차지 펌프

차지 펌프는 어떤 형태의 스위칭 장치를 사용하여 2단계 주기로 축전기를 통해 부하에 전원 전압의 연결을 제어한다. 첫 번째 단계에서 축전기는 전원에 연결되어 동일한 전압으로 충전된다. 두 번째 단계에서 회로는 축전기가 전원 및 부하와 직렬로 연결되도록 재구성된다. 이로 인해 부하 전체의 전압이 두 배로 증가한다. 즉, 원래 전원과 축전기 전압의 합이 된다. 더 높은 전압의 스위칭 출력의 펄스 특성은 종종 출력 축전기를 사용하여 평활화된다.

외부 또는 보조 회로가 스위칭을 구동하며, 일반적으로 수십 킬로헤르츠에서 수 메가헤르츠까지 작동한다. 높은 주파수는 더 짧은 주기 내에 더 적은 전하를 저장하고 방출해야 하므로 필요한 정전 용량을 최소화한다.

차지 펌프는 전압을 두 배로 늘리거나, 세 배로 늘리거나, 절반으로 줄이거나, 전압을 반전시키거나, 전압을 부분적으로 곱하거나 스케일링(예: ×3⁄2, ×4⁄3, ×2⁄3 등)하고, 컨트롤러 및 회로 토폴로지에 따라 모드를 빠르게 전환하여 임의의 전압을 생성할 수 있다.

이는 일반적으로 저전력 전자제품(예: 휴대폰)에서 회로의 다른 부분에 대한 전압을 높이거나 낮추는 데 사용되며, 전원 전압을 신중하게 제어하여 전력 소비를 최소화한다.

차지 펌프 회로의 일반적인 응용 분야는 RS-232 논리 레벨 시프터이며, 단일 5 V 또는 3 V 전원 공급 레일에서 양극 및 음극 전압(종종 +10 V 및 -10 V)을 생성하는 데 사용된다.
차지 펌프는 LCD 또는 백색 LED 드라이버로도 사용될 수 있으며, 배터리와 같은 단일 저전압 공급 장치에서 높은 바이어스 전압을 생성한다.
차지 펌프는 NMOS 메모리 및 마이크로프로세서에서 기판에 연결되는 음극 전압 "VBB"(약 -3 V)를 생성하는 데 광범위하게 사용된다. 이는 모든 N+-대-기판 접합이 3 V 이상으로 역방향 바이어스되어 접합 커패시턴스를 줄이고 회로 속도를 높인다.^[1]
전압 스파이크를 제공하는 차지 펌프는 닌텐도 엔터테인먼트 시스템 잠금 칩을 무력화하기 위해 닌텐도가 라이선스하지 않은 NES 호환 게임에 사용되었다.^[2]
2007년 기준으로, 차지 펌프는 거의 모든 EEPROM 및 플래시 메모리 집적 회로에 통합되어 있다. 이러한 장치는 특정 메모리 셀에 새 값을 쓰기 전에 기존 데이터를 "지우기" 위해 고전압 펄스를 필요로 한다. 초기 EEPROM 및 플래시 메모리 장치는 두 개의 전원 공급 장치(+5 V(읽기용) 및 +12 V(지우기용))를 필요로 했다. 2007년 기준^[update], 상업적으로 이용 가능한 플래시 메모리 및 EEPROM 메모리는 일반적으로 1.8 V 또는 3.3 V의 단일 외부 전원 공급 장치만 필요하다. 셀을 지우는 데 사용되는 더 높은 전압은 온칩 차지 펌프에 의해 내부적으로 생성된다.
차지 펌프는 하이 사이드 n-채널 전력 MOSFET 및 IGBT의 게이트 구동을 위한 하이 사이드 드라이버의 H 브리지에 사용된다. 하프 브리지의 중앙이 로우가 될 때, 축전기는 다이오드를 통해 충전되며, 이 전하는 나중에 하이 사이드 FET의 게이트를 소스 전압보다 몇 볼트 높게 구동하여 켜는 데 사용된다. 이 전략은 브리지가 정기적으로 스위칭되고 별도의 전원 공급 장치를 실행해야 하는 복잡성을 피하며 두 스위치에 더 효율적인 n-채널 장치를 사용할 수 있도록 한다. 이 회로(하이 사이드 FET의 주기적인 스위칭을 요구함)는 "부트스트랩" 회로라고도 불릴 수 있으며, 일부는 이를 차지 펌프(스위칭이 필요하지 않음)와 구별하기도 한다.
브라운관(CRT) 모니터용 고전압 수직 편향 신호 생성은 예를 들어 TDA1670A 집적 회로를 사용하여 수행된다. 최대 편향을 달성하려면 CRT 코일에 약 50 V가 필요하다. 기존 24 V 공급 장치에서 차지 펌프 전압 배가기를 사용하면 다른 공급 전압이 필요 없어지는 이점이 있다.
모바일 장치용 고전력 고속 충전 솔루션은 전압을 낮추기 위해 벅 변환기 대신 차지 펌프에 의존하는데, 이는 효율이 높아 열 발생이 줄어들기 때문이다. A 3 의 입력 전류를 받는 삼성 A23은 2:1 전류 펌프 덕분에 내부 배터리 팩을 6 A로 충전할 수 있다.^[3] 오포의 240 W SUPERVOOC는 더 나아가 세 개의 차지 펌프를 병렬로 사용하여(주장된 효율 98%^[4]) 24V/10A를 10V/24A로 변환하며, 이는 다시 두 개의 병렬 배터리 팩으로 공급된다.^[5]

설명

PLL 용어

응용 분야

같이 보기

각주

외부 링크

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