ICL7662/Si7661 CMOS電壓轉換器：特性、應用與設計要點

在電子設計領域，電壓轉換是一個關鍵環節。今天，我們來深入探討Maxim Integrated推出的ICL7662/Si7661 CMOS電壓轉換器，看看它在實際應用中能為我們帶來哪些便利和優勢。

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一、產品概述

ICL7662/Si7661是一款單片電荷泵電壓逆變器，它能夠將+4.5V至+20V的正電壓轉換為對應的-4.5V至 -20V的負電壓。這款轉換器結合了低靜態電流和高效率的特點，性能遠遠優于以往的電荷泵電壓逆變器。其內部集成了振蕩器、控制電路和4個功率MOS開關，僅需兩個低成本的外部電容即可工作。

二、產品特性

1. 寬電壓轉換范圍

支持+4.5V至+20V的電源輸入，輸出對應的-4.5V至 -20V電壓，滿足多種應用場景的需求。

2. 級聯電壓倍增

可實現(V_{OUT }=-n ×V^{+})的級聯電壓倍增功能，通過級聯多個器件可以獲得更大的負電壓輸出。

3. 高轉換效率

典型的開路轉換效率高達99.7%，能夠有效減少能量損耗。

4. 簡單的外部電路

僅需兩個外部電容，降低了設計成本和復雜度。

5. 引腳兼容

與ICL7660引腳兼容，方便進行升級和替換。

三、應用領域

1. 低成本負電源

為需要負電源的電路提供簡單、低成本的解決方案。

2. 數據采集系統

在數據采集系統中，為運算放大器等線性電路提供穩定的負電源。

3. RS - 232電源

滿足RS - 232接口對電源的要求。

4. 電源分割

可實現(V_{OUT }=Vs / 2)的電源分割功能。

四、引腳配置

該器件有多種引腳封裝形式，如8引腳SO、8引腳塑料DIP、8引腳CERDIP等。不同封裝的引腳功能有所不同，但主要包括電源輸入、輸出、電容連接、測試引腳等。在實際應用中，需要根據具體的封裝形式和電路要求進行正確的引腳連接。

五、電氣特性

1. 電源電壓范圍

ICL7662的電源電壓范圍為4.5V至20V，Si7661的電源電壓范圍根據不同型號有所差異。

2. 靜態電流

在不同的溫度和負載條件下，靜態電流有所不同。例如，在(V{+}=+15V)，(T{A}=+25^{circ} C)時，ICL7662的靜態電流典型值為0.25mA至0.60mA。

3. 輸出源電阻

輸出源電阻會隨著溫度和電源電壓的變化而變化。在(0^{circ} C{A}<+70^{circ} C)，(V{+}=15V)時，ICL7662的輸出源電阻典型值為70Ω至120Ω。

4. 效率

在不同的負載和電源電壓條件下，轉換效率也有所不同。例如，在(V{+}=15V)，(R{L}=2kΩ)時，Si7661的功率轉換效率典型值為97%。

六、典型應用電路

1. 負電壓轉換器

這是ICL7662/Si7661最常見的應用。僅需兩個外部電容C1和C2，即可將正電壓轉換為負電壓。在輕負載（負載電流小于1mA）時，輸出電壓接近輸入電壓的負值；隨著負載電流的增加，輸出電壓會有所下降。輸出紋波可以通過公式(V{RIPPLE }=1 / 2 × I{OUT } timesleft(1 / F_{PUMP }right) times(1 / C 2))計算。

2. 正電壓倍增器

通過使用兩個二極管，ICL7662/Si7661可以實現正電壓倍增功能。但需要注意的是，由于二極管的壓降，會導致輸出電壓有所降低。

3. 并聯器件

將多個ICL7662或Si7661并聯可以降低輸出電阻，提高輸出電流能力。每個器件需要有自己的泵電容C1，而儲能電容C2可以共用。

4. 正負電壓轉換組合

通過合理配置電容和二極管，可以同時實現正電壓倍增和負電壓轉換的功能。但這種電路配置會導致輸出電源的源阻抗較高。

5. 電壓分割

可以將電源或電池進行分割，輸出電源的中點電壓。這種應用的輸出電阻較低，可以提供較大的輸出電流。

七、設計注意事項

1. 電容連接

C1的正端必須連接到ICL7662/Si7661的引腳2，C2的正端必須連接到地。

2. 電源電壓

不要超過最大電源電壓，以免損壞器件。

3. 效率優化

對于低于8V的電源電壓，將LV引腳連接到地可以提高效率。

4. 輸出短路

(Vout)不應長時間短路到(V^{+})，但瞬態情況（包括啟動）是可以接受的。

5. 振蕩器頻率調整

• 降低頻率：通過在OSC和(V^{+})之間連接外部電容可以降低振蕩器頻率，提高低輸出電流時的轉換效率，但會增加泵電容的阻抗，需要增大C1和C2的值來補償。
• 提高頻率：可以通過外部振蕩器驅動OSC引腳或連接TEST引腳到(V^{+})來提高振蕩器頻率，從而減小外部電容的尺寸并提高紋波頻率。

八、總結

ICL7662/Si7661 CMOS電壓轉換器以其寬電壓轉換范圍、高轉換效率、簡單的外部電路等優點，在電子設計中具有廣泛的應用前景。在實際設計中，我們需要根據具體的應用需求和電路要求，合理選擇器件的封裝形式、配置外部電容，并注意設計中的各種注意事項，以確保電路的性能和穩定性。你在使用這款電壓轉換器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。