Fondamenti di DC-DC – panoramica del regolatore a pompa di carica

Ciao. Benvenuti a Fondamenti di DC-DC. Io sono Xiang. In questa sezione, parleremo di un regolatore a pompa di carica. Cos’è un regolatore a pompa di carica? È un tipo di regolatore a commutazione che fornisce la potenza solo caricando e scaricando i condensatori. È adatto per applicazioni che hanno correnti basse e una differenza di tensione tra ingresso e uscita moderata. Il vantaggio di usare un regolatore a pompa di carica è che non ha induttore nel regolatore. Si può ottenere una dimensione più piccola. L’efficienza è moderata, ma è più alta del regolatore lineare. E V out può essere più alto o più basso del vostro V in. E sono necessari meno componenti, quindi è facile da decidere e da usare. Lo svantaggio è che la commutazione può produrre alte ondulazioni di uscita e rumore. E le capacità di corrente in uscita sono limitate dai condensatori. Come funziona una pompa di carica? Il collegamento dei condensatori viene modificato dagli interruttori in modo da controllare la carica e la scarica. Come potete vedere in questo grafico semplificato, gli interruttori da S1 a S4 stanno commutando. Quando S1 e S3 sono accesi, S2 e S4 sono spenti. Il condensatore viene caricato dalla sorgente di tensione in ingresso. E quando l’interruttore S1, S3 è spento, e S2 e S4 si accendono. E il condensatore di carica, si scaricherà al carico di uscita. Ed è anche interessante sapere che, invertendo la connessione dell’uscita e della terra, si può passare da un convertitore a guadagno unitario a un inverter a guadagno negativo. In questa pagina mostriamo una configurazione popolare del regolatore a pompa di carica. Si chiama raddoppiatore di tensione. Come potete vedere, è molto simile al regolatore a pompa di carica a guadagno unitario. E in realtà, la commutazione richiede quattro interruttori. E questi quattro interruttori sono simili alla commutazione. Commuta allo stesso modo del regolatore a guadagno unitario. Ma invece di collegare la vostra massa V out alla massa, la vostra V out è in realtà sopra la vostra V in. Quindi, in questo caso, la vostra V out è in realtà la vostra V in, più la tensione del condensatore. Quindi questo vi darà due volte V in uscita. Ecco perché si chiama raddoppiatore di tensione. E nelle due diapositive precedenti, abbiamo mostrato di usare un solo condensatore in questo regolatore. Quindi se avete due condensatori nel regolatore della pompa di carica, questo vi dà effettivamente più combinazioni di configurazioni di guadagno. E le figure seguenti mostrano alcune configurazioni tipiche delle connessioni di due condensatori. E si possono ottenere diversi guadagni. Regolazione a pompa di carica. Includendo uno stadio di postregolazione, la pompa di carica può raggiungere una granularità fine della tensione di uscita. Inoltre, l’impedenza dell’interruttore può essere controllata agendo efficacemente come un post regolatore. Come potete vedere, invece di usare l’interruttore S1 e S3, è effettivamente sostituito da un transistor di tipo regolatore lineare. E la R out è l’impedenza di uscita effettiva che include l’impedenza dello switch R e l’impedenza del condensatore commutato, che è determinata dalla frequenza del vostro switch nel condensatore del CF cap. E la regolazione fine può essere realizzata controllando la frequenza di commutazione e l’impedenza dello switch. E ci sono due tipi di regolazione della pompa di carica. Uno è il controllo della frequenza. La chiamiamo modulazione di frequenza degli impulsi. Come potete vedere qui, la tensione di uscita è mantenuta costante saltando gli impulsi non necessari. E il vantaggio di usare il PFM è che ha correnti di riposo molto basse e si può raggiungere un’alta efficienza, specialmente in condizioni. Ma lo svantaggio è che ha un’alta ondulazione della tensione di uscita e la vostra frequenza varia. E l’altro tipo, lo chiamiamo regolazione a frequenza costante. Si ottiene controllando la resistenza dell’interruttore. In questo tipo di regolazione, il vantaggio è che si può ottenere una bassa ondulazione di tensione. E la frequenza di commutazione è relativamente fissa. Ma lo svantaggio è ha alta corrente di riposo, quindi l’efficienza è inferiore. In sintesi, in questa sezione abbiamo introdotto il regolatore a pompa di carica e il funzionamento e la regolazione di questo tipo di convertitore DC-DC. Grazie.