チャージポンプ回路とは？
ちゃーじぽんぷかいろ
チャージポンプ回路とは、コンデンサの充放電を繰り返すことで、入力電圧よりも高い電圧や負の電圧を作り出すDC-DC変換回路です。
チャージポンプ回路（Charge Pump Circuit）は、インダクタ（コイル）を使わずにコンデンサとスイッチング素子だけで電圧を昇圧・反転するDC-DC変換回路です。「スイッチトキャパシタ回路」とも呼ばれます。
動作原理は比較的単純です。まず「充電フェーズ」でコンデンサを電源電圧で充電し、次の「転送フェーズ」でそのコンデンサを別の接続形態に切り替えることで、出力に積み上げた電圧や反転した電圧を生成します。この動作を高速に繰り返すことで疑似的に直流電圧を得ます。
チャージポンプ回路の特徴と用途を整理すると以下のとおりです。
- コイル不要：磁気ノイズが少なく小型化に有利
- 昇圧用途：フラッシュメモリの書き込み電圧生成（3.3V系から12V前後を生成するなど）
- 負電圧生成：オペアンプや液晶ドライバの負電源供給
- 倍電圧・分数電圧：整数倍・整数分の1に変換する用途
欠点としては、インダクタ型スイッチング電源と比べると効率や出力電流容量で劣ること、出力にリプルが生じやすいことが挙げられます。そのため大電力用途よりも、ICの内部電源やメモリ・センサなど小電流が必要な回路に適しています。専用ICとして1チップで実現できるため、携帯機器やウェアラブル製品への搭載が進んでいます。
使い方・例文
USBメモリやSDカードに搭載されたNANDフラッシュメモリは、書き込み・消去に高電圧が必要なため、内蔵のチャージポンプ回路で3.3Vから必要な電圧を生成しています。
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