ADM8828/ADM8829：高效开关电容电压反相器的设计与应用

在电子设计领域，电源管理是一个关键环节。特别是在需要从正输入电压生成负电源的场景中，高效且可靠的电压反相器显得尤为重要。今天，我们就来深入探讨一下ADI公司的ADM8828/ADM8829开关电容电压反相器。

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产品概述

ADM8828/ADM8829是一款电荷泵电压反相器，能够将+1.5V至+5.5V的输入电压反相为-1.5V至-5.5V的负输出电源。这种反相方案非常适合单电源系统中产生负轨，而且仅需两个小的外部电容即可实现电荷泵功能。该器件具有高达25mA的输出电流和超过99%的转换效率，为电子设备的电源设计提供了高效的解决方案。

产品特性

高效电压转换

ADM8828/ADM8829的电压转换效率高达99%，这意味着在电源转换过程中，能够将输入电源的大部分能量有效地转换为输出电源，减少能量损耗，提高系统的整体效率。

低功耗设计

器件的静态电流仅为600μA，在关机模式下，ADM8828的关机电流可低至20nA，大大降低了系统的功耗，延长了电池供电设备的续航时间。

输出能力

能够提供高达25mA的输出电流，可满足大多数中小功率设备的需求。同时，其输出电阻仅为18Ω，能够保证输出电压的稳定性。

关机功能

ADM8828具有低功耗关机（SHDN）引脚，通过该引脚可以禁用器件，将静态电流降低至20nA，进一步节省能量。

外部元件简单

只需要两个1μF的电容即可实现电荷泵功能，减少了外部元件的数量，降低了设计成本和电路板空间。

应用领域

ADM8828/ADM8829的应用范围广泛，包括但不限于以下领域：

• 手持仪器：如便携式万用表、示波器等，需要高效的电源管理以延长电池续航时间。
• LCD面板：为LCD面板提供负电源，确保显示效果。
• 手机：满足手机内部电路对负电源的需求，提高手机的性能和稳定性。
• PDA：个人数字助理设备对电源的高效性和稳定性要求较高，ADM8828/ADM8829能够很好地满足这些需求。
• 远程数据采集：在远程数据采集系统中，需要低功耗、高可靠性的电源解决方案。
• 运算放大器电源：为运算放大器提供稳定的负电源，保证其正常工作。

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工作原理

ADM8828/ADM8829采用开关电容技术实现电压转换。其内部的振荡器产生反相信号φ1和φ2，用于控制开关S1、S2和S3、S4。在φ1期间，开关S1和S2闭合，S3和S4断开，电容C1充电至V+电压；在φ2期间，S1和S2断开，S3和S4闭合，C1的正端通过S3连接到地，负端通过S4连接到Vout，从而实现电压反相。同时，C1上的电荷在φ2期间转移到C2上，C2在φ1期间维持输出电压。电荷转移效率取决于开关的导通电阻、开关频率以及外部电容的等效串联电阻（ESR），因此建议使用低ESR的电容以获得最大效率。

引脚功能

• CAP+：正电荷泵电容端子。
• GND：电源地。
• CAP-：负电荷泵电容端子。
• OUT：输出，负电压。
• SHDN：关机控制输入。当该输入为高电平时，禁用电荷泵，降低功耗。
• IN：正电源输入。

电容选择

飞跨电容C1

增加飞跨电容C1的容量可以降低输出电阻，提高输出电流的稳定性。

输出电容C2

输出电容C2的大小会影响输出纹波。增大电容值可以减小峰 - 峰纹波，提高输出电压的稳定性。

ESR的影响

电容的ESR对输出阻抗和输出纹波都有影响。降低ESR可以同时降低输出阻抗和纹波。为了方便设计，建议C1和C2使用相同的值。

旁路电容

在输入电源上使用旁路电容可以降低ADM8828/ADM8829的交流阻抗。该电容应连接在输入电源和地之间，以提供所需的瞬时电流浪涌。建议使用1μF或更大的电容。

性能特性

电源电流与电压关系

从典型性能特性曲线可以看出，电源电流随着电源电压的变化而变化。在不同的电源电压下，器件的功耗有所不同，这对于电源管理和系统设计具有重要意义。

输出电阻与电源电压关系

输出电阻也会受到电源电压的影响。在设计过程中，需要根据实际的电源电压和负载要求，合理选择器件，以确保输出电压的稳定性。

输出电流与电容关系

输出电流与电容的大小密切相关。通过调整电容值，可以优化输出电流的性能，满足不同负载的需求。

输出电压纹波与电容关系

输出电压纹波会随着电容值的变化而变化。选择合适的电容值可以有效降低输出电压纹波，提高电源质量。

绝对最大额定值与订购指南

绝对最大额定值

在使用ADM8828/ADM8829时，需要注意其绝对最大额定值，如输入电压、输出电流、功率耗散、工作温度范围等。超过这些额定值可能会影响器件的可靠性和性能。

订购指南

该器件提供了不同的型号和封装选项，如ADM8828ARTZ - REEL7、ADM8829ARTZ - REEL等，用户可以根据实际需求选择合适的型号。

综上所述，ADM8828/ADM8829是一款性能优异、应用广泛的开关电容电压反相器。在实际设计中，我们需要根据具体的应用场景和需求，合理选择器件和外部元件，充分发挥其优势，为电子设备提供高效、稳定的电源解决方案。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。