从电荷泵到倍压拓扑：电容升压电路核心技术拆解

如何在有限电源输入下实现高效升压？ 这一问题的答案藏在电容升压电路的核心技术中。电荷泵与倍压拓扑作为两种主流方案，其设计差异直接影响电源系统的效率与稳定性。

电荷泵的工作原理与应用

基本结构解析

电荷泵通过开关器件与储能电容的协同工作实现电压倍增。典型架构包含振荡器、开关网络及升压电容组，利用电容充放电的周期性切换完成能量传递。
关键工作阶段：
– 充电阶段：电容并联接入输入电源
– 转移阶段：电容串联叠加至输出端
– 稳压阶段：通过反馈调节占空比

场景适配特性

电荷泵方案在低功率场景（如LED驱动）中表现突出，其无电感设计可减少电磁干扰。深圳唯电电子提供的低ESR多层陶瓷电容（MLCC）能显著优化电荷泵的瞬态响应性能。

倍压拓扑的技术演变

经典电路设计

倍压拓扑通过二极管-电容网络实现电压叠加，典型代表如Cockcroft-Walton电路。其级联结构可通过增加电容级数实现更高倍压，但效率随级数增加而下降。

新型拓扑优化方向

现代设计中引入同步整流技术替换传统二极管，降低导通损耗。电容参数选择需平衡体积与耐压需求，介质类型与等效串联电阻成为关键考量指标。

两种技术的差异对比

对比维度	电荷泵方案	倍压拓扑方案
转换效率	70%-85%	50%-75%
输出功率范围	低至中功率	中至高功率
成本构成	开关器件占比高	电容用量占比高
（来源：IEEE电力电子学报, 2022）
电容选型对系统的影响：
1. 低ESR电容可降低开关损耗
2. 高耐压电容提升级联可靠性
3. 温度稳定性保障长期运行