ICL7662/Si7661 CMOS电压转换器：特性、应用与设计要点

在电子设计领域，电压转换是一个关键环节。今天，我们来深入探讨Maxim Integrated推出的ICL7662/Si7661 CMOS电压转换器，看看它在实际应用中能为我们带来哪些便利和优势。

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一、产品概述

ICL7662/Si7661是一款单片电荷泵电压逆变器，它能够将+4.5V至+20V的正电压转换为对应的-4.5V至 -20V的负电压。这款转换器结合了低静态电流和高效率的特点，性能远远优于以往的电荷泵电压逆变器。其内部集成了振荡器、控制电路和4个功率MOS开关，仅需两个低成本的外部电容即可工作。

二、产品特性

1. 宽电压转换范围

支持+4.5V至+20V的电源输入，输出对应的-4.5V至 -20V电压，满足多种应用场景的需求。

2. 级联电压倍增

可实现(V_{OUT }=-n ×V^{+})的级联电压倍增功能，通过级联多个器件可以获得更大的负电压输出。

3. 高转换效率

典型的开路转换效率高达99.7%，能够有效减少能量损耗。

4. 简单的外部电路

仅需两个外部电容，降低了设计成本和复杂度。

5. 引脚兼容

与ICL7660引脚兼容，方便进行升级和替换。

三、应用领域

1. 低成本负电源

为需要负电源的电路提供简单、低成本的解决方案。

2. 数据采集系统

在数据采集系统中，为运算放大器等线性电路提供稳定的负电源。

3. RS - 232电源

满足RS - 232接口对电源的要求。

4. 电源分割

可实现(V_{OUT }=Vs / 2)的电源分割功能。

四、引脚配置

该器件有多种引脚封装形式，如8引脚SO、8引脚塑料DIP、8引脚CERDIP等。不同封装的引脚功能有所不同，但主要包括电源输入、输出、电容连接、测试引脚等。在实际应用中，需要根据具体的封装形式和电路要求进行正确的引脚连接。

五、电气特性

1. 电源电压范围

ICL7662的电源电压范围为4.5V至20V，Si7661的电源电压范围根据不同型号有所差异。

2. 静态电流

在不同的温度和负载条件下，静态电流有所不同。例如，在(V{+}=+15V)，(T{A}=+25^{circ} C)时，ICL7662的静态电流典型值为0.25mA至0.60mA。

3. 输出源电阻

输出源电阻会随着温度和电源电压的变化而变化。在(0^{circ} C{A}<+70^{circ} C)，(V{+}=15V)时，ICL7662的输出源电阻典型值为70Ω至120Ω。

4. 效率

在不同的负载和电源电压条件下，转换效率也有所不同。例如，在(V{+}=15V)，(R{L}=2kΩ)时，Si7661的功率转换效率典型值为97%。

六、典型应用电路

1. 负电压转换器

这是ICL7662/Si7661最常见的应用。仅需两个外部电容C1和C2，即可将正电压转换为负电压。在轻负载（负载电流小于1mA）时，输出电压接近输入电压的负值；随着负载电流的增加，输出电压会有所下降。输出纹波可以通过公式(V{RIPPLE }=1 / 2 × I{OUT } timesleft(1 / F_{PUMP }right) times(1 / C 2))计算。

2. 正电压倍增器

通过使用两个二极管，ICL7662/Si7661可以实现正电压倍增功能。但需要注意的是，由于二极管的压降，会导致输出电压有所降低。

3. 并联器件

将多个ICL7662或Si7661并联可以降低输出电阻，提高输出电流能力。每个器件需要有自己的泵电容C1，而储能电容C2可以共用。

4. 正负电压转换组合

通过合理配置电容和二极管，可以同时实现正电压倍增和负电压转换的功能。但这种电路配置会导致输出电源的源阻抗较高。

5. 电压分割

可以将电源或电池进行分割，输出电源的中点电压。这种应用的输出电阻较低，可以提供较大的输出电流。

七、设计注意事项

1. 电容连接

C1的正端必须连接到ICL7662/Si7661的引脚2，C2的正端必须连接到地。

2. 电源电压

不要超过最大电源电压，以免损坏器件。

3. 效率优化

对于低于8V的电源电压，将LV引脚连接到地可以提高效率。

4. 输出短路

(Vout)不应长时间短路到(V^{+})，但瞬态情况（包括启动）是可以接受的。

5. 振荡器频率调整

• 降低频率：通过在OSC和(V^{+})之间连接外部电容可以降低振荡器频率，提高低输出电流时的转换效率，但会增加泵电容的阻抗，需要增大C1和C2的值来补偿。
• 提高频率：可以通过外部振荡器驱动OSC引脚或连接TEST引脚到(V^{+})来提高振荡器频率，从而减小外部电容的尺寸并提高纹波频率。

八、总结

ICL7662/Si7661 CMOS电压转换器以其宽电压转换范围、高转换效率、简单的外部电路等优点，在电子设计中具有广泛的应用前景。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求和电路要求，合理选择器件的封装形式、配置外部电容，并注意设计中的各种注意事项，以确保电路的性能和稳定性。你在使用这款电压转换器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。