LTC660：100mA CMOS电压转换器的技术剖析与应用

在电子电路设计中，电压转换是一个关键环节，而LTC660作为一款出色的CMOS电压转换器，为工程师们提供了高效、灵活的解决方案。今天，我们就来深入探讨一下LTC660的特性、应用以及相关设计要点。

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1. 产品特性

1.1 高效转换与驱动能力

LTC660能够轻松实现5V到 -5V的电源转换，输出驱动能力可达100mA。其输出电阻为6.5Ω，在100mA负载时的电压损失仅为0.65V，这使得它在很多对电压稳定性要求较高的电路中表现出色。

1.2 灵活的工作模式与高频特性

它具有反相和倍压两种工作模式，并且配备了BOOST引脚（Pin 1），可以提高开关频率。在空载时，内部振荡器的频率为10kHz，而当BOOST引脚连接到 (V^{+}) 时，可获得高于音频频段的更高频率。

1.3 高转换效率

最小开路电压转换效率高达99%，在100mA负载下的典型功率转换效率为88%，且使用简单，这使得它在各种电源转换应用中具有很强的竞争力。

2. 应用领域

2.1 电源转换

可将5V转换为 ±5V的电源，为需要正负电源的电路提供了便利。同时，还能提供廉价的负电源，满足一些对成本敏感的设计需求。

2.2 数据采集系统

在数据采集系统中，LTC660可以为传感器、放大器等提供稳定的电源，确保数据采集的准确性和稳定性。

2.3 升级替代

可作为LTC1044或LTC7660的大电流升级方案，提升原有电路的性能。

3. 电气特性

3.1 电压范围

在不同的工作模式下，其输入电压范围有所不同。反相模式下，当LV引脚开路时，输入电压范围为3V - 5.5V；当LV引脚连接到GND时，输入电压范围为1.5V - 5.5V。倍压模式下，当LV引脚连接到 (V_{OUT}) 时，输入电压范围为2.5V - 5.5V。

3.2 电流与电阻

无负载时，BOOST引脚开路时的电源电流典型值为0.08mA，连接到 (V^{+}) 时为0.23mA。输出电流在输出电压低于 -4V时可达100mA，输出电阻在负载电流为100mA时典型值为6.5Ω。

3.3 振荡频率与效率

振荡器频率在不同条件下有所变化，BOOST引脚开路时为10kHz，连接到 (V^{+}) 时为80kHz。功率效率方面，无负载时电压转换效率高达99% - 99.96%。

4. 引脚功能

4.1 BOOST引脚

用于控制内部振荡器频率。当BOOST引脚开路时，振荡器频率典型值为10kHz；连接到 (V^{+}) 时，频率典型值为80kHz。若OSC引脚由外部驱动，则BOOST引脚无影响。

4.2 CAP+ 和 CAP- 引脚

分别为电荷泵电容的正负极，在反相和倍压模式下功能相同。

4.3 GND 和 V+ 引脚

GND引脚在反相模式下为电源地输入，在倍压模式下为正电压输入；V+引脚在反相模式下为正电压输入，在倍压模式下为正电压输出。

4.4 VOUT 和 LV 引脚

VOUT引脚在反相模式下为负电压输出，在倍压模式下为电源地输入。LV引脚的连接方式根据输入电压和工作模式有所不同，当输入电压小于3V时，应连接到GND；当输入电压大于等于3V时，可连接到GND或浮空。

4.5 OSC 引脚

可连接外部电容来降低振荡器频率，也可连接外部振荡器来驱动内部振荡器。但在倍压模式下，标准逻辑电平可能无法驱动该引脚。

5. 应用电路

5.1 负电压转换器

通过简单的电路连接，可将正电源转换为负电源，输出电压特性接近理想电压源串联一个6.5Ω电阻。其输出阻抗由等效开关电容电阻和MOS开关导通电阻组成。

5.2 电压倍增器

在电压倍增模式下，使用外部肖特基二极管（1N5817）用于启动，无负载时输出电压为输入电压的两倍。

5.3 超精密分压器

可实现0.002%的高精度电压分压，但负载电流应保持在100nA以下，若对精度要求稍低，可适当增加负载电流。

5.4 电池分割器

能从单个电池或电源系统中获得正负对称的输出电压，输出电压均为输入电压的一半，且都参考Pin 3（输出公共端）。

5.5 并联与堆叠应用

多个LTC660可以并联使用以降低输出电阻，也可以堆叠使用以获得更高的电压。

6. 设计要点

6.1 电容选择

C1和C2应选择质量好、ESR低的电容，以减少高电流时的电压损失。C1的ESR影响较大，使用1Ω ESR的电容相当于将LTC660的输出阻抗增加4Ω；C2的ESR影响相对较小，1Ω ESR的电容会使输出阻抗增加1Ω。

6.2 频率控制

通过BOOST引脚和OSC引脚可以灵活控制振荡器频率，提高频率可降低输出阻抗和纹波，但过高的频率会增加静态电流，降低功率效率。

6.3 注意事项

连接任何输入端子的电压不能超过 (V^{+}) 或低于地，否则可能导致破坏性闩锁。在LTC660上电前，不应施加来自外部电源的输入信号。OUT引脚可短接到GND 1秒而不损坏，但短接到 (V^{+}) 可能会损坏器件，在温度高于85°C时，OUT引脚不能短接到GND或 (V^{+}) 。

LTC660以其丰富的功能和出色的性能，为电子工程师们在电源转换设计中提供了一个强大的工具。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和电路要求，合理选择工作模式、控制频率，并注意电容选择和使用注意事项，以充分发挥LTC660的优势。大家在使用LTC660的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或有独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。