Firmware - Gennaoi 2014 / N°96 - (Page 42)

I Circuiti a Pompa di Carica Le pompe di carica ad alta tensione semplificano la conversione di potenza rispetto ai regolatori di commutazione basati su induttore, rendendo più facile il compito dei progettisti e contribuendo notevolmente alla riduzione dei costi di progetto. In questo articolo vediamo come e perché di STEVE KNOTH Senior Product Marketing Engineer, Power Products Group Linear Technology Corporation e pompe di carica, o convertitori di tensione a capacità commutata, occupano un piccolo spazio dello spettro operativo, tra i regolatori a commutazione lineari e quelli basati su induttore, e offrono un progetto alternativo al progettista poco incline a utilizzare le induttanze. Rispetto agli LDO, le pompe di carica hanno bisogno di un condensatore supplementare (detto "flottante") per funzionare, ma in genere sono leggermente più costose, hanno livelli di rumore in uscita più elevati e, solitamente, una corrente di uscita inferiore. Però offrono diversi vantaggi rispetto ai regolatori lineari, ad esempio un'efficienza maggiore e quindi una buona gestione termica, flessibilità nell'aumentare o ridurre la tensione o generare tensioni negative. In confronto ai tradizionali re- L golatori a commutazione, le pompe di carica hanno una corrente di uscita e un'efficienza inferiori, però sono più semplici da progettare e non hanno bisogno dell'induttore. I progressi tecnici recenti hanno consentito di ampliare il campo di tensioni di ingresso rispetto alle generazioni precedenti. Nella tabella 1 vengono messi a confronto i parametri operativi principali delle topologie citate. La pompa di carica utilizza i condensatori come accumulatori di energia per generare una tensione di uscita. Osserviamo, ad esempio, il circuito pompa di carica di base, detto "duplicatore", della figura 1. Esso raddoppia la tensione di ingresso usando un solo condensatore flottante (CFLY nello schema) e quattro switch interni (contrassegnati dalla "x" cerchiata) controllati da un clock a due fasi. Nella prima fase del clock (teta1 nello schema) una coppia di switch carica il condensatore flottante fino alla tensione di ingresso (VIN). Nella seconda fase del clock (teta2 nello schema) un terzo switch connette il terminale negativo del condensatore a VIN generando 2*VIN sul suo terminale positivo. Il quarto switch connette il terminale positivo del condensatore flottante al condensatore di uscita. In assenza di carico, la carica passa al condensatore di uscita in ogni ciclo finché l'uscita carica a 2*VIN, cioè raddoppiando la tensione di ingresso. In presenza di un carico in uscita, il condensatore di uscita fornisce la corrente di carico nella prima fase, mentre il condensatore flottante fornisce la Figura 1. Circuito di base di un duplicatore a pompa di carica FOCUS ON SKILLS INSIDE TOOLS ANALOG TIPS'N TRICKS MARKET NEWS SPOTLIGHT EVENTS ZAPPING MEMBERSHIP

Tabella dei contenuti per la edizione digitale del Firmware - Gennaoi 2014 / N°96

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