ADM8828/ADM8829：高效開關電容電壓反相器的設計與應用

在電子設計領域，電源管理是一個關鍵環(huán)節(jié)。特別是在需要從正輸入電壓生成負電源的場景中，高效且可靠的電壓反相器顯得尤為重要。今天，我們就來深入探討一下ADI公司的ADM8828/ADM8829開關電容電壓反相器。

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產(chǎn)品概述

ADM8828/ADM8829是一款電荷泵電壓反相器，能夠將+1.5V至+5.5V的輸入電壓反相為-1.5V至-5.5V的負輸出電源。這種反相方案非常適合單電源系統(tǒng)中產(chǎn)生負軌，而且僅需兩個小的外部電容即可實現(xiàn)電荷泵功能。該器件具有高達25mA的輸出電流和超過99%的轉換效率，為電子設備的電源設計提供了高效的解決方案。

產(chǎn)品特性

高效電壓轉換

ADM8828/ADM8829的電壓轉換效率高達99%，這意味著在電源轉換過程中，能夠將輸入電源的大部分能量有效地轉換為輸出電源，減少能量損耗，提高系統(tǒng)的整體效率。

低功耗設計

器件的靜態(tài)電流僅為600μA，在關機模式下，ADM8828的關機電流可低至20nA，大大降低了系統(tǒng)的功耗，延長了電池供電設備的續(xù)航時間。

輸出能力

能夠提供高達25mA的輸出電流，可滿足大多數(shù)中小功率設備的需求。同時，其輸出電阻僅為18Ω，能夠保證輸出電壓的穩(wěn)定性。

關機功能

ADM8828具有低功耗關機（SHDN）引腳，通過該引腳可以禁用器件，將靜態(tài)電流降低至20nA，進一步節(jié)省能量。

外部元件簡單

只需要兩個1μF的電容即可實現(xiàn)電荷泵功能，減少了外部元件的數(shù)量，降低了設計成本和電路板空間。

應用領域

ADM8828/ADM8829的應用范圍廣泛，包括但不限于以下領域：

• 手持儀器：如便攜式萬用表、示波器等，需要高效的電源管理以延長電池續(xù)航時間。
• LCD面板：為LCD面板提供負電源，確保顯示效果。
• 手機：滿足手機內部電路對負電源的需求，提高手機的性能和穩(wěn)定性。
• PDA：個人數(shù)字助理設備對電源的高效性和穩(wěn)定性要求較高，ADM8828/ADM8829能夠很好地滿足這些需求。
• 遠程數(shù)據(jù)采集：在遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，需要低功耗、高可靠性的電源解決方案。
• 運算放大器電源：為運算放大器提供穩(wěn)定的負電源，保證其正常工作。

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工作原理

ADM8828/ADM8829采用開關電容技術實現(xiàn)電壓轉換。其內部的振蕩器產(chǎn)生反相信號φ1和φ2，用于控制開關S1、S2和S3、S4。在φ1期間，開關S1和S2閉合，S3和S4斷開，電容C1充電至V+電壓；在φ2期間，S1和S2斷開，S3和S4閉合，C1的正端通過S3連接到地，負端通過S4連接到Vout，從而實現(xiàn)電壓反相。同時，C1上的電荷在φ2期間轉移到C2上，C2在φ1期間維持輸出電壓。電荷轉移效率取決于開關的導通電阻、開關頻率以及外部電容的等效串聯(lián)電阻（ESR），因此建議使用低ESR的電容以獲得最大效率。

引腳功能

• CAP+：正電荷泵電容端子。
• GND：電源地。
• CAP-：負電荷泵電容端子。
• OUT：輸出，負電壓。
• SHDN：關機控制輸入。當該輸入為高電平時，禁用電荷泵，降低功耗。
• IN：正電源輸入。

電容選擇

飛跨電容C1

增加飛跨電容C1的容量可以降低輸出電阻，提高輸出電流的穩(wěn)定性。

輸出電容C2

輸出電容C2的大小會影響輸出紋波。增大電容值可以減小峰 - 峰紋波，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。

ESR的影響

電容的ESR對輸出阻抗和輸出紋波都有影響。降低ESR可以同時降低輸出阻抗和紋波。為了方便設計，建議C1和C2使用相同的值。

旁路電容

在輸入電源上使用旁路電容可以降低ADM8828/ADM8829的交流阻抗。該電容應連接在輸入電源和地之間，以提供所需的瞬時電流浪涌。建議使用1μF或更大的電容。

性能特性

電源電流與電壓關系

從典型性能特性曲線可以看出，電源電流隨著電源電壓的變化而變化。在不同的電源電壓下，器件的功耗有所不同，這對于電源管理和系統(tǒng)設計具有重要意義。

輸出電阻與電源電壓關系

輸出電阻也會受到電源電壓的影響。在設計過程中，需要根據(jù)實際的電源電壓和負載要求，合理選擇器件，以確保輸出電壓的穩(wěn)定性。

輸出電流與電容關系

輸出電流與電容的大小密切相關。通過調整電容值，可以優(yōu)化輸出電流的性能，滿足不同負載的需求。

輸出電壓紋波與電容關系

輸出電壓紋波會隨著電容值的變化而變化。選擇合適的電容值可以有效降低輸出電壓紋波，提高電源質量。

絕對最大額定值與訂購指南

絕對最大額定值

在使用ADM8828/ADM8829時，需要注意其絕對最大額定值，如輸入電壓、輸出電流、功率耗散、工作溫度范圍等。超過這些額定值可能會影響器件的可靠性和性能。

訂購指南

該器件提供了不同的型號和封裝選項，如ADM8828ARTZ - REEL7、ADM8829ARTZ - REEL等，用戶可以根據(jù)實際需求選擇合適的型號。

綜上所述，ADM8828/ADM8829是一款性能優(yōu)異、應用廣泛的開關電容電壓反相器。在實際設計中，我們需要根據(jù)具體的應用場景和需求，合理選擇器件和外部元件，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為電子設備提供高效、穩(wěn)定的電源解決方案。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。