η2=

■=■≈55.6%（7） 

　　表

2 输入 3V 输出 3.3V 和 5V 负载特性 

　　图

4 输入 3V 输出 3.3V 和 5V 的纹波 

　　表

2 和图 4 为输入 3V 时的负载特性和输出电压纹波。由表 2 可知，在固定输出升压模

式下，正常最大输出电流在

110mA 左右，输出 3.3V 和 5V 电压稳定。由图 6 可看出，输出

3.3V 和 5V 时，输出电压纹波均为 48mV 左右，输出电压纹波较小。根据公式（3）可得，
理想状态下输出

3.3V 的转换效率（η3）和输出 5V 的转换效率（η4）分别为： 

　　

η3=

■=■=55%（8） 

　　

η4=

■=■≈83.3%（9） 

　　由式（

6）和式（7）可以看出，当输入电压大于输出电压时，输出 3.3V 的转换率远远

高于输出

5V 的转换率；由式（8）和式（9）可以看出，当输入电压小于输出电压时，输

出

5V 的转换率远远高于输出 3.3V 的转换率。实际测得输入 9V，输出 3.3V 时，开关电源转

换效率为

67%左右；输入 3V，输出 5V 时，开关电源转换效率为 73%左右。由此可知，根

据输入输出电压的不同，选择合适的转换模式，可得到较高的转换效率。由公式（

5）可知，

当输出电压不变，随着输入电压提高，耗散功率增大，转换效率降低。当输出电压确定之后，
适当减小输入电压可提高转换效率。

 　　另外还测试了电路的输入电压范围和输出电压范

围。经测试，在电路正常工作状态下，输入电压范围为

2.7V 到 24V，输出电压 2.5V～5V 可

调，最大输出电流为降压模式下，约为

230mA。综上所述，该开关电源适合于便携式设备。 

　　

4 结论 

　　本文设计了一种应用于便携式设备的开关电源，介绍了开关电容式电荷泵设计思路，
减小了电路体积，简化了电路设计，并通过实验测试了电源的性能参数。实验结果表明，设
计的开关电源结构合理，性能稳定可靠，满足便携式设备电源需求。

 

　　【参考文献】

 

　　

[1]王海永，李永明，陈弘毅.便携式电子系统的 DC/DC 开关电源系统结构设计和研究

[J].固体电子学研究与进展，2002，22（2）：131-136. 
　　

[2]刘良潮.便携式电子设备适配器开关电源控制芯片设计[D].西安：西安电子科技大学，

2010. 
　　

[3]马新芳.便携式设备电源管理研究[D].武汉：华中师范大学，2008. 

　　

[4]马杰.基于 PWM 控制同相 Buck-Boost DC-DC 转换器研究与设计[D].湖南：东南大学，

2009. 
　　

[5]张友华.基于电流模 Buck-Boost 转换器的系统与电路设计[D].湖南：东南大学，2009. 

　　

[6]徐平凡，丘东元，张波.升降压 DC-DC 变换器的比较[C]//第十七届全国电源技术年

会论文集

.809-811.[7]J.F. Dickson.On-chip high-voltage generation in MNOS integrated circuits 

using  an  improved  voltage  multiplier  technique[J].  IEEE  Journal  of  Solid-State 
Circuits，1976，11（3）：374-378. 
　 　

[8] 曹 香 凝 ， 汪 东 旭 ， 严 利 民 .DC-DC 电 荷 泵 的 研 究 与 设 计 [J]. 通 信 电 源 技 术 ，

2004，5（21）：14-27. 
　　

[9]张杰.高性能开关电容 DC-DC 变换器的研究与设计[D].浙江：浙江大学，2010. 

　　

[10]耿元婧，王兆勇.一种高性能电荷泵电压转换器设计[J].微处理机，2013，3：5-9. 

　　

[11]冯新宇，蒋洪波.一种带隙基准电压源设计[J].电子设计工程，2012，20（11）：

151-153. 
　　

[12]Zhao Meng lian， Wu Xiao bo， Han Shiming， Deng Li， Yan Do ng qin， and Yan 

Xiaolang.  Research  and  Design  of  an  On-Chip  High  Efficiency  Dual-Output  Charge  Pump[J]. 
Journal of Semiconductors，2008，29（7）：1305-1312.