ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแบบสวิตช์

ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแบบสวิตช์จะทำการถ่ายโอนพลังงานและการแปลงแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ตัวเก็บประจุ ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าของคาปาซิเตอร์แบบสวิทช์ส่วนใหญ่มีสองประเภทอันดับแรกคือวงจรอินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้าและวงจรที่สองคือวงจรแรงดันไฟฟ้าสองเท่า วงจรประเภทนี้เรียกกันทั่วไปว่าวงจรปั๊มประจุ

ในโครงการนี้เราจะออกแบบอินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้าของคาปาซิเตอร์แบบสวิตช์โดยใช้Texas Instruments LMC7660S IC และสร้างวงจรบนเขียงหั่นขนมแบบไม่บัดกรีเพื่อแสดงให้เห็นถึงการทำงาน วงจรนี้ง่ายมากเนื่องจากต้องใช้ตัวเก็บประจุภายนอกเพียงสองตัวเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง

Switched Capacitor Voltage Inverter ทำงานอย่างไร?

ด้านล่างเป็นแผนภาพบล็อกการทำงานของ IC 7600S นำมาจากแผ่นข้อมูลของ

IC ประกอบด้วยสวิตช์ขนาดใหญ่สี่ตัว (ส่วนใหญ่เป็น MOSFET) ในช่วงครึ่งแรกของคลื่นการสลับอินพุตสวิตช์ S1 และ S3 จะปิดดังนั้นจึงชาร์จตัวเก็บประจุ Cp ของปั๊มเพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้า V + ในช่วงครึ่งหลังของคลื่นการสลับสวิตช์ S2 และ S4 จะปิดและ S1 และ S3 จะเปิดขึ้น เมื่อ S2 เชื่อมต่อตัวเก็บประจุของปั๊มกับกราวด์ตัวเก็บประจุเอาท์พุท Cr จะพัฒนาแรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็น -V + / 2 หลังจากเปลี่ยนรอบสองสามแรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุเอาท์พุทจะเท่ากับ -V + ณ จุดนี้แรงดันไฟฟ้าขาออกเป็นลบของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและกระแสอินพุตจะเท่ากับกระแสเอาต์พุตโดยประมาณ

คุณสมบัติ:

นี่คือรายการคุณสมบัติของ LMC7660 IC

• ง่าย ๆ การแปลง + 10V ลอจิกซัพพลายเป็น -10V ซัพพลาย
• การคูณแรงดันไฟฟ้าอย่างง่าย (VOUT = (-) nVIN)
• ใช้งานง่าย - ต้องใช้ส่วนประกอบ Passive ภายนอกที่ไม่สำคัญเพียง 2 ชิ้น
• ประสิทธิภาพการแปลงแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดโดยทั่วไป 99%
• ประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยทั่วไป 98%
• ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้กว้าง 1.5V ถึง 10.0V
• ไม่มีไดโอดภายนอกเกินอุณหภูมิเต็ม และช่วงแรงดันไฟฟ้า

ส่วนประกอบที่จำเป็น

ส. เลขที่	อะไหล่	ประเภท	ปริมาณ
1	LMC7660	เข้าใจแล้ว	1
2	10 ยูเอฟ	คาปาซิเตอร์	1
3	10K	ตัวต้านทาน	1
4	หน่วยจ่ายพลังงาน	DC (0 - 10) โวลต์	1
5	สายวัดเดี่ยว	ทั่วไป	6
6	เขียงหั่นขนม	ทั่วไป	1

แผนภาพ

ด้านล่างเป็นวงจรสำหรับ Switched-Capacitor แปลงแรงดันไฟฟ้าที่นำมาจากแผ่นข้อมูล

การประยุกต์ใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ IC LMC7660S

นี่คือ IC ขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพและมีประโยชน์ซึ่งสามารถใช้ในแอพพลิเคชั่นต่างๆ

• สมมติว่าคุณต้องวัดแรงดันไฟฟ้าTrue RMSด้วยความช่วยเหลือของไมโครคอนโทรลเลอร์ คุณต้องมีOp-Ampเพื่อขยายสัญญาณACอินพุตและแหล่งจ่ายไฟแบบขั้วคู่เพื่อจ่ายไฟให้กับ Op-Amp ในสถานการณ์นี้LMC7660 ICจะมีประโยชน์มาก ด้วยการใส่ IC นี้และตัวเก็บประจุราคาไม่แพงสองตัวในวงจรของคุณคุณสามารถสร้างค่าลบของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้อย่างง่ายดาย
• ในสถานการณ์อื่นที่คุณจำเป็นต้องขยายสัญญาณจากไมโครโฟนแบบ capacitiveก็ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟคู่เพื่อขยายสัญญาณอย่างเหมาะสม ในสถานการณ์เช่นนี้ไอซี 7660 มีประโยชน์มาก
• ในการจ่ายไฟจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟขั้วคู่ของแอมพลิฟายเออร์ Push-Pull
• On-Board Negative Supply สำหรับ Dynamic RAMs
• IC นี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมโทรคมนาคมซึ่งใช้ในการจ่ายไฟให้กับOP07 Op-AmpและAnalog Multiplexer CD4051ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของวงจรทั้งหมดเนื่องจากใช้ในการวัดแรงดันแบตเตอรี่, แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอินพุต, และฉันnput กระแส

สิ่งที่ควรทำและไม่ควรทำ

• แรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดของ IC นี้คือ 10V แรงดันไฟฟ้าอินพุตที่สูงกว่า 10V จะทำให้ IC นี้เสียหายอย่างแน่นอน
• Pin-6 ของ IC คือพิน LV (แรงดันไฟฟ้าต่ำ) หากแรงดันไฟฟ้าอินพุตอยู่ที่≤3.5Vพินนี้ควรต่อสายดิน มิฉะนั้นพินนี้ควรอยู่ในสถานะลอย
• ควรวางตัวเก็บประจุ CP ไว้ใกล้กับ IC ไม่เช่นนั้น IC จะสามารถล็อคได้
• เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรสามารถใช้ตัวเก็บประจุที่มีค่า ESR ต่ำได้
• สิ่งหนึ่งที่ควรทราบก็คือประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อกระแสโหลดเพิ่มขึ้นเช่นมีกระแสโหลด 40 mA ประสิทธิภาพจะอยู่ที่ประมาณ 75%

ฉันหวังว่าคุณจะชอบบทความนี้และเรียนรู้สิ่งใหม่ ๆ จากบทความนี้ หากคุณมีข้อสงสัยคุณสามารถถามได้ในความคิดเห็นด้านล่างหรือสามารถใช้ฟอรัมของเราสำหรับการอภิปรายโดยละเอียด