ICL7662/Si7661 CMOS電壓轉(zhuǎn)換器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電壓轉(zhuǎn)換是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天，我們來(lái)深入探討Maxim Integrated推出的ICL7662/Si7661 CMOS電壓轉(zhuǎn)換器，看看它在實(shí)際應(yīng)用中能為我們帶來(lái)哪些便利和優(yōu)勢(shì)。

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一、產(chǎn)品概述

ICL7662/Si7661是一款單片電荷泵電壓逆變器，它能夠?qū)?4.5V至+20V的正電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的-4.5V至 -20V的負(fù)電壓。這款轉(zhuǎn)換器結(jié)合了低靜態(tài)電流和高效率的特點(diǎn)，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于以往的電荷泵電壓逆變器。其內(nèi)部集成了振蕩器、控制電路和4個(gè)功率MOS開(kāi)關(guān)，僅需兩個(gè)低成本的外部電容即可工作。

二、產(chǎn)品特性

1. 寬電壓轉(zhuǎn)換范圍

支持+4.5V至+20V的電源輸入，輸出對(duì)應(yīng)的-4.5V至 -20V電壓，滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

2. 級(jí)聯(lián)電壓倍增

可實(shí)現(xiàn)(V_{OUT }=-n ×V^{+})的級(jí)聯(lián)電壓倍增功能，通過(guò)級(jí)聯(lián)多個(gè)器件可以獲得更大的負(fù)電壓輸出。

3. 高轉(zhuǎn)換效率

典型的開(kāi)路轉(zhuǎn)換效率高達(dá)99.7%，能夠有效減少能量損耗。

4. 簡(jiǎn)單的外部電路

僅需兩個(gè)外部電容，降低了設(shè)計(jì)成本和復(fù)雜度。

5. 引腳兼容

與ICL7660引腳兼容，方便進(jìn)行升級(jí)和替換。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 低成本負(fù)電源

為需要負(fù)電源的電路提供簡(jiǎn)單、低成本的解決方案。

2. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為運(yùn)算放大器等線性電路提供穩(wěn)定的負(fù)電源。

3. RS - 232電源

滿足RS - 232接口對(duì)電源的要求。

4. 電源分割

可實(shí)現(xiàn)(V_{OUT }=Vs / 2)的電源分割功能。

四、引腳配置

該器件有多種引腳封裝形式，如8引腳SO、8引腳塑料DIP、8引腳CERDIP等。不同封裝的引腳功能有所不同，但主要包括電源輸入、輸出、電容連接、測(cè)試引腳等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的封裝形式和電路要求進(jìn)行正確的引腳連接。

五、電氣特性

1. 電源電壓范圍

ICL7662的電源電壓范圍為4.5V至20V，Si7661的電源電壓范圍根據(jù)不同型號(hào)有所差異。

2. 靜態(tài)電流

在不同的溫度和負(fù)載條件下，靜態(tài)電流有所不同。例如，在(V{+}=+15V)，(T{A}=+25^{circ} C)時(shí)，ICL7662的靜態(tài)電流典型值為0.25mA至0.60mA。

3. 輸出源電阻

輸出源電阻會(huì)隨著溫度和電源電壓的變化而變化。在(0^{circ} C{A}<+70^{circ} C)，(V{+}=15V)時(shí)，ICL7662的輸出源電阻典型值為70Ω至120Ω。

4. 效率

在不同的負(fù)載和電源電壓條件下，轉(zhuǎn)換效率也有所不同。例如，在(V{+}=15V)，(R{L}=2kΩ)時(shí)，Si7661的功率轉(zhuǎn)換效率典型值為97%。

六、典型應(yīng)用電路

1. 負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器

這是ICL7662/Si7661最常見(jiàn)的應(yīng)用。僅需兩個(gè)外部電容C1和C2，即可將正電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)電壓。在輕負(fù)載（負(fù)載電流小于1mA）時(shí)，輸出電壓接近輸入電壓的負(fù)值；隨著負(fù)載電流的增加，輸出電壓會(huì)有所下降。輸出紋波可以通過(guò)公式(V{RIPPLE }=1 / 2 × I{OUT } timesleft(1 / F_{PUMP }right) times(1 / C 2))計(jì)算。

2. 正電壓倍增器

通過(guò)使用兩個(gè)二極管，ICL7662/Si7661可以實(shí)現(xiàn)正電壓倍增功能。但需要注意的是，由于二極管的壓降，會(huì)導(dǎo)致輸出電壓有所降低。

3. 并聯(lián)器件

將多個(gè)ICL7662或Si7661并聯(lián)可以降低輸出電阻，提高輸出電流能力。每個(gè)器件需要有自己的泵電容C1，而儲(chǔ)能電容C2可以共用。

4. 正負(fù)電壓轉(zhuǎn)換組合

通過(guò)合理配置電容和二極管，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)正電壓倍增和負(fù)電壓轉(zhuǎn)換的功能。但這種電路配置會(huì)導(dǎo)致輸出電源的源阻抗較高。

5. 電壓分割

可以將電源或電池進(jìn)行分割，輸出電源的中點(diǎn)電壓。這種應(yīng)用的輸出電阻較低，可以提供較大的輸出電流。

七、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 電容連接

C1的正端必須連接到ICL7662/Si7661的引腳2，C2的正端必須連接到地。

2. 電源電壓

不要超過(guò)最大電源電壓，以免損壞器件。

3. 效率優(yōu)化

對(duì)于低于8V的電源電壓，將LV引腳連接到地可以提高效率。

4. 輸出短路

(Vout)不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間短路到(V^{+})，但瞬態(tài)情況（包括啟動(dòng)）是可以接受的。

5. 振蕩器頻率調(diào)整

• 降低頻率：通過(guò)在OSC和(V^{+})之間連接外部電容可以降低振蕩器頻率，提高低輸出電流時(shí)的轉(zhuǎn)換效率，但會(huì)增加泵電容的阻抗，需要增大C1和C2的值來(lái)補(bǔ)償。
• 提高頻率：可以通過(guò)外部振蕩器驅(qū)動(dòng)OSC引腳或連接TEST引腳到(V^{+})來(lái)提高振蕩器頻率，從而減小外部電容的尺寸并提高紋波頻率。

八、總結(jié)

ICL7662/Si7661 CMOS電壓轉(zhuǎn)換器以其寬電壓轉(zhuǎn)換范圍、高轉(zhuǎn)換效率、簡(jiǎn)單的外部電路等優(yōu)點(diǎn)，在電子設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和電路要求，合理選擇器件的封裝形式、配置外部電容，并注意設(shè)計(jì)中的各種注意事項(xiàng)，以確保電路的性能和穩(wěn)定性。你在使用這款電壓轉(zhuǎn)換器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。