ICL7660S和ICL7660A超级电压转换器

电源

ICL7660S和ICL7660A超级电压转换器是单片CMOS电压转换芯片与其他同类产品相比具有显著的性能优势设备。它们是这个行业的直接替代品提供扩展操作电源的标准ICL7660电压范围可达12V，电源电流较低。一个频率提升管脚已被纳入，以使尽管用户使用较小的电容器。所有改进都在“电气”中突出显示关键参数是在整个商业和工业领域都有保证温度范围。ICL7660S和ICL7660A执行电源电压输入范围从正到负的转换1.5V至12V，产生互补输出电压-1.5V至-12V。只有两个非关键外部电容器需要，用于充油泵和充液罐功能。ICL7660S和ICL7660A可以连接到功能作为电压倍增器，将产生高达22.8V的电压12V输入。也可用作电压倍增器或分压器。每个芯片包含一个串联直流电源调节器振荡器、电压电平转换器和四输出功率MOS开关。振荡器在空载时以输入电源电压为5.0V。此频率可通过添加
“OSC”终端或振荡器的外部电容器可能被外部时钟过度驱动。“LV”终端可与GND连接，以绕过内部串联调节器，改善低压运行。在中高压（3.5V至12V），低压引脚在左侧浮动防止装置闭锁。在某些应用中，一个外部肖特基二极管盖-需要保证无锁操作。
特征
保证所有设备的最低最大供电电流温度范围
宽工作电压范围：1.5V至12V
100%在3V下测试
用于更高开关频率的升压引脚（引脚1）
保证最低功率效率为96%
改进的最小开路电压转换效率99%
改进的可控硅闭锁保护
简单地将+5V逻辑电源转换为±5V电源
简单电压倍增VOUT=（-）nVIN
易于使用；只需要两个外部非关键无源元件
改进了对行业标准的直接替代ICL7660和其他第二源设备
提供无铅（符合RoHS）
应用
简单地将+5V电源转换为±5V电源
电压倍增VOUT=？nVIN
数据采集系统和仪表
RS232电源
电源分路器，VOUT=VS

笔记：
1.为磁带和卷盘添加“-T*”后缀。卷盘规格详见TB347。
2.这些Intersil无铅塑料包装产品采用特殊的无铅材料组、模塑料/模具连接材料和100%哑光镀锡板加退火（e3端接处理，符合RoHS标准，与SnPb和无铅焊接操作兼容）。英特矽尔无铅产品在无铅峰值回流焊温度达到或超过IPC/JEDEC J标准-020。
3.有关湿度敏感度（MSL），请参阅ICL7660S和ICL7660A的设备信息页。有关MSL的更多信息，请参阅技术简报TB363。
4.无铅PDIPs只能用于通孔波峰焊料加工。它们不适用于回流焊工艺应用。
绝对最大额定值热信息
电源电压。+13.0伏
低压和OSC输入电压（注5）
V+<5.5V。-0.3V至V++0.3V
V+>5.5V。V+-5.5V至V++0.3V
进入低压的电流（注5）
V+>3.5伏。20微安
输出短时
V电源≤5.5V。连续的
操作条件
温度范围
ICL7660SI，ICL7660AI。-40°C至+85°C
ICL7660SC、ICL7660AC。0°C至+70°C
热阻（典型，注6、7）θJA（℃/瓦）θJC（℃/瓦）
8 Ld PDIP*。110 59个
8 Ld塑料SOIC。160 48个
储存温度范围。-65°C至+150°C
无铅回流曲线。无铅PDIPs可用于通孔波焊料仅处理。它们不用于回流焊正在处理应用程序。
注意：不要在列出的最大额定值下或附近长时间运行。暴露在这些条件下可能会对产品的可靠性和
导致不在保修范围内的故障。
笔记：
5.将任何端子连接到大于V+或小于GND的电压可能会导致破坏性闭锁。建议不要从在ICL7660S和ICL7660A“通电”之前，应使用外部电源。
6.θJA是在自由空气中，用安装在低效热导率测试板上的元件测量的。详见技术简报TB379。
7.对于θJC，“case temp”位置取在包装顶部中心。
8.无铅PDIPs只能用于通孔波峰焊料加工。它们不适用于回流焊工艺应用。
电气规范ICL7660S和ICL7660A，V+=5V，TA=+25°C，OSC=自由运行（见图12，“ICL7660S测试电路”第7页和第7页图13“ICL7660A测试电路”，除非另有规定。

电气规范ICL7660S和ICL7660A，V+=5V，TA=+25°C，OSC=自由运行（见图12，“ICL7660S测试电路”第7页和第7页图13“ICL7660A测试电路”，除非另有规定。

笔记：
9.除非另有规定，否则具有最小和/或最大限值的参数在+25°C下进行100%测试。通过表征确定的温度限值也不是生产测试。
10.在测试电路中，引脚7没有外部电容。但是，当设备插入测试插座时，通常有一个杂散电容很小但有限，约为5pF。
11.Intersil ICL7660S和ICL7660A在整个温度和电压范围内无需外部二极管即可工作。这个装置会起作用在现有的设计中，集成了一个外部二极管，整体电路性能没有下降。
12.强调了对工业标准ICL7660的所有重大改进。
13.在50°C以上线性减额5.5兆瓦/摄氏度。

注：
14.这些曲线包括，在电源电流中，从V+直接输入负载RL的电流（见图12）。因此，大约一半的电源电流直接流向负载的正侧，另一半通过ICL7660S和ICL7660A流向负侧
负载的。理想情况下，VOUT～2VIN是～2IL，所以VIN x是～VOUT x IL

注：对于COSC的大值（>1000pF），C1和C2的值应增加到100μF。
注：对于COSC的大值（>1000pF），C1和C2的值应增加到100μF。
详细说明
ICL7660S和ICL7660A包含所有必要的完成负电压转换器的电路两个外部电容器的例外情况，可能是廉价的10μF极化电解类型。模式设备的操作最好由以下人员理解考虑到图14，它显示了一个理想的负电压转换器。电容器C1充电至电压V+，对于半周期，当开关S1和S3闭合时。（注：开关S2和S4在此半周期内打开）。在运行的下半个周期中，开关S2和S4关闭，S1和S3打开，因此换档电容器C1到C2，使得C2上的电压正好为V+，假设理想开关和C2空载。ICL7660ICL7660A更接近这种理想情况而不是现有的非机械回路。

在ICL7660S和ICL7660A中，四个开关图14是MOS电源开关；S1是P通道设备；S2、S3和S4是N通道设备。主要这种方法的困难在于在集成交换机时，S3和S4的基板必须始终保持反向对他们的来源有偏见，但不至于降低他们的“开”电阻。此外，在电路启动和输出短路条件下（VOUT=V+），必须检测输出电压和衬底偏压相应调整。如果不能做到这一点就会导致在高功率损耗和可能的装置闭锁。在ICL7660S和ICL7660A中，通过一种感知输出电压（VOUT）的逻辑网络与级别转换器一起，切换将S3和S4基板保持在正确水平必要的反向偏压。ICL7660S和ICL7660A是防闭锁电路的组成部分；但是，其固有电压降会降低低电压。因此，为了改善低压运行，“LV”引脚应连接到GND，从而禁用调节器。当电源电压大于3.5V时终端必须保持打开状态，以确保防闭锁操作防止设备损坏。
理论功率效率
注意事项
理论上，电压转换器的效率可以接近100%如果满足某些条件：
1.驱动电路消耗的功率最小。
2.输出开关的导通电阻极低几乎没有补偿。
3.泵和储液罐电容器的阻抗为在泵频率下可以忽略不计。ICL7660S和ICL7660A接近这些条件如果C1和C2的大值为使用。能量只在电容器之间的电荷出现电压。能量损失定义如下公式1：
其中V1和V2是泵运行期间C1上的电压以及转移周期。如果C1和C2的阻抗为泵频率相对较高（见图14）与RL的值相比电压差，V1和V2。因此，它不仅希望使C2尽可能大以消除输出电压纹波，也要采用相应大的C1的值，以实现操作。做和不做
1.不要超过最大供电电压。
2.不要将低压端子接地以获得电源电压大于3.5V。
3.不要将输出短路到V+电源长时间高于5.5V的电压；但是，包括启动在内的瞬态条件是可以的。
4.使用极化电容器时，C1的+端子必须连接到ICL7660S和ICL7660A的引脚2，以及C2的+端子必须接地。
5.如果驱动ICL7660S和ICL7660A的电源具有较大的源阻抗（25Ω到30Ω），然后2.2μF电容器从引脚8到接地可能需要将输入电压上升率限制在小于2V/微秒。
6.如果输入电压高于5V且有上升率大于2V/μs，来自VOUT的外部肖特基二极管盖上盖子-需要防止闭锁（由通过保持输出（插脚5）比盖（插脚4）更积极。
7.用户应确保输出（引脚5）不运行比GND（引脚3）更积极。设备锁定将在这些条件下发生。提供额外的保护，1N914或类似二极管并联C2将防止设备在当VOUT上的加载创建路径时在集成电路激活前拉起输出电压（阳极引脚5，阴极引脚3）。
典型应用
简易负电压变换器大多数应用程序无疑将使用用于产生负电源的ICL7660S和ICL7660A电压。图15显示了提供负电源，+1.5V至+12V的正电源可用。请记住，引脚6（LV）与电源相连电源电压低于3.5V时为负（GND）。

图15中电路的输出特性可以是
用理想电压源与电阻如图15B所示。电压源值-（V+）。输出阻抗（RO）是内部MOS开关的导通电阻（如图14），开关频率，C1和C2的值，以及C1和C2的ESR（等效串联电阻）。一个RO的良好一阶近似如公式2：

总开关电阻RSW是电源的函数电压和温度（见输出源电阻图2、图3和图11），通常在+25°C和5V时为23Ω。仔细选择C1和C2将减少剩余的项，最小化输出阻抗。高价值电容器将减少1/（fPUMP x C1）分量，并且ESR电容器将降低ESR项。增加振荡器频率将减少1/（fPUMP x C1）项，但是可能有产出净增长的副作用当C1>10μF且不足以完全每个周期给电容器充电。方程4显示了一个典型的fOSC=10kHz，C=C1=C2=10μF时的应用：
因为电容器的ESRs反映在输出端阻抗乘以5，高值可以可能淹没低1/fPUMP x C1项，使开关频率或滤波电容增加无效。典型的电解电容器可能具有高达10Ω。输出纹波ESR也会影响输出端的纹波电压。这个峰间输出纹波电压由方程式5给出：

更换ICL7660S和ICL7660A振荡器频率在某些应用中，由于噪声或其他原因，这可能是可取的注意事项，改变振荡器频率。这可能是简单地通过几种方法中的一种实现。通过将升压引脚（引脚1）连接到V+，振荡器充放电电流增加，因此振荡器频率增加约3.5倍。结果是输出阻抗和纹波减小。这对于表面贴装应用非常重要其中电容器的尺寸和成本至关重要。较小的电容器，如0.1μF，可与实现类似输出电流的Boost Pin装置在C1=C2=10μF或100μF下自由运行（见图11）。提高振荡器频率也可以通过从外部时钟过度驱动振荡器，如中所示图16。为了防止设备闭锁，1kΩ电阻器必须与时钟输出串联使用。在某种情况下设计师生成外部时钟的地方使用TTL逻辑的频率，增加10kΩ上拉需要电阻至V+电源。注意泵外部时钟频率，如内部时钟频率，将是时钟频率的一半。输出转换发生在时钟的正向边缘。

也可以提高通过降低振荡器频率。这减少了开关损耗，并且如图17所示。但是，降低振荡器频率将导致泵（C1）和储液罐（C2）电容器的阻抗；通过将C1和C2的值增加降低频率的相同因素。例如，在管脚之间增加一个100pF电容器7（OSC和V+）将把振荡器频率降低到1kHz从10kHz的标称频率（10的倍数），以及因此需要相应地增加C1和C2（从10μF到100μF）。

正电压倍增
ICL7660S和ICL7660A可用于实现使用图中所示电路的正电压倍增18在这种应用中，泵逆变器开关ICL7660S和ICL7660A用于将C1充电至电压V+-VF电平，其中V+为电源电压，VF为C1上的正向电压加上电源电压（V+）通过二极管D2施加到电容器C2。因此电压在C2上产生的电压变为（2V+）-（2VF）或电源的两倍电压减去二极管的组合正向压降D1和D2。输出的源阻抗（VOUT）取决于输出电流，但对于V+=5V和输出电流10mA，约为60Ω

组合负电压转换和正供给倍增图19结合了图15和图18提供负电压转换和正电压同时加倍。这种方法例如，适用于产生+9V和-5V电压从现有的+5V电源。在这种情况下，电容器C1C3执行泵和储液罐功能，分别用于产生负电压，而电容器C2和C4分别是泵和储液罐，对于双倍正电压。这里面有个惩罚但是，在所产生电源的源阻抗为有点高，因为设备引脚2处的公共电荷泵驱动器。

分压
双向特性也可用于拆分一半为高供给，如图20所示。合并的负载将在两侧均匀分配，并且低压引脚的电阻值确保启动。因为开关并联分担负载，输出阻抗为比标准电路低得多，电流也更大可以从设备中提取。使用这个电路，然后图15，+15V的电路可以通过+7.5和-7.5，额定电压-15V，尽管系列较高输出电阻（～250Ω）。和-7.5，额定电压-15V，尽管系列较高输出电阻（～250Ω）。
稳压电源
在某些情况下，ICL7660S和ICL7660A可能是个问题，特别是当负载电流变化很大。图21的电路可用于通过控制输入电压，通过ICL7611低功耗CMOS运算放大器保持几乎恒定的输出电压。直接反馈是不可取，因为ICL7660和ICL7660A的输出不会立即响应输入的更改，但是只有在切换延迟之后。显示的电路供电足够的延迟以适应ICL7660S和ICL7660A，同时保持足够的反馈。一个增加泵和储能电容器是可取的，并且所示值提供的输出阻抗小于5Ω至10毫安负载。

王栋春 · 2020-10-26 21:20:20

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