Источники напряжения на переключаемых конденсаторах

Главное достоинство таких источников — отсутствие дросселя, который помимо нетехнологичности изготовления и низких массогабаритных показателей может служить источником помех. На рис. 6.30 приведены два типа преобразователей постоянного напряжения в постоянное, которые содержат секцию переноса заряда, составленную из четырех ключей б', — S_A с двусторонней проводимостью, конденсатора C_v переносящего заряд, конденсатора С₂, поддерживающего постоянство напряжения на выходе, и инвертора для обеспечения двухтактного управления ключами.

Рассмотрим работу преобразователя с изменением полярности входного напряжения (рис. 6.30, а). В первом такте замкнуты ключи 5, и 5₃. Конденсатор C_v подключенный к входным зажимам, заряжается от первичного источника до напряжения U_BX. Отсоеди;

Рис. 6.30. Преобразователь напряжения на переключаемых конденсаторах с инверсией (а) и удвоением (б) напряжения ненный от входной цепи конденсатор С₂ поддерживает постоянство напряжение на нагрузке. Во втором такте замыкаются ключи S., и S₄. Конденсатор С, подключается обратной полярностью к выходным зажимам преобразователя и передает свой заряд на С₂ и в нагрузку.

В схеме удвоителя напряжения (рис. 6.30, б) конденсатор С, в первом такте заряжается через замкнутые ключи 5, и 5₃ до напряжения U_m. Во втором такте конденсатор С, с помощью ключей S₂ и 5₄ соединяется согласно последовательно с первичным напряжения U_BX, образуя цепь е удвоенным напряжением. Эта цепь подключается к выходным зажимам преобразователя и заряжает конденсатор С₂до напряжения t/_Bblx = 2U_KX.

Существует много различных микросхем с коммутируемыми конденсаторами, на которых строят стабилизированные преобразователи напряжения. В качестве примера приведем параметры преобразователя ИМС МАХ619: выходное напряжение — 5 В при токе нагрузки до 50 мА, коэффициент стабилизации — &_ст = 75; пределы изменения входного напряжения — 2—3,6 В, пульсации — нс более 100 мВ при емкости выходного конденсатора 10 мкФ; частота коммутации — 500 кГц; выходное сопротивление — R_Bm = 2 Ом; КПД при входном напряжении 3 В — 80%.

Рассмотрим схемные особенности и возможности микросхемы TPS601xx фирмы Texas Instruments для построения стабилизированных преобразователей (пунктир на рис. 6.31).

Микросхема содержит две секции переноса заряда; генератор тактовых импульсов; средства, формирующие напряжение ошибки; контроллер, управляющий переносом заряда; узел для запуска преобразователя и блокировки его работы. Возможны следующие режимы работы микросхемы:

• противофазный режим, в котором поступающие на секции переноса заряда импульсы сдвинуты на 180°. Поэтому когда конденсатор одной секции заряжается от первичного источника, конденсатор другой разряжается на выходную емкость, в результате чего уменьшаются пульсации выходного напряжения;

Рыс. 631. Типовая схема включения микросхемы TPS601xx в противофазном режиме с постоянной частотой.

ходного напряжения. Однако при малых нагрузках КПД микросхемы ниже, чем при работе с пропуском импульсов.

На рис. 6.31 представлено типовое включение микросхемы в противофазном режиме с постоянной частотой. При U_BX = 2,7 н- 5,4 В и емкости С_вх = 15 мкФ микросхема обеспечивает выходное напряжение 11_вых = 5 В, ток нагрузки 150 мА, при этом пульсации выходного напряжения от пика до пика не превышают 10 мВ; коэффициент стабилизации К_ст = 50; выходное сопротивление /?_вых = 0,1 Ом; КПД = 90% (при и_ш = 2,7 В) [15].