使用LMC7660S设计一个开关电容电压逆变器

描述

  开关电容器电压转换器使用电容器执行能量传输和电压转换。开关电容电压变换器主要有两种,第一种是电压逆变电路,第二种是倍压电路。这些类型的电路通常称为电荷泵电路。

  在这个项目中,我们将使用德州仪器 LMC7660S IC 设计一个开关电容电压逆变器,并在无焊面包板上构建电路以演示其工作原理。该电路非常简单,因为它只需要两个外部电容器即可正常工作。

  开关电容电压逆变器如何工作?

  下面是 7600S IC 的功能框图,取自其数据表。

电压逆变器

  该 IC 包含四个大开关(主要是MOSFET)。在输入开关波的前半部分,开关 S1 和 S3 闭合,因此它将泵电容器 Cp 充电至电源电压 V+。在开关波的后半段,开关 S2 和 S4 闭合,而 S1 和 S3 断开。当 S2 将泵电容器接地时,输出电容器 Cr 产生 -V+/2 的电压。经过几个开关周期后,输出电容上的电压将完全等于 -V+。此时,输出电压为输入电压的负值,输入电流约等于输出电流。

  特征:

  这是 LMC7660 IC 的功能列表

  +10V 逻辑电源到 -10V 电源的简单转换

  简单的电压乘法 (VOUT = (-) nVIN)

  易于使用 - 仅需要 2 个外部非关键无源组件

  典型开路电压转换效率 99%

  典型功率效率 98%

  1.5V 至 10.0V 的宽工作电压范围

  全温度范围内无外部二极管。和电压范围

  所需组件

电压逆变器

  原理图,示意图

  下面是从数据表中获取的开关电容电压转换器的示意图。

电压逆变器

  开关电容稳压IC LMC7660S的应用

  这是一款非常小巧、高效且有用的 IC,可用于各种应用

  假设您需要在微控制器的帮助下测量真有效值电压。为此,您需要一个运算放大器来放大输入交流信号,并需要一个双极性电源来为运算放大器供电。在这种情况下,LMC7660 IC非常有用。通过将此 IC 和两个便宜的电容器放入您的电路中,您可以轻松生成输入电压的负值。

  在您需要放大来自电容式麦克风的信号的另一种情况下,它还需要双极性电源来正确放大信号。在这种情况下,7660 IC 可以派上用场。

  要供电,需要推挽式放大器双极性电源。

  动态 RAM 的板载负电源。

  该 IC 还用于电信行业,用于为OP07 运算放大器和模拟多路复用器 CD4051 供电,这是整个电路中非常关键的部分,因为它用于测量电池电压、输入交流电压、和输入交流电流。

  该做什么和不该做什么

  本 IC 的最大输入电压为 10V,输入电压高于 10V 肯定会损坏本 IC。

  IC 的 Pin-6 为 LV(Low Voltage)管脚,如果输入电压≤3.5V,该管脚应接地。否则,该引脚应处于浮空状态。

  电容 CP 应放置在非常靠近 IC 的位置,否则 IC 可能会发生闩锁。

  为了提高电路的效率,可以使用具有低ESR额定值的电容器。

  需要记住的一件事是效率会随着负载电流的增加而降低,例如负载电流为 40 mA 时,效率约为 75%。

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