อ่าน 4 นาที
ปั๊มประจุ
วงจร ปั๊ม ประจุ เป็น วงจรแปลงไฟกระแสตรงเป็นกระแสตรง ชนิดหนึ่งที่ใช้ ตัวเก็บประจุ ในการเก็บประจุพลังงานเพื่อเพิ่มหรือลด แรงดัน ไฟฟ้า วงจรปั๊มประจุมี ประสิทธิภาพ สูง บางครั้งสูงถึง...
ปั๊มประจุ




วงจร ปั๊มประจุ เป็น วงจรแปลงไฟกระแสตรงเป็นกระแสตรงชนิดหนึ่งที่ใช้ตัวเก็บประจุในการเก็บประจุพลังงานเพื่อเพิ่มหรือลดแรงดัน ไฟฟ้า วงจรปั๊มประจุมีประสิทธิภาพ สูง บางครั้งสูงถึง 90–95% ในขณะที่เป็นวงจรทางไฟฟ้าที่เรียบง่าย
คำอธิบาย
วงจรชาร์จปั๊มใช้กลไกการสวิตช์แบบใดแบบหนึ่งเพื่อควบคุมการต่อแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟไปยังโหลดผ่านตัวเก็บประจุในวงจรสองขั้นตอน ในขั้นตอนแรก ตัวเก็บประจุจะต่อคร่อมแหล่งจ่ายไฟและชาร์จให้มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแรงดันนั้น ในขั้นตอนที่สอง วงจรจะถูกปรับเปลี่ยนเพื่อให้ตัวเก็บประจุต่ออนุกรมกับแหล่งจ่ายไฟและโหลด ซึ่งจะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่โหลดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า – ซึ่งเป็นผลรวมของแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟเดิมและแรงดันไฟฟ้าจากตัวเก็บประจุ ลักษณะการสั่นของแรงดันไฟฟ้าขาออกที่สูงขึ้นมักจะถูกทำให้เรียบโดยการใช้ตัวเก็บประจุขาออก
วงจรภายนอกหรือวงจรทุติยภูมิจะขับเคลื่อนการสวิตช์ โดยทั่วไปที่ความถี่หลายสิบกิโลเฮิร์ตซ์ไปจนถึงหลายเมกะเฮิร์ตซ์ ความถี่สูงช่วยลดปริมาณความจุที่ต้องการ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเก็บและปล่อยประจุจำนวนมากในรอบการทำงานที่สั้นลง
วงจรปั๊มประจุสามารถ เพิ่ม แรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่า สามเท่า ลด ลงครึ่งหนึ่ง กลับทิศทางแรงดันไฟฟ้า คูณหรือ ปรับขนาดแรงดันไฟฟ้าแบบเศษส่วน (เช่น × 3/2 , × 4/3 , × 2/3 เป็นต้น ) และสร้างแรงดันไฟฟ้าใดๆ ก็ได้ โดยการสลับโหมด อย่างรวดเร็ว ขึ้นอยู่กับตัวควบคุมและโครงสร้างวงจร
โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์เหล่านี้มักใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังต่ำ (เช่น โทรศัพท์มือถือ) เพื่อเพิ่มและลดแรงดันไฟฟ้าสำหรับส่วนต่างๆ ของวงจร ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานโดยการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายอย่างระมัดระวัง
คำศัพท์เฉพาะสำหรับ PLL
คำว่า"ปั๊มประจุ"มักใช้ใน วงจร ล็อกเฟส (PLL) แม้ว่าจะไม่มีการทำงานของการปั๊มเหมือนในวงจรที่กล่าวถึงข้างต้นก็ตาม ปั๊มประจุของ PLL เป็นเพียงแหล่งจ่ายกระแสแบบสวิตช์สองขั้ว ซึ่งหมายความว่ามันสามารถส่งพัลส์กระแสบวกและลบเข้าไปในตัวกรองลูปของ PLL ได้ มันไม่สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงหรือต่ำกว่าระดับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟและกราวด์ได้
แอปพลิเคชัน
- การใช้งานทั่วไปของวงจรปั๊มประจุคือในตัวแปลงระดับRS-232 ซึ่งใช้ในการสร้างแรงดันบวกและลบ (มักจะเป็น +10 Vและ −10 V) จากรางจ่ายไฟ 5 V หรือ 3 V เพียง ราง เดียว
- วงจรปั๊มประจุยังสามารถใช้เป็น ตัวขับ จอ LCDหรือLED สีขาว ได้ โดยสร้างแรงดันไบแอสสูงจากแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำเพียงแหล่งเดียว เช่น แบตเตอรี่
- ปั๊มประจุถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในหน่วยความจำ NMOS และไมโครโปรเซสเซอร์เพื่อสร้างแรงดันลบ "VBB" (ประมาณ −3 V) ซึ่งเชื่อมต่อกับซับสเตรต สิ่งนี้รับประกันว่าจุดเชื่อมต่อ N+-to-substrate ทั้งหมดจะถูกไบแอสย้อนกลับด้วยแรงดัน 3 V หรือมากกว่า ลดความจุของจุดเชื่อมต่อและเพิ่มความเร็วของวงจร[ 1 ]
- ปั๊มประจุที่ให้แรงดันไฟตก ลบ ถูกนำมาใช้ในเกมที่เข้ากันได้กับ NES ที่ไม่ได้รับอนุญาตจาก Nintendo เพื่อทำให้ชิปล็อกเอาต์ของ Nintendo Entertainment Systemหยุด ทำงาน [ 2 ]
- นับตั้งแต่ปี 2007 วงจรปั๊มประจุถูกรวมเข้าไว้ใน วงจรรวมของ EEPROMและหน่วยความจำแฟลช เกือบทั้งหมด อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการพัลส์แรงดันสูงเพื่อ "ล้าง" ข้อมูลที่มีอยู่ทั้งหมดในเซลล์หน่วยความจำเฉพาะก่อนที่จะสามารถเขียนค่าใหม่ลงไปได้ อุปกรณ์ EEPROM และหน่วยความจำแฟลชรุ่นแรกๆ ต้องการแหล่งจ่ายไฟสองแหล่ง: +5 V (สำหรับการอ่าน) และ +12 V (สำหรับการลบ) แต่ตั้งแต่ปี 2007 หน่วยความจำแฟลชและ EEPROM ที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ต้องการแหล่งจ่ายไฟภายนอกเพียงแหล่งเดียวเท่านั้น โดยทั่วไปคือ 1.8 V หรือ 3.3 V แรงดันที่สูงกว่าซึ่งใช้ในการลบเซลล์นั้นถูกสร้างขึ้นภายในโดยวงจรปั๊มประจุบนชิป
- วงจรปั๊มประจุถูกใช้ในวงจรบริดจ์ Hใน วงจรขับ ด้านสูง (high-side driver)สำหรับขับเกตของ MOSFETและIGBTแบบ n-channel ด้านสูงเมื่อจุดกึ่งกลางของบริดจ์ครึ่งตัวมีแรงดันต่ำ ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จผ่านไดโอด และประจุนี้จะถูกนำไปใช้ขับเกตของ FET ด้านสูงให้มีแรงดันสูงกว่าแรงดันแหล่งกำเนิด (source voltage) สองสามโวลต์ เพื่อเปิดใช้งาน วิธีนี้ได้ผลดี ตราบใดที่บริดจ์มีการสลับการทำงานอย่างสม่ำเสมอ และหลีกเลี่ยงความซับซ้อนของการต้องใช้แหล่งจ่ายไฟแยกต่างหาก และช่วยให้สามารถใช้อุปกรณ์ n-channel ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับสวิตช์ทั้งสองตัวได้ วงจรนี้ (ที่ต้องมีการสลับการทำงานของ FET ด้านสูงเป็นระยะ) อาจเรียกว่าวงจร "บูตสแตรป" (bootstrap circuit) และบางคนอาจแยกความแตกต่างระหว่างวงจรนี้กับวงจรปั๊มประจุ (ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีการสลับการทำงาน)
- การสร้างสัญญาณเบี่ยงเบนแนวตั้งแรงดันสูงสำหรับ จอภาพ หลอดภาพ (CRT) ทำได้โดยใช้ไอซี TDA1670A เป็นต้น เพื่อให้ได้การเบี่ยงเบนสูงสุด ขดลวด CRT ต้องการแรงดันประมาณ 50 V การใช้ตัวเพิ่มแรงดันแบบปั๊มประจุจากแหล่งจ่ายไฟ 24 V ที่มีอยู่แล้ว ช่วยลดความจำเป็นในการใช้แหล่งจ่ายไฟเพิ่มเติม
- โซลูชัน การชาร์จเร็วพลังงานสูงสำหรับอุปกรณ์พกพาอาศัยปั๊มประจุแทนตัวแปลงบัคเพื่อลดแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากประสิทธิภาพที่สูงขึ้นจะช่วยลดการเกิดความร้อน Samsung A23 ซึ่งรับกระแสอินพุต 3 Aสามารถชาร์จแบตเตอรี่ภายในได้ที่ 6 A ด้วยปั๊มกระแส 2:1 [ 3 ] SUPERVOOC 240 W ของ Oppo ไปไกลกว่านั้นโดยใช้ปั๊มประจุสามตัวแบบขนาน (ประสิทธิภาพที่อ้าง 98% [ 4 ] ) เพื่อแปลงจาก 24V/10A เป็น 10V/24A จากนั้นจึงรับโดยชุดแบตเตอรี่สองชุดแบบขนาน[ 5 ]
ดูเพิ่มเติม
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าค็อกครอฟต์-วอลตัน
- ตัวคูณแรงดันไฟฟ้า
- ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์
- สวิตช์ถ่ายโอนประจุ
- ตัวเพิ่มแรงดันไฟฟ้า
ลิงก์ภายนอก
- วงจรปั๊มประจุแบบไม่มีตัวเหนี่ยวนำ และวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า
- การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงบนชิป
- ตัวแปลง DC/DC แบบปั๊มประจุการใช้งาน วงจร และโซลูชันที่ใช้ตัวแปลง DC/DC แบบไม่มีตัวเหนี่ยวนำ (ปั๊มประจุ)
- การแปลง DC/DC โดยไม่ต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำคำอธิบายทั่วไปเกี่ยวกับการทำงานของปั๊มประจุ ตัวอย่างการใช้งานโดยใช้ตัวควบคุม Maxim
- วงจรปั๊มประจุ: ภาพรวมของกลยุทธ์การออกแบบและโครงสร้าง บทช่วยสอนโดย G. Palumbo และ D. Pappalardo
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ปั๊มประจุ
วงจร ปั๊ม ประจุ เป็น วงจรแปลงไฟกระแสตรงเป็นกระแสตรง ชนิดหนึ่งที่ใช้ ตัวเก็บประจุ ในการเก็บประจุพลังงานเพื่อเพิ่มหรือลด แรงดัน ไฟฟ้า วงจรปั๊มประจุมี ประสิทธิภาพ สูง บางครั้งสูงถึง...
คำอธิบาย
วงจรชาร์จปั๊มใช้กลไกการสวิตช์แบบใดแบบหนึ่งเพื่อควบคุมการต่อแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟไปยังโหลดผ่านตัวเก็บประจุในวงจรสองขั้นตอน ในขั้นตอนแรก ตัวเก็บประจุจะต่อคร่อมแหล่งจ่ายไฟและชาร์จให้มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแรงดันนั้น ในขั้นตอนที่สอง...
คำศัพท์เฉพาะสำหรับ PLL
คำว่า "ปั๊มประจุ" มักใช้ใน วงจร ล็อกเฟส (PLL) แม้ว่าจะไม่มีการทำงานของการปั๊มเหมือนในวงจรที่กล่าวถึงข้างต้นก็ตาม ปั๊มประจุของ PLL เป็นเพียงแหล่งจ่ายกระแสแบบสวิตช์สองขั้ว ซึ่งหมายความว่ามันสามารถส่งพัลส์กระแสบวกและลบเข้าไปในตัวกรองลูปของ PLL ได้...
แอปพลิเคชัน
การใช้งานทั่วไปของวงจรปั๊มประจุคือใน ตัวแปลงระดับ RS-232 ซึ่งใช้ในการสร้างแรงดันบวกและลบ (มักจะเป็น +10 V และ −10 V) จาก รางจ่ายไฟ 5 V หรือ 3 V เพียง ราง เดียว วงจรปั๊มประจุยังสามารถใช้เป็น ตัวขับ จอ LCD หรือ LED สีขาว ได้...