It is all about dualism. With ideal components, you can make an ideal SMPS type voltage converter (= using an inductor to do the work). You can't make an ideal voltage converter using switched (flying) capacitors. That is not the universe being unfair to capacitors: you can make an ideal current converter using switched capacitors, which is not possible using inductors.

I can't do the math out of my head, but the problem with capacitors and a voltage source is like this: take a voltage source with a certain source impedance (= series resistor). Connect a capacitor to it and load it for an infinite time (any finite time will do too). Calculate the amount of energy lost in the series resistor as a function of its resistance. Now mathematically take the limit of that formula twoards zero resistance. You will find that the energy loss will stay the same. Intuitively this is because a smaller resistor causes a higher initial loading current, and hence a higher RI² loss.

management summary:You can't connect an ideal voltage source to a capacitor, because that would result in an infinite current which is impossible in itself and would cause an infinite magnetic field which would destroy the universe (just kidding, remember this is the management summary). But you can approach this ideal as closely as you like, and the result will still be the same: a fixed amount of energy is lost while charging the capacitor. Hence: sorry boss, no ideal flying capacitor voltage converter.

An inductor-less charge pump cannot be 100% efficient when powering a constant-voltage load from a constant voltage source. An inductor-less charge pump made with ideal components may be 100% efficient if the source current and voltage waveforms have the proper relationship with the load current and voltage waveforms. It is possible for either the source or the load voltage to be constant DC, but not both (except in the trivial case where both voltages are the same and the charge pump doesn't have to do anything).

Note: a charge-pump which contained an internal current source could be 100% efficient at converting input power from a constant-voltage source to an external constant-voltage load, with any energy that was drawn from the internal current source in one cycle being replaced on the next. On the other hand, such a current source would simply be taking the place of an inductor.

Boost-muunninta varten voit suunnitella sellaisen, jossa on idealisoituja komponentteja, ja kaikilla yhtälöillä on silti järkevää, jännitteet ja virrat pysyvät rajallisina. Näistä jännitteistä ja virroista saat 100%: n hyötysuhteen.

Latauspumppua, jolla ei ole hajavastusta, ei yksinkertaisesti voida analysoida tällä tavalla. Sen yrittäminen johtaa järjettömiin vastauksiin. Mitä tapahtuu, kun liität täydellisen kondensaattorin täydelliseen jännitelähteeseen täydellisen kytkimen kautta? Yritetään laskea nykyiset tulokset jakamalla nolla. Sama ongelma koskee kahden täydellisen kondensaattorin liittämistä.

Sanotaan, että kondensaattori on ladattu tietylle jännitteelle ja kytketään se korkeamman jännitteen jännitelähteeseen vastuksen kautta. Oletetaan toistaiseksi, että annamme sen ladata täyteen (sivuuttamatta hetkeksi, että se vie äärettömän ajan). Huomaa, että vastuksen arvon muuttaminen ei muuta tehokkuutta, jännitelähteestä peräisin oleva kokonaisenergia pysyy samana. Tehokkuus riippuu kuitenkin kondensaattorin käynnistysjännitteen ja jännitelähteen jännitteen välisestä suhteesta. Pienempi jänniteero johtaa suurempaan hyötysuhteeseen, joka pyrkii kohti 100%, kun jänniteero pyrkii nollaan.

Latauspumpussamme ei ole loputonta lataus- / purkausaikaa, joten vastus vaikuttaa hyötysuhteeseen, mutta koska vastus pyrkii nolla hyötysuhde (äärelliselle jännite-erolle) pyrkii kohti rajallista lukua, joka on alle 100%.

Kullakin kytkentäjaksolla siirretty varaus liittyy kondensaattorin jännitteen muutokseen kapasitanssilla. Jos haluat siirtää rajallisen keskimääräisen virran kuormitukseen, meidän on joko siirrettävä rajallinen varaus jaksoa kohti tai meillä on oltava ääretön määrä jaksoja.

Joten 100% tehokkaan latauspumpun tekeminen vaatii joko äärettömän iso kondensaattori tai äärettömän korkea kytkentätaajuus.

Se riippuu todella siitä, kuinka pitkälle menemme "ihanteellisten komponenttien" kanssa. Jos diodien eteenpäin suuntautuva jännitehäviö oli 0 volttia, BJT: n perusraja oli 0 volttia, kyllästys 0 volttia ja ääretön virranvahvistus, ja FET: ien hilakynnys on 0 volttia ja Rds 0 ohmia, niin se voi hyvin todennäköisesti olla on mahdollista toteuttaa 100% tehokas vaihtopumppu.

Jopa tehostusmuuntimen tapauksessa se ei ole 100% tehokas, ellei kytkin FET ja flyback-diodi ole ihanteellisia siinä mielessä, kuten edellä kuvasin. Samoin kelalla on oltava DC _R , joka on yhtä suuri kuin 0.