超高效率升压无感DCDC——基于LTC7820的高功率密度电荷泵

  巧妇难为无米之炊，这里先说明一下物料来源喵   阻容什么的无所谓啦，芯片的话这个是购买链接 https://m.tb.cn/h.g62QIvgzuFzeiSu?tk=xYYhWABbxej 哥们认识这家店老板，芯片保真，我买了很多也用了很多了喵。

      电荷泵不做过多介绍了b站讲的比我清楚的多的是，这个优点就是高效率，非常高的效率，24倍压48的时候曾测得过高达98.5%的效率，分压效率还可以更高更离谱更逆天。

接下来是questions and answers！

1，Q:为什么有这个想法去做？

      A:早就听过这个东西用到快充上，就想着有没有电荷泵芯片而且功率要很可观，正好我朋友之前做过失败了，然后就告诉了我凌特有芯片，就是这个ltc7820

2，Q:如果我需要这个可以复刻吗

      A：当然可以，虽然板子上标了只是修订第一版，实际上改了n次了，小白也可以轻易复刻，焊接没问题就可以使用

3，Q：你在浪费6层板！！！？？？

      A：我不是，我没有。这个电荷泵本来就是我做过很多版本之后留下的经验和长时间的测试之后    决定要冲击极限的版本，嘉立创6层板能提供盘中孔         可以保证外层的完整性，方便进行堆锡埋铜操作，多的内层对于散热以及载流和电气性能都有质的提升，冲击极限的作品，我确实能用到嘉立创6层板的优点，也在视频平台发布了对应的视频。在我手里这块板子得到了合理利用，也发挥了它应有甚至高于自身的价值。

                                                 注意事项                                                 

   一开始调试这个板子的时候，选用了这种封装的mos管很大一个，散热也好参数也好看。那为啥最后不用了，因为根本用不了一点，后面会说。

   第一版其实用了这个管子然后画了一个转接板，想试试氮化镓，然后画了一个转接板，焊上以后我发现板子不工作会哒哒响，搞了不得几个小时，最后发现原本焊盘能焊的上这个to252封装的管子，换上工作突然就正常了。。。

仔细对比数据手册以后，我发现其实是这个封装的管子哪里都好，就是vgsth太高，都需要10v才能完全打开，这个封装的管子我就没见过vgsth多小的。7820的驱动器设计非常拉跨，用vgsth2.3v的csd18540都跑不了太高功率，直到修一个伟创力的电源的时候拆了几颗bsc027n04lsg换上，功率一下就起来了。。。所以这里建议使用的mos管vgsth这一个参数不得高于2.5v，高了表现一定不会太好的，推荐小于等于2v。ciss高于5000pf就很难跑到高的频率了。我现在也是跑在了最低的85k，并管每组mos的ciss高达15nf。24倍压48可以尝试csd18540，12倍24可以试试bsc027n04lsg。

      然后就是数据手册里提到的我觉得你英语肯定比我好（）就不翻译了，主要是因为需要过大电流需要留空间堆锡，无法做到手册第一条，所以mos驱动的线拉了等长，可以用很好用没问题。

    电容要堆高高！pcb放不开，得往上叠起来

性能展示

因为电阻烧断了只测到了大概950w运行，拍到了这一张图片

这里是跑在1100w时的测试视频 https://www.bilibili.com/video/BV1RS421d7pA/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=bc59f94cb1c394959296a409030b31e7

那么接下来就是重头戏了，效率！

测试负载电阻为4.873欧姆，电压23.41v，电流4.80402a，输出功率为112.4621082w

输入电压11.86v，电流9.7a，输入功率115.042w

计算η=97.75743485%

这次是12倍压24，加上因为要跑大功率所以mos并管了，开关损耗大了，而且条件有限只测到了100w出头，没法体现这块板子的优势，低功率版本在100w下测试得到了98.5%的效率。不过由此可见电荷泵的效率也要高出buck-boost不少

温度表现

先说明一下测试条件室温24度正负1度，使用zxd2400改装的可调电源供电，输入12v（800w下输入是16v，要不然最大电流50a的电源带不动）极限测试下使用的戴尔1100w服务器电源。每个功率段下均烤机半个小时后用热成像记录温度

无散热片无气流纯靠自己的被动散热

板子把脉环节

最低侧管子波形，可以看到电压确实不高

中间电容波形

输入保护管栅极

调试可能出现的问题以及建议

我调的时候也没遇到过很棘手的问题，其实挺顺利的，其中一个就是关于mos选型，vgsth的问题，这个就是成败的关键了喵，一定好好选，留意vgsth，rdson，以及ciss这三点。

第二就是输入保护mos，其实开启的电压也不高，用的004n03l，4.5v可以完全开启，如果有需要用更高开启电压的mos的话把这个开启接到电压更高的自居，钳位二极管电压15v左右就可以了。

第三是温度，这个对板子和芯片的温度要求都很敏感，低温下能跑1300w，但是温度一上来就不行了，也不是烫，单纯温度起来就不行，跟半导体特性有关系吧