11.03.2012, 01:30 PM
Ladungspumpe
In einer Ladungspumpe wird eine Eingangsgleichspannung (die kann auch 0 V sein) mit Hilfe einer Pump-Wechselspannung erhöht.
Im nebenstehenden Beispiel ist die Pumpspannung eine Rechteckspannung mit einem Minimalpegel von 0V und einem Maximalpegel von 5V (idealisierte TTL-Schwingung). Die Eingangsspannung "Uin" sei 5 V.
Ladunspumpe: OFF-Zeit OFF-Zeit
Im low-Teil der Rechteckschwingung liegt am oberen Ende von C1 nur 0 V, am unteren jedoch 4,3 V an (0,7 V Spannungsabfall über die Diode D1. Der Kondensator C1 wird also auf 4,3V aufgeladen; in ihm ist nun die Ladung Q=C*U=C*4,3V gespeichert (C=Kapazität des Kondensators).
Am Kondensator C2, und damit am Ausgang, liegen 3,6 V an (4,3V abzüglich 0,7 V Spannungsabfall über die Diode D2).
Ladungspumpe: ON-Zeit ON-Zeit
Schaltet die Rechteckschwingung nun auf 5 V um, versucht auch die untere Seite des Kondensators ihren Spannungspegel um 5 V anzuheben. Die Diode D2 wird aber leitend, sobald die Spannung am Punkt zwischen D1 und D2 den Wert 4,3V überschreitet, und die Ladung von C1 fließt dann über D2 in C2. Dadurch lädt sich C2 weiter auf, und die Spannung am Ausgang steigt an.
Der maximale Spannungszuwachs an C2 beträgt 4,3 V (5 V Schwingungsamplitude abzüglich 0,7 V Spannungsabfall über die Diode D2) und damit die maximale Ausgangsspannung 3,6V + 4,3V = 7,9V.
Zwei Ladungspumpen in Reihe Es lassen sich mehrere Ladungspumpen hintereinander schalten. Jede zusätzliche Stufe vergrößert die Eingangsspannung um weitere 2,9V. Mit solchen Kaskaden lassen sich auch Hochspannungen erzeugen, dann sollte man aber größere Schwingamplituden als 5V verwenden um das Verhältnis von Diodenspannungsabfall zu Pumpgewinn zu verbessern. Bei einer Schwingamplitude von 100V kann man die Diodenverluste schon fast vergessen. Der Spannungszuwachs pro Stufe erreicht dann 97,9 V.
Die gesamte Energie, die am Ausgang zur Verfügung stellt, wird durch C1 gepumpt. Hier muss also ein großer Kondensator verwendet werden, der eine geringe Induktivität besitzt, ansonsten kann er leicht überhitzen. Soll die Kapazität der Kondensatoren klein gehalten werden, kann man auch die Pumpfrequenz erhöhen. Das stellt aber auch höhere Anforderungen an die Frequenztauglichkeit der Kondensatoren. Ein Siebelko, der für 50 Hz entwickelt wurde, kann bei 10 kHz so große interne Verluste aufweisen, dass er überhitzt. Die Hersteller bieten spezielle Elkotypen für hohe Schaltfrequenzen an. Die haben geringere innere Induktivitäten, sind meist etwas größer und teurer als die Standardtypen.
In einer Ladungspumpe wird eine Eingangsgleichspannung (die kann auch 0 V sein) mit Hilfe einer Pump-Wechselspannung erhöht.
Im nebenstehenden Beispiel ist die Pumpspannung eine Rechteckspannung mit einem Minimalpegel von 0V und einem Maximalpegel von 5V (idealisierte TTL-Schwingung). Die Eingangsspannung "Uin" sei 5 V.
Ladunspumpe: OFF-Zeit OFF-Zeit
Im low-Teil der Rechteckschwingung liegt am oberen Ende von C1 nur 0 V, am unteren jedoch 4,3 V an (0,7 V Spannungsabfall über die Diode D1. Der Kondensator C1 wird also auf 4,3V aufgeladen; in ihm ist nun die Ladung Q=C*U=C*4,3V gespeichert (C=Kapazität des Kondensators).
Am Kondensator C2, und damit am Ausgang, liegen 3,6 V an (4,3V abzüglich 0,7 V Spannungsabfall über die Diode D2).
Ladungspumpe: ON-Zeit ON-Zeit
Schaltet die Rechteckschwingung nun auf 5 V um, versucht auch die untere Seite des Kondensators ihren Spannungspegel um 5 V anzuheben. Die Diode D2 wird aber leitend, sobald die Spannung am Punkt zwischen D1 und D2 den Wert 4,3V überschreitet, und die Ladung von C1 fließt dann über D2 in C2. Dadurch lädt sich C2 weiter auf, und die Spannung am Ausgang steigt an.
Der maximale Spannungszuwachs an C2 beträgt 4,3 V (5 V Schwingungsamplitude abzüglich 0,7 V Spannungsabfall über die Diode D2) und damit die maximale Ausgangsspannung 3,6V + 4,3V = 7,9V.
Zwei Ladungspumpen in Reihe Es lassen sich mehrere Ladungspumpen hintereinander schalten. Jede zusätzliche Stufe vergrößert die Eingangsspannung um weitere 2,9V. Mit solchen Kaskaden lassen sich auch Hochspannungen erzeugen, dann sollte man aber größere Schwingamplituden als 5V verwenden um das Verhältnis von Diodenspannungsabfall zu Pumpgewinn zu verbessern. Bei einer Schwingamplitude von 100V kann man die Diodenverluste schon fast vergessen. Der Spannungszuwachs pro Stufe erreicht dann 97,9 V.
Die gesamte Energie, die am Ausgang zur Verfügung stellt, wird durch C1 gepumpt. Hier muss also ein großer Kondensator verwendet werden, der eine geringe Induktivität besitzt, ansonsten kann er leicht überhitzen. Soll die Kapazität der Kondensatoren klein gehalten werden, kann man auch die Pumpfrequenz erhöhen. Das stellt aber auch höhere Anforderungen an die Frequenztauglichkeit der Kondensatoren. Ein Siebelko, der für 50 Hz entwickelt wurde, kann bei 10 kHz so große interne Verluste aufweisen, dass er überhitzt. Die Hersteller bieten spezielle Elkotypen für hohe Schaltfrequenzen an. Die haben geringere innere Induktivitäten, sind meist etwas größer und teurer als die Standardtypen.
Nur schnell noch....ohh.....hmm.....shit......na egal!
Nicht alles was funktioniert sollte es auch.
Nicht alles was funktioniert sollte es auch.