深入探索LTC3261EMSE高电压低噪声反相电荷泵

引言

在电子设计领域，电荷泵是一种常见的电源转换电路，可用于产生与输入电压极性相反的输出电压。今天我们要探讨的是Linear Technology公司的LTC3261EMSE高电压低噪声反相电荷泵，以及与之配套的演示电路DC1882A。通过对这个演示电路的研究，我们可以更好地了解LTC3261EMSE的性能和应用。

文件下载：DC1882A.pdf

电路概述

1. 电路特性

演示电路DC1882A采用了LTC3261EMSE芯片，它是一款高电压反相电荷泵。该芯片的输入电压范围为4.5V至32V，能够满足多种应用场景的需求。演示板提供了选择Burst Mode®操作或恒定频率模式操作的功能，同时还可以选择500kHz、200kHz和50kHz三种不同的工作频率。

2. 性能参数

在环境温度 (T{A}=25^{circ} C) 时，输入电压 (V{IN}) 范围为4.5V至32V。当MODE = OV MODE > 2V时，输出电压 (V{OUT}) 为 - (V{IN}) 至 - 0.94·(V_{IN})。

快速启动步骤

1. 测量设备设置和跳线设置

参考图1进行正确的测量设备设置和跳线设置。在测量输入或输出电压纹波时，要注意避免示波器探头使用过长的接地引线，应直接将探头尖端跨接在 (V{IN}) 或 (V{OUT}) 与GND端子上，如图2所示。

2. 具体操作步骤

1. 初始跳线设置：确保跳线设置如下：JP1的EN处于ON位置；JP2的MODE处于BURST位置；JP3的FREQ处于500kHz位置。
2. 电源设置：将PS1设置为15V并开启电源。
3. 负载测试：缓慢将负载从0mA增加到 - 100mA，观察输出电压和输出纹波。
4. 负载归零：将负载设置为0mA。
5. 模式切换：将MODE跳线JP2从BURST位置移动到CONT FREQ位置，然后重复步骤3。
6. 再次负载归零：将负载设置为0mA。
7. 频率切换：将FREQ跳线JP3从500kHz位置移动到200kHz位置。
8. 负载测试：缓慢将负载从0mA增加到 - 50mA，观察输出电压和输出纹波。
9. 负载归零：将负载设置为0mA。
10. 频率切换：将FREQ跳线JP3从200kHz位置移动到50kHz位置。
11. 负载测试：缓慢将负载从0mA增加到 - 10mA，观察输出电压和输出纹波。
12. 关闭负载和电源：关闭负载和PS1。
13. 效率测量设置：如图3所示，设置负载、AM2和VM2以进行功率转换效率测量。
14. 跳线设置：将MODE跳线JP2设置为BURST位置，FREQ跳线JP3设置为500kHz位置。
15. 电源设置：将PS1设置为15V并开启电源。
16. 负载设置：将负载设置为0mA至100mA之间的所需电流。
17. 效率计算：根据公式 Efficiency = (frac{V{L} •I{L}}{V{S} •I{S}}) • 100% 计算功率转换效率。图4和图5展示了在Burst Mode操作和恒定频率模式操作下，功率转换效率随负载电流的变化情况。

元件清单

1. 必需电路元件

序号	数量	参考	元件描述	制造商/零件编号
1	2	C2, C4	陶瓷电容，10μF，50V，X7S，10%，1210	TDK, C3225X7S1H106K
2	1	C3	陶瓷电容，1μF，50V，X7R，10%，1206	MURATA, GRM31MR71H105KA88
5	1	U1	低噪声反相电荷泵	LINEAR TECHNOLOGY, LTC3261EMSE#PBF

2. 额外演示板电路元件

序号	数量	参考	元件描述	制造商/零件编号
1	1	C1	陶瓷电容，4.7μF，50V，X7R，10%，1210	MURATA, GRM32ER71H475KA88L
3	2	R1, R2	电阻，1MΩ，1/16W，5%，0402，SMD	VISHAY, CRCW04021M00JNED
4	2	R3	电阻，1MΩ，1/16W，1%，0402，SMD	VISHAY, CRCW04021M00FKED
5	1	R4	电阻，200k，1/10W，1%，0402，SMD	VISHAY, CRCW0402200KFKED

3. 硬件（仅适用于演示板）

序号	数量	参考	元件描述	制造商/零件编号
3	JP1 - JP2	3针，1排，0.079" 插头	SAMTEC, TMM - 103 - 02 - L - S
2	1	JP3	4针，1排，0.079" 插头	SAMTEC, TMM - 104 - 02 - L - S
3	3	JP1 - JP3	2mm 分流器	SAMTEC, 2SN - KB - G
4	4	E1, E2, E6, E7	0.094" 塔式测试点，PBF	MILL - MAX, 2501 - 2 - 00 - 80 - 00 - 00 - 07 - 0
5	3	E3, E4, E5	0.061" 直径塔式测试点	MILL - MAX, 2308 - 2 - 00 - 80 - 00 - 00 - 07 - 0

原理图

原理图展示了LTC3261低噪声反相电荷泵的电路连接，包括输入电压 (V{IN})、输出电压 (V{OUT})、跳线设置、电容和电阻的连接等。在设计电路时，需要注意除非另有说明，所有电阻均为0402封装，1%精度，1/16W功率，并且要按照图示安装分流器。

重要注意事项

1. 产品用途

Linear Technology公司提供的这款演示板仅用于工程开发或评估目的，并非用于商业用途。因此，该演示板在设计、营销和制造相关的保护考虑方面可能并不完善，例如可能缺乏成品商业产品中常见的产品安全措施。

2. 兼容性和认证

作为原型产品，它不属于欧盟电磁兼容性指令的范围，因此可能符合也可能不符合该指令或其他法规的技术要求。

3. 保修政策

如果评估套件不符合演示板手册中规定的规格，用户可以在交付日期起30天内退回套件以获得全额退款。这是卖方对买方的唯一保修，替代了所有其他明示、暗示或法定的保修，包括适销性或特定用途适用性的保修。

4. 用户责任

用户需对产品的正确和安全处理承担全部责任和义务。同时，用户需免除Linear Technology公司因产品处理或使用而产生的所有索赔。由于产品采用开放式结构，用户有责任采取一切适当的静电放电预防措施。此外，要注意产品可能不符合监管要求或未获得相关机构认证（如FCC、UL、CE等）。

5. 知识产权

Linear Technology公司未授予任何专利权利或其他知识产权的许可，并且对应用协助、客户产品设计、软件性能或专利或任何其他知识产权的侵权不承担责任。

总结

通过对DC1882A演示电路和LTC3261EMSE高电压低噪声反相电荷泵的研究，我们了解了其性能参数、快速启动步骤、元件清单和重要注意事项。在实际应用中，电子工程师可以根据这些信息进行电路设计和调试。大家在使用过程中是否遇到过类似电荷泵电路的问题呢？又有哪些独特的解决方案呢？欢迎在评论区分享交流。