ICL7660_Datasheet漢語(yǔ)譯文.doc

ICL7660，ICL7660A譯本Zhang GQICL7660_DATASHEETCMOS 電壓轉(zhuǎn)換Intersil(英特錫爾)ICL7660或者ICL7660A是單晶體CMOS電源供電電路芯片，相比先前的器件有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。Features+5V邏輯供電簡(jiǎn)易轉(zhuǎn)換至5V簡(jiǎn)易電壓倍增（Vout=（-）nVin）典型開(kāi)環(huán)電路電壓轉(zhuǎn)換效率為99.9%典型電能轉(zhuǎn)換效率98%寬操作電壓范圍 -ICL7660. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5V to 10V -ICL7660A. . . . . . . . . . . . . . . . . .1.5V to 12VICL7660 100% 在3V條件下測(cè)試的容易使用僅需要兩個(gè)外部非重要的無(wú)源元件沒(méi)有任何外部二極管超過(guò)全溫度，和電壓范圍無(wú)鉛并且退火可用(RoHS兼容)Application為DRAM板級(jí)供電為本地微型處理器（8080型）供負(fù)電便宜的負(fù)電源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PinoutsOrdering Information（訂購(gòu)需知）Absolute Maximum Ratings（絕對(duì)最大參數(shù)）供電電壓-ICL7660. . . . . . . . . . . . +10.5V-ICL7660A. . . . . . . . . . . .+13.0VLV 和OSC 輸入電壓 . . -0.3V to (V+ +0.3V) for V+ 5.5VCurrent into LV (Note 2) . . . . . . . 20A for V+ 3.5VOutput Short Duration (VSUPPLY5.5V) . . . . . . .ContinuousOperating Conditions（ 操作條件）溫度范圍ICL7660C, ICL7660AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0C to 70CICL7660AI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-40C to 85C熱阻抗 (典型值, Note 1) JA(C/W) JC(C/W)PDIP Package* . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 N/ASOIC Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 N/AMaximum Storage Temperature Range . . . . . . . . . . . -65C to 150CMaximum Lead Temperature (Soldering, 10s). . . . . . . . . . . . . 300C(SOIC - Lead Tips Only)Electrical Specifications（電氣特性）ICL7660 and ICL7660A, V+ = 5V, TA= 25C, COSC= 0, Test Circuit Figure 11Unless Otherwise SpecifiedFunctional Block Diagram（功能模塊原理圖）圖11.ICL7660、ICL7660A測(cè)試電路注意：在Cosc 1000pF時(shí)，C1和C2也相應(yīng)增加到100UfDetailed Description（細(xì)節(jié)描述）ICL7660和ICL7660A包含所有必要的電路實(shí)現(xiàn)負(fù)電壓變換器，在外部還需要兩個(gè)并不貴的10uF的極性電容。參照?qǐng)D12，最好理解這種操作模式 ，圖中展示了一個(gè)理想的負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器。電容C1在S1和S3關(guān)閉時(shí)的半周期充電到V+（注：此時(shí)S2和S4是斷開(kāi)的）。當(dāng)下一個(gè)半周期的時(shí)候，開(kāi)關(guān)S2和S4關(guān)閉，S1和S3斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)C1的V+伏特轉(zhuǎn)換為負(fù)壓。假設(shè)圖中為理想開(kāi)關(guān)，并且C2空載（no load on C2），隨后，電荷從C1轉(zhuǎn)移到C2，在C2獲得更準(zhǔn)確的V+.ICL7660比現(xiàn)有的無(wú)機(jī)械電路更接近于這種理想情況。ICL7660和ICL7660A中，圖12中的四個(gè)開(kāi)關(guān)都是MOS電力開(kāi)關(guān)。S1是P溝道的，S2、S3和S4是N溝道的MOS開(kāi)關(guān)。主要的困難是集成這些開(kāi)關(guān)，為了獲得優(yōu)質(zhì)的電源，S3和S4的基質(zhì)必須嚴(yán)格保持相反的偏置，但 并沒(méi)有降低那么多“ON”阻抗。此外,在電路啟動(dòng),輸出短路條件下(V出= V +),輸出電壓必須被檢測(cè)到并且襯底偏置做出相應(yīng)調(diào)整。未能做到這一點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致高功率損耗和可能的設(shè)備封鎖。這個(gè)問(wèn)題在ICL7660和ICL7660A中不存在，它使用了一種邏輯網(wǎng)感知輸出電壓（Vout）并且做了電平轉(zhuǎn)換，切換S3和S4的基質(zhì)來(lái)糾正電平，從而保持正確的反向偏置。ICL7660和ICL7660A的電壓調(diào)節(jié)部分是反閂鎖電路（anti-latchup circuitry），然而這種反閂鎖電路內(nèi)在固有的電壓降會(huì)使低壓的操作性降低。因此為了提高低壓操作的性能，“LV”引腳應(yīng)當(dāng)接到GROUND,失能該調(diào)節(jié)電路。當(dāng)提供大于3.5V電壓的時(shí)候，“LV”引腳必須懸空，以確保能檢測(cè)到閂鎖，并且防止器件被損壞。Figure12.理想負(fù)電壓生成器Theoretical Power Efficiency Considerations（理論功率效率注意事項(xiàng)）在理論上，如果某些條件滿足，電壓轉(zhuǎn)換器可以達(dá)到100%的效率。1、 驅(qū)動(dòng)電路消耗最小的能量2、 輸出開(kāi)關(guān)有極低的“ON”電阻（resistance）3、 在電荷泵工作頻率下，電荷泵和反向電容的阻抗（impedances）小至可以忽略。為產(chǎn)生負(fù)電壓，使用大容量電容C1和C2，ICL7660和ICL7660A就可以達(dá)到這些條件。 Figure13A.配置圖 Figure13B.戴維南等效圖（THEVENIN EQUIVALENT）Figure13.簡(jiǎn)易的負(fù)壓生成器能量只損失在電壓發(fā)生變化時(shí)電容器之間的電荷轉(zhuǎn)移。能量損耗定義如下：E=1/2 C1(V12 V22)公式中的V1和V2是C1上隨電荷泵變化的電壓值。如果在震蕩周期，相比于RL ,C1和C2的阻抗相當(dāng)?shù)母撸▍⒖紙D12）。V1和V2的電壓會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的區(qū)別。因此不會(huì)期望C2越大越好去消除輸出紋波， 但也需要C1取較大的值，獲取最大效率。Dos And Donts（注意事項(xiàng)）1、 不要超過(guò)最大供電電壓2、 供電電壓大于3.5V的時(shí)候， “LV”不要接到GROUND.3、 不要長(zhǎng)時(shí)間將輸出電壓短接到 大于V+5.5V的供電電壓，短暫時(shí)間是可以的，例如上電。4、 當(dāng)使用的是極性電容時(shí)，C1的正極一定要接到2腳，C2的正極必須接到GROUND.5、 如果驅(qū)動(dòng)ICL7660或者ICL7660A的電源有一個(gè)大的電源阻抗（25-30），就需要一個(gè)2.2uF的電容從8腳接至GROUND,以減緩輸入電壓的上升沿至小于2V/us.6、 使用者應(yīng)當(dāng)確保輸出腳（5腳）電壓不會(huì)高于GND（3腳）。上述情況器件會(huì)出現(xiàn)閂鎖。選取一個(gè)1N914或者類似的二極管并連到C2會(huì)防止在這種情況下器件出現(xiàn)閂鎖（5腳接陽(yáng)極，3腳接負(fù)極）。Typical Applications（典型應(yīng)用）Simple Negative Voltage Converter（簡(jiǎn)易的負(fù)電壓生成器） 該器件毋庸置疑的主要應(yīng)用就是負(fù)電壓生成器。圖13顯示了經(jīng)典的連接方式，在供電電源小于3.5V的情況下，提供一個(gè)負(fù)電壓（相對(duì)于GND）.在圖13A中 ，電路的輸出特性近似于一個(gè)理想電壓源串聯(lián)（in series with）一個(gè)電阻。這個(gè)理想電源值為-V+。輸出電阻（Ro）是內(nèi)部MOS開(kāi)關(guān)的“ON”阻抗（圖12所示）、開(kāi)關(guān)頻率、C1和C2的值、C1和C2的ESR的函數(shù)。首先，一個(gè)較好的Ro的近似表達(dá)式： RSW（四個(gè)開(kāi)關(guān)的總電阻），是供電電壓和和溫度的函數(shù)（看輸出電源電阻圖），在25電壓5V的條件下的典型值為23。慎重選擇C1和C2會(huì)減少約束，降低輸出電阻。高值電容會(huì)減小式1/(fPUMP C1)的值，并且選擇更低的ESR會(huì)減小整個(gè)器件的ESR詞條的值。增大振蕩頻率會(huì)減小 1/(fPUMP C1) 的值,當(dāng)C110uF的時(shí)候，沒(méi)有足夠的時(shí)間給C1電容充分充電，但可能會(huì)有增加器件凈輸出阻抗的副作用。在典型例子中，F(xiàn)osc=10Khz ，C=C1=C2=10Uf由于電容的等效電阻是和輸出電阻的5倍有關(guān)的，一個(gè)高值得電容ESR會(huì)陷低1/(fPUMP C1) 的值。呈現(xiàn)一個(gè)開(kāi)關(guān)頻率的增加或?yàn)V波器電容的失效。通常的電解電容ESR值高達(dá)10。Output Ripple（輸出紋波）ESR還會(huì)影響輸出的波紋電壓。整個(gè)紋波決定于兩個(gè)電壓值A(chǔ)和B,如圖14所示。A部分是在C1開(kāi)始給C2充電那一瞬間，C2的ESR引起的電壓降（C1電流流入C2）。電流的變化的幅值為2IOUT ,因此產(chǎn)生的總壓降為2IOUT ESRC2 V 。B部分是t2時(shí)間段C2上電壓的變化，此段周期C2為負(fù)載提供電流源。B段壓降為IOUTt2/C2 V 。圖中的峰峰值為整個(gè)的紋波電壓降： 進(jìn)一步講，低ESR的電容會(huì)有更好的輸出表現(xiàn)。Paralleling Devices（器件并聯(lián)）任何數(shù)量的ICL7660、ICL7660A電壓轉(zhuǎn)換器件，并聯(lián)起來(lái)會(huì)減小輸出電阻。容量濾波電容C2會(huì)同時(shí)為每個(gè)器件服務(wù)，當(dāng)然每個(gè)器件也都需要自己的獨(dú)自的電荷泵電容C1。輸出電容值會(huì)接近于：Cascading Devices（器件的級(jí)聯(lián)）如下所示，器件的級(jí)聯(lián)會(huì)提供一個(gè)是初始電壓的倍數(shù)的負(fù)電壓。然而，由于每個(gè)器件有限的效率，實(shí)際上對(duì)于輕載的也最多只能10只級(jí)聯(lián)。輸出電壓可以如下定義：N是級(jí)聯(lián)數(shù)量。也導(dǎo)致輸出電阻會(huì)接近于 各個(gè)器件輸出電阻ROUT的加權(quán)總和.Changing the ICL7660/ICL7660A Oscillator Frequency (調(diào)節(jié)振蕩器頻率)在一些應(yīng)用中，由于噪音或其他的考慮，增加振蕩器的頻率也許是可取的。如圖17所示，這是通過(guò)對(duì)振蕩器的過(guò)度驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的外部時(shí)鐘。為了防止可能發(fā)生的閂鎖，必須要在時(shí)鐘輸出串聯(lián)一個(gè)1K的電阻。在這種情況下，設(shè)計(jì)者已經(jīng)用TTL 邏輯電路做出了一個(gè)外部振蕩器，額外需要一個(gè)10K的上拉電阻接在V+供電端。值得注意的是外部電荷泵的頻率，就像內(nèi)部電荷泵一樣，會(huì)在內(nèi)部乘以1/2 。輸出的轉(zhuǎn)換發(fā)生在上升為正極性的時(shí)鐘沿。 也可以在低負(fù)載的時(shí)候通過(guò)降低振蕩頻率， ICL7660和ICL7660A也可以提高轉(zhuǎn)換效率。如圖18所示，這樣也降低了開(kāi)關(guān)損耗。然而，降低振蕩頻率也會(huì)引起不期望的C1和C2的阻抗的增加。頻率降低，就需要增加C1和C2的值來(lái)彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，在外部7腳（OSC）和V+間接一個(gè)100pF的電容會(huì)使振蕩頻率從本身的10kHz降低至1kHz（10倍的變化），因此C1和C2電容值的增加也相應(yīng)的必不可少（從10uF增加到100uF）。Positive Voltage Doubling（正電壓加倍）按照如圖19，使用ICL7660或者ICL7660A搭建的電路會(huì)獲得大一倍的輸入電壓。在這種應(yīng)用中 ，芯片中的電荷泵切換開(kāi)關(guān)用來(lái)給C1充電至V+-VF（V+是供電電壓，VF是D1的正向電壓降）。在轉(zhuǎn)換周期中，C1上的電壓加V+通過(guò)D2作用到C2上。因此，在C2上會(huì)產(chǎn)生(2V+) - (2VF)或者一倍的供電電壓減去D1和D2的正向電壓的電壓值。輸出（VOUT）的源阻抗會(huì)依賴于輸出電流。但是對(duì)于V+=5V和輸出電流10mA，輸出電阻大約是60。Combined Negative Voltage Conversion and Positive Supply Doubling（負(fù)電壓轉(zhuǎn)換和正電壓倍增結(jié)合）圖20所示結(jié)合了圖13和圖15的功能。這種方法尤其合適從+5V轉(zhuǎn)化為+9V和-5V。這種情況下，C1和C3分別作為電荷泵電容和儲(chǔ)能電容，用來(lái)生成負(fù)電壓；相對(duì)的C2和C4分別作為電荷泵電容和儲(chǔ)能電容，用來(lái)倍壓。然而，這種結(jié)合存在一個(gè)缺陷，由于電荷泵共用的器件2腳的驅(qū)動(dòng)器有著有限的內(nèi)部阻抗，產(chǎn)生電壓的源阻抗多少會(huì)高一些。Voltage Splitting（分壓）器件雙向的特性也用來(lái)將相對(duì)較高的電壓分壓至一半，如圖21。這種負(fù)載結(jié)合的使用會(huì)均勻分配分成的兩個(gè)電壓。因?yàn)榍袚Q開(kāi)關(guān)和負(fù)載并聯(lián)，輸出阻抗會(huì)比標(biāo)準(zhǔn)電路更低，并且回從器件拉出更大的輸出電流。通過(guò)使用這個(gè)電路，然后再配合圖16 的電路，正15V（通過(guò)+7.5V，-7.5V）會(huì)轉(zhuǎn)化為一個(gè)虛-15V，雖然會(huì)有相當(dāng)高的輸出阻抗（約為250）。Regulated Negative Voltage Supply（負(fù)電壓的管理主要就是減小輸出阻抗、負(fù)反饋電壓檢測(cè)來(lái)提高帶負(fù)載能力）在某些時(shí)候，ICL7660和ICL7660A的輸出阻抗會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題，尤其在負(fù)載電流產(chǎn)生較大變化的時(shí)候。圖22的電路，通過(guò)控制輸入電壓 可以彌補(bǔ)這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)一個(gè)ICL7661 MOS 材質(zhì)的OP放大器來(lái)維持一個(gè)幾乎恒定不變的輸出電壓。直接負(fù)反饋不