Bomba de carga inversora con características de carga del convertidor elevador

He agregado una bomba de carga inversora de prueba a un regulador de impulso basado en LMR64010 . Este regulador emite +12 V (el valor exacto es 11,88 V) desde un paquete de baterías de 7,4 V.

Esta es una imagen anotada de una nota de aplicación de Maxim que muestra lo que hice. Los condensadores de salida son los que tenía a mano: 22u y 10u en paralelo:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Sin cargas adjuntas obtengo un valor para -V de -11.65V. El problema inmediato que noté fue con una carga negativa adjunta de 1K por aproximadamente 12mA, el voltaje cae inmediatamente a -6.5V.

Variando la carga en el lado positivo (con una carga negativa fija) obtengo:

Neg Load    Pos Load    Neg output (V)
--------------------------------------
   1k         inf          -6.50
   1k         3.3K         -9.95
   1k         1.0K        -10.30
   1k         500R        -10.38
   1k         250R        -10.40

Entonces, una convergencia rápida a aproximadamente -10.30 voltios con una carga que coincidía con la carga negativa. Luego, poca o ninguna tasa de rendimiento por debajo de eso.

¿Es esta una afirmación correcta entonces: "una bomba de carga inversora debe tener una carga correspondiente en la salida del convertidor elevador".

¿Es así como debo diseñar el circuito completo (que proporciona una polarización negativa para un amplificador operacional, no mi diseño)? Entonces, ¿colocaría una resistencia de 1K en el riel de +12 V y luego especificaría esa carga (12 mA más o menos) como una carga máxima para el riel negativo?

Respuestas (2)

Las bombas de carga impulsadas por ondas cuadradas tienen una resistencia en serie aparente inherente basada en la frecuencia y el tamaño del capacitor de la bomba. Espera que el voltaje de salida caiga a medida que se carga con una resistencia decreciente.

Sin embargo, su tabla muestra lo contrario. O midió algo mal o anotó mal los datos, o hay algo más aquí. Tenga en cuenta que en este caso tiene un circuito de retroalimentación que ajusta el ciclo de trabajo de PWM y posiblemente el período para mantener regulada la salida de 11,9 V. Esto puede estar causando varios efectos no obvios en la salida de la bomba de carga. Los pulsos están allí para otro propósito y la bomba de carga viene para el viaje.

Esto probablemente no importe mucho si solo desea unos pocos mA, como el suministro negativo de un opamp. Asegúrese de filtrar bien esto antes de usarlo para alimentar un opamp. Pondría un inductor de chip de ferrita seguido de una tapa de cerámica de 20 µF o menos a tierra antes del pin de alimentación opamp al menos, tal vez dos de esos filtros en serie. El opamp tendrá cierta capacidad de rechazo de suministro, pero eso no funcionará bien a altas frecuencias. Debe filtrar suficiente ruido de alta frecuencia del suministro de la bomba de carga para que el circuito activo en el opamp pueda manejar el resto.

Agregado:

Ahora está midiendo el voltaje de suministro negativo con una carga fija de 1 kΩ, mientras varía la carga en el suministro positivo. La relación que mediste tiene sentido. Al aumentar la carga en el suministro positivo, el mecanismo de retroalimentación aumenta el ciclo de trabajo y/o la frecuencia de los pulsos de conmutación. Esto reduce la resistencia efectiva del suministro negativo de la bomba de carga. Todo esto es consecuencia de que los pulsos se producen con el fin de regular el suministro positivo, lo que no es necesariamente óptimo para regular el suministro negativo. Cuanto más tenga que trabajar el conmutador para mantener el suministro positivo, mejor será su trabajo al impulsar también el suministro negativo.

Disculpas por eso, mis datos no fueron lo suficientemente claros. He editado la publicación. Estaba variando la carga en el lado positivo solo mientras sostenía la carga en el lado negativo. Actualmente estoy asumiendo que, si el negativo va a seguir el viaje, el positivo necesita al menos la misma salida por cualquier razón no obvia. Consideré elevar ambos lados a +/- 16V y usar registros lineales, pero entiendo su punto sobre el filtro inductor (supongo que el filtro Pi). Absolutamente haré eso...
Eso tiene mucho sentido. No hay una forma real de decirle mágicamente al regulador de impulso que mantenga el suministro negativo que no sea manteniendo el positivo al menos en la misma medida. Me han dicho que necesito suministrar menos de 5mA a -12V. Entonces, simplemente colocar una resistencia de 1k en el suministro positivo debería mantener el negativo en esa medida. ¡Sin embargo, habrá una nota de límite en mi esquema!

El capacitor de conmutación 4u7 está parcialmente en el circuito de retroalimentación de regulación. Pero su efecto es bloqueado por el diodo de salida de +12V si el capacitor de salida de +12V no se drena en absoluto cuando no hay una carga de +12V. Por lo tanto, no es exactamente "una bomba de carga inversora debe tener una carga correspondiente en la salida del convertidor elevador", pero necesita una carga mínima en la salida principal.

Supongo que con 1K en la salida principal, probablemente pueda extraer más de 12 mA del negativo. Aumentar el condensador 4u7 debería mejorar ligeramente la regulación.

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