新型電荷泵的特點(diǎn)
出處:awey 發(fā)布于:2009-06-17 17:10:09
20世紀(jì)80年代末,各半導(dǎo)體器件廠生產(chǎn)的電荷泵是以ICL7660為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出的一些改進(jìn)型產(chǎn)品,如MAXIM公司的MAX1044,Telcom公司的TC1044S、TC7660和LTC公司的LTC 1044/7660等。這些改進(jìn)型器件的功能與ICL7660相同,但性能上有所改進(jìn),其引腳排列與ICL7660完全相同,可以互換。這-類器件的缺點(diǎn)是:輸出電流?。惠敵鲭娮璐?;振蕩器工作頻率低,使外接電容容量大;靜態(tài)電流大。
20世紀(jì)90年代以后,隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步與便攜式電子設(shè)各的迅猛發(fā)展,各半導(dǎo)體器件公司開(kāi)發(fā)出各種新型電荷泵,它們?cè)谄骷庋b、功能和性能方面都有了較大改進(jìn)。另外,這些公司還開(kāi)發(fā)出了一些專用的電荷泵。它們的特點(diǎn)都可歸納如下。
?。?)提高了輸出電流及降低了輸出電阻
早期的電荷泵產(chǎn)品,如ICL7660在輸出電流為40mA時(shí),-5V輸出電壓被降為-3V(相差2V),而MAX660在輸出電流為40mA時(shí),-5V輸出電壓被降為-4.74V(相差僅0.26V),即輸出特性有較大的提高。新型MAX660在輸出電流為100mA時(shí),其輸出電阻R。僅為6.5Ω;MAX682的輸出電流可達(dá)250mA,并且在器件內(nèi)部增加了穩(wěn)壓電路,即使在250mA輸出時(shí),其輸出電壓變化也很小。這種帶穩(wěn)壓的電荷泵產(chǎn)品還有AD公司的ADM8660、LT公司的LT1054等。
?。?)減小了功耗
為了延長(zhǎng)電池的壽命或兩次充電之間的間隔,要盡可能減小電荷泵的靜態(tài)電流。近年來(lái)開(kāi)發(fā)出了一些微功耗的新產(chǎn)品。如ICL7660的靜態(tài)電流典型值為170μA,新產(chǎn)品TCM828的靜態(tài)電流典型值為50μA,MAX1673的靜態(tài)電流典型值僅為35μA。另外,為更進(jìn)一步減小電路的功耗,已開(kāi)發(fā)出了能關(guān)閉負(fù)電源的功能,這可使電荷泵的耗電降到1μA以下,另外在關(guān)閉負(fù)電源后可使部分電路不工作而進(jìn)一步達(dá)到減少功耗的目的。如MAX662A、AIC1841兩電荷泵都具有關(guān)閉功能,在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)耗電(1μA,幾乎可忽略不計(jì)。這一類電荷泵器件還有TC1121,TC1219,ADM660及ADM8828等。
(3)擴(kuò)大了輸入電壓范圍
ICL7660電荷泵電路的輸入電壓范圍為1.5~10V。為了滿足部分電路對(duì)更高負(fù)電壓的需要,已開(kāi)發(fā)出輸入電壓可達(dá)18V或⒛Ⅴ的電荷泵新產(chǎn)品,即可轉(zhuǎn)換成- 18V或-20V的負(fù)電壓。
?。?)減少了占印制板的面積
為減少電荷泵占印制板的面積可采取兩種措施:一是采用貼片或小尺寸封裝IC,新產(chǎn)品可采用SO封裝、pMAX封裝及開(kāi)發(fā)出尺寸更小的SOT-23封裝;二是減小外接泵電容的容量。在輸出電流一定時(shí),電荷泵的外接電容的容量與振蕩器工作頻率有關(guān):工作頻率越高,電容容量越小。工作頻率在幾kHz到幾十kHz時(shí),往往需要外接10p.F的泵電容;新型電荷泵器件工作頻率已提高到幾百kHz,個(gè)別的甚至到1MHz,其外接泵電容容量可降到1~0.22μF。
ICL7660的工作頻率為10kHz,其外接泵電容容量為10μF;新型TC7660H的工作頻率提高到了120kHz,其外接泵電容容量已降為1μF;MAX1680/1681的工作頻率高達(dá)1MHz,在輸出電流為125mA時(shí),外接泵電容容量?jī)H為1 μF;TC1142的工作頻率為200kHz,輸出電流為20mA時(shí),其外接泵電容容量?jī)H為0.47μF;MAX881R的工作頻率為100kHz,輸出電流較小,其外接泵電容容量?jī)H為0.22μF。若采用SOT-23封裝的器件及貼片式電容器,則整個(gè)電荷泵變換器的面積可做得很小。
?。?)輸出負(fù)電壓可調(diào)整
一般的電荷泵的輸出負(fù)電壓UOUT=-UIN,是不可調(diào)整的,但新型產(chǎn)品MAX1673可外接兩個(gè)電阻R1、R2來(lái)調(diào)整輸出負(fù)電壓,如圖所示。輸出電壓UOUT與電阻R1、R2的關(guān)系為

式中,UREF為外接的基準(zhǔn)電壓(典型值為1.235V)。
為保證反饋環(huán)路的穩(wěn)定性,并減小由于BB引腳的偏置電壓所產(chǎn)生的誤差,電阻分壓器的電流應(yīng)接近15μA,R2,的阻值需設(shè)置在50~100kΩ范圍中。按式(1- 95)計(jì)算的R1電阻為31kΩ,則如圖所示電路的輸出電壓UOUT=-3V。MAX881R、ADP3603~ADP3605、AlC1840/1841器件等都具有與MAX1673同樣的功能。

圖 MAXl673的應(yīng)用電路
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