erstellt 22.12.2021 |
Ladepumpe |
Was ist eine Ladepumpe und wozu braucht man die? |
Eine Ladepumpe , auch Label-Shifter genannt benötigt man wenn man aus einer kleiner Spannung eine etwas größere machen möchte. Das IC MAX 232 arbeitet intern mit so einer Ladepumpe um aus einer Typischen Spannung beispielsweise aus einen Mikrocontroller der meist mit 3,3 oder 5 Volt arbeitet , eine Spannung mit einem höheren Pegel zu erzeugen, den man braucht wenn man über eine COM Schnittstelle eines PC Daten vom Mikrocontroller empfangen oder versenden möchte. Die Typische COM Schnittstelle arbeitet mit Spannungspegel von Minus 12 bis Plus 12 Volt, während der Mikrocontroller mit einer sehr viel kleineren Spannung arbeitet. |
Um die Grundsätzliche Funktion zu verstehen sieht man in Abb.1 den Aufbau . Eine Batterie stellt die Betriebsspannung von 5 Volt zur Verfügung. An Messpunkt M3 wird gleichfalls ein Rechtecksignal mit einer Spannung von 5 Volt eingespeist. Geht man davon aus das an Punkt M3 im Moment des einschalten , Null Volt anliegt so wird die 5 Volt Batteriespannung über die Diode D1 fließen und den Kondensator C1 aufladen, über der Diode D1 geht in etwa 0,5 Volt der Spannung verloren in dessen Folge sich der Kondensator C1 auf etwa 4, 5V auflädt. Diese 4,5 Volt fließen über die Diode D2 auch in den Kondensator C2 und laden diesen auf, auch da verlieren sich über die Diode D2 wieder 0,5 Volt, in Folge dessen der Kondensator C2 nur auf 4,0 Volt aufgeladen wird. |
Abb.1 |
Der nächste Schritt wird eingeleitet indem das Rechteck Signal an M3 auf Plus 5 Volt steigt (Abb.2). Weil die Kondensatoren ja noch aufgeladen sind und der untere Anschluss von C1 jetzt auf +5Volt angehoben wird, steigt auch der obere Anschluss von C1 um 5 Volt an. Nun hat Kondensator C1 an M1 9,5 Volt anliegen. 0,5 Volt gehen wieder über Diode D2 verloren und Kondensator C2 hat somit 9,0 Volt. Es benötigt natürlich etliche Impulse des Rechteck Signal bis die Kondensatoren vollständig geladen sind was ins besonders von ihrer Kapazität und den Kondensator Verlusten abhängt. Kondensator C2 dient als Energiespeicher der umso mehr Zeit benötigt um sich vollständig aufzuladen je höher seine Kapazität ist. |
Abb 2 |
Der Nachteil dieser Schaltung ist der Umstand das dieser Schaltung kaum nennenswerte Ströme entnommen werden kann. Man verwendet sie bei Schaltungen indem nur die Spannung von Bedeutung ist, z.B. zur Signalverarbeitung. |
Signalverlauf |
Der obere Signalverlauf gemessen an M1, der mittlere gemessen an M2, und der untere gemessen an M3 |
aktualisiert 13.12.2021 |