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.

Een inductorloze ladingspomp kan niet 100% efficiënt zijn wanneer een constante-spanningsbelasting wordt aangedreven door een constante-spanningsbron. Een inductorloze ladingspomp gemaakt met ideale componenten kan 100% efficiënt zijn als de bronstroom- en spanningsgolfvormen de juiste relatie hebben met de belastingsstroom en spanningsgolfvormen. Het is mogelijk dat de bron- of de laadspanning constant DC is, maar niet beide (behalve in het triviale geval waarin beide spanningen hetzelfde zijn en de laadpomp niets hoeft te doen).

Opmerking: een laadpomp met een interne stroombron kan 100% efficiënt zijn in het omzetten van ingangsvermogen van een bron met constante spanning naar een externe belasting met constante spanning, met alle energie die in één cyclus uit de interne stroombron werd gehaald wordt vervangen op de volgende. Aan de andere kant zou zo'n stroombron gewoon de plaats innemen van een inductor.

Voor een boost-omzetter kun je er een ontwerpen met geïdealiseerde componenten en alle vergelijkingen zijn nog steeds logisch, spanningen en stromen blijven eindig. Van deze spanningen en stromen krijg je een rendement van 100%.

Een ladingspomp zonder strooiweerstand kan eenvoudigweg niet op deze manier worden geanalyseerd. Dit proberen resulteert in absurde antwoorden. Wat gebeurt er als je een perfecte condensator aansluit op een perfecte spanningsbron via een perfecte schakelaar? Probeer de huidige resultaten te berekenen in een deel door nul. Hetzelfde probleem geldt voor het aansluiten van twee perfecte condensatoren.

Laten we zeggen dat we een condensator hebben opgeladen tot een bepaalde spanning en deze via een weerstand verbinden met een spanningsbron met een hogere spanning. Laten we er voorlopig van uitgaan dat we het volledig laten opladen (even negeren dat dit oneindig veel tijd zou kosten). We vinden dat het veranderen van de waarde van de weerstand de efficiëntie niet verandert, de totale energie die uit de spanningsbron wordt gehaald, blijft hetzelfde. Het rendement is echter afhankelijk van de verhouding tussen de startspanning van de condensator en de spanning van de spanningsbron. Een kleiner spanningsverschil leidt tot een hogere efficiëntie die neigt naar 100%, aangezien het spanningsverschil naar nul neigt.

In onze laadpomp is er geen oneindige laad- / ontlaadtijd, dus weerstand heeft wel invloed op de efficiëntie, maar omdat weerstand de neiging heeft om nul efficiëntie (voor een eindig spanningsverschil) neigt naar een eindig getal van minder dan 100%.

De lading die bij elke schakelcyclus wordt overgedragen, is gerelateerd aan de verandering in spanning op de condensator door de capaciteit. Om een ​​eindige gemiddelde stroom naar de belasting over te brengen, moeten we ofwel een eindige lading per cyclus overbrengen of we hebben een oneindig aantal cycli nodig.

Dus om uw 100% efficiënte laadpomp te maken, zou ofwel een oneindig aantal cycli nodig zijn. grote condensator of een oneindig hoge schakelfrequentie.

Well it really depends upon how far we go with "ideal components". If diodes had a forward voltage drop of 0 volts, BJTs had a base threshold of 0 volts a saturation of 0volts and infinite current gain, and FETs have a gate threshold of 0volts and a Rds of 0 ohms then it may very well be likely be possible to realize a 100% efficient change pump.

Even in the case of the boost converter it will not be 100% efficient unless the switch FET and flyback diode are ideal in the sense that I described above. Likewise the inductor has to have a DC_R that is equal to 0.