555 Ladungspumpe mit hoher Stromstärke, induktionsloser Spannungsverdoppler

Holen Sie sich einen Induktor und machen Sie es richtig. Ladungspumpen sind von Natur aus ineffizient und auf relativ niedrige Ströme beschränkt. Dies liegt teilweise an der geringen Effizienz und teilweise an den großen Kondensatoren, die zum Pumpen hoher Ströme benötigt würden. Das Stufen von 12 V auf 20 V bei 5 A Ausgang (100 W) liegt weit über dem praktischen Ladepumpenbereich. Fahgeddaboudit!

Die offensichtliche Antwort ist ein Aufwärtswandler, der natürlich eine Induktivität enthält. Sie haben keine Begründung für die Vermeidung von Induktivitäten angegeben, daher ist dies eine praktikable Antwort. Es gibt Aufwärtswandler-ICs da draußen. Bei dieser Leistungsstufe benötigen Sie einen, der einen externen Switch verwaltet.

Bei einem Wirkungsgrad von 80 % beträgt die durchschnittliche Entnahme aus der 12-V-Versorgung beispielsweise 10,4 A. Ich würde nach mehrphasigen Architekturen suchen, um diesen Strom aufzuteilen. Bei dieser Leistung müssen Sie wahrscheinlich wesentliche Teile des Boosters selbst entwerfen. Möglicherweise gibt es keine geeigneten Chips von der Stange. Ich würde wahrscheinlich nach einem Mikrocontroller suchen, der drei PWM-Ausgänge um 120 ° phasenverschoben ansteuert.

Bei 100 W müssen Sie aufwachen und echtes Design machen, nicht nur Teile nach einer Schaltung zusammenschlagen, die Sie in einer fragwürdigen Ecke des Internets gefunden haben. Dies ist sicherlich kein Platz für dumme religiöse Überzeugungen, wie dass Induktoren irgendwie böse sind.

Hier ist ein rudimentärer Aufwärtswandler mit einem Wirkungsgrad von etwa 80 %:

Ich glaube nicht, dass Sie mit einer RC-Ladepumpe dorthin gelangen.

Jegliche Spannungsunterschiede führen zu Verlusten. Das heißt, wenn Sie Ihren geposteten Schaltplan als Referenz verwenden, muss die Spannung von C4 so nahe wie möglich am 12-V-Eingang liegen. Dann muss die Spannung von C5 so nahe wie möglich am 12-V-Eingang + C4 liegen. Was zu einem Ausgang von 12 V x 2 = 24 V führt.

Die angegebene Schaltung hat Spannungsabfälle über D1 und D2 plus Vbe von T1 und T2. Sie möchten sie durch Schalter mit niedriger Impedanz ersetzen. T1 und T2 sind Emitterfolger, die neu gestaltet oder die Antriebspegel über die Stromschienen hinaus erweitert werden müssen. D1 und D2 können durch aktiv angesteuerte Transistoren (wahrscheinlich MOSFETs) ersetzt werden. Natürlich muss eine Überschneidung der beiden Phasen vermieden werden.

C4 und C5 wollen groß sein für niedrigen ESR und geringe Welligkeit.

Ich denke, eine große Schwäche der Stromversorgung mit geschalteten Kondensatoren ist, wenn eine Spannungsregelung erforderlich ist. Bei Einführung einer Spannungsregelung werden zwischen der Eingangsspannung, der Spannung der Kondensatoren und der Ausgangsspannung gezielt Spannungsdifferenzen eingebracht, die zu einer erhöhten Verlustleistung führen.

Wenn Sie den Strompfad vom Eingang zum Ausgang verfolgen, fließt der Strom zweimal durch T1, T2, D1, D2, C4 und zweimal vom 12-V-Eingang. Die verschiedenen Reihenimpedanzen summieren sich also, was zu Leistungsverlust und Spannungsschwankung aufgrund wechselnder Last beiträgt (ohne aktive Spannungsregelung).