Įkraukite siurblio grandinę

Situacija paprasta - turite žemos įtampos maitinimo bėgį, tarkime, 3,3 V, ir norite maitinti ką nors, kam reikia 5 V. Tai sunkus skambutis, ypač jei tai susiję su baterijomis. Vienintelis akivaizdus būdas yra jungiklio režimo keitiklis, tiksliau - padidinimo keitiklis.

Čia mes pataikėme į kliūtį - mažo galingumo keitikliai yra neefektyvūs, nes daug energijos sunaudojama vien tam, kad būtų išlaikytas reguliavimas taške ir valdomas maitinimo jungiklis. Be to, tokio tipo perjungimo režimo keitikliai yra triukšmingi - tai problema, jei turite reikalų su jautria grandine. Jūs esate nepatogioje situacijoje dėl per daug sukurto sprendimo. Linijiniai reguliatoriai neveikia atvirkščiai, todėl tai atmesta kaip nepakankamai suprojektuota.

Taigi, kur nubrėžti ribą tarp per daug ir per mažai sukonstruotų?

Atsakymas į šią problemą yra įkrovimo siurblys, kuris savaime yra tam tikras jungiklio režimo maitinimo šaltinis. Kaip rodo pavadinimas, tokio tipo keitiklis judina atskirus krūvius, o komponentas, saugantis šiuos atskirus krūvius, yra kondensatorius, todėl toks keitiklis taip pat vadinamas skraidančio kondensatoriaus keitikliu.

Įkrovimo siurblys sukuria atskirus įėjimo įtampos kartotinius, naudodamas kondensatorius.

Kaip veikia įkrovimo siurblys?

Geriausias būdas tai suprasti yra įsivaizduoti šią situaciją.

Kondensatorių įkraunate naudodamiesi 9 V baterija, taigi kondensatoriaus įtampa taip pat yra 9 V. Tada paimkite kitą kondensatorių ir įkraukite jį iki 9 V įtampos. Dabar nuosekliai prijunkite du kondensatorius ir išmatuokite jų įtampą - 18 V.

Tai yra pagrindinis įkrovos siurblio veikimo principas - paimkite du kondensatorius, įkraukite juos atskirai ir tada įdėkite juos nuosekliai, nors tikrame įkrovimo siurblyje pertvarkymas atliekamas elektroniniu būdu.

Žinoma, tai neapsiriboja tik dviem kondensatoriais, kad būtų galima gauti didesnę išėjimo įtampą, pakopas galima pakopomis.

Įkrovimo siurblių apribojimai

Prieš statant, verta žinoti, kokie yra įkrovimo siurblių apribojimai.

1. Turima išėjimo srovė - kadangi įkrovimo siurbliai yra ne kas kita, o kondensatoriai, kurie yra įkraunami ir išleidžiami ciklais, turima srovė yra labai maža - yra retų atvejų, kai naudojant tinkamą lustą galite gauti 100mA, tačiau esant mažam efektyvumui.

2. Kuo daugiau pridedate pakopų, tai nereiškia, kad įtampos išėjimas padidėja tiek kartų - kiekviena pakopa įkelia ankstesnio etapo išvestį, todėl išvestis nėra tobulas įvesties kartotinis. Ši problema paūmėja tuo daugiau etapų pridedant.

Įkrovimo siurblio grandinės sukūrimas

Čia parodyta grandinė yra paprastas trijų pakopų įkrovimo siurblys, kuris naudoja visžalio 555 laikmačio IC. Tam tikra prasme ši grandinė yra „modulinė“ - pakopas galima pakopomis padidinti išėjimo įtampai (turint omenyje antrąjį apribojimą).

Būtini komponentai

1. 555 osciliatoriui

• 555 laikmatis - dvipolis variantas
• 10uF elektrolitinis kondensatorius (atsiejimas)
• 2x 100nF keraminis kondensatorius (atsiejimas)
• 100pF keraminis kondensatorius (laikas)
• 1K rezistorius (laikas)
• 10K rezistorius (laikas)

2. Įkrovimo siurbliui

• 6x IN4148 diodai (taip pat rekomenduojama UF4007)
• 5x 10uF elektrolitiniai kondensatoriai
• 100uF elektrolitinis kondensatorius

Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad visi kondensatoriai, naudojami įkrovimo siurblyje, turi būti įvertinti keliais voltais daugiau nei tikėtasi išėjimo įtampa.

Grandinės schema

Taip atrodo ant duonos lentos:

Įkrovimo siurblio grandinės aprašymas

1. „555“ laikmatis

Čia parodyta grandinė yra paprastas 555 laikmačio astable osciliatorius. Laiko komponentų rezultatas yra maždaug 500 kHz dažnis (tai bipoliariam 555 yra savaime pasiekimas). Šis aukštas dažnis užtikrina, kad įkrovimo siurblio kondensatoriai būtų periodiškai „atnaujinami“, kad išėjimo įtampa nebūtų per didelė.

2. Įkrovimo siurblys

Tai yra labiausiai bauginanti visos grandinės dalis. Kaip ir daugumą kitų dalykų, jį galima suprasti suskaidžius į vieną vienetą:

Tarkime, kad paleidimo metu 3 kaištis, 555 laikmačio išvestis, yra mažas. Dėl to kondensatorius įkraunamas per diodą, nes neigiamas gnybtas dabar įžemintas. Kai išėjimas padidėja, neigiamas kaištis taip pat padidėja, bet kadangi kondensatorius jau yra įkrautas (kuris dėl diodo niekur negali eiti), įtampa, matoma teigiamame kondensatoriaus gnybte, efektyviai padvigubina įėjimo įtampą.

Štai teigiamas kondensatoriaus gnybtas:

Galutinis rezultatas yra tai, kad jūs realiai pridedate V _CC poslinkį prie 555 laikmačio išvesties.

Dabar ši įtampa tiesiogiai kaip išvestis yra nenaudinga, nes yra didelis 50% bangavimas. Norėdami tai išspręsti, pridedame smailės detektorių, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje:

Tai yra pirmosios grandinės išvestis:

Ir mes sėkmingai padvigubinome įtampos išėjimą!

Grandinių statybos patarimai

Bipolinis 555 yra žinomas dėl tiekimo smaigalių, kuriuos jis sukuria tiekimo bėgyje, nes išėjimo stūmimo pakopa beveik per trumpą tiekimą perėjimų metu. Taigi atsiejimas yra privalomas.

Greitai apvažiuosiu, norėdamas jums ką nors pasakyti apie tinkamą atsiejimą.

Štai osciliatoriaus V _CC kaištis be jokio atsiejimo:

Čia yra tas pats kaištis su tinkamu atsiejimu:

Jūs aiškiai matote skirtumą, kurį daro šiek tiek atsiejimas.

Įkrovimo siurblio pakopai rekomenduojami mažos induktyvumo keraminiai SMD kondensatoriai. „Schottky“ diodai su mažu priekinės įtampos kritimu taip pat pagerina našumą.

Naudojant CMOS 555 su tinkama išvesties pakopa (gal net vartų tvarkyklė, tokia kaip TC4420), galima sumažinti (bet nepašalinti) tiekimo šuolius.

Įkrovimo siurblio variantai

Įkrovimo siurbliai ne tik padidina įtampą, bet ir gali pakeisti įtampos poliškumą.

Ši grandinė veikia taip pat, kaip ir įtampos padvigubintojas - kai 555 išėjimas pakyla aukštai, dangtelis įkraunamas, o kai išėjimas negauna mažo įkrovimo, antrasis kondensatorius traukiamas atvirkštine kryptimi, sukuriant neigiamą įtampą išėjime.

Kur naudoti įkrovimo siurblį?

• Dvipoliaris maitinimas amperais grandinėje, kurioje yra tik viena įtampa. Op-stiprintuvai nenaudoja daug srovės, todėl tai puikiai tinka. Gražiausia tai, kad keitiklį ir dublerį galima valdyti iš tos pačios išvesties, sukuriant, tarkime, ± 12 V maitinimą iš 5 V maitinimo šaltinio.
• Vartų tvarkyklės - įkrovos pakėlimas yra galimybė, tačiau įkrovimo siurblys gali generuoti didesnę įtampą, tarkime, turėdamas 12 V vartų pavarą iš 3,3 V maitinimo šaltinio. Šiuo atveju „bootstrapping“ jums neduos daugiau nei 7 V.

Taigi „Charge“ siurbliai yra paprasti ir efektyvūs įtaisai, naudojami kuriant atskirus įėjimo įtampos kartotinius.