Charge pump что это

Charge Pump PLL

Заряжайтесь PLL Насоса будет удален в будущем релизе. Чтобы спроектировать управляемые напряжением генераторы (VCOs) и фазовую подстройку частоты (PLLs), используйте Фазовую подстройку частоты (Mixed-Signal Blockset) блоки.

Библиотека

Подбиблиотека Components Синхронизации

Описание

PLL Насоса Заряда (фазовая подстройка частоты) блок автоматически настраивает фазу локально сгенерированного сигнала совпадать с фазой входного сигнала. Это подходит для использования с цифровыми сигналами.

Этот PLL имеет эти три компонента:

• Детектор фазы последовательной логики, также названный цифровым детектором фазы или детектором фазы/частоты.
• Фильтр. Вы задаете передаточную функцию фильтра с помощью параметров Lowpass filter denominator и Lowpass filter numerator. Каждый — вектор, который дает коэффициенты соответствующего полинома в порядке убывающих степеней s . Чтобы спроектировать фильтр, используйте функции такой как butter , cheby1 , и cheby2 в программном обеспечении Signal Processing Toolbox™. Фильтр по умолчанию является Чебышевским фильтром типа II, передаточная функция которого является результатом команды ниже.

[num, den] = cheby2(3,40,100,'s')

Этот блок принимает основанный на выборке скалярный входной сигнал. Входной сигнал представляет полученный сигнал. Эти три выходных порта производят:

• Выход фильтра
• Выход детектора фазы
• Выход VCO

Детектор фазы последовательной логики работает с нулевыми пересечениями формы волны сигнала. Точка равновесия разности фаз между входным сигналом и сигналом VCO равняется π. Детектор последовательной логики может компенсировать любое различие в частоте, которое может существовать между VCO и частотой входящего сигнала. Следовательно, детектор фазы последовательной логики действует как детектор частоты.

Для получения дополнительной информации, Фазовая подстройка частоты.

Параметры

Lowpass filter numerator

Числитель lowpass фильтрует передаточную функцию, представленную как вектор, который перечисляет коэффициенты в порядке убывающих степеней s .

Lowpass filter denominator

Знаменатель lowpass фильтрует передаточную функцию, представленную как вектор, который перечисляет коэффициенты в порядке убывающих степеней s .

VCO input sensitivity (Hz/V)

Это значение масштабирует вход к VCO и, следовательно, сдвиг от значения VCO quiescent frequency. Модулями VCO input sensitivity является Герц на вольт.

VCO quiescent frequency (Hz)

Частота VCO сигнализирует, когда напряжение применилось к нему, нуль. Это должно совпадать с частотой входного сигнала.

VCO initial phase (rad)

Начальная фаза сигнала VCO.

VCO output amplitude

Амплитуда сигнала VCO.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Темы

Представлено до R2006a

Документация Communications Toolbox

• Примеры
• Функции и другая ссылка
• Информация о релизах
• PDF-документация

Поддержка

• MATLAB Answers
• Помощь в установке
• Отчеты об ошибках
• Требования к продукту
• Загрузка программного обеспечения

© 1994-2021 The MathWorks, Inc.

• Условия использования
• Патенты
• Торговые марки
• Список благодарностей

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте
Войти
Памятка переводчика

1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.

2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.

3. Сохраняйте структуру оригинального текста — например, не разбивайте одно предложение на два.

4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.

5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.

Схемы на переключаемых конденсаторах

Обширный класс схемотехнических решений основанный на периодической коммутации конденсаторов.

Наибольшее распространение получил с освоением в промышленности интегральных микросхем по технологии с оксидной изоляцией (например КМОП). Низкий уровень диэлектрической абсорбции и малые утечки диэлектрика позволили создавать высококачественные конденсаторы с хорошей повторяемостью. При этом с резисторами в рамках данной полупроводниковой технологии все было гораздо хуже с точки зрения занимаемой площади, повторяемости и стабильности номиналов, паразитных емкостей. Такая ситуация быстро привела к выработке ряда специфических схемотехнических решений.

Надо заметить что решения на переключаемых конденсаторах и ранее применялись в дискретном исполнении в специальных случаях.

Зарядовые насосы (Charge pumps)

Относятся к одному из видов преобразователей постоянного напряжения в постоянное (DC-DC converters). Этот вид преобразователей использует конденсаторы в качестве накопителей заряда, который переносится от одного конденсатора к другому с помощью системы переключателей. Название charge pump обычно означает маломощный повышающий преобразователь, в котором конденсаторы подключены к источнику тактовых импульсов, а роль переключателей выполняют диоды. Два логических состояния тактового импульса («0» или «1») задают две фазы переключения (топологии) charge pump. К двух-фазным charge pumps относятся все диодные умножители напряжения, а также некоторые сложные преобразователи такие как Fibonacci Charge Pump и Multiple-Lift Luo Converters. Существуют также charge pumps с несколькими фазами переключения (multi-phase). В случае если charge pump понижает напряжение и имеется какой-либо механизм его плавной регулировки используется название преобразователь на переключаемых конденсаторах (ППК). Выходное напряжение ППК на холостом ходу в установившемся режиме можно найти решив систему линейных уравнений. При условии, что весь полученный заряд передается на выход, коэффициент полезного действия ППК равен отношению выходного напряжения к напряжению холостого хода.

Литература

Расчет потерь мощности ППК с помощью эквивалентого резистора

• J. C. Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism, Oxford, The Clarendon Press, pp. 420-425, Art. 775, 776, “Intermittent current,” 1873.
• Z. Singer, A. Emanuel, and M. S. Erlicki, “Power regulation by means of a switched capacitor,” in Proc. of the Institution of Electrical Engineers, Vol. 119, №2, 1972, pp. 149–152.
• G. van Steenwijk, K. Hoen, and H. Wallinga, “Analysis and design of a charge pump circuit for high output current applications”, in Proc. 19th European Solid-State Circuits Conf. (ESSCIRC) 1993, pp. 118–121.
• J. W. Kimball, P. T. Krein, and K. R. Cahill, “Modeling of Capacitor Impedance in Switching Converters,” IEEE Power Electronics Letters, Vol. 3, №4, 2005, pp. 136-140.
• K. Itoh, M. Horiguchi, and H. Tanaka, Ultra-Low Voltage Nano-Scale Memories, Series on Integrated Circuits and Systems, Springer, 2007, 400p.
• M. D. Seeman and S. R. Sanders, “Analysis and Optimization of Switched Capacitor DC-DC Converters,” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 23, №2, 2008, pp. 841-851.
• S. Ben-Yaakov and M. Evzelman, “Generic and unified model of switched capacitor converters,” IEEE Energy Conversion Congress and Expo. (ECCE) 2009, pp.3501-3508.
• S. Ben-Yaakov, «On the Influence of Switch Resistances on Switched Capacitor Converters Losses,» IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2011

Различные ППК на основе двоичной системы счисления

• F. Ueno, T. Inoue, and I. Oota, “Realization of a new switched-capacitor transformer with a step-up transformer ratio 2 n -1 using n capacitors,” ISCAS 1986, pp.805-808
• J. A. Starzyk, Y.-W. Jan, and F. Qiu, “A DC-DC charge pump design based on voltage doublers,” IEEE Transactions on Circuits and Systems, Part I, Vol. 48, №3, 2001, pp. 350-359
• F. L. Luo, and H. Ye, “Positive output multiple-lift push–pull switched-capacitor Luo-converters,” IEEE transactions on industrial electronics 2004, Vol. 51, №3, pp. 594-602
• S. Ben-Yaakov and A. Kushnerov, “Algebraic foundation of self-adjusting switched capacitors converters,” IEEE Energy Conversion Congress and Expo. (ECCE) 2009, pp. 1582–1589.

Функция управления Charge Pump

Функция/сигнал ChargePump представляет собой логический аналог сигнала ENABLE. Однако физически он выполнен иначе. Вместо логического уровня 0/1, срабатывание происходит в зависимости от наличия или отсутствия частоты на входе блока.

Блок обработки функции/сигнала ChargePump работает согласно такой схеме: когда на входе блока есть сигнал с определенной частотой (меандр 3-15 Кгц), тогда на выходе блока возникает логическая единица. Когда на входе частота отсутствует (есть постоянный уровень 0 или 5В), тогда на выходе блока логический ноль. Выход блока подключен к ENABLE драйвера. То есть выходит, что если на вход блока подавать частоту, драйвер включится (ENABLE равен единице). Если же убрать частоту, драйвер выключится (ENABLE равен нулю).

Преимущества ChargePump

Это управление дает возможность исключить зависание программы управления. При этом необходимо учитывать, что зависание MACH приводит к автоматическому зависанию генерации частоты. Драйвер отключается.

Также сигнал ChargePump позволяет исключить произвольное включение/выключение реле и драйверов шагового двигателя при перезагрузке компьютера (состояние LPT порта при загрузке ПК не контролируется). Таким образом, драйвер находится в рабочем состоянии лишь при успешно запущенной и работоспособной программе управления фрезерно-гравировальным или другим фрезерным станком ЧПУ, с которым Вы имеете дело.

Что касается механики ЧПУ, настоятельно рекомендуется пользоваться качественными механическими комплектующими, оказывающими существенное влияние на общую эффективность станка ЧПУ.

Накачай Стёпочкина. Путь решения одной простой, но интересной задачи

Это сделало своё дело: мне почему-то стало казаться, что схема обязательно должна содержать именно ключ на землю.
Такое меня не очень устраивало, так как у меня уже была схема инвертирующего преобразователя для получения -15 В из +5 В. В ней нет ключа на землю, заземлена индуктивность:

Вопрос в том, получится ли добавить к ней зарядовый насос и получить дополнительный выход с более высоким напряжением? Или придётся искать другое решение? Забежим вперёд: получится.
В какой-то момент, мне попалась отличная аппнота (Discrete Charge Pump Design slva398a), описывающая подобную схему:

Когда ключ замкнут, VSW = 0 В и летающий конденсатор С1 через диод D1 заряжается до VS – VD1. Когда ключ разомкнут, напряжение переключаемого узла поднимается до VS + VD, поднимая С1 (который уже заряжен до VS – VD1) ещё на VS + VD (VD – падение напряжения на диоде D). В результате накопительный конденсатор С2 заряжается до

2VS + VD – VD1 – VD2 = 2VS – VD

через диод D2 (предполагается, что VD = VD1 = VD2 и пренебрегаем потерями в диодах, в конденсаторе С1 и в токоограничивающем резисторе R1). Диод D2 проводит только когда ключ разомкнут, поэтому выходной конденсатор С2 должен обеспечить требуемый ток нагрузки в течение этого периода (off-time).
После такого ясного объяснения руки зачесались порисовать и помоделировать что-то похожее, но более подходящее для нашего случая.
Пробуем по аналогии:

Опа! В узле Vdd есть повышенное напряжение. Остаётся сливать его через клапан в какую-то ёмкость.
Позже я понял, что всё что нужно у нас есть: и узел Vsw с импульсами напряжения, и летающий черпак конденсатор, и бадья. Всё как в типичном зарядовом насосе.

Конечно, не стоит забывать про обычную бумагу и ручку. На бумаге пишется свободно и думается хорошо.

Эти черновые и хаотичные наброски делались параллельно с моделированием. То, что было ошибочно представлено или не замечено на бумаге, прояснило моделирование.

Мне эта схема видится так:

Когда крышка S1 кастрюли V2 открыта, ложка С2 заряжается кашей десантной через десантника D2.

При закрытии кастрюли ложка с кашей поднимается над уровнем земли и с помощью десантника D3 разряжается в Стёпочкина:

Стараниями товарищей Стёпочкин «становится человеком» и может выполнять полезную работу…

Добавим деталей в схему, уточним номиналы:

Резистор Rcl ограничивает поток каши, а то бывает и такое:

Без этого резистора будут значительные броски тока:

С помощью линейного стабилизатора на выходе напряжение понижается до нужных -20 В.
И вот у нас уже практически готовое устройство – можно собирать прототип. Чем мы и займёмся. Надеюсь, дымок не пойдёт и схема взлетит.
Думаю, такая схема не новая, но мне она не попадалась и она новая для меня. Моделирование помогло легко и быстро проверить идеи, а Стёпочкин – лучше понять схему и вдохновиться. Моделируйте, творите и не забывайте про детство бумагу и простой карандаш. До новых встреч!
З.Ы. Сколько Стёпочкина не корми, он всё равно в лес смотрит вверх летит. И всё таки летать вверх – это круто!

• timeweb_статьи_выходного_дня
• Десантник Стёпочкин
• зарядовый насос
• переключаемые конденсаторы
• летающий конденсатор
• моделирование
• charge pump
• switched capacitor
• flying capacitor

• Блог компании Timeweb Cloud
• Читальный зал
• Схемотехника
• Производство и разработка электроники
• Электроника для начинающих