Qué es la bomba de carga: funcionamiento y sus aplicaciones

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Una bomba de carga es una cambiar fuente de alimentación en modo de tipo, que crea múltiplos discretos del voltaje de entrada utilizando un condensador. En baja electrónica de potencia en ciertas condiciones, donde tenemos un voltaje bajo, digamos 3.3V, pero requerimos 5V. Para superar esta situación, utilizamos un convertidor elevador. Estos convertidores son ineficientes a bajas potencias porque consumen mucha energía mientras están en funcionamiento, son dispositivos ruidosos y no funcionan en operación inversa. Por lo tanto, para superar este problema, utilizamos una fuente de alimentación en modo de interruptor llamada bomba de carga.

¿Qué es una bomba de carga?

Definición: Una bomba de carga es una CC para Convertidor DC , que produce una salida de alta eficiencia. Por lo general, operan a un nivel superior frecuencia . También se llama volar

Caracteristicas

Las siguientes son las características generales de la bomba de carga que son

Diagrama del circuito de la bomba de carga

El siguiente circuito generalmente consta de un interruptor 'S' o un

Bomba de carga de una sola etapa

Bomba de carga de una sola etapa

El siguiente circuito muestra la construcción de una bomba de carga de dos etapas donde la salida de la primera etapa se da como entrada a la segunda etapa y la salida de la segunda etapa se conecta en cascada con la etapa de carga de salida. Esta construcción permite que la bomba genere un voltaje de salida alto a partir del voltaje de entrada más bajo.

Etapa múltiple

Circuito de varias etapas de la bomba de carga

Trabajando

los funcionamiento de una bomba de carga se puede explicar usando un condensador. La función básica de un condensador es almacenar o cargar y descargar la carga siempre que sea necesario. Por ejemplo, tenemos un capacitor de capacitancia 9V, donde cargamos el capacitor hasta 9V y medimos usando un

La construcción del circuito práctico

Una bomba de carga de 3 etapas consta de 3 etapas de bomba de carga que se conectan en cascada una tras otra junto con un Temporizador 555 IC . Esta construcción aumenta el voltaje de salida.

Diagrama de circuito de 3 etapas

Diagrama de circuito de 3 etapas

Componentes utilizados

Los 2 componentes principales utilizados son el temporizador 555 IC y el circuito de la bomba

555 Horas

Un 555 IC consta de 8 pines, GND, disparador, salida, reinicio, fuente de alimentación, condensador de descarga, umbral, voltaje de control como se muestra a continuación.

555 IC Pin Diagrama

555 IC Pin Diagrama

Componentes utilizados en un 555 IC: condensador (desacoplamiento), 2 en el número 100 nF desacoplamiento frecuencia hasta 500 KHz, lo que ayuda a que el condensador de la bomba se actualice periódicamente para que el voltaje de salida no se ondule.

Circuito 555 IC

Circuito 555 IC

Circuito de la bomba de carga

Los componentes utilizados en este circuito son 6 diodos IN4148 (o UF4007), 5 condensadores electrolíticos de 10 µF, condensadores electrolíticos de 100 µF. El diagrama del circuito se muestra a continuación, la entrada a este circuito se toma del pin de salida 3 del 555 IC. La entrada permite que el capacitor se cargue usando el diodo. Del circuito podemos observar que el extremo negativo del condensador está conectado a tierra, cuando la salida del circuito sube, el pin negativo del condensador también sube. Pero como sabemos que el condensador ya almacena carga en su interior, el voltaje cuando se mide a través de él muestra un voltaje de entrada doble.

Circuito de la bomba de carga

Circuito de la bomba de carga

Pero el voltaje de salida obtenido consiste en un 50% de rizado, por lo tanto, para superar este efecto de rizado en la salida, agregamos un circuito adicional llamado detector de picos como se muestra a continuación.

Detector de picos

Detector de picos de una bomba de carga

Cargue la bomba como inversor de voltaje

Una bomba de carga no solo produce un alto voltaje de salida, sino que puede invertir el voltaje de salida. El diagrama del circuito es similar a un duplicador de voltaje donde el diodo en el circuito está conectado al revés como se muestra a continuación,

Circuito inversor

Circuito inversor

Trabajando

Cuando la salida de 555 IC sube, el condensador se carga y cuando la salida de IC baja, el condensador se descarga a través del segundo condensador en dirección hacia atrás. Por lo tanto, se genera un voltaje negativo en la salida del circuito.

Ventajas de la bomba de carga

Las siguientes son las ventajas

  • Bajo costo
  • Ocupa menos área
  • Compactable
  • Se puede utilizar en polaridad de voltaje invertido
  • Genera un alto voltaje de salida a partir del bajo voltaje de entrada.

Limitaciones de la bomba de carga

Las siguientes son las limitaciones

  • La corriente obtenida en la salida es muy baja, pero en ciertos casos, si se utiliza un IC compatible, podemos obtener una corriente de 100mA en la salida pero con menor eficiencia.
  • La salida es indirectamente proporcional a las etapas de entrada. es decir. si estas bombas se agregan en cada etapa desde el inicio hasta el final para obtener un alto voltaje de salida. Esta condición solo aumenta la complejidad del sistema y no genera un voltaje de salida alto.
  • La eficiencia depende del voltaje de salida.

Aplicaciones

los aplicaciones de la bomba de carga Incluya lo siguiente.

  • Se utilizan en RS-232 cambiadores de nivel, que impulsan tanto voltaje positivo (+ 10V) como negativo (-10V) desde el riel de suministro de energía de 5V o 3V.
  • Aplicación en LCD o blanco LED conductores , que generan un alto voltaje de polarización a partir de una única fuente de bajo voltaje
  • Utilizado en NMOS memorias y microprocesador a un voltaje negativo VBB
  • Utilizado en Puentes H en conductores de alta velocidad
  • Voltaje doble
  • Circuitos de bucle de bloqueo de fase PLL .

Por lo tanto, las bombas de carga son una de las aplicaciones de la electrónica de baja potencia, que genera una alta tensión de salida a partir de una baja tensión de entrada. También se denomina convertidor de condensador volador. Una sola etapa El circuito de la bomba de carga consta de un condensador, un interruptor o un diodo conectado a una fuente de voltaje. En algunas condiciones, la tensión de salida generada puede consistir en ondulaciones, que pueden eliminarse utilizando un detector de picos en la etapa de salida. Estos circuitos también pueden generar voltaje de salida invertido conectando el diodo en polaridad inversa. La principal ventaja de la bomba de carga es que son altamente eficientes y de construcción simple.