如何通过降低振荡器频率来提高电压转换器的效率

本设计笔记展示了如何通过降低振荡器频率来提高电压转换器的效率。在20mA电压转换器上增加一个振荡器电容可降低振荡器频率，从而在降低IO值时提高电压转换效率。采用 ICL7660 电荷泵。

您可以通过降低振荡器频率和增加外部电容值来提高ICL7660电压转换电路的效率。虽然这种技术对中等水平的IO有用，但数据手册中没有明确描述。（CMOS ICL7660采用8引脚DIP或TO-99罐封装，是一款电荷泵器件，可将1.5V至10V范围内的输入转换为−1.5V至−10V范围内的相应负输出。

ICL7660的转换效率取决于其静态电源电流，而静态电源电流又取决于内部电荷泵的驱动频率。芯片的振荡器和二分频电路通常将频率设置在 4kHz 和 5kHz 之间。使用跨接电容和储能电容的推荐 10μF 值，此配置消耗约 10μA 的静态电源电流，同时提供保守的 10mA 输出电流。

通过用外部施加的信号覆盖振荡器来增加频率会导致静态电流成比例增加。或者，将外部振荡器电容连接到引脚 7（图 1）会减慢振荡器的速度，导致电源电流在 10Hz 时接近约 10μA 的最小值（图 2）。

图1.在典型的ICL7660应用中增加一个振荡器电容可降低振荡器频率，对于较低的IO值，可实现更高效的电压转换。

图2.“电容”曲线将图1中选择的振荡器电容值与产生的电荷泵频率相关联。“电流”曲线将电荷泵频率与所得静态电源电流（左纵轴）相关联。

减慢振荡器的速度可以提高效率，但为了避免纹波电压相应增加，还必须对跨接电容器和储能电容器进行成反比的变化。例如，通过将 100pF 连接到引脚 7 将振荡器设置为 100Hz，需要将飞越电容和储能电容增加到 100μF。这种布置仍可提供20mA的输出电流，但仅消耗静态电流（15μA）的五分之一。

请注意，如果允许较低的 IO，则可以减小电容器值。例如，将振荡器设置为 40Hz（通过将 1000pF 连接到引脚 7）可提供尽可能高的效率。将飞接电容和储能电容保持在 100μF 时，最大 IO 为 2mA，空载静态电流为 10μA，功率转换效率为 98%。

审核编辑：郭婷