Che cos'è la pompa di carica: funzionamento e le sue applicazioni

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Una pompa di carica è un file interruttore tipo di alimentazione in modalità, che crea multipli discreti della tensione di ingresso utilizzando un condensatore. In basso elettronica di potenza a certe condizioni, dove abbiamo una bassa tensione diciamo 3.3V, ma abbiamo bisogno di 5V. Per superare questa situazione, utilizziamo un convertitore boost. Questi convertitori sono inefficienti a basse potenze perché consumano molta energia durante il funzionamento, sono dispositivi rumorosi e non funzionano in funzionamento inverso. Quindi, per ovviare a questo problema, utilizziamo un alimentatore in modalità switch chiamato pompa di carica.

Cos'è una pompa di carica?

Definizione: Una pompa di carica è una CC per Convertitore DC , che produce un output ad alta efficienza. Di solito operano a un livello più alto frequenza . È anche chiamato volare


Caratteristiche

Di seguito sono riportate le caratteristiche generali della pompa di carica che sono

  • Zero utilizzo di induttori nel circuito
  • La EMI (induzione elettromagnetica) irradiata è minima
  • Costruzione semplice (un condensatore di ingresso e due condensatori di uscita).

Schema del circuito della pompa di carica

Il seguente circuito è solitamente costituito da un interruttore 'S' o a

Pompa a singolo stadio di carica

Pompa a singolo stadio di carica

Il circuito sottostante mostra la costruzione di una pompa di carica a due stadi in cui l'uscita del primo stadio è data come ingresso al secondo stadio e l'uscita dal secondo stadio è collegata a cascata con lo stadio di carico di uscita. Questa struttura consente alla pompa di generare una tensione di uscita elevata dalla tensione di ingresso inferiore.

Multi Stage

Circuito multistadio della pompa di carica

Lavorando

Il funzionamento di una pompa di carico può essere spiegato usando un condensatore. La funzione di base di un condensatore è quella di immagazzinare o caricare e scaricare la carica quando necessario. Ad esempio, abbiamo un condensatore di capacità 9V, dove carichiamo il condensatore fino a 9V e misuriamo usando un

La costruzione del circuito pratico

Una pompa di carica a 3 stadi è composta da 3 stadi della pompa di carica che vengono messi in cascata uno dopo l'altro insieme a a 555 IC timer . Questa costruzione aumenta la tensione di uscita.

Schema del circuito 3 fasi

Schema del circuito 3 fasi

Componenti utilizzati

I 2 componenti principali utilizzati sono il timer IC 555 e il circuito della pompa

555 ore

Un IC 555 è composto da 8 pin, GND, Trigger, Uscita, Reset, Alimentazione, Condensatore di scarica, Soglia, Tensione di controllo come mostrato di seguito.

555 Diagramma dei pin IC

555 Diagramma dei pin IC

Componenti utilizzati in un circuito integrato 555: condensatore (disaccoppiamento), 2 nel numero 100 disaccoppiamento nF frequenza fino a 500 KHz, che aiuta il condensatore della pompa a rinfrescarsi periodicamente in modo che la tensione di uscita non subisca ondulazioni.

555 Circuito IC

555 Circuito IC

Circuito della pompa di carica

I componenti utilizzati in questo circuito sono 6 diodi IN4148 (o UF4007), 5 condensatori elettrolitici da 10 µF, condensatori elettrolitici da 100 µF. Lo schema del circuito è mostrato di seguito, l'ingresso a questo circuito è preso dal pin di uscita 3 di 555 IC. L'ingresso consente al condensatore di caricarsi utilizzando il diodo. Dal circuito possiamo osservare che l'estremità negativa del condensatore è messa a terra, quando l'uscita del circuito va alta anche il pin negativo del condensatore va alto. Ma poiché sappiamo che il condensatore immagazzina già la carica al suo interno, la tensione misurata ai suoi capi mostra una doppia tensione di ingresso.

Circuito della pompa di carica

Circuito della pompa di carica

Ma la tensione di uscita ottenuta è costituita dal 50% di ondulazione, quindi per superare questo effetto di ondulazione in uscita, aggiungiamo un circuito aggiuntivo chiamato rilevatore di picco come mostrato di seguito.

Rilevatore di picco

Rilevatore di picco di una pompa di carica

Pompa di carica come inverter di tensione

Una pompa di carica non solo produce alta tensione di uscita, ma può invertire la tensione di uscita. Lo schema del circuito è simile a un duplicatore di tensione in cui il diodo nel circuito è collegato al contrario come mostrato di seguito,

Circuito inverter

Circuito inverter

Lavorando

Quando l'uscita dell'IC 555 diventa alta, il condensatore si carica e quando l'uscita dell'IC scende il condensatore si scarica attraverso il secondo condensatore in una direzione all'indietro. Quindi generare una tensione negativa all'uscita del circuito.

Vantaggi della pompa di carica

I seguenti sono i vantaggi

  • Basso costo
  • Occupa meno area
  • Compattabile
  • Può essere utilizzato con polarità invertita
  • Genera alta tensione di uscita dalla bassa tensione di ingresso.

Limitazioni della pompa di carica

Le seguenti sono le limitazioni

  • La corrente ottenuta in uscita è molto bassa, ma in alcuni casi, se si utilizza un IC compatibile, possiamo ottenere una corrente di 100mA in uscita ma con minore efficienza.
  • L'uscita è indirettamente proporzionale agli stadi di ingresso. io, e. se queste pompe vengono aggiunte in ogni fase dall'inizio alla fine per ottenere un'elevata tensione di uscita. Questa condizione aumenta solo la complessità del sistema e non genera una tensione di uscita elevata.
  • L'efficienza dipende dalla tensione di uscita.

Applicazioni

Il applicazioni della pompa di carica include il seguente.

  • Sono utilizzati in RS-232 traslatori di livello, che pilotano sia la tensione positiva (+ 10V) che quella negativa (-10V) dalla barra di alimentazione 5V o 3V.
  • Applicazione in LCD o bianco GUIDATO autisti , che generano una tensione di polarizzazione elevata da una singola alimentazione a bassa tensione
  • Usato in NMOS memorie e microprocessore a tensione negativa VBB
  • Usato in Ponti H. nei conducenti ad alta velocità
  • Doppia tensione
  • Circuiti PLL -Phase Lock Loop .

Pertanto, le pompe di carica sono una delle applicazioni nell'elettronica a bassa potenza, che genera alta tensione di uscita da una bassa tensione di ingresso. È anche chiamato come convertitore di condensatori volanti. Un unico stadio il circuito della pompa di carica è costituito di un condensatore, un interruttore o un diodo collegato a una sorgente di tensione. In alcune condizioni, la tensione di uscita generata può essere costituita da ondulazioni, che possono essere eliminate utilizzando un rilevatore di picco allo stadio di uscita. Questi circuiti possono anche generare una tensione di uscita invertita collegando il diodo con polarità inversa. Il vantaggio principale della pompa di carica è che sono altamente efficienti e di semplice costruzione.