ICL7660_Datasheet汉语译文.doc

如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流ICL7660_Datasheet汉语译文【精品文档】第 6 页ICL7660_DATASHEETCMOS 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。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%·宽操作电压范围 -ICL7660. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5V to 10V -ICL7660A. . . . . . . . . . . . . . . . . .1.5V to 12V·ICL7660 100% 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，和电压范围·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PinoutsOrdering Information（订购需知）Absolute Maximum Ratings（绝对最大参数）供电电压-ICL7660. . . . . . . . . . . . +10.5V-ICL7660A. . . . . . . . . . . .+13.0VLV 和OSC 输入电压 . . -0.3V to (V+ +0.3V) for V+ < 5.5V(Note 2) . . . . . (V+ -5.5V) to (V+ +0.3V) for V+ > 5.5VCurrent into LV (Note 2) . . . . . . . 20µA for V+ > 3.5VOutput Short Duration (VSUPPLY5.5V) . . . . . . .ContinuousOperating Conditions（ 操作条件）温度范围ICL7660C, ICL7660AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0°C to 70°CICL7660AI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-40°C to 85°C热阻抗 (典型值, Note 1) JA(°C/W) JC(°C/W)PDIP Package* . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 N/ASOIC Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 N/AMaximum Storage Temperature Range . . . . . . . . . . . -65°C to 150°CMaximum Lead Temperature (Soldering, 10s). . . . . . . . . . . . . 300°C(SOIC - Lead Tips Only)Electrical Specifications（电气特性）ICL7660 and ICL7660A, V+ = 5V, TA= 25°C, COSC= 0, Test Circuit Figure 11Unless Otherwise SpecifiedFunctional Block Diagram（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100UfDetailed Description（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（no load on C2），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-latchup circuitry），然而这种反闩锁电路内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Theoretical Power Efficiency Considerations（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（THEVENIN EQUIVALENT）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=1/2 C1(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。Dos And Donts（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（25-30），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）。Typical Applications（典型应用）Simple Negative Voltage Converter（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（in series with）一个电阻。这个理想电源值为-V+。输出电阻（Ro）是内部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23。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10。Output Ripple（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 ·ESRC2 V 。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/C2 V 。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。Paralleling Devices（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：Cascading Devices（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.Changing the ICL7660/ICL7660A Oscillator Frequency (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1K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10K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，就像内部电荷泵一样，会在内部乘以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）。Positive Voltage Doubling（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60。Combined Negative Voltage Conversion and Positive Supply Doubling（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内部阻抗，产生电压的源阻抗多少会高一些。Voltage Splitting（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250）。Regulated Negative Voltage Supply（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ICL7661 MOS 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ICL7660sand ICL7660A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5。Other Applications（其他应用）更多的器件信息和操作指南可在AN051的“Principals and Applications of the ICL7660 and ICL7660A CMOS Voltage Converter”找到。