충전 펌프

Charge pump
DC 전압 공급이 있는 2단 충전 펌프 및 펌프 제어 신호0 S
다이오드가 있는 딕슨 충전 펌프
MOSFET 포함 Dickson 충전 펌프
PLL 충전 펌프

충전 펌프는 DC-DC 컨버터의 일종으로, 전압을 올리거나 낮추기 위해 에너지 충전 저장용 캐패시터를 사용합니다.충전펌프 회로는 전기적으로 단순한 회로이지만 때로는 90~95%의 높은 효율을 달성할 수 있습니다.

묘사

충전 펌프는 어떤 형태의 스위칭 장치를 사용하여 콘덴서를 통한 부하에 걸친 공급 전압의 연결을 제어합니다.2단계 사이클에서 첫 번째 단계에서는 콘덴서가 전원 공급 장치 전체에 연결되어 동일한 전압으로 충전됩니다.두 번째 단계에서는 캐패시터가 공급 및 부하와 직렬이 되도록 회로를 재구성합니다.이렇게 하면 부하 전체에서 전압이 두 배로 증가합니다. 즉, 원래 공급 전압과 콘덴서 전압의 합입니다.고전압 스위치 출력의 펄스 특성은 종종 출력 캐패시터를 사용하여 완화됩니다.

외부 회로 또는 보조 회로는 일반적으로 수십 킬로헤르츠에서 수 메가헤르츠까지 스위칭을 구동합니다.고주파수는 짧은 사이클에서 저장 및 덤프되는 전하가 적기 때문에 필요한 캐패시턴스의 양을 최소화합니다.

충전 펌프는 전압을 2배, 3배, 반전압, 반전전압, 전압(예: ×3/2, ×4/3, ×2/3 등)을 부분적으로 증배 또는 스케일링할 수 있으며 컨트롤러와 회로 토폴로지에 따라 모드 간에 빠르게 교대로 임의의 전압을 생성할 수 있습니다.

이들은 일반적으로 저전력 전자제품(휴대전화 등)에서 회로의 다른 부분에서 전압을 올리거나 낮추기 위해 사용됩니다.이것에 의해, 전원 전압을 신중하게 제어해 소비 전력을 최소한으로 억제할 수 있습니다.

PLL 용어

차지 펌프라는 용어는 위에서 설명한 회로와 달리 펌핑 동작이 수반되지 않더라도 PLL(Phase-Locked Loop) 회로에서도 일반적으로 사용됩니다.PLL 충전 펌프는 바이폴라 스위치 전류원에 불과합니다.즉, PLL의 루프 필터에 양의 전류 펄스 및 음의 전류 펄스를 출력할 수 있습니다.전원 및 접지 공급 레벨보다 높거나 낮은 전압을 생성할 수 없습니다.

적용들

  • 충전 펌프 회로의 일반적인 용도는 RS-232 레벨 시프터이며, RS-232 레벨 시프터는 단일 5V 또는 3V 전원 공급 레일에서 양의 전압과 음의 전압(대개 +10V 및 -10V)을 도출하는 데 사용됩니다.
  • 충전 펌프는 LCD 또는 흰색 LED 드라이버로도 사용할 수 있으며 배터리 등의 단일 저전압 전원에서 높은 바이어스 전압을 생성합니다.
  • 충전 펌프는 NMOS 메모리 및 마이크로프로세서에서 기판에 연결된 음전압 "VBB"(약 -3V)를 생성하기 위해 광범위하게 사용됩니다.이를 통해 모든 N+-기판 접합부가 3V 이상 역방향으로 바이어스되어 접합 캐패시턴스가 감소하고 회로 [1]속도가 향상됩니다.
  • 음전압 스파이크를 제공하는 충전 펌프는 닌텐도가 허가하지 않은 NES 호환 게임에 닌텐도 엔터테인먼트 시스템 록아웃 [2]칩을 작동시키기 위해 사용되어 왔다.
  • 2007년 현재 충전 펌프는 거의 모든 EEPROM 및 플래시 메모리 집적회로에 통합되어 있습니다.이 장치들은 새로운 값으로 쓰기 전에 특정 메모리 셀의 기존 데이터를 "제거"하기 위해 고전압 펄스가 필요합니다.초기 EEPROM 및 플래시 메모리 디바이스에는 +5V(읽기용)와 +12V(삭제용)의 2개의 전원장치가 필요했습니다.2007년 현재 시판되고 있는 플래시 메모리와 EEPROM 메모리는 외부 전원장치(일반적으로 1.8V 또는 3.3V)를 1개만 필요로 합니다.셀 소거에 사용되는 높은 전압은 온칩 충전 펌프에 의해 내부적으로 생성됩니다.
  • 충전 펌프는 하이사이드 드라이버의 H브릿지에서 하이사이드 N채널 파워 MOSFET 및 IGBT를 게이트 구동하기 위해 사용됩니다.하프 브리지의 중심이 낮으면 콘덴서가 다이오드를 통해 충전되고, 이 전하가 나중에 하이사이드 FET의 게이트를 소스 전압보다 몇 볼트 높게 구동하여 스위치를 켜는 데 사용됩니다.이 전략은 브릿지를 정기적으로 스위칭하여 별도의 전원장치를 가동해야 하는 복잡성을 회피하고 보다 효율적인n채널 디바이스를 양쪽 스위치로 사용할 수 있는 경우에 유효합니다.이 회로(하이사이드 FET의 정기 스위칭 필요)는 "부트스트랩" 회로라고도 불리며, 일부는 이 회로와 충전 펌프(스위칭 필요 없음)를 구별합니다.
  • CRT 모니터의 수직 편향 회로.예를 들어 IC TDA1670A를 사용하는 경우.최대 편차를 달성하려면 CRT 코일에 최대 50V가 필요합니다.24V 공급 라인의 충전 펌프 트릭을 통해 다른 전압이 필요하지 않습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Jenne, F. "기판 바이어스 회로", 미국 특허 3794862A, 1974년 2월 26일.
  2. ^ 케빈 호튼.Colordreams 리비전 C최종 변경 2007-09-30.2011-09-15에 접속.

충전 펌프의 전력 손실 계산에 동등한 저항 개념 적용

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외부 링크