ICL7660_Datasheet漢語譯文.doc

ICL7660，ICL7660A譯本Zhang GQICL7660_DATASHEETCMOS 電壓轉換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特優(yōu)勢。Features+5V邏輯供電簡易轉換至5V簡易電壓倍增（Vout=（-）nVin）典型開環(huán)電路電壓轉換效率為99.9%典型電能轉換效率98%寬操作電壓范圍 -ICL7660. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5V to 10V -ICL7660A. . . . . . . . . . . . . . . . . .1.5V to 12VICL7660 100% 在3V條件下測試的容易使用僅需要兩個外部非重要的無源元件沒有任何外部二極管超過全溫度，和電壓范圍無鉛并且退火可用(RoHS兼容)Application為DRAM板級供電為本地微型處理器（8080型）供負電便宜的負電源數據采集系統PinoutsOrdering Information（訂購需知）Absolute Maximum Ratings（絕對最大參數）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測試電路注意：在Cosc 1000pF時，C1和C2也相應增加到100UfDetailed Description（細節(jié)描述）ICL7660和ICL7660A包含所有必要的電路實現負電壓變換器，在外部還需要兩個并不貴的10uF的極性電容。參照圖12，最好理解這種操作模式 ，圖中展示了一個理想的負電壓轉換器。電容C1在S1和S3關閉時的半周期充電到V+（注：此時S2和S4是斷開的）。當下一個半周期的時候，開關S2和S4關閉，S1和S3斷開，從而實現C1的V+伏特轉換為負壓。假設圖中為理想開關，并且C2空載（no load on C2），隨后，電荷從C1轉移到C2，在C2獲得更準確的V+.ICL7660比現有的無機械電路更接近于這種理想情況。ICL7660和ICL7660A中，圖12中的四個開關都是MOS電力開關。S1是P溝道的，S2、S3和S4是N溝道的MOS開關。主要的困難是集成這些開關，為了獲得優(yōu)質的電源，S3和S4的基質必須嚴格保持相反的偏置，但 并沒有降低那么多“ON”阻抗。此外,在電路啟動,輸出短路條件下(V出= V +),輸出電壓必須被檢測到并且襯底偏置做出相應調整。未能做到這一點會導致高功率損耗和可能的設備封鎖。這個問題在ICL7660和ICL7660A中不存在，它使用了一種邏輯網感知輸出電壓（Vout）并且做了電平轉換，切換S3和S4的基質來糾正電平，從而保持正確的反向偏置。ICL7660和ICL7660A的電壓調節(jié)部分是反閂鎖電路（anti-latchup circuitry），然而這種反閂鎖電路內在固有的電壓降會使低壓的操作性降低。因此為了提高低壓操作的性能，“LV”引腳應當接到GROUND,失能該調節(jié)電路。當提供大于3.5V電壓的時候，“LV”引腳必須懸空，以確保能檢測到閂鎖，并且防止器件被損壞。Figure12.理想負電壓生成器Theoretical Power Efficiency Considerations（理論功率效率注意事項）在理論上，如果某些條件滿足，電壓轉換器可以達到100%的效率。1、 驅動電路消耗最小的能量2、 輸出開關有極低的“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。為產生負電壓，使用大容量電容C1和C2，ICL7660和ICL7660A就可以達到這些條件。 Figure13A.配置圖 Figure13B.戴維南等效圖（THEVENIN EQUIVALENT）Figure13.簡易的負壓生成器能量只損失在電壓發(fā)生變化時電容器之間的電荷轉移。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的阻抗相當的高（參考圖12）。V1和V2的電壓會產生實質性的區(qū)別。因此不會期望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）1、 不要超過最大供電電壓2、 供電電壓大于3.5V的時候， “LV”不要接到GROUND.3、 不要長時間將輸出電壓短接到 大于V+5.5V的供電電壓，短暫時間是可以的，例如上電。4、 當使用的是極性電容時，C1的正極一定要接到2腳，C2的正極必須接到GROUND.5、 如果驅動ICL7660或者ICL7660A的電源有一個大的電源阻抗（25-30），就需要一個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、 使用者應當確保輸出腳（5腳）電壓不會高于GND（3腳）。上述情況器件會出現閂鎖。選取一個1N914或者類似的二極管并連到C2會防止在這種情況下器件出現閂鎖（5腳接陽極，3腳接負極）。Typical Applications（典型應用）Simple Negative Voltage Converter（簡易的負電壓生成器） 該器件毋庸置疑的主要應用就是負電壓生成器。圖13顯示了經典的連接方式，在供電電源小于3.5V的情況下，提供一個負電壓（相對于GND）.在圖13A中 ，電路的輸出特性近似于一個理想電壓源串聯（in series with）一個電阻。這個理想電源值為-V+。輸出電阻（Ro）是內部MOS開關的“ON”阻抗（圖12所示）、開關頻率、C1和C2的值、C1和C2的ESR的函數。首先，一個較好的Ro的近似表達式： RSW（四個開關的總電阻），是供電電壓和和溫度的函數（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會減少約束，降低輸出電阻。高值電容會減小式1/(fPUMP C1)的值，并且選擇更低的ESR會減小整個器件的ESR詞條的值。增大振蕩頻率會減小 1/(fPUMP C1) 的值,當C110uF的時候，沒有足夠的時間給C1電容充分充電，但可能會有增加器件凈輸出阻抗的副作用。在典型例子中，Fosc=10Khz ，C=C1=C2=10Uf由于電容的等效電阻是和輸出電阻的5倍有關的，一個高值得電容ESR會陷低1/(fPUMP C1) 的值。呈現一個開關頻率的增加或濾波器電容的失效。通常的電解電容ESR值高達10。Output Ripple（輸出紋波）ESR還會影響輸出的波紋電壓。整個紋波決定于兩個電壓值A和B,如圖14所示。A部分是在C1開始給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 ,因此產生的總壓降為2IOUT ESRC2 V 。B部分是t2時間段C2上電壓的變化，此段周期C2為負載提供電流源。B段壓降為IOUTt2/C2 V 。圖中的峰峰值為整個的紋波電壓降： 進一步講，低ESR的電容會有更好的輸出表現。Paralleling Devices（器件并聯）任何數量的ICL7660、ICL7660A電壓轉換器件，并聯起來會減小輸出電阻。容量濾波電容C2會同時為每個器件服務，當然每個器件也都需要自己的獨自的電荷泵電容C1。輸出電容值會接近于：Cascading Devices（器件的級聯）如下所示，器件的級聯會提供一個是初始電壓的倍數的負電壓。然而，由于每個器件有限的效率，實際上對于輕載的也最多只能10只級聯。輸出電壓可以如下定義：N是級聯數量。也導致輸出電阻會接近于 各個器件輸出電阻ROUT的加權總和.Changing the ICL7660/ICL7660A Oscillator Frequency (調節(jié)振蕩器頻率)在一些應用中，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，這是通過對振蕩器的過度驅動來實現的外部時鐘。為了防止可能發(fā)生的閂鎖，必須要在時鐘輸出串聯一個1K的電阻。在這種情況下，設計者已經用TTL 邏輯電路做出了一個外部振蕩器，額外需要一個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，就像內部電荷泵一樣，會在內部乘以1/2 。輸出的轉換發(fā)生在上升為正極性的時鐘沿。 也可以在低負載的時候通過降低振蕩頻率， ICL7660和ICL7660A也可以提高轉換效率。如圖18所示，這樣也降低了開關損耗。然而，降低振蕩頻率也會引起不期望的C1和C2的阻抗的增加。頻率降低，就需要增加C1和C2的值來彌補這個缺點。舉例來說，在外部7腳（OSC）和V+間接一個100pF的電容會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搭建的電路會獲得大一倍的輸入電壓。在這種應用中 ，芯片中的電荷泵切換開關用來給C1充電至V+-VF（V+是供電電壓，VF是D1的正向電壓降）。在轉換周期中，C1上的電壓加V+通過D2作用到C2上。因此，在C2上會產生(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）的源阻抗會依賴于輸出電流。但是對于V+=5V和輸出電流10mA，輸出電阻大約是60。Combined Negative Voltage Conversion and Positive Supply Doubling（負電壓轉換和正電壓倍增結合）圖20所示結合了圖13和圖15的功能。這種方法尤其合適從+5V轉化為+9V和-5V。這種情況下，C1和C3分別作為電荷泵電容和儲能電容，用來生成負電壓；相對的C2和C4分別作為電荷泵電容和儲能電容，用來倍壓。然而，這種結合存在一個缺陷，由于電荷泵共用的器件2腳的驅動器有著有限的內部阻抗，產生電壓的源阻抗多少會高一些。Voltage Splitting（分壓）器件雙向的特性也用來將相對較高的電壓分壓至一半，如圖21。這種負載結合的使用會均勻分配分成的兩個電壓。因為切換開關和負載并聯，輸出阻抗會比標準電路更低，并且回從器件拉出更大的輸出電流。通過使用這個電路，然后再配合圖16 的電路，正15V（通過+7.5V，-7.5V）會轉化為一個虛-15V，雖然會有相當高的輸出阻抗（約為250）。Regulated Negative Voltage Supply（負電壓的管理主要就是減小輸出阻抗、負反饋電壓檢測來提高帶負載能力）在某些時候，ICL7660和ICL7660A的輸出阻抗會成為一個問題，尤其在負載電流產生較大變化的時候。圖22的電路，通過控制輸入電壓 可以彌補這個問題，通過一個ICL7661 MOS 材質的OP放大器來維持一個幾乎恒定不變的輸出電壓。直接負反饋不