ICL7660Datasheet汉语译文.docx

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ICL7660Datasheet汉语译文

ICL7660_DATASHEET

CMOS电压转换

Intersil（英特锡尔）ICL7660或者ICL7660A是单晶体CMOS电源供电电路芯片，相比先前的器件有着独特优势。

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Features

·+5V逻辑供电简易转换至±5V

·简易电压倍增（Vout=（-）nVin）

·典型开环电路电压转换效率为99.9%

·典型电能转换效率98%

·宽操作电压围

-ICL7660..................1.5Vto10V

-ICL7660A..................1.5Vto12V

·ICL7660100%在3V条件下测试的

·容易使用——仅需要两个外部非重要的无源元件

·没有任何外部二极管超过全温度，和电压围

·无铅并且退火可用（RoHS兼容）

Application

·为DRAM板级供电

·为本地微型处理器（8080型）供负电

·便宜的负电源

·数据采集系统

Pinouts

OrderingInformation（订购需知）

AbsoluteMaximumRatings（绝对最大参数）

供电电压

-ICL7660........................+10.5V

-ICL7660A........................+13.0V

LV和OSC输入电压....-0.3Vto（V++0.3V）forV+<5.5V

（Note2）.....（V+-5.5V）to（V++0.3V）forV+>5.5V

CurrentintoLV（Note2）.......20µAforV+>3.5V

OutputShortDuration（VSUPPLY≤5.5V）.......Continuous

OperatingConditions（操作条件）

温度围

ICL7660C,ICL7660AC........................0°Cto70°C

ICL7660AI................................-40°Cto85°C

热阻抗（典型值,Note1）θJA（°C/W）θJC（°C/W）

PDIPPackage*..................110N/A

SOICPackage...................160N/A

MaximumStorageTemperatureRange...........-65°Cto150°C

MaximumLeadTemperature（Soldering,10s）.............300°C

（SOIC-LeadTipsOnly）

ElectricalSpecifications（电气特性）

ICL7660andICL7660A,V+=5V,TA=25°C,COSC=0,TestCircuitFigure11

UnlessOtherwiseSpecified

FunctionalBlockDiagram（功能模块原理图）

图11.ICL7660、ICL7660A测试电路

注意：

在Cosc>1000pF时，C1和C2也相应增加到100Uf

DetailedDescription（细节描述）

ICL7660和ICL7660A包含所有必要的电路实现负电压变换器，在外部还需要两个并不贵的10uF的极性电容。

参照图12，最好理解这种操作模式，图中展示了一个理想的负电压转换器。

电容C1在S1和S3关闭时的半周期充电到V+（注：

此时S2和S4是断开的）。

当下一个半周期的时候，开关S2和S4关闭，S1和S3断开，从而实现C1的V+伏特转换为负压。

假设图中为理想开关，并且C2空载（noloadonC2），随后，电荷从C1转移到C2，在C2获得更准确的V+.ICL7660比现有的无机械电路更接近于这种理想情况。

ICL7660和ICL7660A中，图12中的四个开关都是MOS电力开关。

S1是P沟道的，S2、S3和S4是N沟道的MOS开关。

主要的困难是集成这些开关，为了获得优质的电源，S3和S4的基质必须严格保持相反的偏置，但并没有降低那么多“ON”阻抗。

此外,在电路启动,输出短路条件下（V出=V+）,输出电压必须被检测到并且衬底偏置做出相应调整。

未能做到这一点会导致高功率损耗和可能的设备封锁。

这个问题在ICL7660和ICL7660A中不存在，它使用了一种逻辑网感知输出电压（Vout）并且做了电平转换，切换S3和S4的基质来纠正电平，从而保持正确的反向偏置。

ICL7660和ICL7660A的电压调节部分是反闩锁电路（anti-latchupcircuitry），然而这种反闩锁电路在固有的电压降会使低压的操作性降低。

因此为了提高低压操作的性能，“LV”引脚应当接到GROUND,失能该调节电路。

当提供大于3.5V电压的时候，“LV”引脚必须悬空，以确保能检测到闩锁，并且防止器件被损坏。

Figure12.理想负电压生成器

TheoreticalPowerEfficiencyConsiderations（理论功率效率注意事项）

在理论上，如果某些条件满足，电压转换器可以达到100%的效率。

1、驱动电路消耗最小的能量

2、输出开关有极低的“ON”电阻（resistance）

3、在电荷泵工作频率下，电荷泵和反向电容的阻抗（impedances）小至可以忽略。

为产生负电压，使用大容量电容C1和C2，ICL7660和ICL7660A就可以达到这些条件。

Figure13A.配置图Figure13B.戴维南等效图（THEVENINEQUIVALENT）

Figure13.简易的负压生成器

能量只损失在电压发生变化时电容器之间的电荷转移。

能量损耗定义如下：

E=1/2C1（V12–V22）

公式中的V1和V2是C1上随电荷泵变化的电压值。

如果在震荡周期，相比于RL,C1和C2的阻抗相当的高（参考图12）。

V1和V2的电压会产生实质性的区别。

因此不会期望C2越大越好去消除输出纹波，但也需要C1取较大的值，获取最大效率。

①

Do’sAndDon’ts（注意事项）

1、不要超过最大供电电压

2、供电电压大于3.5V的时候，“LV”不要接到GROUND.

3、不要长时间将输出电压短接到大于V+5.5V的供电电压，短暂时间是可以的，例如上电。

4、当使用的是极性电容时，C1的正极一定要接到2脚，C2的正极必须接到GROUND.

5、如果驱动ICL7660或者ICL7660A的电源有一个大的电源阻抗（25Ω-30Ω），就需要一个2.2uF的电容从8脚接至GROUND,以减缓输入电压的上升沿至小于2V/us.

6、使用者应当确保输出脚（5脚）电压不会高于GND（3脚）。

上述情况器件会出现闩锁。

选取一个1N914或者类似的二极管并连到C2会防止在这种情况下器件出现闩锁（5脚接阳极，3脚接负极）。

TypicalApplications（典型应用）

SimpleNegativeVoltageConverter（简易的负电压生成器）

该器件毋庸置疑的主要应用就是负电压生成器。

图13显示了经典的连接方式，在供电电源小于3.5V的情况下，提供一个负电压（相对于GND）.

在图13A中，电路的输出特性近似于一个理想电压源串联（inserieswith）一个电阻。

这个理想电源值为-V+。

输出电阻（Ro）是部MOS开关的“ON”阻抗（图12所示）、开关频率、C1和C2的值、C1和C2的ESR的函数。

首先，一个较好的Ro的近似表达式：

RSW（四个开关的总电阻），是供电电压和和温度的函数（看输出电源电阻图），在25°电压5V的条件下的典型值为23Ω。

慎重选择C1和C2会减少约束，降低输出电阻。

高值电容会减小式1/（fPUMP•C1）

的值，并且选择更低的ESR会减小整个器件的ESR词条的值。

增大振荡频率会减小1/（fPUMP•C1）的值,当C1>10uF的时候，没有足够的时间给C1电容充分充电，但可能会有增加器件净输出阻抗的副作用。

在典型例子中，Fosc=10Khz，C=C1=C2=10Uf

由于电容的等效电阻是和输出电阻的5倍有关的，一个高值得电容ESR会陷低1/（fPUMP•C1）的值。

呈现一个开关频率的增加或滤波器电容的失效。

通常的电解电容ESR值高达10Ω。

OutputRipple（输出纹波）

ESR还会影响输出的波纹电压。

整个纹波决定于两个电压值A和B,如图14所示。

A部分是在C1开始给C2充电那一瞬间，C2的ESR引起的电压降（C1电流流入C2）。

电流的变化的幅值为2IOUT,因此产生的总压降为2·IOUT·ESRC2V。

B部分是t2时间段C2上电压的变化，此段周期C2为负载提供电流源。

B段压降为IOUT·t2/C2V。

图中的峰峰值为整个的纹波电压降：

进一步讲，低ESR的电容会有更好的输出表现。

ParallelingDevices（器件并联）

任何数量的ICL7660、ICL7660A电压转换器件，并联起来会减小输出电阻。

容量滤波电容C2会同时为每个器件服务，当然每个器件也都需要自己的独自的电荷泵电容C1。

输出电容值会接近于：

CascadingDevices（器件的级联）

如下所示，器件的级联会提供一个是初始电压的倍数的负电压。

然而，由于每个器件有限的效率，实际上对于轻载的也最多只能10只级联。

输出电压可以如下定义：

N是级联数量。

也导致输出电阻会接近于各个器件输出电阻ROUT的加权总和.

ChangingtheICL7660/ICL7660AOscillatorFrequency（调节振荡器频率）

在一些应用中，由于噪音或其他的考虑，增加振荡器的频率也许是可取的。

如图17所示，这是通过对振荡器的过度驱动来实现的外部时钟。

为了防止可能发生的闩锁，必须要在时钟输出串联一个1KΩ的电阻。

在这种情况下，设计者已经用TTL逻辑电路做出了一个外部振荡器，额外需要一个10KΩ的上拉电阻接在V+供电端。

值得注意的是外部电荷泵的频率，就像部电荷泵一样，会在部乘以1/2。

输出的转换发生在上升为正极性的时钟沿。

也可以在低负载的时候通过降低振荡频率，ICL7660和ICL7660A也可以提高转换效率。

如图18所示，这样也降低了开关损耗。

然而，降低振荡频率也会引起不期望的C1和C2的阻抗的增加。

频率降低，就需要增加C1和C2的值来弥补这个缺点。

举例来说，在外部7脚（OSC）和V+间接一个100pF的电容会使振荡频率从本身的10kHz降低至1kHz（10倍的变化），因此C1和C2电容值的增加也相应的必不可少（从10uF增加到100uF）。

PositiveVoltageDoubling（正电压加倍）

按照如图19，使用ICL7660或者ICL7660A搭建的电路会获得大一倍的输入电压。

在这种应用中，芯片中的电荷泵切换开关用来给C1充电至V+-VF（V+是供电电压，VF是D1的正向电压降）。

在转换周期中，C1上的电压加V+通过D2作用到C2上。

因此，在C2上会产生（2V+）-（2VF）或者一倍的供电电压减去D1和D2的正向电压的电压值。

输出（VOUT）的源阻抗会依赖于输出电流。

但是对于V+=5V和输出电流10mA，输出电阻大约是60Ω。

CombinedNegativeVoltageConversionandPositiveSupplyDoubling（负电压转换和正电压倍增结合）

图20所示结合了图13和图15的功能。

这种方法尤其合适从+5V转化为+9V和-5V。

这种情况下，C1和C3分别作为电荷泵电容和储能电容，用来生成负电压；相对的C2和C4分别作为电荷泵电容和储能电容，用来倍压。

然而，这种结合存在一个缺陷，由于电荷泵共用的器件2脚的驱动器有着有限的部阻抗，产生电压的源阻抗多少会高一些。

VoltageSplitting（分压）

器件双向的特性也用来将相对较高的电压分压至一半，如图21。

这种负载结合的使用会均匀

分配分成的两个电压。

因为切换开关和负载并联，输出阻抗会比标准电路更低，并且回从器件拉出更大的输出电流。

通过使用这个电路，然后再配合图16的电路，正15V（通过+7.5V，-7.5V）会转化为一个虚-15V，虽然会有相当高的输出阻抗（约为250Ω）。

RegulatedNegativeVoltageSupply（负电压的管理·主要就是减小输出阻抗、负反馈电压检测来提高带负载能力）

在某些时候，ICL7660和ICL7660A的输出阻抗会成为一个问题，尤其在负载电流产生较大变化的时候。

图22的电路，通过控制输入电压可以弥补这个问题，通过一个ICL7661MOS材质的OP放大器来维持一个几乎恒定不变的输出电压。

直接负反馈不可取，因为ICL7660sandICL7660A的输出不会立即反应到输入端，除非切换后有一段延时。

这个电路给与了电源足够的延时去调整ICL7660和ICL7660A，然而还同时保持着充分的反馈。

电荷泵电容和储能电容容量也应适当增大，适当的电容值使10mA的负载情况下输出阻抗低于5Ω。

OtherApplications（其他应用）

更多的器件信息和操作指南可在AN051的“PrincipalsandApplicationsoftheICL7660andICL7660ACMOSVoltageConverter”找到。