正および負のチャージポンプ回路

前回の記事では、古典的な業界標準のLMC7660ICを使用して独自のスイッチトキャパシタ電圧コンバータ回路を構築する方法を紹介しました。ただし、特定のICが利用できない場合や、追加のICのコストがBOMの調和を損なう場合がよくあります。そして、これは私たちの最愛の555タイマーICが救助に来るところです。そのため、特定のアプリケーション用の特定のチップを見つける手間を軽減し、BOMコストも削減します。愛する555タイマーを使用して、555タイマーICを備えた正および負のチャージポンプ回路を構築、デモンストレーション、およびテストします。

チャージポンプ回路とは何ですか？

チャージポンプは、ダイオードとコンデンサを特定の構成に構成して、出力電圧を入力電圧より高くしたり、入力電圧より低くしたりすることによって、ダイオードとコンデンサで構成される回路の一種です。より低いとは、アースに対して負の電圧を意味します。また、すべての回路と同様に、この回路にはいくつかの長所と短所があります。これについては、この記事の後半で説明します。

回路がどのように機能するかを知るには、最初にチャージポンプブースターとチャージポンプインバーター回路の両方の回路図を調べる必要があります。

チャージポンプブースター回路

回路をよりよく理解するために、図-1に示す回路を構築するために理想的なダイオードとコンデンサを使用していると仮定しましょう。また、回路が定常状態に達し、コンデンサが完全に充電されていると想定しています。さらに、これらの条件を考慮して、この回路に接続された負荷はありません。動作原理を以下に説明します。

図1と図2を使用して、チャージポンプ回路がどのように機能するかを説明します。

ここで、信号発生器からのPWM信号を接続し、信号が0〜5V以内で発振するとします。

ロケーション0の入力PWM信号が0V状態の場合、ロケーション1の電圧は+ 5VまたはVCCです。そのため、コンデンサは+ 5VまたはVCCまで充電されました。そして次のサイクルで、PWM信号が0Vから5Vに切り替わると、位置1の電圧は+ 10Vになります。図1と図2を見ると、電圧が2倍になった理由がわかります。

コンデンサの端子のリファレンスがふるいにかけられ、ダイオードの作用により電流がダイオードを逆方向に流れることができないため、2倍になりました。そのため、位置1では、バイアス電圧または入力電圧を超えるシフトされた方形波が発生します。。これで、図2の波形の位置1で効果を理解できます。

その後、信号は従来のシングルダイオード整流回路に供給され、方形波を平滑化し、出力で+ 10VDC電圧を取得します。

ロケーション2の次のステージでは、電圧は+ 10Vであり、図1から確認できます。次のサイクルでは、同じ現象が再び発生し、最終的な整流が行われた後、ロケーション4で+ 15Vの出力になります。ダイオードとコンデンサ。

これがチャージポンプブースト回路の仕組みです。

次に、チャージポンプインバーターまたは負チャージポンプがどのように機能するかを見ていきます。

チャージポンプインバーター

負電圧チャージポンプの説明は少し難しいですが、私と一緒にいて、その仕組みを説明します。

1サイクル目では位置0の図-3 、入力信号は0Vと何も起こっていないものの、すぐにPWM信号が到達するように、5Vの時位置-0 、コンデンサは、ダイオードを介して充電を開始D1とすぐに意志持っている5Vの場所-1で。これで、順方向バイアス状態のダイオードができたので、位置1で電圧がほぼ瞬時に0Vになります。ここで、入力PWM信号が再びローになると、ロケーション1の電圧は0Vになります。この時点で、PWM信号は値を減算し、位置1で-5Vを取得します。

そして今、古典的なシングルダイオード整流器はその役割を果たし、パルス信号を滑らかなDC信号に変換し、コンデンサC2に電圧を蓄積します。

ロケーション3とロケーション4である回路の次のステージでは、同じ現象が同時に発生し、回路の出力で安定した-10VDCが得られます。

そして、これが負のチャージポンプの回路が実際にどのように機能するかです。

注意！ロケーション2の回路からわかるように、電圧は-5Vになるため、この時点ではロケーション2については触れていません。