Co je Charge Pump: Práce a její aplikace

Plnicí čerpadlo je a přepínač typový napájecí zdroj, který pomocí kondenzátoru vytváří diskrétní násobky vstupního napětí. Nízko výkonová elektronika za určitých podmínek, kdy máme nízké napětí, řekněme 3,3 V, ale požadujeme 5V. Abychom tuto situaci překonali, používáme posilovací převodník. Tyto převaděče jsou neúčinné při nízkém výkonu, protože při provozu spotřebovávají velké množství energie, jsou hlučné a nepracují v opačném provozu. Proto k překonání tohoto problému používáme spínaný napájecí zdroj s názvem nabíjecí čerpadlo.

Co je to nabíjecí čerpadlo?

Definice: Plnicí čerpadlo je DC až DC převodník , který produkuje vysoce efektivní výstup. Obvykle pracují na vyšší úrovni frekvence . To je také jmenováno jako létání

Vlastnosti

Následuje obecná charakteristika nabíjecího čerpadla, kterým jsou

• Nulové použití induktorů v obvodu
• EMI (elektromagnetická indukce) vyzařovaná je minimální
• Jednoduchá konstrukce (jeden vstupní kondenzátor a dva výstupní kondenzátory).

Schéma zapojení nabíjecího čerpadla

Následující obvod obvykle sestává ze spínače „S“ nebo a

Jedna fáze plnicího čerpadla

Níže uvedený obvod ukazuje konstrukci dvoustupňového nabíjecího čerpadla, kde je výstup prvního stupně uveden jako vstup do druhého stupně a výstup z druhého stupně je kaskádově spojen s výstupním stupněm zatížení. Tato konstrukce umožňuje, aby čerpadlo generovalo vysoké výstupní napětí z nižšího vstupního napětí.

Vícestupňový okruh plnicího čerpadla

Pracovní

The fungování plnicího čerpadla lze vysvětlit pomocí kondenzátoru. Základní funkcí kondenzátoru je uložit nebo nabít a vybít náboj, kdykoli je to nutné. Například máme kondenzátor o kapacitě 9V, kde nabíjíme kondenzátor až 9V a měříme pomocí

Budova praktického okruhu

3stupňové plnicí čerpadlo se skládá ze 3 stupňů plnicího čerpadla, které jsou kaskádovány jeden po druhém spolu s a 555 IC časovač . Tato konstrukce zvyšuje výstupní napětí.

Schéma zapojení 3

Použité komponenty

2 hlavní použité komponenty jsou 555 IC a obvod čerpadla

555 hodin

555 IC se skládá z 8 pinů, GND, Trigger, Output, Reset, Power Supply, Discharge Capacitor, Threshold, Control Voltage, jak je uvedeno níže.

Schéma kolíku 555 IC

Komponenty použité v 555 IC: kondenzátor (oddělení), 2 v počtu 100 nF oddělení frekvence až 500 KHz, což pomáhá periodicky obnovovat kondenzátor čerpadla, aby nedošlo k zvlnění výstupního napětí.

Obvod 555 IC

Obvod plnicího čerpadla

Součásti použité v tomto obvodu jsou 6 diod IN4148 (nebo UF4007), 5 elektrolytických kondenzátorů 10 µF, elektrolytické kondenzátory 100 µF. Schéma zapojení je zobrazeno níže, vstup do tohoto obvodu je převzat z výstupního kolíku 3 555 IC. Vstup umožňuje nabíjení kondenzátoru pomocí diody. Z obvodu můžeme pozorovat, že záporný konec kondenzátoru je uzemněn, když je výstup obvodu vysoký, záporný kolík kondenzátoru také vysoko. Ale jak víme, že kondenzátor ukládá náboj již uvnitř, napětí měřené napříč zobrazuje dvojnásobné vstupní napětí.

Obvod plnicího čerpadla

Získané výstupní napětí se ale skládá z 50% zvlnění, a proto k překonání tohoto zvlnění na výstupu přidáme přídavný obvod zvaný špičkový detektor, jak je znázorněno níže.

Detektor špiček nabíjecího čerpadla

Nabijte čerpadlo jako měnič napětí

Nabíjecí čerpadlo nejen produkuje vysoké výstupní napětí, ale může také výstupní napětí invertovat. Schéma zapojení je podobné zdvojovači napětí, kde je dioda v obvodu zapojena opačně, jak je znázorněno níže,

Obvod střídače

Pracovní

Když je výstup 555 IC vysoký, kondenzátor se nabíjí a když je IC výstup nízký, kondenzátor se vybíjí přes druhý kondenzátor zpětným směrem. Proto generuje záporné napětí na výstupu z obvodu.

Výhody nabíjecího čerpadla

Výhody jsou následující

• Nízké náklady
• Zabírá menší plochu
• Kompaktní
• Lze použít při obrácené polaritě napětí
• Generuje vysoké výstupní napětí z nízkého vstupního napětí.

Omezení nabíjecího čerpadla

Níže jsou uvedena omezení

• Proud získaný na výstupu je velmi nízký, ale v určitých případech, pokud se použije kompatibilní IC, můžeme na výstupu získat proud 100 mA, ale s menší účinností.
• Výstup je nepřímo úměrný vstupním stupňům. tj. pokud jsou tato čerpadla přidávána v každém stupni od začátku do konce, aby se dosáhlo vysokého výstupního napětí. Tento stav pouze zvyšuje složitost systému a negeneruje vysoké výstupní napětí.
• Účinnost závisí na výstupním napětí.

Aplikace

The aplikace nabíjecího čerpadla zahrnout následující.

• Používají se v RS-232 řadicí páky, které pohánějí kladné (+ 10 V) i záporné napětí (-10 V) z napájecího zdroje 5 V nebo 3 V.
• Aplikace v LCD nebo bílá VEDENÝ Řidiči , které generují vysoké zkreslení napětí z jednoho zdroje nízkého napětí
• Použito v NMOS paměti a mikroprocesor na záporné napětí VBB
• Použito v H mosty u vysokorychlostních ovladačů
• Napětí dvojnásobné
• Obvody smyčky PLL - Phase Lock Loop .

Charge Pumps jsou tedy jednou z aplikací v elektronice s nízkým výkonem, která generuje vysoké výstupní napětí z nízkého vstupního napětí. Je také pojmenován jako převodník létajícího kondenzátoru. Jednostupňová okruh nabíjecího čerpadla sestává kondenzátoru, spínače nebo diody připojené ke zdroji napětí. Za určitých podmínek může generované výstupní napětí sestávat z vlnění, které lze eliminovat pomocí špičkového detektoru ve výstupním stupni. Tyto obvody mohou také generovat invertované výstupní napětí připojením diody v opačné polaritě. Hlavní výhodou plnicího čerpadla je, že jsou vysoce účinné a konstrukčně jednoduché.