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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spulenlose Charge-Pumps


Autor: Martin R. (herki)
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Guten Abend

Hat jemand Erfahrung mit spulenlosen Charge-Pumps?

Was mich besonders interessiert:
* Ripple
* Regelgeschwindigkeit
* Störaussendung

Eingangsspannung 1,8V+-10%
Ausgangsspannung sollte 3,3V+-5% sein.
Strom: max 100mA

Auf was muss man besonders achten?

Über Hinweise und Antworten bin ich sehr dankbar.

Viele Grüße

Martin

Autor: Hp M. (nachtmix)
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Martin R. schrieb:
> Eingangsspannung 1,8V+-10%
> Ausgangsspannung sollte 3,3V+-5% sein.

Nicht besonders gut.
Man braucht nicht zu regeln, aber dann schlagen die 10% 
Eingangsspannungsschwankung auf den Ausgang durch.
Wenn man abregelt, verschlechtert man den Wirkungsgrad.

Den höchsten Wirkungsgrad ereichen Ladungspumpen, wenn ihre 
Auagangsspannung nahezu ein ganzzahliges Vielfaches der Eingangsspannung 
beträgt.
Je mehr die Ausgangsspannung davon abweicht, umso höher sind die 
Innenwiderstände der Schalter (oder der Quelle), die letzlich den 
Wirumngsgrad verschlechtern.
Im Idealfall haben alle Kondensatoren die volle Spannung und ändern sie 
während eines Zyklus auch möglichst wenig.
---> grosse Kapazitäten, geringes Ripple anstreben.
---> Niedrige Schaltfrequenzen verringern den Steuerleistungsbedarf, 
aber vergrössern andererseits den Ripple.

: Bearbeitet durch User
Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Ich würd so'n Kack zu Zeiten günstiger PWM-ICs nur in Ausnahmefällen 
bauen, und auch nur wenn ich keine besonders genaue Ausgangsspannung 
regel muß, die Ladungspumpe also nur eine Hilfsspannung ohne große Last 
bereitstellen muß.

Autor: Gästchen (Gast)
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Ja, die sind gut. Für einige Fälle. Wie halt immer in der Elektronik.

Vorteile:
- Keine Spulen, Sehr kleine Flächen möglich
- Teils enorm guter Wirkungsgrad (>90%) *1)
- Rippel kann sehr gering sein
- Gut für kleine bis sehr kleine Ströme.
- Negative Spannungen erzeugen ist mögich

Nachteile
- Für größere Ströme geht nix
- schlechter Wirkungsgrad für bestimmte Spannungen *1)

*1) Siehe dazu Fig 2-5 vom Beispiel:
http://www.microchip.com/wwwproducts/en/MCP1252

Summa Sumarum kann man sie empfehlen, wenn:
- man wenig Strom braucht
- wenig Boardfläche zur Verfügung hat

Die oben genannte MCP1252 hab ich schon öfter verwendet. z.B. für 
5V-Versorgungen bei LiPo-Geräten. Hatte nie Probleme damit.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Wo hast Du denn den Schrott rauskopiert?
Aus Opas Schaltungsbuch anno 1912?

Drosselwandler sind heute ebenfalls sehr klein realisierbar und 
erreichen so hohe Wirkungsgrade, negative Spannungen sind ebenfalls kein 
Problem, bei deutlich mehr Bumms als ein eine Ladungspumpe auf gleichem 
Raum je könnte.

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Man kann auch MAX232 und ähnliche Typen nehmen, da ist eine Ladungspumpe 
drin. Schwierig wird aber die kleine Betriebsspannung sein, hier sind 
ein paar Typen gelistet:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Versorgung_aus_einer_Zelle#Ladungspumpen

Autor: Gästchen (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Wo hast Du denn den Schrott rauskopiert?
> Aus Opas Schaltungsbuch anno 1912?

Du scheinst noch in den 80ern zu leben, und die damals üblichen 
Ladungspumpen im Kopf zu haben. Wenn man dagegen moderne, integrierte 
nimmt, dann ist man mit 3x0402 Kerko + SOT23-5 dabei. Mach das mal mit 
gleicher Boardfläche mit Drossel.

> Drosselwandler sind heute ebenfalls sehr klein realisierbar und
> erreichen so hohe Wirkungsgrade, negative Spannungen sind ebenfalls kein
> Problem, bei deutlich mehr Bumms als ein eine Ladungspumpe auf gleichem
> Raum je könnte.

Schrieb ich doch:
Wenn Bumms nötig, dann Ladungspumpe nix gut.
Wenn ganz wenig Bumms, dan Boost nix gut.

Hint:
Designe mal einen Boost für 3,3->5V mit 10mA. Soll aber nicht skippen. 
Viel Spass.

PS:
Ladungspumpen finden sich in großer Anzahl in vielen IC. Die sind nicht 
von 1912.

Autor: DaBen (Gast)
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Ich greife mal hier den Topic auf weil ich mich auch dafür interessiere.

Konkret würde ich gerne mit der LTC3245 bei kleinen Sensoren am CAN Bus 
von 36 Volt auf 3,3 oder 5 Volt runter. Die Schaltung bei Linear sieht 
ja im Prinzip nur drei Kondensatoren (Eingang, Ausgang so wie Storage) 
und einen Widerstand vor.
Das Ding gibt es in MSOP so wie DFN, die Fläche wäre verlockend klein 
und der Wirkungsgrad ab 50 - 90 % je nach Last, ab 100 uA. Nen linearer 
hätte ja etwas weniger als 10%. bei 36 V->3,3 V

Würdet ihr da noch weitere in / output Filter vorsehen z.B. nen PI 
filter am Eingang oder nen nachgeschaltetes LC Glied um Störaussendungen 
in beide Richtungen gering zu halten?

Vielen Dank.

Autor: DaBen (Gast)
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Falls jemanden diese Frage auch einmal quälen sollte
und er der Suchfunktion mächtig ist, verweise ich hier mal auf

http://cds.linear.com/docs/en/article/P373_EN-ChargePumps.pdf

Damit habe ich mir meine Frage selbst beantwortet.

Grüße.

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