

电荷泵（Charge Pump）是无电感、仅依靠电容充放电转移电荷的 DC-DC 拓扑。

以TPS60403举例，下面是反相型开关电容电荷泵核心等效模型，对应 TPS60400 芯片内部电路

核心器件：飞电容 C_（fly） （flying capacitor）

该电容是能量搬运载体，芯片分两个相位交替给飞电容充电、反向放电，以此在输出端生成负电压，全程不需要功率电感、肖特基续流管。

TPS60400 是 TI开关电容式负压电荷泵，无需电感，仅依靠电容转移电荷实现「正输入→等幅负输出」，专为小电流模拟负载（运放、DAC、基准）提供负压电源。

三颗关键电容作用

三颗电容作用（全部低 ESR X7R 陶瓷）

1）输入电容C_I（IN-GND，1µF）

滤除芯片内部开关带来的输入高频尖峰，稳定前级供电；若输入长线，必须保留。

2）飞电容 C_fly（5 脚↔3 脚，1µF）

电荷传输核心，两个相位完成电荷搬运，是产生负压的唯一储能元件。

3）输出电容C_O（OUT-GND，1µF）

平滑负压纹波、储存电荷给负载供电，电容越大输出纹波越小。

电路核心优势

1. 无电感：不存在磁性元件，EMI 辐射极低，适合射频、高精度模拟前端；
2. 外围极简：仅 3 颗贴片陶瓷电容，PCB 占用面积极小；

相关资料：
TPS60403数据手册

相关产品：

TPS60403： 非稳压型电荷泵负压逆变器，输入 1.6~5.5V，最大输出 60mA 负压，外围仅 3 颗电容，体积小巧，适合运放、LCD 小电流偏置供电。

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