ఛార్జ్ పంప్ సర్క్యూట్

పరిస్థితి చాలా సులభం - మీకు తక్కువ వోల్టేజ్ సరఫరా రైలు ఉంది, 3.3 వి అని చెప్పండి మరియు మీకు 5 వి అవసరమయ్యే శక్తినివ్వాలనుకుంటున్నారు. ఇది కఠినమైన కాల్, ముఖ్యంగా బ్యాటరీలు చేరి ఉంటే. స్పష్టమైన మార్గం స్విచ్ మోడ్ కన్వర్టర్, ప్రత్యేకంగా బూస్ట్ కన్వర్టర్.

ఇక్కడే మేము రోడ్‌బ్లాక్‌ను తాకుతాము - బూస్ట్ కన్వర్టర్లు తక్కువ శక్తుల వద్ద అసమర్థంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే నియంత్రణను పాయింట్‌పై ఉంచడానికి మరియు పవర్ స్విచ్‌ను నడపడానికి చాలా శక్తి వినియోగించబడుతుంది. అలాగే, ఈ రకమైన స్విచ్ మోడ్ కన్వర్టర్లు ధ్వనించేవి - మీరు సున్నితమైన సర్క్యూట్‌తో వ్యవహరిస్తుంటే ఇది సమస్య. మీరు అధిక ఇంజనీరింగ్ పరిష్కారం యొక్క అసౌకర్య స్థితిలో ఉన్నారు. లీనియర్ రెగ్యులేటర్లు రివర్స్‌లో పనిచేయవు, కాబట్టి ఇది అండర్-ఇంజనీరింగ్ అని తోసిపుచ్చింది.

కాబట్టి ఓవర్ ఇంజనీరింగ్ మరియు అండర్ ఇంజనీరింగ్ మధ్య రేఖను ఎక్కడ గీస్తాము?

ఈ సమస్యకు సమాధానం ఛార్జ్ పంప్ - ఇది ఒక రకమైన స్విచ్ మోడ్ విద్యుత్ సరఫరా. పేరు సూచించినట్లుగా, ఈ రకమైన కన్వర్టర్ వివిక్త ఛార్జీల చుట్టూ కదులుతుంది మరియు ఈ వివిక్త ఛార్జీలను నిల్వ చేసే భాగం కెపాసిటర్, కాబట్టి ఈ రకమైన కన్వర్టర్‌ను ఫ్లయింగ్ కెపాసిటర్ కన్వర్టర్ అని కూడా పిలుస్తారు.

ఛార్జ్ పంప్ కెపాసిటర్లను ఉపయోగించి ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క వివిక్త గుణకాలను సృష్టిస్తుంది.

ఛార్జ్ పంప్ ఎలా పని చేస్తుంది?

దీన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఉత్తమ మార్గం క్రింది పరిస్థితిని imagine హించుకోవడం.

మీరు 9V బ్యాటరీని ఉపయోగించి కెపాసిటర్‌ను ఛార్జ్ చేస్తారు, కాబట్టి కెపాసిటర్ అంతటా వోల్టేజ్ కూడా 9 వి. అప్పుడు మీరు మరొక కెపాసిటర్ తీసుకొని 9V వరకు ఛార్జ్ చేయండి. ఇప్పుడు సిరీస్‌లోని రెండు కెపాసిటర్లను కనెక్ట్ చేయండి మరియు వాటి అంతటా వోల్టేజ్‌ను కొలవండి - 18 వి.

ఈ ప్రాథమిక సూత్రం ఛార్జ్ పంప్ కార్యకలాపాల - రెండు కెపాసిటర్లు పడుతుంది వ్యక్తిగతంగా వాటిని వసూలు ఆపై, సిరీస్లో వాటిని చాలు నిజమైన బాధ్యతలు అమర్చడానికి ఎలక్ట్రానిక్ జరుగుతుంది పంపు అయితే.

వాస్తవానికి ఇది కేవలం రెండు కెపాసిటర్లకు మాత్రమే పరిమితం కాదు, అవుట్‌పుట్‌పై అధిక వోల్టేజ్‌లను పొందటానికి వరుస దశలను క్యాస్కేడ్ చేయవచ్చు.

ఛార్జ్ పంపుల పరిమితులు

మేము ఒకదాన్ని నిర్మించే ముందు, ఛార్జ్ పంపుల పరిమితులను తెలుసుకోవడం మంచిది.

1. అందుబాటులో ఉన్న అవుట్పుట్ కరెంట్ - ఛార్జ్ పంపులు చక్రాలలో ఛార్జ్ చేయబడిన మరియు విడుదలయ్యే కెపాసిటర్లు తప్ప మరేమీ కాదు కాబట్టి, అందుబాటులో ఉన్న కరెంట్ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది - సరైన చిప్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల మీకు 100 ఎంఏ లభిస్తుంది, కానీ తక్కువ సామర్థ్యంతో అరుదైన సందర్భాలు ఉన్నాయి.

2. మీరు జోడించిన ఎక్కువ దశలు వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ చాలా రెట్లు పెరుగుతుందని కాదు - ప్రతి దశ మునుపటి దశ యొక్క అవుట్పుట్ను లోడ్ చేస్తుంది, కాబట్టి అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ యొక్క సంపూర్ణ గుణకం కాదు. మీరు జోడించిన మరిన్ని దశల్లో ఈ సమస్య తీవ్రమవుతుంది.

ఛార్జ్ పంప్ సర్క్యూట్ నిర్మించడం

ఇక్కడ చూపిన సర్క్యూట్ సతత హరిత 555 టైమర్ IC ని ఉపయోగించే సాధారణ మూడు దశల ఛార్జ్ పంప్ కోసం. ఒక రకంగా చెప్పాలంటే, ఈ సర్క్యూట్ 'మాడ్యులర్' - అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను పెంచడానికి దశలను క్యాస్కేడ్ చేయవచ్చు (పరిమితి సంఖ్య రెండు మనస్సులో).

భాగాలు అవసరం

1. 555 ఓసిలేటర్ కోసం

• 555 టైమర్ - బైపోలార్ వేరియంట్
• 10uF ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ (డీకప్లింగ్)
• 2x 100nF సిరామిక్ కెపాసిటర్ (డీకప్లింగ్)
• 100 పిఎఫ్ సిరామిక్ కెపాసిటర్ (టైమింగ్)
• 1 కె రెసిస్టర్ (టైమింగ్)
• 10 కె రెసిస్టర్ (టైమింగ్)

2. ఛార్జ్ పంప్ కోసం

• 6x IN4148 డయోడ్లు (UF4007 కూడా సిఫార్సు చేయబడింది)
• 5x 10uF ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లు
• 100uF ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్

గమనించదగ్గ ముఖ్యమైన విషయం ఏమిటంటే, ఛార్జ్ పంప్‌లో ఉపయోగించే అన్ని కెపాసిటర్లను output హించిన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ కంటే కొన్ని వోల్ట్ల కోసం ఎక్కువగా రేట్ చేయాలి.

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం

ఇది బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో కనిపిస్తుంది:

ఛార్జ్ పంప్ సర్క్యూట్ వివరణ

1. 555 టైమర్

ఇక్కడ చూపిన సర్క్యూట్ సూటిగా 555 టైమర్ అస్టేబుల్ ఓసిలేటర్. టైమింగ్ భాగాలు సుమారు 500kHz పౌన frequency పున్యం కలిగిస్తాయి (ఇది బైపోలార్ 555 కోసం ఒక ఫీట్). ఈ అధిక పౌన frequency పున్యం ఛార్జ్ పంప్‌లోని కెపాసిటర్లు క్రమానుగతంగా 'రిఫ్రెష్' అవుతుందని నిర్ధారిస్తుంది, తద్వారా అవుట్‌పుట్‌లోని వోల్టేజ్ ఎక్కువ అలలు కలిగి ఉండదు.

2. ఛార్జ్ పంప్

మొత్తం సర్క్యూట్లో ఇది చాలా భయపెట్టే భాగం. ఇతర విషయాల మాదిరిగానే దీన్ని ఒకే యూనిట్‌గా విభజించడం ద్వారా అర్థం చేసుకోవచ్చు:

ప్రారంభ సమయంలో 555 టైమర్ యొక్క అవుట్పుట్ పిన్ 3 తక్కువగా ఉందని అనుకుందాం. ప్రతికూల టెర్మినల్ ఇప్పుడు గ్రౌన్దేడ్ అయినందున ఇది డయోడ్ ద్వారా కెపాసిటర్ ఛార్జింగ్ అవుతుంది. అవుట్పుట్ అధికంగా ఉన్నప్పుడు, నెగటివ్ పిన్ చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది - కాని కెపాసిటర్‌పై ఇప్పటికే ఛార్జ్ ఉన్నందున (డయోడ్ కారణంగా ఎక్కడికీ వెళ్ళలేము) కెపాసిటర్ యొక్క సానుకూల టెర్మినల్ వద్ద కనిపించే వోల్టేజ్ ఇన్పుట్ వోల్టేజ్‌ను రెట్టింపు చేస్తుంది.

కెపాసిటర్ యొక్క సానుకూల టెర్మినల్ ఇక్కడ ఉంది:

తుది ఫలితం ఏమిటంటే, మీరు 555 టైమర్ యొక్క అవుట్పుట్కు V _CC యొక్క ఆఫ్సెట్ను సమర్థవంతంగా జోడిస్తున్నారు.

50% అలల భారీ ఉన్నందున ఇప్పుడు ఈ వోల్టేజ్ నేరుగా అవుట్‌పుట్‌గా పనికిరానిది. దీన్ని పరిష్కరించడానికి, దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా మేము పీక్ డిటెక్టర్‌ను చేర్చుతాము:

పై సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్పుట్ ఇది:

మరియు మేము వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ను విజయవంతంగా రెట్టింపు చేసాము!

సర్క్యూట్ నిర్మాణ చిట్కాలు

అవుట్పుట్ పుష్-పుల్ దశ పరివర్తనల సమయంలో సరఫరాను దాదాపుగా తగ్గిస్తుంది కాబట్టి, బైపోలార్ 555 సరఫరా రైలులో ఉత్పత్తి చేసే స్పైక్‌లకు ప్రసిద్ది చెందింది. కాబట్టి డికప్లింగ్ తప్పనిసరి.

సరైన డికప్లింగ్ గురించి మీకు చెప్పడానికి నేను త్వరగా ప్రక్కతోవను తీసుకుంటాను.

ఏ డికప్లింగ్ లేకుండా ఓసిలేటర్ యొక్క V _సిసి పిన్ ఇక్కడ ఉంది:

సరైన డీకప్లింగ్‌తో అదే పిన్ ఇక్కడ ఉంది:

కొంచెం డికప్లింగ్ చేసే తేడాను మీరు స్పష్టంగా చూడవచ్చు.

ఛార్జ్ పంప్ దశకు తక్కువ ఇండక్టెన్స్ సిరామిక్ SMD కెపాసిటర్లు సిఫార్సు చేయబడ్డాయి. తక్కువ ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ ఉన్న షాట్కీ డయోడ్లు కూడా పనితీరును మెరుగుపరుస్తాయి.

సరైన అవుట్పుట్ దశతో (TC4420 వంటి గేట్ డ్రైవర్ కూడా) CMOS 555 ను ఉపయోగించడం వలన సరఫరా వచ్చే చిక్కులను తగ్గించవచ్చు (కాని తొలగించలేరు).

ఛార్జ్ పంప్ వైవిధ్యాలు

ఛార్జ్ పంపులు వోల్టేజ్‌ను పెంచడమే కాదు, వోల్టేజ్ ధ్రువణతను విలోమం చేయడానికి వీటిని ఉపయోగించవచ్చు.

ఈ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ రెట్టింపు వలె పనిచేస్తుంది - 555 అవుట్పుట్ అధికంగా ఉన్నప్పుడు, టోపీ ఛార్జ్ అవుతుంది మరియు అవుట్పుట్ తక్కువ ఛార్జ్ అయినప్పుడు రివర్స్ దిశలో రెండవ కెపాసిటర్ ద్వారా లాగబడుతుంది, అవుట్పుట్లో ప్రతికూల వోల్టేజ్ను సృష్టిస్తుంది.

ఛార్జ్ పంప్‌ను నేను ఎక్కడ ఉపయోగించగలను?

• ఒకే వోల్టేజ్ మాత్రమే అందుబాటులో ఉన్న సర్క్యూట్లో ఆప్-ఆంప్స్ కోసం బైపోలారిటీ సరఫరా. ఆప్-ఆంప్స్ ఎక్కువ కరెంట్ తినవు కాబట్టి ఇది సరైన ఫిట్. దీని గురించి మంచి విషయం ఏమిటంటే, ఇన్వర్టర్ మరియు డబుల్‌ను ఒకే అవుట్పుట్ నుండి నడపవచ్చు, 5V సరఫరా నుండి V 12V సరఫరాను సృష్టిస్తుంది.
• గేట్ డ్రైవర్లు - బూట్స్ట్రాపింగ్ ఒక ఎంపిక కాని ఛార్జ్ పంప్ అధిక వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది, అంటే 3.3 వి సరఫరా నుండి 12 వి గేట్ డ్రైవ్ ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో బూట్స్ట్రాపింగ్ మీకు 7V కన్నా ఎక్కువ ఇవ్వదు.

కాబట్టి ఛార్జ్ పంపులు ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క వివిక్త గుణకాలను సృష్టించడానికి ఉపయోగించే సరళమైన మరియు సమర్థవంతమైన పరికరాలు.