探索MAX1044/ICL7660開關(guān)電容電壓轉(zhuǎn)換器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電壓轉(zhuǎn)換是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是在需要產(chǎn)生負(fù)電壓或倍壓的應(yīng)用中。MAX1044和ICL7660作為兩款備受關(guān)注的開關(guān)電容電壓轉(zhuǎn)換器，它們以其獨(dú)特的性能和廣泛的應(yīng)用場景，為工程師們提供了有效的解決方案。今天，我們就來深入探討這兩款器件的特性、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)過程中的要點(diǎn)。

文件下載：ICL7660.pdf

器件概述

MAX1044和ICL7660是單片CMOS開關(guān)電容電壓轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)φ斎腚妷哼M(jìn)行反相、加倍、分頻或倍增操作。它們與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ICL7660和LTC1044引腳兼容，工作電壓范圍為1.5V至10V，在全溫度范圍內(nèi)無需外部二極管。在輸出壓降為0.5V時(shí)，它們能夠提供10mA的電流。其中，MAX1044具有一個(gè)BOOST引腳，可以將振蕩器頻率提高到音頻頻段以上，并減少外部電容的尺寸要求。

器件特性

封裝與電壓范圍

這兩款器件采用了微型μMAX封裝，并且具有1.5V至10.0V的寬工作電源電壓范圍，這使得它們?cè)诓煌碾娫喘h(huán)境下都能穩(wěn)定工作。

高效轉(zhuǎn)換

典型的功率轉(zhuǎn)換效率高達(dá)98%，能夠有效減少能量損耗，提高電源的利用率。

多功能轉(zhuǎn)換

可以對(duì)輸入電壓進(jìn)行反相、加倍、分頻或倍增操作，滿足不同的設(shè)計(jì)需求。

低功耗

在空載時(shí)，5V電源下的最大電源電流僅為200μA，并且在較高電壓操作時(shí)無需外部二極管。

頻率提升

MAX1044的BOOST引腳可以增加開關(guān)頻率，進(jìn)一步優(yōu)化電路性能。

應(yīng)用場景

負(fù)電源生成

可以從+5V邏輯電源生成-5V電源，為模擬電路供電，這在許多需要正負(fù)電源的電路中非常有用。

通信設(shè)備

如個(gè)人通信設(shè)備、便攜式電話等，這些設(shè)備通常對(duì)電源的體積和效率有較高的要求，MAX1044/ICL7660正好滿足這些需求。

運(yùn)算放大器電源

為運(yùn)算放大器提供穩(wěn)定的電源，確保其正常工作。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，需要精確的電源來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這兩款器件可以提供可靠的電源支持。

手持儀器和面板儀表

適用于各種手持儀器和面板儀表，為其提供合適的電源。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引腳使用

• BOOST引腳（MAX1044）：將BOOST引腳連接到V+可以將振蕩器頻率提高約6倍，從而降低輸出阻抗、減少輸出紋波，并允許使用更小的電容。但當(dāng)振蕩器由外部驅(qū)動(dòng)時(shí)，BOOST引腳應(yīng)保持開路。
• LV引腳：該引腳用于旁路內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器，以提高低電壓性能。對(duì)于低于3.5V的電源電壓，應(yīng)將LV引腳連接到地；對(duì)于高于3.5V的電源電壓，應(yīng)將其開路。不過，MAX1044的LV引腳在所有工作條件下都可以接地，但會(huì)增加靜態(tài)電流并降低在較高電源電壓下的效率。
• OSC引腳：連接外部電容可以降低振蕩器頻率，從而提高輕載電流下的效率，但會(huì)增加輸出紋波和輸出阻抗。也可以使用外部振蕩器驅(qū)動(dòng)該引腳，以實(shí)現(xiàn)頻率同步或獲得更高的頻率。

振蕩器頻率

• 增加頻率：通過BOOST引腳增加振蕩器頻率可以降低輸出阻抗、減少輸出紋波，并將開關(guān)噪聲移出音頻頻段。
• 降低頻率：連接外部電容到OSC引腳可以降低振蕩器頻率，減少靜態(tài)電流，但需要增加電容值來補(bǔ)償增加的紋波電壓。

輸出電壓

由于輸出電壓未經(jīng)過調(diào)節(jié)，會(huì)根據(jù)輸出電阻在負(fù)載下發(fā)生變化。輸出電阻主要受振蕩器頻率和電容值的影響，同時(shí)也會(huì)受到溫度和電源電壓的影響。在為敏感的模擬電路供電時(shí)，需要考慮電源抑制比。

浪涌電流和EMI

在啟動(dòng)時(shí)，泵電容需要充電，會(huì)產(chǎn)生浪涌電流。為了減少浪涌電流和EMI的影響，應(yīng)使用低阻抗電源、添加電源旁路電容、縮短IC與泵電容之間的走線、使電容和IC的接地引腳盡可能靠近，并在電路板上留出額外的銅作為電源和接地平面。

效率、輸出紋波和輸出阻抗

功率效率受到轉(zhuǎn)換器IC的內(nèi)部損耗、泵電容的電阻損耗以及電容之間電荷轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)換損耗的影響?？梢酝ㄟ^使用低ESR的大電容、降低振蕩器頻率（同時(shí)增加電容值）來提高效率。

應(yīng)用電路

負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器

這是最常見的應(yīng)用，只需要兩個(gè)外部電容和一個(gè)可選的電源旁路電容。

正電壓倍增器

通過使用肖特基二極管可以減少二極管的壓降。對(duì)于真正的電壓倍增或更高的輸出電流，可以考慮使用MAX660。

電壓分頻器

可以將電源電壓分成兩半，還可以在V+和VOUT之間添加第三個(gè)電容。

正負(fù)電壓組合轉(zhuǎn)換

可以同時(shí)生成負(fù)電壓和倍增的正電壓，但輸出阻抗會(huì)較高。

級(jí)聯(lián)和并聯(lián)

通過級(jí)聯(lián)多個(gè)器件可以獲得更大的負(fù)電源倍數(shù)，但輸出阻抗會(huì)顯著增加；并聯(lián)多個(gè)器件可以降低輸出電阻并增加電流能力。

關(guān)機(jī)方案

提供了三種添加關(guān)機(jī)功能的方法，但需要注意額外的電容負(fù)載會(huì)降低振蕩器頻率。

總結(jié)

MAX1044/ICL7660開關(guān)電容電壓轉(zhuǎn)換器以其豐富的特性和多樣的應(yīng)用電路，為電子工程師在電壓轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中提供了靈活的選擇。在設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理使用引腳、調(diào)整振蕩器頻率、考慮輸出電壓和EMI等因素，以確保電路的性能和穩(wěn)定性。你在使用這兩款器件時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。