Principes fondamentaux du DC-DC – aperçu du régulateur de pompe de charge

Bonjour. Bienvenue aux fondamentaux du DC-DC. Je suis Xiang. Dans cette section, nous allons parler d’un régulateur de pompe de charge. Qu’est-ce qu’un régulateur à pompe de charge ? C’est un type de régulateur à découpage qui délivre la puissance en chargeant et déchargeant uniquement les condensateurs. Il est adapté aux applications qui ont de faibles courants et une différence de tension modérée entre l’entrée et la sortie. L’avantage d’utiliser un régulateur à pompe de charge est qu’il n’y a pas d’inductance dans le régulateur. Vous pouvez obtenir une taille plus petite. L’efficacité est modérée, mais elle est supérieure à celle du régulateur linéaire. Et le V out peut être supérieur ou inférieur à votre V in. Et moins de composants sont nécessaires, ce qui le rend facile à décider et à utiliser. L’inconvénient est que la commutation peut produire des ondulations et un bruit de sortie élevés. Et les capacités du courant de sortie sont limitées par les condensateurs. Comment fonctionne une pompe de charge ? La connexion du condensateur est modifiée par les commutateurs afin de contrôler la charge et la décharge. Comme vous pouvez le voir sur ce graphique simplifié, les commutateurs S1 à S4 commutent. Quand S1 et S3 sont allumés, S2 et S4 sont éteints. Le condensateur est chargé par la source de tension d’entrée. Et quand l’interrupteur S1, S3 est éteint, S2 et S4 s’allument. Et le condensateur de charge, vous allez le décharger vers la charge de sortie. Et il est également intéressant de savoir qu’en inversant la connexion de la sortie et de la masse, vous pouvez passer d’un convertisseur à gain unitaire à un inverseur à gain négatif. Sur cette page, nous montrons une configuration populaire du régulateur à pompe de charge. Elle s’appelle un doubleur de tension. Comme vous pouvez le voir, il est très similaire au régulateur à pompe de charge à gain unitaire. Et en fait, la commutation, elle nécessite quatre commutateurs. Et ces quatre commutateurs commutent de manière similaire. La commutation est la même que celle du régulateur à gain unitaire. Mais au lieu de connecter votre V out à la masse, votre V out est en fait au dessus de votre V in. Donc dans ce cas, votre V out est en fait votre V in, plus la tension du condensateur. Ce qui vous donne deux fois la sortie V in. C’est pourquoi on l’appelle le doubleur de tension. Et pour les deux diapositives précédentes, nous avons seulement montré l’utilisation d’un condensateur dans ce régulateur. Donc si vous avez deux condensateurs dans le régulateur de la pompe de charge, cela vous donne en fait plus de combinaisons de configurations de gain. Les figures suivantes montrent quelques configurations typiques de connexions de deux condensateurs. Et différents gains peuvent être obtenus. Régulation par pompe de charge. En incluant un étage de post-régulation, la pompe de charge peut obtenir une granularité fine de la tension de sortie. De plus, l’impédance du commutateur peut être contrôlée en agissant efficacement comme un post régulateur. Comme vous pouvez le voir, au lieu d’utiliser les commutateurs S1 et S3, ils sont remplacés par un transistor de type régulateur linéaire. Et le R out est l’impédance de sortie effective, y compris l’impédance du commutateur R switch et l’impédance du capuchon commuté, qui est déterminée par la fréquence de votre commutateur dans le condensateur du capuchon CF. Et un réglage fin peut être réalisé en contrôlant la fréquence de commutation et l’impédance du commutateur. Et il y a deux types de régulations de pompe de charge. L’un consiste à contrôler la fréquence. On appelle ça la modulation de fréquence d’impulsion. Comme vous pouvez le voir ici, la tension de sortie est maintenue constante en sautant les impulsions inutiles. Et l’avantage d’utiliser la PFM est qu’elle a des courants de repos très faibles et que vous pouvez obtenir un rendement élevé, en particulier dans certaines conditions. Mais l’inconvénient est qu’il a une ondulation élevée de la tension de sortie et que votre fréquence varie. Et l’autre type, on l’appelle la régulation à fréquence constante. Elle est obtenue en contrôlant la résistance de l’interrupteur. Dans ce type de régulation, l’avantage est que vous pouvez obtenir une faible ondulation de la tension. Et la fréquence de commutation est relativement fixe. Mais l’inconvénient est que le courant de repos est élevé, donc l’efficacité est plus faible. En résumé, dans cette section, nous avons présenté le régulateur de pompe de charge et le fonctionnement et la régulation de ce type de convertisseur DC-DC. Merci.