Двухступенчатый нагнетательный насос с источником постоянного напряжения и управляющим сигналом S 0
Зарядный насос Диксона с диодами
Зарядный насос Диксона с полевыми МОП-транзисторами
Зарядный насос с ФАПЧ
A зарядный насос - это своего рода преобразователь постоянного тока, в котором используются конденсаторы для накопления энергии. для повышения или понижения напряжения. Цепи подкачки заряда обладают высокой эффективностью, иногда достигающей 90–95%, при этом будучи электрически простыми цепями.
Содержание
- 1 Описание
- 2 Терминология для PLL
- 3 Приложения
- 4 См. Также
- 5 Ссылки
- 6 Внешние ссылки
Описание
Нагнетательные насосы используйте какую-либо форму коммутационного устройства для управления подключением напряжения питания к нагрузке через конденсатор. В двухступенчатом цикле на первом этапе к источнику питания подключается конденсатор, который заряжает его до того же напряжения. На втором этапе схема реконфигурируется так, чтобы конденсатор был включен последовательно с источником питания и нагрузкой. Это удваивает напряжение на нагрузке - сумму первоначального напряжения питания и напряжения конденсатора. Импульсный характер коммутируемого выхода с более высоким напряжением часто сглаживается за счет использования выходного конденсатора.
Внешняя или вторичная цепь управляет переключением, обычно от десятков килогерц герц до нескольких мегагерц. Высокая частота сводит к минимуму требуемую емкость, так как меньше заряда нужно хранить и сбрасывать за более короткий цикл.
Зарядные насосы могут удваивать напряжение, утроить напряжение, уменьшать напряжение вдвое, инвертировать напряжения, дробно умножать или масштабировать напряжения (например, × 3/2, × 4/3, × 2/3 и т. Д.) И генерировать произвольные напряжения путем быстрого переключения между режимами в зависимости от контроллера и топологии схемы.
Они обычно используются в маломощной электронике (например, мобильных телефонах) для повышения и понижения напряжения в различных частях схемы - минимизация энергопотребления путем тщательного контроля напряжения питания.
Терминология для ФАПЧ
Термин «накачка заряда» также обычно используется в схемах с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ), несмотря на то, что в отличие от схемы, накачки не происходит. обсуждалось выше. Зарядный насос с ФАПЧ - это просто биполярный переключаемый источник тока. Это означает, что он может выводить положительные и отрицательные импульсы тока в контурный фильтр ФАПЧ. Он не может производить более высокие или более низкие напряжения, чем его уровни питания и заземления.
Приложения
- Общее применение схем накачки заряда находится в RS-232 переключателях уровня, где они используются для получения положительных и отрицательных напряжений (часто +10 В и −10 В) от одной шины питания 5 В или 3 В .
- Зарядные насосы также могут использоваться в качестве драйверов ЖКД или белых- светодиодов, генерирующих высокие напряжения смещения от одного источника низкого напряжения, такого как аккумулятор.
- Насосы заряда широко используются в памяти NMOS и микропроцессорах для генерирования отрицательного напряжения «VBB» (около -3 В), которое соединяется с подложкой. Это гарантирует, что все переходы N + -подложка имеют обратное смещение на 3 В или более, уменьшая емкость перехода и увеличивая скорость цепи.
- Был использован зарядный насос, обеспечивающий отрицательный скачок напряжения в NES-совместимых играх, не лицензированных Nintendo, для отключения микросхемы блокировки Nintendo Entertainment System.
- С 2007 года насосы заряда интегрированы почти во все EEPROM и флэш-память интегральные схемы. Этим устройствам требуется импульс высокого напряжения для «очистки» любых существующих данных в конкретной ячейке памяти, прежде чем они могут быть записаны с новым значением. Ранние устройства EEPROM и flash-памяти требовали двух источников питания: +5 В (для чтения) и +12 В (для стирания). По состоянию на 2007 год для коммерчески доступной флэш-памяти и памяти EEPROM требуется только один внешний источник питания - обычно 1,8 В или 3,3 В. Более высокое напряжение, используемое для стирания ячеек, генерируется внутри встроенной накачкой заряда.
- Зарядные насосы используются в H мостах в драйверах верхнего плеча для управления затвором n-канального верхнего плеча силовых MOSFET и IGBT. Когда в центре полумоста понижается уровень, конденсатор заряжается через диод, и этот заряд используется для последующего управления затвором полевого транзистора верхнего плеча на несколько вольт выше напряжения источника, чтобы включить его. Эта стратегия работает хорошо при условии, что мост регулярно переключается, и позволяет избежать сложностей, связанных с использованием отдельного источника питания, и позволяет использовать более эффективные n-канальные устройства для обоих коммутаторов. Эту схему (требующую периодического переключения полевого транзистора верхнего плеча) также можно назвать схемой "самозагрузки", и некоторые будут различать ее и подкачки заряда (для которой такое переключение не требуется).
- Вертикально цепь отклонения в ЭЛТ-мониторах. Например, с использованием микросхемы TDA1670A. Для достижения максимального отклонения катушке ЭЛТ требуется ~ 50 В. Уловка с подкачкой заряда от линии питания 24 В устраняет необходимость в другом напряжении.
См. Также
Ссылки
- ^Jenne, F. "Substrate Bias Circuit", патент США 3794862A, 26 февраля 1974 г.
- ^Кевин Хортон. Colordreams, редакция C. Последнее изменение 30 сентября 2007 г. Проверено 15 сентября 2011 г.
Применение концепции эквивалентного резистора для расчета потерь мощности в зарядных насосах
Зарядные насосы, в которых напряжения на конденсаторах соответствуют двоичной системе счисления
Внешние ссылки
Двухступенчатый нагнетательный насос с источником постоянного напряжения и управляющим сигналом S 0
Зарядный насос Диксона с диодами 
Зарядный насос Диксона с полевыми МОП-транзисторами 
Зарядный насос с ФАПЧ 