Co jsou to nábojové pumpy?

Co jsou to nábojové pumpy?

Nábojová pumpa (anglicky "charge pump") je typ DC-DC měniče, který využívá kondenzátory jako úložné prvky pro energii k produkci výstupního napětí vyššího nebo nižšího než vstupní napětí. Tyto měniče pracují na principu přepínání kondenzátorů mezi různými konfiguracemi nabíjení a vybíjení, čímž převádějí elektrickou energii z jednoho napěťového úrovně na jinou.

K čemu se používají nábojové pumpy?

Nábojové pumpy se používají v různých aplikacích, kde je potřeba změnit napěťovou úroveň, ale kde není možné nebo praktické použít tradiční indukční DC-DC měniče (které používají cívky). Tyto aplikace zahrnují:

  1. Napájecí zdroje pro obvody: Poskytují požadovaná napětí pro různé části elektronických obvodů.
  2. Mobilní zařízení: Vzhledem ke své malé velikosti a efektivitě jsou ideální pro použití v mobilních telefonech a dalších přenosných zařízeních.
  3. Paměťové čipy: Používají se k vytváření vyšších napětí potřebných pro programování paměťových buněk.
  4. LCD displeje: Generují potřebná napětí pro řízení displeje.

Proč by tradiční indukční DC-DC měniče nemohly být použity?

Existuje několik důvodů, proč by tradiční indukční DC-DC měniče nemuselo být možné nebo praktické použít, a to zejména v následujících situacích:

1. Prostorová omezení

Indukční měniče používají cívky, které mohou být relativně velké a objemné. Nábojové pumpy, které používají kondenzátory, mohou být integrovány do menších pouzder a tím pádem jsou vhodné pro aplikace s omezeným prostorem, jako jsou:

  • Mobilní zařízení: Mobilní telefony, tablety a přenositelná elektronika mají velmi omezený prostor pro komponenty.
  • Kompaktní senzory a moduly: IoT zařízení a senzory, které vyžadují malé rozměry.

2. Nízký výstupní proud

Nábojové pumpy jsou vhodné pro aplikace s nižšími proudovými požadavky (řádově desítky až stovky miliampér). Pokud je aplikace navržena tak, aby spotřebovávala nízký proud, indukční měnič může být zbytečně složitý a nadměrný:

  • Nízkopříkonové obvody: Senzory, mikrokontroléry a další nízkoenergetické součástky.

3. Nízká složitost

Indukční DC-DC měniče jsou složitější a mohou vyžadovat více externích součástí (např. cívky, diody). Nábojové pumpy jsou jednodušší a často integrují všechny potřebné komponenty do jednoho čipu:

  • Zjednodušený návrh: Pro rychlé prototypování nebo aplikace, kde je důležitá jednoduchost návrhu a rychlost vývoje.

4. Elektromagnetické rušení (EMI)

Indukční měniče mohou generovat elektromagnetické rušení kvůli rychlým přepínáním a vysokofrekvenčním oscilacím v cívkách. Nábojové pumpy mají nižší EMI, což může být kritické v některých aplikacích:

  • Citlivé elektronické obvody: Aplikace, kde je potřeba minimalizovat rušení, např. RF komunikační zařízení nebo citlivé měřicí přístroje.

5. Náklady

Indukční měniče mohou být dražší kvůli potřebě externích komponent a složitějšímu návrhu. Nábojové pumpy jsou často levnější a integrují vše do jednoho čipu:

  • Nízké náklady: Spotřební elektronika a aplikace s omezeným rozpočtem.

Příklady aplikací:

  1. Napájení pro optrony a digitální logické obvody: Kde je potřeba malého negativního napětí.
  2. LCD displeje: Kde je potřeba generovat vyšší napětí pro řízení segmentů displeje.
  3. Paměťové karty a paměťové moduly: Kde je potřeba generovat vyšší napětí pro programování.
  4. Audiovizuální zařízení: Kde je potřeba zmenšit velikost a snížit EMI.
  5. Nositelné technologie a malé zdravotnické přístroje: Kde je klíčový malý prostor a nízká spotřeba energie.

Nábojové pumpy tedy nacházejí uplatnění tam, kde prostor, složitost, EMI nebo náklady činí indukční měniče nevhodnými.

 

Komentáře

Okomentovat

Populární příspěvky z tohoto blogu

Složitější pojmy a význam pull up a pull down rezistorů I.

Vysvětlení zkratky IOH a dalších parametrů: IOH (Output Drive Current) : IOH1 a IOH2 označují maximální proud, který může být dodáván do výstupního pinu, když pin vytváří logickou úroveň HIGH (IOH1 pro VDD=3V a IOH2 pro VDD=5V). Tento proud je důležitý pro určení, kolik proudu může být dodáno do vstupu dalšího obvodu, který je připojen k výstupnímu pinu. Pull down Resistor (Pull down rezistor) : R down1 a R down2 označují hodnoty pull-down rezistorů, které jsou připojeny k pinům PA, PB a PD. Tyto rezistory jsou důležité pro zajištění definovaného stavu pinu, když není aktivní externí signál. Například pull-down rezistor může zajistit, že pin je v logické nule, když není připojen žádný aktivní signál. Pull up Resistor (Pull up rezistor) : R up1 a R up2 označují hodnoty pull-up rezistorů, které mají podobnou funkci jako pull-down rezistory, ale zajišťují logickou jedničku, když pin není aktivně připojen na nízkou úroveň. LVR (Low Voltage Reset) : V LVR1 a V LVR2 jsou hodnoty napětí pro ...
Další informace

Požadavky na napětí a proudy pro LCD displeje, paměťové karty/moduly a monitory

 LCD displeje (malé displeje) Napětí : 3 V až 15 V, některé specializované displeje mohou vyžadovat vyšší napětí až 30 V. Proud : V řádu mikroampérů (µA) až miliampérů (mA), v závislosti na velikosti a typu displeje. Paměťové karty a paměťové moduly Napětí : Typicky 5 V až 12 V pro programovací cykly, některé moderní technologie mohou pracovat s nižšími napětími (např. 3.3 V). Proud : Programovací proud může být v řádu desítek až stovek miliampérů (mA), v závislosti na technologii a rychlosti programování. Monitory s nízkou spotřebou energie (např. 24" monitory od BenQ nebo Acer) 24" monitory s nízkou spotřebou energie, jako jsou ty od značek BenQ nebo Acer, které mají nativní rozlišení 1920x1080 (Full HD), mají specifické požadavky na napájení a spotřebu: Typický příklad monitoru s nízkou spotřebou: Model : BenQ GW2480 nebo Acer R240HY Nativní rozlišení : 1920x1080 (Full HD) Úhlopříčka : 24 palců Spotřeba energie : 15-20 W Napájecí napětí : Obvykle 100-240 V AC (střídavý pr...
Další informace

Druhy nábojových pump

  Nábojové pumpy mohou být klasifikovány do různých typů na základě jejich funkce a způsobu, jakým mění napětí. Dva běžné typy jsou obyčejné nábojové pumpy (step-up nebo step-down) a invertující nábojové pumpy. Zde jsou hlavní rozdíly mezi nimi: Obyčejná nábojová pumpa (Step-up nebo Step-down) Funkce : Obyčejná nábojová pumpa může buď zvýšit (step-up) nebo snížit (step-down) vstupní napětí na požadovanou výstupní úroveň. Existují dva hlavní typy: Step-up (boost) nábojová pumpa : Zvyšuje vstupní napětí na vyšší výstupní napětí. Step-down (buck) nábojová pumpa : Snižuje vstupní napětí na nižší výstupní napětí. Použití : Tyto nábojové pumpy se používají v aplikacích, kde je potřeba změnit napěťovou úroveň bez změny polarity. Například: Zvýšení napětí pro napájení LED diod. Snížení napětí pro napájení mikrokontrolérů nebo jiných elektronických součástek. Schéma : Obyčejná nábojová pumpa používá kondenzátory a spínací prvky k přepínání napětí mezi různými stavy nabití a vybití, aby dos...
Další informace