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+1.5V至+10V的CMOS电压转换器

2020-9-22 16:50:21  167 电压转换器
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LMC7660是一种CMOS电压转换器,能够在+1.5V至+10V至相应的负电压为-1.5V至-10VLMC7660是用于行业标准7660。变频器特点:运行过满温度和电压范围,无需外部二极管,低静态电流,高功率效率。LMC7660使用其内置振荡器切换4个电源MOS开关和充电两个廉价的电解电容器。
特征
在整个温度和电压范围内运行无外接二极管
低电源电流,最大200微安
用于更换7660的销的销
宽工作范围1.5V至10V
97%电压转换效率
95%功率转换效率
易于使用,只有两个外部组件
扩展温度范围
窄SO-8包装

绝对最大额定值(注1)
电源电压10.5V

引脚6、7上的输入电压
(注2)–0.3V至(V++0.3V)
对于V+<5.5V
(V+-5.5V)至(V++0.3V)
对于V+>5.5V
输入引脚6(注2)的电流为20微安
输出短路
持续时间(V+≤5.5V)连续
功耗(注3)
双列直插式组件1.4W
表面安装组件0.6W
TJ最大值(注3)150摄氏度
θJA(注3)
双列直插式组件90°C/W
表面贴装组件160°C/W
储存温度。温度范围-65摄氏度≤T≤150摄氏度
铅温
焊接,5秒)260摄氏度ESD公差(注7)±2000V
电气特性(注4)

注1:绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。操作时不适用直流和交流电气规范超出额定工作条件的装置。条件见注4。
注2:将任何输入端子连接到大于V+或小于接地的电压可能会导致破坏性闭锁。建议不要从来源输入在LMC7660“通电”之前,使用外部电源进行操作。
注3:对于在高温下运行的设备,必须根据热阻θja和Tj max,Tj=TA+θja PD对这些设备进行降额。
注4:黑体数字适用于极端温度。所有其他数字适用于TA=25℃、V+=5V、Cosc=0,并且适用于LMC7660,除非另有规定明确规定。测试电路如图1所示。
注5:保证室温下的极限值,并进行100%的生产测试。在工作温度范围内(但不是100%测试),不用于计算出厂质量水平。
注6:LMC7660可以在没有外部二极管的情况下在整个温度和电压范围内工作。LMC7660也可与外部二极管一起使用当替换以前的7660设计时
注7:测试电路由100 pF人体模型与1500Ω串联组成。
电气特性(注4)(续)

典型性能特征(续)

应用程序信息
电路说明
LMC7660包含四个大型CMOS开关,它们是按顺序切换以提供电源反转输出=—车辆识别号。能量传递和储存由两个不精确的电解电容器提供。图2显示了LMC7660可用于从V产生-V++开关S1和S3闭合,Cp向电源充电电压V+ 在此时间间隔内,开关S2和S4打开。Cp充电至V后+,S1和S3打开,S2和然后关闭S4。通过将S2接地,Cp产生一个电压-V+/2开Cr 经过多次循环后,Cr将泵送至-V+ 这一转移将是准确的假设Cr空载,开关没有损耗。在图2的电路中,S1是P通道器件,S2,S3和S4是N通道设备。由于产量以地下为基础,因此S3和S4不会对他们的水源或排水沟。基板逻辑电路保证这些p-阱始终保持在适当的电压。低于所有条件S4 p-井必须处于电路。为了关闭S4,一个级别转换器生成VGS4=0V,这是通过偏置电平转换器来实现的从S4 p-。内部RC振荡器和÷2电路向电平转换器提供定时信号。内置调节器使振荡器和分频器降低高功率时的功耗电源电压。调节器在V+左右激活=6.5V。如果LV引脚对地短路,V+≤3.5V。对于V+≥3.5V,低压引脚必须保持打开状态以防止损坏零件。功率效率和纹波理论上,如果满足以下条件:
1.驱动电路耗电很少。
2.电源开关匹配,Ron低。
3.储液罐和泵电容器的阻抗为在抽运频率下很小
LMC7660接近上面的1和2。通过使用一个大的泵电容器Cp,与Cp的总容量相比,在给储能电容器供电时除去的电荷很小冲锋。小的移除电荷意味着泵的电容电压,因而能量损耗小而高效率。Cp的能量损失为:
通过使用大的储能电容器,输出纹波可以降低到可接受的水平。例如,如果负载电流为5毫安,可接受的纹波为200毫伏,则储能电容器可省略,大致计算公式如下:
注意事项
1.不要超过最大电源电压或接头温度。
2.电源电压大于3.5V时,不要将针脚6(低压端子)短接至接地。
3.不要将输出短路到V+。
4.外部电解电容器Cr和Cp应具有它们的极性如图1所示。替换以前的7660个设计为了防止破坏性闭锁,以前的7660设计要求在el  evated temperature或supply voltage下工作时,二极管与输出串联。虽然这种设计避免了锁孔问题,但它降低了有效输出电压和提高输出串联电阻。国家LMC7660设计用于解决内部锁存问题。LCM7660可以在整个电源电压和温度范围需要一个输出二极管。在替换现有设计时,LMC7660可以用二极管Dx操作。

典型应用
改变振荡器频率可以显著减少静态操作通过降低振荡器频率得到的LMC7660电流。振荡器频率可从标称10降低kHz到几百赫兹,通过添加一个慢下来的ca  pacitor Cosc(图3)。如典型性能所示曲线电源电流可以降低到10微安范围。当用于微粉和电池备用设备。一定是了解到较低的工作频率和电源电流导致Cr和Cp的阻抗增加。由于开关速率较低,增加的阻抗可以是通过提高Cr和Cp直到满足纹波和负载电流要求来补偿。与外部时钟同步图4显示了与外部同步的LMC7660。当必须加快开关速度或减少电源干扰。外部时钟仍通过÷2电路在7660中,因此泵送频率为1/2时钟频率

降低输出阻抗
并联两个或多个LMC7660可降低输出阻抗。每个装置必须有自己的泵电容器Cp,但如图所示,储能电容器Cr是共用的复合输出电阻为:
典型应用(续)
提高输出电压堆叠LMC7660s是一种简单的方法,可以产生更大的负电压。应注意的是,每级所需的输入电流是该级负载电流的两倍如图6所示。有效输出电阻是ap 近似于各个路由值之和,因此只能使用几级乘法。通过连接第二个7660的针脚8到+5V,而不是接地,如所示图7。注意,第二个7660看到一个完整的20V和输入电源不应增加超过+5V。

图8是LMC7660。该电路可用作精密电压分配器(用于非常轻的负载),或者用来产生电池应用中的1/2供电点。在1/2循环中S1和S3闭合,电源电压在传统的电容器与它们的值成正比。在S2和S4闭合的1/2循环中,电容器从串联切换到并联。这个使电容器具有相同的电压;电荷重新分配以精确地保持V+/2,穿过Cp和Cr在此应用程序所有设备仅为V+/2,电源电压可以提高到20V,输出电压正好为10V
典型应用(续)
LMC7660也可用作正电压多路钳。如图9所示,此应用需要2个附加二极管。在第一个1/2循环中,S2向Cp1充电通过D1;D2是反向偏置的。在接下来的1/2循环中,S2是打开,S1关闭。因为Cp1充电到V+—VD1是指+通过S1,D1和D2的交界处是在V++(V++-VD1)时。D1在这个区间是反向偏压的。这个应用程序只使用7660中四个交换机中的两个。另外两个开关可用于执行同时进行负转换,如图10所示。在D1向Cp1充电的1/2循环中,连接Cp2通过S2和S4以及Cr从地面到Vout2正在存储Cp2冲锋。在S1和S3关闭的间隔内,Cp1泵V上D1和D2的交界处+,同时刷新Cp2从V+开始。

温度计的量程为180摄氏度将图11的正负乘数与LM35结合使用,就可以制作一个跨越180摄氏度温度范围的微米功率TherMometer。LM35温度传感器的输出灵敏度为10毫伏/摄氏度,而静态电流只有50微安。为了测量负温度的LM35,下拉至需要负电压。图11显示了一个温度计电路,用于测量-55°C到-55°C之间的温度+125摄氏度,只需要两个1.5伏的电池。电池寿命结束可通过将上变频器二极管更换为肖特基的。
调节阀
可以调节LMC7660的输出保持微粉性能。这是通过将LMC7660与LP2951在一个环路中。图12的电路当IL=10毫安时,将Vout调节为-5V,当车辆识别号为6V时,将Vout调节为-5V>7V,输出保持在调节范围内,直到IL=25mA。当被调节时,LP2951引脚5上的er  ror标志设置为低引脚4的输出下降约5%。通过将销3升高,可以关闭LP2951;可以通过以下方式关闭LMC7660短路引脚7和引脚8。
典型应用(续)
LP2951可以重新配置为可调节型调节器,这意味着LMC7660可以提供调节输出从-2.0V到-10V取决于电阻比R1和R2,如图13所示,Vref=1.235V:





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