Icl7660 схема включения: ICL7660, еще одна полезная микросхемка.

Содержание

ICL7660, еще одна полезная микросхемка.

Этим обзором я хочу продолжить знакомство читателей Муськи с разными всякими полезными радиодеталями. Такие обзоры попадаются нечасто, но надеюсь, что они так же могут быть полезны.
В общем продолжение как всегда под катом.

В жизни многих радиолюбителей иногда встречаются ситуации, когда надо получить напряжение двух полярностей. и если обычно положительная полярность присутствует почти всегда, то вторую частенько приходится получать дополнительно.
Но теорию и практику я распишу чуть чуть дальше, а сейчас как всегда стандартное вступление.

Покупались эти микросхемы за 2.7 доллара за десяток, сейчас продавец опустил цену.
Меньше 50 центов за штуку у нас я не встречал, так что экономия в 2 раза это тоже экономия.

Прислали микросхемы в куче с другими деталями, их я описывал ранее. Лежали в своем пакетике, название написано от руки.

Сама микросхема из себя ничего необычного не представляет, упакована в стандартный корпус SOIC-8. По внешнему виду на подделку не похожа.

Как все понимают, радиокомпоненты это такой товар, который пока не обвесишь вокруг другими деталями, то не проверишь.
Для начала даташиты на нее и ее аналоги. В некоторых даташитах больше уделено внимания вариантам применения, но полезны могут быть все.
ICL7660
LMC7660
MAX1044

Данная микросхема представляет один из вариантов преобразователей.
Но в ней нет трансформаторов, дросселей и т.п, преобразует напряжение она при помощи переключаемого конденсатора.
Есть более известный вариант такой микросхемы — MAX232, но она заметно сложнее, так как не только преобразовывает, а и повышает напряжение, формируя из 5 Вольт два напряжение +10 и -10 Вольт, необходимых для работы RS232 интерфейса.
Но в некоторых применениях она очень избыточна и имеет больше элементов обвязки.

Основное предназначение ICL7660 это преобразователь полярности из 1,5 — 10 Вольт в 1,5 — 10 но отрицательной полярности.

Внутреннее устройство микросхемы:
Из схемы видно, что внутри имеется задающий генератор и четыре ключа, которые поочередно подключают конденсатор ко входу питания, то к выходу.

Технические характеристики.
Напряжение питания — 1.5 — 10 Вольт (1.5 — 12 Вольт для версии без буквы А в названии)
Собственный ток потребления — 80-170мкА
Частота переключения — 10КГц
КПД — 98%
Эффективность на ХХ — 99.9%

Базовая схема подключения в режиме преобразователя полярности:

Вообще микросхема может работать во многих применениях, и как просто повышающий и как инверсия и каскадное включение с повышением напряжения.
Все эти варианты описаны в даташите, а так же в описании микросхемы на русском языке, оно будет в дополнениях к обзору.

Такой принцип я как то встречал много лет назад в журнале Радио, там предлагался сетевой блок питания на переключаемых конденсаторах, при заряде они подключались к сети и заряжались последовательно, при разряде разражались на нагрузку, но уже переключались на параллельное включение. при этом схема, вроде как выглядевшая соединенной с сетью, как таковой гальванической связи с ней не имела.

Хотел привести эту статью, но не смог найти, мне она тогда понравилась оригинальностью решения.

Ну а теперь перейдем к применению и тестированию

Один из вариантов применения микросхемы я уже описывал, это была балансировка литиевых аккумуляторов.
Второе применение имеет несколько другую цель.
В данное время я потихоньку собираю одно интересное устройство, попутно собирая материалы для его обзора. И в этом нелегком деле мне потребовалось сделать датчик тока.
Вернее даже не датчик тока, а модернизацию того, что уже применяется, потому на этот обзор потом будет ссылка.
При измерении тока на шунте приходится работать с очень малыми значениями напряжений, и для более точной работы лучше питать измерительный операционный усилитель двухполярным напряжением. Это не вся цель доработки, но она использует данную микросхему для формирования отрицательной полярности для питания ОУ.

Итак, схема доработки выглядит примерно так.
На схеме видно преобразователь и ОУ. В исходной схеме все конденсаторы имеют номинал 100нФ, но я решил перестраховаться и поставил некоторые номиналом 1.5мкФ.

Для данного апгрейда я страссировал плату. Вернее перетрассировал, так как трассировка у меня уже была от тех, кто уже наступил на грабли :)))

Когда я делаю платы, то на всякий случай печатаю сразу несколько штук, что бы в случае неудачи не печатать еще раз, кроме того полоса бумаги все равно уже использована, потому пусть приносит пользу.
В общем, чтобы не увеличивать объем обзора, сделал коллаж.

После этого как всегда подобрал необходимые компоненты.
Резистор 10 КОм — 4шт (я использовал 9.1КОм)

Конденсатор 1.5 мкФ — 3шт
Конденсатор 100нФ — 2шт
Подстроечный резистор 10КОм (многооборотный)
Преобразователь напряжения — ICL7660
Операционный усилитель — OP07
Все резисторы и конденсаторы имеют размер 0805.
На плате есть место для замены подстроечного резистора постоянными.

Спаял платку, вот такой результат получил на выходе.

После этого перешел к измерениям выходного напряжения.
Напряжение питания было ровно 5 Вольт.
Вообще, надо было сначала измерять без операционного усилителя, поспешил.
Если вдруг кому то критично, могу измерить заново, но уже без него.
На фото:
Без нагрузки.- 10КОм
4.7КОм — 1КОм

После этого я провел еще одно измерение, заменив конденсаторы 1.5мкФ на 10мкФ.
Заменял переключаемый конденсатор и выходной
Получилось:
4.93
4.88
4.82
4.48

После этого измерил ток потребления, входное напряжение, нагрузки и порядок тот же, что и перед этим.

Осциллограммы пульсаций с конденсаторами на 10мкФ, щуп в положении 1:1

И в последнюю очередь проверил ток потребления при КЗ на выходе.
Попутно умудрился невольно проверить переполюсовку, заметил по запаху. Отключил, остыла, включил, все заработало как и до этого. Волшебный дым не вышел 🙂

Ввиду того, что у меня кроме нагрузочных резисторов был включен и ОУ, то показания конечно «уплыли», но все равно, если судить по току потребления без резисторов и с резисторами, то КПД находится на довольно неплохом уровне.

Резюме, микросхемы вполне годные к применению. Цена может и не самая выгодная, хотя на момент покупки старался найти самый выгодный лот с небольшим количеством микросхем в лоте, но лучше чем в оффлайне. Продавец вполне нормальный, хотя один тип микросхем мне у него не понравился (см допилинг фонарика)

Так как хоть на первый взгляд схема совсем ненужная и бессмысленная, но на самом деле я ее планирую применить в одном из будущих обзоров, потому выкладываю всю необходимую документацию по ней. Что бы потом не возвращаться опять к этому этапу.

Дополнительные материалы, даташиты, трассировка, схема — скачать.

Спасибо всем кто читал, надеюсь что информация не была бесполезной.

Преобразователи постоянного напряжения на коммутируемых конденсаторах

При конструировании электронных устройств часто требуется источник питания с различными значениями выходного напряжения. Широкое применение в современных устройствах находят преобразователи постоянного напряжения на переключающихся конденсаторах, позволяющие вырабатывать требуемые напряжения от одного источника питания. В статье рассматриваются принципы работы таких преобразователей, их технические характеристики и варианты применения.

Рассмотрим принцип работы преобразователя на примере широко распространенной микросхемы IСL7660/MAX1044 с расширенными функциональными возможностями. Микросхема МАХ1044 отличается от IСL7660 наличием входа Boost (увеличение частоты внутреннего генератора). Структурная схема микросхемы ICL7660 приведена на рис.1.


Рис. 1. Структурная схема микросхемы ICL7660

Схема содержит четыре силовых МОП ключа, управляемых логическими элементами и сдвигателем уровня напряжения, работа которых осуществляется на частоте, полученной в результате деления на два частоты задающего RC генератора. Это позволяет формировать управляющие импульсы с требуемыми характеристиками «меандр» и оптимизировать по потреблению работу задающего RC генератора, рабочая частота которого без внешних элементов составляет 10 кГц. Внутренний регулятор напряжения необходим для обеспечения работы микросхемы от источника с пониженным напряжением.

Принцип работы микросхемы в режиме идеального инвертора напряжения рассмотрим по функциональной схеме, приведенной на рис.2.


Рис. 2. Функциональная схема

При замыкании ключей S1 и S3 и размыкании ключей S2 и S4 во время первой половины цикла внешний конденсатор С1 заряжается от источника питания до напряжения V+, а при замыкании ключей S2 и S4 и размыкании ключей S1 и S3 во время второй половины цикла конденсатор С1 передает частично свой заряд внешнему конденсатору С2, обеспечивая на выводе VOUT микросхемы напряжение -V+. Указанные значения напряжения соответствуют установившемуся режиму.

Энергия, передаваемая конденсатором С1 за один цикл, определяется с помощью выражения

(1)

где V1 (V2) — напряжение на конденсаторе С1 в конце первой (второй) половины цикла.

Одним из основных показателей преобразователя является коэффициент преобразования

(2)

где Uвых — напряжение на выходе преобразователя при токе нагрузки, равном i; Uвых.ид. — напряжение на выходе идеального преобразователя (для инвертора Uвых.ид.=-Uвх).

Из выражения (2) видно, что высокое значение коэффициента преобразования достигается при Uвых(i) = Uвых.ид., т.е. при V1 = V2. Однако, как видно из выражения (1), в этом случае снижается переносимая конденсатором С1 энергия, что затрудняет обеспечение высокого значения коэффициента преобразования. Повышение переносимой конденсатором энергии возможно при увеличении емкости С1 или рабочей частоты. В первом случае возрастают габариты конденсатора и, следовательно, габариты преобразователя. Во втором случае возрастают потери энергии в реальном устройстве, что снижает его коэффициент полезного действия

где Рвых — мощность, отдаваемая в нагрузку; Рвх — мощность, потребляемая от источника питания.

Из проведенного анализа видно, что при разработке конкретного устройства преобразования необходима оптимизация значений рабочей частоты и емкости конденсатора С1. Для этого необходимо предусмотреть возможность изменения рабочей частоты в соответствии со значениями рабочих напряжений и потребляемых токов.

Рассмотрим электрические характеристики микросхемы IСL7660, включенной по тестовой схеме, приведенной на рис.3.


Рис. 3. Электрические характеристики микросхемы IСL7660, включенной по тестовой схеме

Таблица 1. Краткие электрические характеристики микросхемы при V+=5B, СOSC=0

ПараметрУсловие измеренияМинТипМах
Ток потребления, мкАRL = беск. 30250
Напряжение питания, ВRL = 10К, LV — открыт
RL = 10К, LV=0В
3
1,5
 10
3,5
Частота переключения,кГц 10 
КПД, %RL = 5К9598 
Эффективность преобразования, %RL = беск.9799,9 

Типовые зависимости электрических характеристик микросхемы IСL7660 приведены на рис.4-8.


Рис. 4.


Рис. 5.


Рис. 6.


Рис. 7.


Рис. 8.

Приведенные зависимости позволяют уточнить параметры преобразователя для конкретных значений рабочих напряжений и потребляемых токов.

Рассмотрим типовые схемы включения микросхемы ICL7660.

Инвертор напряжения

Схема включения микросхемы в режиме инвертора напряжения приведена на рис.9.


Рис. 9. Схема включения микросхемы в режиме инвертора напряжения

Инвертор обеспечивает получение на выходе VOUT напряжения, равного -V+ в диапазоне 1,5В <= V+ <= 10В. В реальных условиях параметры инвертора отличаются от идеальных. Так, в соответствии с рис.4 при V+=8В, выходном токе, равном 50 мА, VOUT =-6В. Снижение выходного напряжения определяется выходным сопротивлением микросхемы Rвых, которое для рассмотренного выше случая составляет 60 Ом (рис.7).

Выходное сопротивление микросхемы зависит от режима по постоянному току и от реактивного сопротивления конденсатора С1.

(3)

Так, для номинала С1=10мкф и частоты f=10кГц XC=3,18 Ом. Для исключения влияния конденсатора С1 на выходное сопротивление необходимо, чтобы ХС<вых.

Для эксплуатации микросхемы в диапазоне 1,5В <= V+ <= 3,5В необходимо вывод LV (6) микросхемы соединить с общим проводом (на рис.9 показано пунктирной линией).

Снижение выходного сопротивления

Для снижения выходного сопротивления можно применить параллельное включение микросхем, которое показано на рис.10.


Рис. 10. Параллельное включение микросхем

Выходное сопротивление такой схемы зависит от числа параллельно включенных микросхем n и определяется с помощью выражения.

(4)

Из рисунка видно, что конденсатор С1 является индивидуальным для каждой микросхемы, а конденсатор С2 — общий. Рассмотренное включение микросхем позволяет повысить выходной ток, коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия преобразователя.

Каскадное включение микросхем

Для повышения выходного напряжения можно применять каскадное включение микросхем, показанное на рис.11.


Рис. 11. Каскадное включение микросхем

Выходное напряжение такого преобразователя равно -nV+. Учитывая допустимый диапазон 1,5В <= V+ <= 10В число каскадно соединенных микросхем не должно превышать 6.

Удвоители напряжения

Для получения положительного напряжения от источника отрицательного напряжения, а также удвоения напряжения применяется включение микросхемы, показанное на рис.12.


Рис. 12. Схема получения положительного напряжения от источника отрицательного напряжения, а также удвоения напряжения

На выводах 8 и 3 вырабатывается напряжение VOUT=-V,а на выводах 8 и 5 VOUT=-2V. Диод необходим для обеспечения начального этапа работы микросхемы. В ряде случае удобно использовать схему включения, показанную на рис.13.


Рис. 13.

Выходное напряжение такого преобразователя равно 2V+-2VF, где VF — падение напряжения на диоде в прямом направлении (для кремневых диодов VF=0,5-0,7B).

Делители напряжения

С помощью микросхемы ICL7660 можно получить умощненный делитель напряжения при включении ее, как показано рис.14.


Рис. 14. Умощненный делитель напряжения

Комбинированные источники напряжения

Микросхема ICL7660 позволяет получать напряжения с различными номиналами. Один из вариантов включения показан на рис.15.


Рис. 15. Вариант включения микросхемы ICL7660

В преобразователе напряжения, показанном на рисунке, формируются напряжения -(V+-VF) и 2V+-2VF.

Работа в буферном режиме

Как видно из рассмотренного выше материала преобразователи с коммутируемыми конденсаторами обладают обратимыми свойствами. Это позволяет реализовывать буферный режим их функционирования, один из вариантов которых показан на рис.16.


Рис. 16. Реализация буферного режима функционирования преобразователя

Питание устройства осуществляется от источника VIN, который обеспечивает напряжение VOUT (5-ый вывод n-ой микросхемы) и V+ (8-ой вывод первой микросхемы) — напряжение подзаряда аккумулятора. При пропадании питающего напряжения или отключении источника питания напряжение VOUT будет вырабатываться из напряжения аккумулятора V+.

Изменение частоты генератора ICL7660

Параметры рассмотренных преобразователей зависят от частоты генератора микросхемы. Зависимость коэффициента полезного действия от частоты показана на рис.6.

Из рисунка видно, что при выходном токе 1мА высокий КПД обеспечивается на частотах, меньших 1 кГц. На более высоких частотах потери в цепях генератора и управления силовыми ключами снижает общий КПД. Для достижения высокого КПД в данном конкретном случае необходимо уменьшить рабочую частоту преобразователя. Рабочую частоту можно уменьшать с помощью внешнего генератора или подключением COSC, как показано на рис.3.

Более простым является способ, использующий внешний конденсатор, емкость которого можно определить из графика, показанного на рис.8.

Для рассмотренного выше случая рабочая частота, равная 1кГц, достигается подключением внешнего конденсатора емкостью СOSC=100пф. При применении этого способа необходимо учитывать, что при СOSC, большей чем 1000пф, емкость конденсаторов С1 и С2 необходимо увеличить до 100 мкф.

Рассмотренный способ изменения частоты генератора применяется в микромощных устройствах для обеспечения высокого коэффициента полезного действия преобразователя.

В ряде случаев рабочую частоту преобразователя необходимо увеличивать. В этих случаях можно применять С1 и С2 меньшей емкости и, следовательно, с меньшими габаритами. Кроме того, при этом снижаются уровни помех от генератора в аудиосистемах. Наиболее просто увеличение частоты достигается с помощью вывода Boost микросхемы MAX1044. При замыкании ключа S1 (рис.3) рабочая частота микросхемы возрастает в 6 раз.

Режим пониженного энергопотребления

При работе в дежурном режиме необходимо снижать потребляемую преобразователем мощность. Некоторые микросхемы имеют вход SD, с помощью которого можно снижать потребляемый ток до единиц микроампер. Режим пониженного энергопотребления можно реализовать также с помощью входа OSC. Варианты реализации этого режима при использовании обычных логических элементов, логических элементов с открытым стоком (коллектором), а также имеющих третье состояние показаны на рис.17.


Рис. 17. Режим пониженного энергопотребления, реализованный с помощью входа OSC

Микросхемы преобразователей напряжения на коммутируемых конденсаторах выпускаются рядом фирм: Maxim, National Semiconductor, Microchip и др. Эти микросхемы имеют одинаковый принцип действия и отличаются реализуемыми функциями, электрическими параметрами и конструктивным исполнением. Несомненным лидером в этой области является фирма Maxim, которая выпускает наиболее широкую номенклатуру микросхем преобразователей. В таблице 2 приведены характеристики некоторых из микросхем, выпускаемых различными фирмами.

Таблица 2. Краткие характеристики микросхем.

Тип микросхемыРеализованные функцииВыходной ток (мА)Входное напряжение VIN (В)Частота (кГц)Ток потребления (мкА)Примечание
ICL7660
TC7660
LMC7660
-(VIN) или
2(VIN) или ½(VIN)
201,5÷1010250 
MAX889(-2,5В) (-VIN)2002,7÷5,5200050000Встроенная функция Shutdown
MAX1680
MAX1681
-(VIN) или 2(VIN)1252÷5,5125÷200
500÷1000
30000 
MAX6802(VIN) и -2(VIN)102÷681000 
MAX6812(VIN) и -2(VIN)102÷681000Без внешних конденсаторов
MAX16731252÷5,535016000 
LM33503/2(VIN) или
2/3(VIN)
501,5÷5,51600  
LM33522,5В; 3В или 3,3В2002,5÷5,51000  
MAX870-(VIN) или
2(VIN) или ½(VIN)
501,6÷5,556÷1941000 
MAX8642(VIN) и -2(VIN)1001,75÷67÷1855000Встроенная функция Shutdown

Примечание: микросхемы MAX, ICL — фирмы MAXIM; LM, LMC — National Semiconductor; TC — Microchip.

Из таблицы видно, что преобразователи на коммутируемых конденсаторах могут работать в режимах инвертора, удвоителя, делителя входного напряжения на два, позволяют формировать на выходе одновременно несколько напряжений. Некоторые микросхемы имеют встроенные стабилизаторы напряжения. Рассмотренные микросхемы находят широкое применение в ноутбуках, мобильных телефонах, пейджерах, переносных приборах и других устройствах. В радиолюбительской практике они могут применяться, например, для формирования разнополярных напряжений питания операционных усилителей, реализации буферного питания электронных устройств от одного аккумуляторного элемента, формирования напряжения питания ЖКИ и др. Малые габариты, высокие коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия, отсутствие индуктивностей, обратимые свойства являются весьма привлекательными для применения рассмотренных преобразователей при разработке различных электронных устройств.

Литература

  1. Maxim full-line CD-Catalog Version 5.0 2001 Edition.
  2. National Analog and interface products databook, 2001 Edition.

Автор:Д. Онышко

ICL7660, Преобразователь постоянного напряжения — 20 Марта 2015

При конструировании различной электронной техники зачастую возникает необходимость применения источника питания с несколькими значениями выходного напряжения, в том числе и с отрицательной полярностью. К числу таких устройств относятся популярные преобразователи напряжения на переключающихся конденсаторах, которые вырабатывают несколько напряжений от одного источника.

Пример одного их них – микросхема ICL7660. Основное предназначение ICL7660 это преобразователь полярности из 1,5 — 10 Вольт в 1,5 — 10 но отрицательной полярности.

Структурная схема микросхемы ICL7660

Схема содержит четыре силовых МОП ключа, управляемых логическими элементами и сдвигателем уровня напряжения, работа которых осуществляется на частоте, полученной в результате деления на два частоты задающего RC генератора. Это позволяет формировать управляющие импульсы с требуемыми характеристиками «меандр» и оптимизировать по потреблению работу задающего RC генератора, рабочая частота которого без внешних элементов составляет 10 кГц. Внутренний регулятор напряжения необходим для обеспечения работы микросхемы от источника с пониженным напряжением.


Внутреннее устройство микросхемы:

Принцип работы микросхемы в режиме идеального инвертора. При замыкании ключей S1, S3 и размыкании S2, S4, первая половина цикла заряжает внешний конденсатор С1 от источника до напряжения питания. При замыкании ключей S2, S4 и размыкании S1, S3 во второй половине цикла заряд конденсатора С1 частично передается конденсатору C2, что обеспечивает отрицательное напряжение на выходе микросхемы. Напряжение питания микросхемы в диапазоне от 1.5 до 12В. Диапазон выходных напряжений от – 1.5В до – 12В. Выходной ток зависит от сопротивления в нагрузке. В качестве нагрузки в преобразователе напряжения ICL7660 можно использовать светодиод как индикатор напряжения, который можно применить в бытовой аппаратуре, питающейся напряжением 1.5В. Схема довольно простая. Кроме самой микросхемы, еще три конденсатора. Схема работает как удвоитель напряжения, имеющий на выходе отрицательное напряжение -3В.

Внешний конденсатор С2, установленный на выводе управления частотой генератора служит для изменения времени накопления и распределения заряда. Конденсатор С1 в роли переключающегося источника энергии, конденсатора, С3 – как вольт добавка. Ток в нагрузке составляет всего 2.5мА.

Типовые схемы включения микросхемы ICL7660.

Схема включения микросхемы в режиме инвертора напряжения

Инвертор обеспечивает получение на выходе VOUT напряжения, равного -V+ в диапазоне 1,5В <= V+ <= 10В. В реальных условиях параметры инвертора отличаются от идеальных. Так, в соответствии с рис.4 при V+=8В, выходном токе, равном 50 мА, VOUT =-6В. Снижение выходного напряжения определяется выходным сопротивлением микросхемы Rвых, которое для рассмотренного выше случая составляет 60 Ом.

Выходное сопротивление микросхемы зависит от режима по постоянному току и от реактивного сопротивления конденсатора С1.

Так, для номинала С1=10мкф и частоты f=10кГц XC=3,18 Ом. Для исключения влияния конденсатора С1 на выходное сопротивление необходимо, чтобы ХС<вых.

Для эксплуатации микросхемы в диапазоне 1,5В <= V+ <= 3,5В необходимо вывод LV (6) микросхемы соединить с общим проводом (на рис.9 показано пунктирной линией).

 

Снижение выходного сопротивления

Для снижения выходного сопротивления можно применить параллельное включение микросхем

Выходное сопротивление такой схемы зависит от числа параллельно включенных микросхем n и определяется с помощью выражения.

 

 

Конденсатор С1 является индивидуальным для каждой микросхемы, а конденсатор С2 — общий. Рассмотренное включение микросхем позволяет повысить выходной ток, коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия преобразователя.

 

Каскадное включение микросхем

Для повышения выходного напряжения можно применять каскадное включение микросхем

Выходное напряжение такого преобразователя равно -nV+. Учитывая допустимый диапазон 1,5В <= V+ <= 10В число каскадно соединенных микросхем не должно превышать 6.

 

 

 

Удвоители напряжения

Для получения положительного напряжения от источника отрицательного напряжения, а также удвоения напряжения применяется включение микросхемы

На выводах 8 и 3 вырабатывается напряжение VOUT=-V,а на выводах 8 и 5 VOUT=-2V. Диод необходим для обеспечения начального этапа работы микросхемы.

 

 

 

 

В ряде случае удобно использовать схему включения

Выходное напряжение такого преобразователя равно 2V+-2VF, где VF — падение напряжения на диоде в прямом направлении (для кремневых диодов VF=0,5-0,7B).

 

 

 

Документация на микросхему ICL7660 и тут

Бестрансформаторные преобразователи полярности напряжения

Как получить от однополярного блока питания, аккумулятора или батарейки
напряжение обратной полярности.

Итак — у нас есть однополярный блок питания, либо как-либо иной элемент постоянного напряжения, но нам необходим ещё один источник того же напряжения, но обратной полярности для того, чтобы в сухом остатке поиметь двуполяный агрегат.
Ясен пень, что лезть внутрь готового БП нам неохота, доматывать ещё одну обмотку трансформатора — ещё больше неохота… А охота нам посидеть, подумать, а там глядишь — да и спаять инвертор напряжения, т. е. устройство, которое преобразует полярность имеющегося напряжения на обратную.

Конечно, проще всего эту затею реализовать на специализированной микросхеме, такой как — ICL7660.

Рис.1 Схема включения микросхемы ICL7660

Микросхема ICL7660 — это слаботочный (до 20мА выход) инвертор напряжения, который преобразует положительное напряжение питания в отрицательное, иначе говоря — преобразователь полярности напряжения. Схема включения очень простая, содержит минимальное количество внешних элементов и в настройке не нуждается.
Может использоваться в устройствах с малым потреблением и ограниченными массогабаритными характеристиками.
Интегральная микросхема ICL7660 работает в диапазоне напряжений 1,5…10 В, а ICL7660A — 1,5… 12 В.
Собственный ток потребления преобразователя полярности — не более 80-170 мкА.
Частота переключения — 10 кГц.
КПД — 98%.
Если напряжение питания меньше 3,5 В, то выход 6 микросхемы необходимо заземлить.

При желании всё ж таки изготовить инвертор полярности из дискретных элементов, предварительно следует ознакомиться с принципом работы большинства подобных устройств — преобразователями на коммутируемых конденсаторах. Принцип работы преобразователя на двух электронных ключах поясняет схема, приведённая на Рис.2.

Рис.2 Схема преобразования полярности на электронных ключах

Переключателями S1 и S2 управляют два противофазных сигнала.
Когда замкнуты «контакты» переключателя S1 (и разомкнуты S2), конденсатор С1 заряжается от источника питания через диод VD2 до уровня Uпит минус падение напряжения на открытом диоде VD2.
Затем, когда «контакты» переключателя S1 размыкаются, a S2 замыкаются, конденсатор С1 оказывается подключённым к конденсатору С2 через диод VD1. Вследствие этого происходит его разрядка на конденсатор С2. Напряжение на конденсаторе С2 увеличится на некоторую величину, определяемую соотношением номиналов С1 и С2 и через нескольких периодов переключений достигнет установившегося значения ≈ Uпит — 2Uпр.д.

Практическая реализация преобразователя полярности показана на Рис.2 справа. Здесь в качестве переключателей S1 и S2 использованы два комплементарных транзистора, управляемые одним общим сигналом в противофазе.

Если убрать из схемы накопительный конденсатор С2 и посмотреть сигнал на минусовом выводе преобразователя осциллографом, то мы увидим на нагрузке прямоугольный сигнал отрицательной полярности со скважностью, равной скважности управляющих импульсов.
А если добавить ещё один каскад (с такими же ключами и диодами), работающий в противофазе с первым, то на нагрузке будет чистый минусовой уровень с наносекундными выбросами в моменты переходных процессов, связанных с инерционностью полупроводников.
В этом случае, помимо значительного снижения уровня пульсаций выходного напряжения, достигается и эффект удвоения мощности устройства.

Большинство преобразователей, описанных в разнообразных источниках, выполнены на биполярных транзисторах, что не позволяет им достигать высоких значений КПД в связи со значительными величинами токов, требуемых им в цепях управления. Из этих соображений схемы, приведённые ниже, выполнены на ключевых MOSFET транзисторах, а потому при отсутствии нагрузки — имеют потребление тока, близкое к нулю.

Рис.3 Схема преобразования полярности на цифровых КМОП элементах

Схема, изображённая на Рис.3, представляет собой слаботочный инвертор напряжения с выходным током — до 30…40 мА.
Использование в качестве генератора микросхемы триггера шмитта CD4093 (КР1561ТЛ1) позволило снизить собственный ток потребления преобразователя до значений — не превышающих 100 мкА.
Микросхемы CD4049 (КР1561ЛН2) представляют собой пару электронных ключей, работающих в противофазе, что обеспечивает низкий уровень пульсаций выходного напряжения, а так же двойную мощность преобразования по сравнению с одиночным ключом (Рис.2).
Выбор в качестве диодов D1…D4 диодов шоттки с малым падением прямого напряжения позволило снизить разницу между разнополярными напряжениями до значений 0,5…0,6В.

При необходимости получить от преобразователя полярности токи, исчисляемые сотнями миллиампер, электронные ключи следует выполнить на MOSFET транзисторах, имеющими малое сопротивление открытого канала и позволяющими работать с мощностями, значительно превышающими возможности инверторов CD4049 (Рис.4).

Рис.4 Схема преобразования полярности на MOSFET транзисторах

Максимальный выходной ток преобразователя определяется величинами максимально допустимых токов используемых транзисторов.
При напряжении питания 12В и токе нагрузки, не превышающем 50мА, выходное напряжение составляет величину -11,4В. При дальнейшем увеличении тока нагрузки, модуль выходного напряжения начинает падать и при 200мА составляет величину 11В.
Напряжение высокочастотных пульсаций в нагрузке не превышает значений 10…20мВ.
Применять сильно мощные полевики в данной схеме не рекомендуется из-за значительного снижения КПД, связанного с большими значениями входных ёмкостей таких полупроводников. Следствием этих ёмкостей будет являться затягивание фронтов управляющих сигналов, что в свою очередь приведёт к протеканию значительных сквозных токов через транзисторы.
При необходимости увеличить мощность инвертора имеет смысл совместить схемы с Рис.3 и Рис.4, т.е. подключить затворы мощных MOSFET-ов к выходам запараллеленных инверторов DD2 и DD3.

 

Радиосхемы. — Импульсные преобразователи напряжения

Схемы источников питания

материалы в категории

Насколько схем простых импульсных преобразователей постоянного напряжения.

Основные достоинства импульсных преобразователей:
Во-первых, они имеют высокий КПД, и во-вторых могут работать при входном напряжении ниже выходного.

Импульсные преобразователи подразделяются на группы:

  • – понижающие, повышающие, инвертирующие;
  • – стабилизированные, нестабилизированные;
  • – гальванически изолированные, неизолированные;
  • – с узким и широким диапазоном входных напряжений.

Для изготовления самодельных импульсных преобразователей лучше всего использовать специализированные интегральные микросхемы – они проще в сборке и не капризны при настройке.

Нестабилизированный транзисторный преобразователь

Этот преобразователь работает на частоте 50 кГц, гальваническая изоляция обеспечивается трансформатором Т1, который наматывается на кольце К10х6х4,5 из феррита 2000НМ и содержит: первичная обмотка – 2х10 витков, вторичная обмотка – 2х70 витков провода ПЭВ-0,2. Транзисторы можно заменить на КТ501Б. Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется.

Стабилизированный транзисторный преобразователь напряжения 

Трансформатор Т1 наматывается на ферритовом кольце диаметром 7 мм, и содержит две обмотки по 25 витков провода ПЭВ=0,3.

Нестабилизированный преобразователь напряжения на основе мультивибратора

Двухтактный нестабилизированный преобразователь на основе мультивибратора (VТ1 и VТ2) и усилителя мощности (VТ3 и VТ4). Выходное напряжение подбирается количеством витков вторичной обмотки импульсного трансформатора Т1.

Преобразователь на специализированной микросхеме MAX631 

Преобразователь стабилизирующего типа на микросхеме MAX631 фирмы MAXIM. Частота генерации 40…50 кГц, накопительный элемент – дроссель L1.

Нестабилизированный двухступенчатый умножитель напряжения на MAX660 

Можно использовать одну из двух микросхем отдельно, например вторую, для умножения напряжения от двух аккумуляторов.

Импульсный повышающий стабилизатор на микросхеме MAX1674 

Типовая схема включения импульсного повышающего стабилизатора на микросхеме  MAX1674 фирмы MAXIM. Работоспособность сохраняется при входном напряжении 1,1 вольта. КПД – 94%, ток нагрузки – до 200 мА.

MCP1252-33X50: Два напряжения от одного источника питания

Позволяет получать два разных стабилизированных напряжения с КПД 50…60% и током нагрузки до 150 мА в каждом канале. Конденсаторы С2 и С3 – накопители энергии.

Импульсный повышающий стабилизатор на микросхеме MAX1724EZK33 фирмы MAXIM 

Типовая схема включения специализированной микросхемы фирмы MAXIM. Сохраняет работоспособность при входном напряжении 0,91 вольта, имеет малогабаритный SMD корпус и обеспечивает ток нагрузки до 150 мА при КПД – 90%.

Импульсный понижающий стабилизатор на микросхеме TL497

Типовая схема включения импульсного понижающего стабилизатора на широкодоступной микросхеме фирмы TEXAS. Резистором R3 регулируется выходное напряжение в пределах +2,8…+5 вольт. Резистором R1 задается ток короткого замыкания, который вычисляется по формуле: Iкз(А)= 0,5/R1(Ом)

Интегральный инвертор напряжения на микросхеме ICL7660 

Интегральный инвертор напряжения, КПД – 98%.

Два изолированных преобразователя на микросхемах DC-102 и DC-203

Два изолированных преобразователя напряжения DA1 и DA2, включенных по “неизолированной” схеме с общей “землей”.

Двухполярный стабилизированный преобразователь напряжения 

Индуктивность первичной обмотки трансформатора Т1 – 22 мкГн, отношение витков первичной обмотки к каждой вторичной – 1:2.5.

Стабилизированный повышающий преобразователь на микросхеме MAX734

Типовая схема стабилизированного повышающего преобразователя на микросхеме фирмы MAXIM.

Нестандартное применение микросхемы MAX232

Эта микросхема обычно служит драйвером RS-232. Умножение напряжения получается с коэффициентом 1,6…1,8. 

Преобразователь положительного напряжения в отрицательное

Микросхема ICL7660 является интегральным инвертором напряжения с расширенными функциональными возможностями. Микросхема преобразует положительное входное напряжение в диапазоне +1.5В…10В в отрицательное напряжение на выходе от -1.5В до -10В. Для этой цели достаточно всего лишь два внешних конденсатора для работы схемы .

Linear Technology LTC3863

David Burgoon, Linear Technology

LT Journal of Analog Innovation

Существует несколько способов получения отрицательного напряжения из положительного, например, с помощью трансформатора или двух катушек, или нескольких переключателей. Однако все они сложнее, чем изящное в своей простоте решение на основе микросхемы LTC3863, отличающееся превосходной эффективностью при малых нагрузках и сокращающее номенклатуру необходимых компонентов по сравнению с альтернативными вариантами.

Расширенные возможности преобразователя

Микросхема LTC3863 может преобразовывать положительное входное напряжение в диапазоне от 3.5 до 60 В в отрицательное выходное от –0.4 В до –150 В. В схеме используется топология с одной катушкой индуктивности, одним активным P-канальным MOSFET в качестве переключающего элемента и одним диодом. Высокий уровень интеграции позволяет создавать простые решения с небольшим количеством внешних элементов.

Преобразователь LTC3863 имеет отличный КПД при малых нагрузках, потребляя всего 70 мкА, если пользователем запрограммирован пульсирующий режим работы. Его архитектура с постоянной частотой ШИМ и регулированием по пиковому току обеспечивает безотказное управление током катушки, простую компенсацию петли обратной связи и превосходные динамические характеристики контура управления. Частота переключения может либо устанавливаться в диапазоне от 50 кГц до 850 кГц с помощью внешнего резистора, либо задаваться извне в диапазоне от 75 кГц до 750 кГц. В микросхеме предусмотрена возможность программного выбора режима пуска – с плавным ограничением скорости нарастания или с отслеживанием внешнего напряжения. Функции обеспечения безопасности включают защиту от перенапряжения, перегрузки по току, а также от короткого замыкания, включая режим адаптивного снижения частоты.

Преобразователь напряжения 4.5 … 16 В в –12 В/1 А

Приведенная на Рисунке 1 схема преобразует входное напряжение в диапазоне от 4.5 В до 16 В в выходное –12 В с током 1 А. Принцип ее действия аналогичен обратноходовому преобразователю: при открытом ключе энергия запасается в катушке индуктивности, и отдается через диод на выход, когда ключ закрыт, с тем лишь отличием, что для LTC3863 не требуется трансформатор. Чтобы предотвратить чрезмерное увеличение тока, которое может возникнуть при закороченном выходе вследствие минимального времени включения, преобразователь снижает частоту, когда выходная мощность составляет менее половины от номинального значения.

Рисунок 1. Инвертирующий преобразователь из входного напряжения 4.5 … 16 В
формирует выходное напряжение –12 В при токе 1 А.

При малых нагрузках микросхема LTC3863, в зависимости от программной установки, может работать либо в высокоэффективном пульсирующем режиме, либо режиме пропуска импульсов. При работе в пульсирующем режиме преобразователь выдает редкие импульсы с более высоким током, после чего на время, зависящее от нагрузки, переходит в состояние пониженного потребления. В режиме пропуска импульсов при легких нагрузках LTC3863 пропускает импульсы. В этом режиме компаратор модулятора может оставаться отключенным в течение нескольких циклов, заставляя внешний MOSFET оставаться в закрытом состоянии, пропуская тем самым рабочие импульсы. Ценой худшего по сравнению с пульсирующим режимом КПД режим пропуска импульсов дает преимущества, выражающиеся в меньших пульсациях на выходе, более низких аудио-шумах и сниженном уровне радиочастотных помех. При размещении компонентов с обеих сторон печатной платы эта схема умещается на площади около 3.2 см 2 .

Рисунок 2. Напряжение переключающего узла, ток катушки
индуктивности и пульсации выходного напряжения
преобразователя 5 В/–12 В при токе нагрузки 1 А.

На Рисунке 2 показаны графики напряжения в переключающем узле (VSW), тока катушки индуктивности (IL) и пульсаций выходного напряжения –12 В (VOUT) при входном напряжении 5 В и токе нагрузки 1 А. Когда P-канальный MOSFET открыт, катушка заряжается (ток возрастает), и разряжается через диод на выход, когда транзистор закрывается. Рисунок 3 демонстрирует аналогичные временные диаграммы для выходного тока 90 мА в режиме пропуска импульсов. Обратите внимание на выбросы напряжения переключающего узла вокруг уровня 0 В, возникающие, когда ток катушки достигает нуля. Рабочий период завершается, когда ток спадет до нуля. На Рисунке 4 при таких же параметрах нагрузки представлены осциллограммы для пульсирующего режима. В этой рабочей точке потери мощности снижаются на 36%, а КПД возрастает с 72% до 80%. На Рисунке 5 приведены осциллограммы, снятые при коротком замыкании выхода. В таком режиме частота переключения уменьшается до 80 кГц, чтобы не допустить слишком большого увеличения тока.

Рисунок 3. Напряжение переключающего узла, ток катушки индуктивности
и пульсации выходного напряжения преобразователя
5 В/–12 В при токе нагрузки 30 мА в режиме пропуска импульсов.
Рисунок 4. Напряжение переключающего узла, ток катушки индуктивности
и пульсации выходного напряжения преобразователя 5 В/–12 В
при токе нагрузки 30 мА в пульсирующем режиме.
Рисунок 5. Напряжение переключающего узла, ток катушки индуктивности
и пульсации выходного напряжения при входном напряжении
5 В и закороченном выходе.

Высокий КПД

На Рисунке 6 приведены графики зависимости КПД от тока нагрузки для двух случаев – режима пропуска импульсов и пульсирующего режима. Исключительно высокое значение КПД 89.3% достигается при токе нагрузки 1 А и входном напряжении 12 В. Обратите внимание, что работа в пульсирующем режиме существенно повышает КПД при токах нагрузки менее 0.1 А. А при легких нагрузках в режиме пропуска импульсов КПД возрастает еще заметнее по сравнению с уровнями, которых можно добиться в синхронном режиме.

Рисунок 6. КПД схемы в нормальном и пульсирующем режимах.

Заключение

Микросхема LTC3863 упрощает структуру преобразователей, преобразующих положительное входное напряжение источника в отрицательное. Она отличается простотой, высоким КПД, и требует всего нескольких недорогих внешних компонентов.

Перевод: Vasa Shmidt по заказу РадиоЛоцман

В данной статье поговорим о источнике отрицательного напряжения, преобразователях постоянного напряжения на микросхеме ICL7660 и транзисторных ключах, об их особенностях и лучший вариант преобразователя постоянного напряжения.

Разрабатывая «специализированное» устройство, я столкнулся с проблемой необходимости двухполярного питания, а вернее отрицательного напряжения для питания линейки операционных усилителей. Для их работы необходимо было двухполярное питание +9 и -9 вольт. В моём распоряжении было только положительное напряжение +12 вольт. С положительным напряжением проблем не возникало – ставим КР142ЕН8А и +9 вольт готово, а отрицательное напряжение простым стабилизатором не получишь. Я стал искать схему преобразователя, который из этих «+12 вольт», делает хотя бы «- 9 вольт». Благо, в интернете можно найти почти всё. «Почти» — это то, что тщательно скрывается от простых людей, чтобы не было «потрясений» — революций и экономических «БУМов». Но я интересовался лишь преобразователем положительного напряжения в отрицательное напряжение, а вариантов таких преобразователей в Интернете хватает.

Часто, такие преобразователи называют инверторами напряжения, что более подходит выполняемой ими функции. Но инверторами принято называть сложные импульсные преобразователи напряжения. Например 12 вольт от АКБ в «сетевое» 220 вольт. Поэтому для исключения путаницы, мы не будем их так называть.

Существуют три варианта построения схем подобных преобразователей положительного напряжения в отрицательное напряжение:

1. Преобразователь, с использованием трансформатора;

2. Преобразователь с использованием зарядного дросселя;

3. Преобразователь на коммутируемом конденсаторе.

Мной разработан четвёртый вариант получения двухполярного напряжения из однополярного (по крайней мере я этого способа ранее не встречал) — активный делитель напряжения. Думаю он станет популярным среди радиолюбителей, но к нему мы вернёмся позже, в другой статье.

Итак, первый и второй варианты преобразователей содержат индуктивные элементы, которые более громоздки и усложняют процесс изготовления преобразователя напряжения, поэтому наиболее привлекательным я посчитал – преобразователь на коммутируемом конденсаторе. Его и рассмотрим в этой статье.

Функциональная схема преобразователя на коммутируемом конденсаторе изображена на рисунке:

Принцип работы схемы преобразователя заключается в следующем:

С генератора поступает «меандр» — прямоугольные импульсы, у которых длительность импульса и «паузы» равны. Во время действия импульса (логическая единица), замыкаются ключи S1 и S3. В этот промежуток времени производится заряд конденсатора С1 по цепи: плюс источника питания — ключ S1 – плюс конденсатора С1 – ключ S3 – корпус (минус источника питания). Во время отсутствия импульса (логический ноль), S1 и S3 размыкаются, а ключи S2 и S4 замыкаются. В этот промежуток времени производится разряд конденсатора С1 на конденсатор С2 по цепи: плюс конденсатора С1 – ключ S2 – плюс конденсатора С2 – ключ S4 – минус конденсатора С1. В результате работы схемы, конденсатор С2 «накапливает» отрицательное напряжение, от него и питается нагрузка.

Можно собирать преобразователи, состоящие из большого количества радиоэлементов, но по моему мнению чем меньше элементов, тем проше радиосхема в изготовлении, настройке и эксплуатации. В результате поиска наиболее подходящей схемы, я набрёл на преобразователь положительного напряжения в отрицательное, требующий минимальное количество элементов.

Преобразователь постоянного напряжения на микросхеме IСL7660 (MAX1044) и коммутируемых конденсаторах

Рассмотрим преобразователь на широко распространенной микросхеме IСL7660 (MAX1044). Микросхема МАХ1044 отличается от IСL7660 наличием входа Boost (увеличение частоты внутреннего генератора). Микросхема многофункциональная, и одна из возможных функций – преобразование положительного напряжения в отрицательное напряжение.
Микросхема содержит четыре силовых МОП-ключа, управляемых логическими элементами, работа которых осуществляется на частоте, полученной в результате деления на два частоты встроенного в микросхему задающего RC-генератора. Это позволяет формировать управляющие импульсы с требуемыми характеристиками «меандр» и оптимизировать по потреблению работу задающего RC генератора, рабочая частота которого без внешних элементов составляет 10 кГц. Внутренний регулятор напряжения необходим для обеспечения работы микросхемы от источника с пониженным напряжением.

Принцип работы в режиме идеального инвертора напряжения – преобразователя на коммутируемом конденсаторе был рассмотрен ранее.

Схема включения микросхемы в режиме инвертора напряжения -приведена на рисунке.

Инвертор обеспечивает получение на выходе VOUT напряжения, равного –(V+) в диапазоне 1,5В

Преобразователь постоянного напряжения на транзисторных ключах и коммутируемом конденсаторе

В связи с тем, что нагрузочная способность микросхемы IСL7660 (MAX1044) мала, и не удовлетворяет требованиям, которые я предъявлял к источнику отрицательного напряжения, а поиски другой, более мощной микросхемы работающей на коммутируемом конденсаторе я не нашёл, я решил самостоятельно разработать преобразователь положительного напряжения в отрицательное напряжение на коммутируемом конденсаторе, который можно собрать «в условиях отсутствия интегральных импортных компонентов» — на распространённых отечественных транзисторах.

Учитывая, что устройство, для которого я решил собрать преобразователь положительного напряжения в отрицательное, содержит генератор «меандра» частотой 10 кГц на КМОП микросхеме, то его вполне можно использовать в качестве источника прямоугольных импульсов для преобразователя. Задача состояла всего лишь в разработке схемы синхронно управляемых ключей. То, что получилось, изображено на рисунке. Я не стал заморачиваться с мощными полевиками, потому что слишком большая мощность не требовалась, но для повышения выходной мощности безусловно лучше использовать полевые транзисторы.

Состав схемы:

Каскад VT1 – буферный каскад, предназначен для усиления по току сигнала генератора, исполненного на КМОП микросхеме. Если у Вас генератор исполнен на ТТЛ-логике, тогда необходимости в этом каскаде нет.

Транзистор VT2 – выполняет функцию инвертора, управляющего ключевым транзистором VT3.

Транзистор VT4 – управляет ключевыми транзисторами VT5 и VT6.

Силовые ключевые транзисторы выделены на схеме синим цветом.

При отсутствии сигнала генератора (логического нуля) все транзисторы, кроме транзистора VT3 закрыты.

При поступлении импульса генератора (логической единицы), указанные транзисторы открываются, а VT3 наоборот закрывается. Происходит заряд конденсатора С1 по цепи: источник питания + 12 вольт, эмиттер-коллектор транзистора VT5, плюс конденсатора С1, резистор R10, коллектор-эмиттер транзистора VT6, корпус (минус источника питания 12 вольт).

При окончании импульса генератора (логическом нуле) все транзисторы, кроме транзистора VT3 закрываются, а VT3 наоборот открывается. Происходит переключение конденсатора С1, который разряжается на конденсатор С2 по цепи: плюс конденсатора С1, коллектор-эмиттер плюс конденсатора С2, диоды VD3 и VD2, резистор R10, минус конденсатора С1.

Таким образом, за один период генератора тактовых импульсов происходит полный цикл перезаряда конденсатора С1.

Из особенностей схемы:

Диод VD1 предназначен для того, чтобы задержать по времени открытие транзистора VT4 при появлении положительного импульса, открытие которого произойдёт лишь после закрытия транзистора VT3. Это необходимо для исключения одновременно открытых ключей VT5 и VT3. В данном случае используется свойство не идеальности формы прямоугольных импульсов — плавное нарастание и спад импульсов.

Резистор R10 предназначен для ограничения зарядных токов и токов коммутации чем повышает надёжность схемы, но в то же время он оказывает существенное влияние на выходную мощность преобразователя. При увеличении его номинала, коммутационные токи уменьшаются, что хорошо, но выходной ток преобразователя уменьшается, что наоборот плохо. Поэтому «ищите середину» на свой вкус!

Фактически, данная схема может использоваться для создания источника отрицательного напряжения с различной нагрузочной способностью. Для получения большой мощности и высокого КПД необходимо, чтобы частота следования импульсов генератора была сопоставима со значениями конденсатора С1 и резистора R10. Оптимально, если выполняется условие: f = 1/(2*R10*C1). С приведёнными на схеме номиналами радиоэлементов, преобразователь обеспечивает ток нагрузки до 200 мА с коэффициентом пульсаций выходного напряжения до 1,5 %.

Диоды VD2 и VD3 предназначены для уменьшения напряжения на выходе преобразователя. Связано это с малой разницей входного и выходного напряжений (в этих условиях стабилизатор не поставишь). Каждый диод уменьшает выходное напряжение на один вольт, а ещё один вольт «падает» на переходах трёх транзисторов VT3, VT5 и VT6 в процессе работы схемы. В сумме приблизительно, получается – 3 вольта. Отсюда: 12 – 3 = 9 вольт, +-0,5 вольта.

Описанный преобразователь положительного напряжения в отрицательное напряжение, собран в составе сложной электронной схемы для питания двухполярным напряжением +9 и -9 вольт двенадцати операционных усилителей на ИМС К140УД7, формируемых из напряжения + 12 вольт и показал высокую надежность. Наличие у этих ИМС выводов регулирования балланса нуля, позволяет использовать источник двухполярного питания со значительной разницей питающих напряжений, поэтому неточность выходного напряжения +-0,5 вольта компенсируется регулировкой балланса нуля.

Лучший вариант преобразователя постоянного напряжения на транзисторных ключах и коммутируемом конденсаторе

Предыдущая схема преобразователя была выполнена по традиционной схеме двойного коммутирования, но опыт показывает, что её можно значительно упростить практически без потери характеристик. Ниже приведена схема, в которой производится транзисторная коммутация только одного вывода переключаемого конденсатора, а второй вывод коммутируется через обыкновенные полупроводниковые диоды. Когда я нарисовал эту схему, а позже её собрал, я даже пожалел о том, что поторопился со сборкой и применением предыдущей схемы. Элементов в ней больше, а качество работы такое же как у ниже приведённой.

Схема работает следующим образом:

На вход схемы поступают прямоугольные импульсы частотой 10 кГц.

При отсутствии логической единицы на входе преобразователя (паузы между импульсами), транзистор VT1 и VT3 закрыты, а транзистор VT2 открыт. Происходит заряд конденсатора С1 по цепи: +12 вольт источника питания — коллектор-эмиттер транзистора VT2 — конденсатор С1 — диод VD1 — корпус — -12 вольт источника питания.

При появлении на входе преобразователя логической единицы, транзистор VT1 и VT3 открываются, а транзистор VT2 закрывается. Происходит разряд конденсатора С1 на конденсатор С2 по цепи: + конденсатора С1 — эмиттер-коллектор транзистора VT3 — корпус — конденсатор С2 — диод VD2 — конденсатор С1.

Схема проста в изготовлении и работает сразу после сборки, без какого либо подбора элементов.

В следующей статье, мы рассмотрим схемы преобразователей положительного напряжения в отрицательное с использованием зарядного дросселя, которые по сравнению с преобразователями на коммутируемом конденсаторе имеют более низкий КПД, но при минимальном количестве элементов позволяют получать на выходе большие выходные токи.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Сверхвысокочастотный СВЧ усилитель мощности с переключателем Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Компоненты и технологии, № 4’2003

Компоненты

Сверхвысокочастотный усилитель мощности

с переключателем

Иван Малыгин, к. т. н.

[email protected]

Специфика применения некоторых зарубежных средств связи в российских условиях состоит в необходимости дополнения функциональности этих средств разнообразными приставками отечественного производства. Так, например, беспроводные системы связи стандарта IEEE802.11 [1], выполненные в конструктиве РСМС1А-карт, применяются за рубежом для подключения портативных компьютеров к сетям общедоступного и корпоративного пользования в магазинах, университетах, аэропортах, складах и т. п. Так как они предназначены для работы с портативным компьютером, их схема минимизирована по потреблению энергии, с чем связана невысокая мощность передатчика (30-100 мВт). Вследствие же относительно невысокой цены такие устройства в России применяются повсеместно для любых применений беспроводной связи. И часто их невысокая выходная мощность — это единственное, что не удовлетворяет конечного заказчика. В этом случае на сцене появляются отечественные усилители мощности, предназначенные для совместного использования с миниатюрными устройствами IEEE802.11 и позволяющие значительно поднять их выходную мощность. О проектировании и испытании одного из таких усилителей и пойдет речь в этой статье.

Обычно устройства IEEE802.11 имеют один СВЧ-разъем, используемый для подключения антенны, переключение прием-передача происходит внутри устройства, так как это — система с временным разделением. Поэтому первая проблема, которую предстояло решить при разработке усилителя мощности — это разделение каналов приема и передачи с целью усиления последнего и по возможности минимального ослабления первого. Для описанного разделения можно использовать пассивные устройства — цир-

К приемнику IEEE802.11

От передатчика

IEEE802.il Усилитель на СВЧ

SHF-0289 SW-438

СВЧ детектор на диоде Ш отпей HSMS-2850 Исполнительные Драйвер СВЧ

элемент ADG774

Инвертор

напряжения

ICL7660

Рис. 1. Структурная схема усилителя мощности с переключателем

куляторы. О проектировании усилителей мощности с циркулятором было подробно рассказано в одном из предыдущих номеров журнала [2], поэтому в настоящей статье речь пойдет о другом способе — использовании активного переключателя.

Особенность использования СВЧ-переключателей состоит в необходимости формирования сигнала управления для переключения режимов прием-передача. Конечно, такой сигнал можно брать с самого устройства IEEE802.11, но в этом случае теряется удобство пользования усилителем, так как кроме СВЧ-кабелей необходимо подключение еще одного управляющего кабеля. Кроме того, в явном виде сигнал переключения прием-передача на разъем PCMCIA не выведен. Для получения сигнала управления переключателем в разработанном усилителе применен СВЧ-детектор, реализованный на диоде Шоттки типа HSMS-2850 фирмы Agilent. Диод Шоттки HSMS-2850, предназначенный для детектирования, модуляции, смешивания и деления частоты в диапазоне от 915 МГц до 5,8 ГГц на частоте 2,45 ГГц (средней рабочей частоте разработанного усилителя) обладает чувствительностью 35 мВ/мкВт. Более подробно о технических параметрах этого компонента можно прочитать в техническом описании [3] или в Интернете на сайте www.agilent.ru. Для согласования диода Шоттки на частоте 2,45 ГГц применена резонансная цепь, состоящая из двух полосков. Ее расчет приведен в инструкции к демо-плате [4], кроме того, для ее расчета можно использовать бесплатно распространяемый компанией Agilent микроволновый калькулятор AppCad.

Структурная схема разработанного усилителя показана на рис. 1, внешний вид — на рис. 2. В качестве активного элемента усилителя использован полевой транзистор SHF-0289 на арсениде галлия фирмы Stanford Microdevices. Этот перспективный компонент обеспечивает выходную мощность не менее 30 дБм на частоте 2,45 ГГц при входной мощности 20 дБм. Некоторым недостатком его применения можно назвать необходимость напряжения питания 8 В, но как показали эксперименты, он удов-

58

— www.finestreet.ru —

Компоненты и технологии, № 4’2003

Компоненты

летворительно работает и при напряжении 5 В, если не требовать от него полной мощности на выходе. Схема включения транзистора, приведенная в документации по применению [5], достаточно сложна, при этом значениями некоторых компонентов при настройке необходимо варьировать для получения приемлемых параметров, но такова судьба всех полевых транзисторов.438 фирмы МА-СОМ. Этот недорогой арсенид-галлиевый переключатель, размещенный в пластмассовом корпусе 8ОТ-363 для поверхностного монтажа, обеспечивает малое затухание при прямом прохождении сигнала (не более 0,7 дБ на 2,4 ГГц), высокую изоляцию (не менее 25 дБ) и практически не потребляет энергии (менее 10 мкА на 3 В). Обычно полевые СВЧ-переключатели управляются отрицательным напряжением, поэтому еще одним из его достоинств можно назвать возможность управления как отрицательным, так и положительным напряжением — при проектировании своего драйвера это очень удобно. Подробную

техническую документацию [6] на этот компонент можно найти на сайте фирмы-производителя www.macom.com.

СВЧ-переключателем управляет драйвер, в роли которого в данной схеме выступает быстродействующий мультиплексор аналоговых сигналов фирмы Analog Devices ADG774ABRQ. В его функции входит одновременное переключение сигналов 0 и +2,5 В на управляющих входах переключателя SW-438 по сигналу обнаружения мощности на входе СВЧ-детек-тора, передающегося через исполнительный элемент — транзистор КТ-3130. Уровень +2,5 В формируется резистивным делителем R7/R8 (рис. 3). ADG774ABRQ обладает низким сопротивлением в открытом состоянии (2,2 Ом), может функционировать при напряжении как 5, так и 3 В, по управляющим входам совместим с ТТЛ/КМОП. Основное достоинство, отличающее ADG774ABRQ от своей первой реализации — ADG774BRQ, состоит в удвоенной полосе пропускания аналогового сигнала (400 МГц) и малого времени переключения (3 нс), что позволяет использовать такой мультиплексор в любых современных телекоммуникационных системах [7].

Результаты испытаний разработанного устройства показаны на графике рис. 4. Коэффициент усиления устройства в дБ и выходная мощность в дБмВт показаны на графике в зависимости от рабочей частоты. В заключение хотелось бы отметить, что использование фольгированного фторопласта толщиной 1 мм вместо фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм в качестве материала подложки усилителя позволило бы существенно улучшить полученные результаты.

Литература

1. Шахнович И. Беспроводные локальные сети. Анатомия стандартов IEEE802.11 // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2003. № 1.

2. Малыгин И. В. Разработка и исследование усилителей мощности СВЧ радиомодемов стандарта IEEE802.11 // Компоненты и технологии. 2002. № 9.

3. Surface Mount Microwave Schottky Detector Diodes HSMS-2850 Series. Technical Data. Communications Components Designer’s Catalog. Hewlett Packard. 5966-0895E (9/97).

4. 2.45 GHz Detector Demonstration Board. Assembly and Operating Instructions. HSMS-2850. Semiconductor Products Designer’s Catalog. Agilent Technologies. CD. 5968-7805E (11/99).

5. SHF-0289. DC — 3 GHz, 1.0 Watt, CaAs HFET. Product Description. Stanford Microdevices, http://www.stanfordmicro.com. EDS-101241 Rev A.

6. GaAs SPDT Switch DC-3.0 GHz SW-438. Ver. 2.00, MA-COM, Tyco/Electronics.

7. Low Voltage 400 VHz Quad 2:1 Mux with 3 ns Switching Time ADG774A. REV.0. Analog Devices Inc., 2001, www.analog.com.

-www.finestreet.ru —

59

ICL7660 DC-DC преобразователь IC Техническое описание, распиновка, эквивалентная схема и пример

ICL7660 — это ИС преобразователя напряжения накачки заряда, используемая для инвертирования входного напряжения. Эту ИС можно найти в схемах приборов и памяти. Если вам нужна конструкция с низким напряжением питания и двойным напряжением питания , то эта ИС — правильный выбор.

НОМЕР ПИН-кода НАИМЕНОВАНИЕ ПИН-кода ОПИСАНИЕ
1 Нет связи Нет внутреннего соединения
2 Конденсатор + Подключить к плюсовой клемме конденсатора
3 Земля Заземлите
4 Конденсатор — Подключить к отрицательной клемме конденсатора
5 Выход Вывод выходного напряжения
6 Низкое напряжение Подключить к земле для работы при низком напряжении (<3.5 В)
7 Осциллятор При необходимости подключиться к внешнему генератору
8 Положительное питание Входное напряжение для IC

Характеристики:
  • КМОП преобразователь напряжения IC
  • Входное напряжение (Vin): 1.От 5 В до 10 В
  • Простое умножение напряжения (VOUT) = (-) nVIN
  • Выходной ток: 40 мА (макс.)
  • Требуется только 2 внешних конденсатора

Альтернативы:

LM27762, LM2776, TPS60401, MAX232

ICL7660 Эквиваленты:

MAX1044, TC7660, LTC1044, LTC1046

Как использовать ICL7660:

ICL7660 — это монолитная микросхема накачки заряда CMOS, которая выполняет инверсию напряжения из (+1.От 5 до +10 В) до (от -1,5 до -10 В) с незначительными потерями. Микросхема поставляется в виде 8-контактного корпуса PDIP и SOIC от производителей. Как упоминалось выше, эту ИС можно использовать для инвертирования напряжения. Базовая схема и некоторые прикладные схемы можно найти в техническом описании и примечаниях к применению. ИС требует только два внешних конденсатора для схем инвертирования напряжения. Значения конденсаторов являются предопределенными значениями, указанными в таблице данных. Два конденсатора подключены согласно полярности в цепи.В частности, положительный и отрицательный контакты выходного конденсатора C2 должны быть подключены к земле и контакту 5 ICL7660. Базовая схема инвертирования напряжения приведена ниже.

В основном ИС работает на частоте 10 кГц с использованием встроенного генератора. Микросхема может быть синхронизирована с внешними часами с помощью вывода OSC (вывод 7) микросхемы. Микросхема имеет внутренний регулятор напряжения (контакт 6) для предотвращения защелкивания устройства и внутреннего повреждения. Для работы при низком напряжении этот вывод должен быть заземлен для оптимальной работы.

Заявки:
  • Персональное оборудование связи
  • Источники питания операционных усилителей
  • Блоки питания памяти
  • Портативные счетчики

2D-модель:

Размеры ICL7660 указаны ниже.

ICL7660 Преобразователь напряжения: распиновка, техническое описание, схема [видео]

ICL7660 — это микросхема преобразователя напряжения , которая используется для инвертирования входного напряжения.Эту ИС можно найти в схемах КИПиА и памяти. Если вы ищете конструкцию с двумя источниками питания с низким током, эта ИС — правильный выбор.

Этот блог в основном знакомит с распиновкой, функциями, применением и эквивалентами ICL7600 от Maxim Integrated.

Это видео, показывающее, как создать источник двойного напряжения с ICL7660.


Каталог


Распиновка ICL7660

ICL7660 ICL7660 Распиновка

НОМЕР ПИН-кода НАИМЕНОВАНИЕ ПИН-кода ОПИСАНИЕ
1 Нет связи Нет внутреннего соединения
2 Конденсатор + Подключить к плюсовой клемме конденсатора
3 Земля Заземлите
4 Конденсатор — Подключить к отрицательной клемме конденсатора
5 Выход Вывод выходного напряжения
6 Низкое напряжение Подключить к земле для работы при низком напряжении (<3.5 В)
7 Осциллятор При необходимости подключиться к внешнему генератору
8 Положительное питание Входное напряжение для IC

ICL7660 Характеристики

  • КМОП преобразователь напряжения IC

  • Входное напряжение (Vin): 1.От 5 В до 10 В

  • Простое умножение напряжения (VOUT) = (-) nVIN

  • Выходной ток: 40 мА (макс.)

  • Требуется только 2 внешних конденсатора


ICL7660 Альтернативы

LM27762, LM2776, TPS60401, MAX232


ICL7660 Эквиваленты

MAX1044, TC7660, LTC1044, LTC1046


Как использовать ICL7660 IC

ICL7660 — это монолитная микросхема накачки заряда CMOS, которая выполняет инверсию напряжения от (+1.От 5 до +10 В) до (от -1,5 до -10 В) с незначительными потерями. ИС поставляется производителями в виде 8-выводных корпусов PDIP и SOIC. Эта ИС может использоваться для инвертирования напряжения, как упоминалось выше. Базовую схему и некоторые прикладные схемы можно найти в техническом описании и примечаниях к применению. ИС требует только два внешних конденсатора для прикладных схем инвертирования напряжения. Значения конденсаторов являются предопределенными значениями, указанными в таблице данных. Два конденсатора подключаются согласно полярности цепи.В частности, положительный и отрицательный контакты выходного конденсатора C2 должны быть подключены к земле и контакту 5 ICL7660. Базовая схема инвертирования напряжения показана ниже.

Схема

ICL7600

В принципе, микросхема работает на частоте 10 кГц с использованием встроенного генератора. Микросхема может быть синхронизирована с внешними часами с помощью вывода OSC (вывод 7) микросхемы. Микросхема имеет внутренний регулятор напряжения (контакт 6) для предотвращения блокировки устройства и внутренних повреждений.Для работы при низком напряжении этот вывод должен быть заземлен для оптимальной работы.


ICL7660 Приложения


ICL7660 Пакет


Лист данных на компоненты

ICL7660, ICL7660A — SP-Elektroniikka

ICL7660 , ICL7660 Технические характеристики, апрель 1999 г. Номер файла 3072.4 КМОП-преобразователи напряжения Intersil ICL7660 и ICL7660 A монолитные схемы источника питания CMOS, которые предлагают уникальные преимущества в производительности по сравнению с ранее доступными устройствами. ICL7660 выполняет преобразование напряжения питания из положительного в отрицательное для входного диапазона от + 1,5 В до + 10,0 В, что приводит к дополнительным выходным напряжениям от -1,5 В до -10,0 В и ICL7660 A выполняет те же преобразования с входным диапазоном от + 1,5 В до + 12,0 В, что приводит к дополнительным выходным напряжениям от -1,5 В до -12,0 В. Для функций накачки заряда и накопителя заряда необходимы только 2 некритичных внешних конденсатора. ICL7660 и ICL7660 A также могут быть подключены для работы в качестве удвоителей напряжения и генерировать выходное напряжение до +18.6В при входе + 10В. На микросхеме находятся последовательный стабилизатор питания постоянного тока, RC-генератор, преобразователь уровня напряжения и четыре выходных МОП-переключателя. Уникальный логический элемент определяет самое отрицательное напряжение в устройстве и гарантирует, что переходы исток-подложка выходного N-канала переключателя не смещены в прямом направлении. Это гарантирует работу без фиксации. В ненагруженном состоянии генератор колеблется с номинальной частотой 10 кГц при входном напряжении питания 5,0 В. Эта частота может быть понижена добавлением внешнего конденсатора к клемме «OSC», или генератор может быть перегружен внешним синхросигналом.Клемма «LV» может быть связана с ЗАЗЕМЛЕНИЕМ для обхода внутреннего последовательного регулятора и улучшения работы при низком напряжении (LV). При средних и высоких напряжениях (от + 3,5 В до + 10,0 В для ICL7660 и от + 3,5 В до + 12,0 В для ICL7660 A) вывод LV остается плавающим. чтобы предотвратить зависание устройства. Информация для заказа № ЧАСТИ ТЕМП. ДИАПАЗОН (o C) ПАКЕТ PKG. НЕТ. ICL7660 CBA от 0 до 70 8 Ld SOIC (N) M8.15 ICL7660 CBA-T от 0 до 70 8 Ld SOIC (N) Лента и катушка M8.15 ICL7660 CPA от 0 до 70 8 Ld PDIP E8.3 ICL7660 MTV † от 0 до 70 8-контактный металлический корпус T8.C ICL7660 ACBA от 0 до 70 8 Ld SOIC (N) M8.15 Характеристики • Простое преобразование логического источника + 5 В в источники питания ± 5 В • Простое умножение напряжения (V OUT = (-) нВ IN) • Типичный КПД преобразования напряжения холостого хода 99,9% • Типичный КПД 98% • Широкий диапазон рабочего напряжения — ICL7660 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . От 1,5 В до 10,0 В — ICL7660 A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . От 1,5 В до 12,0 В • ICL7660 A 100% протестирован при 3 В • Простота использования — требуется только 2 внешних некритичных пассивных компонента • Отсутствие внешнего диода при превышении полной температуры. и диапазон напряжения • Встроенный отрицательный источник питания для динамических ОЗУ • Локализованный микропроцессор (тип 8080). Отрицательные источники питания • Недорогие отрицательные источники питания • Выводы системы сбора данных ICL7660 , ICL7660 A (PDIP , SOIC) ВИД ВЕРХ, NC CAP + GND CAP- CAP + ICL7660 (METAL CAN) ВИД ВЕРХ, NC 1 2 3 4 2 V + (AND CASE) 1 8 8 7 6 5 7 V + OSC LV V OUT 6 OSC LV ICL7660 ACBA-T 0–70 8 Ld SOIC (N) Лента и катушка M8.15 ICL7660 ACPA от 0 до 70 8 Ld PDIP E8.3 ICL7660 AIBA от -40 до 85 8 Ld SOIC (N) M8.15 GND 3 4 CAP- 5 V OUT < strong> ICL7660 AIBA-T от -40 до 85 8 Ld SOIC (N) Лента и катушка M8.15 ICL7660 AIPA от -40 до 85 8 Ld PDIP E8.3 † Добавить / 883B к номер детали, если требуется обработка 883B. 3-26 ВНИМАНИЕ: Эти устройства чувствительны к электростатическому разряду; соблюдайте надлежащие процедуры обращения с IC. http://www.intersil.com или 407-727-9207 | Авторское право © Intersil Corporation 1999

Схема двойного источника питания 5 В

Многие контроллеры или выходные исполнительные механизмы требуют как положительного +, так и отрицательного — питания с заземлением (GND).Используя источник питания от батареи или источника питания USB, мы не можем обеспечить такое смещение элементов схемы. Здесь мы разработали простую схему двойного источника питания 5 В, которая помогает нам преобразовать один источник питания в двойной источник питания (+ и — с заземлением).

Схема двойного источника питания 5 В, разработанная с использованием ICL7660, на выходе этой схемы будет двойной источник питания + 5 В и -5 В с заземлением. IC L7660 представляет собой интегральную схему преобразователя напряжения с коммутируемым конденсатором CMOS. Он работает только с двумя внешними конденсаторами и способен преобразовывать напряжение от 1.От 5 В до 10 В.

Схема подключения

Необходимые компоненты

  1. IC L7660 — 1
  2. Винтовая клемма 01 × 02 — 1
  3. Винтовая клемма 01 × 03 — 1
  4. Электролитические конденсаторы 10 мкФ / 16 В — 2
  5. Используйте файлы Gerber для печатной платы

Construction & Working

IC L7660 содержит внутри линейный стабилизатор, RC-генератор, преобразователь уровня напряжения и четыре силовых MOS-переключателя. Чтобы гарантировать работу без фиксации, схема автоматически определяет наиболее отрицательное напряжение в устройстве и гарантирует, что переходы исток-подложка N-канального переключателя не смещены в прямом направлении.Частота генератора составляет номинальную 10 кГц (для VCC = 5 В), но эту частоту можно уменьшить, добавив внешний конденсатор к клемме генератора (OSC), или увеличить, перегрузив OSC с помощью внешнего синхросигнала. (подробности приведены в техническом описании)

Печатная плата — файлы печатных плат

Схема двойного источника питания 5 В Gerber File

Интерактивная программа просмотра досок

После пайки Необходимые компоненты на печатной плате подключите источник питания 5 В на входе, после чего вы сможете получить +5 В, -5 В и общий заземляющий провод на выходе.

Источник питания

— лучший способ получить стабильное напряжение + -9 В И 5 В от источника постоянного тока 9 В

Я новичок в электронике, но не боюсь пробовать (Look Mum No Computer). Так что, пожалуйста, подождите и расскажите, как улучшить мою просьбу.

Я делаю гитарную педаль. Это параллельная петля эффектов на базе операционного усилителя с регуляторами усиления для каждого канала. Они управляются в цифровом виде с помощью Arduino. И да, это может звучать как проект для диких новичков, но я не против, чтобы проект продвигался очень медленно.И сейчас я нахожусь в точке, где все программирование сделано (и работает), и я возюсь с аналоговыми частями.

Моя задача сейчас — получить необходимую мне мощность.

Для операционных усилителей я хотел бы использовать 18 В (+ -9) для большего запаса по мощности. Я использую TL074 для разделения, буферизации и усиления аудиосигнала. Позже в этой цепочке у меня будет операционный усилитель TL071 для усиления микса. Когда-нибудь позже я, возможно, добавлю TL072 для возможности сдвига фазы.

В настоящее время я использую Arduino, я могу подавать на него 9 В через вход VIN, но в долгосрочной перспективе я хотел бы использовать автономную схему с чипом ATMega328.Поэтому мне нужно подумать о 5V в цепи питания.

Вот что я пробовал:

Сначала попытался разделить мой вход 9 В с помощью резисторного делителя, что дало мне + -4,5 В. При измерении отрицательное напряжение выглядело правильно, но при использовании его через операционный усилитель оно вышло из равновесия, что привело к перегрузке звука и появлению уродливых щелчков. Мой дешевый осциллограф показал красивые волны на верхней (+) стороне и уродливые срезанные волны на нижней (-) стороне.

Затем я нашел микросхему ICL7660 / MAX1044 и сделал схему для удвоения напряжения питания до + -9В, используя эту схему:

Измерения выглядят нормально, хотя не дает мне + -9, а + -8.1 с использованием батареи 9 В. Если пропустить его через схему операционного усилителя, он звучит намного лучше! Никаких щелчков и овердрайва нет. Вероятно, это связано с большим запасом по высоте. Но с помощью звукового генератора и осциллографа он показывает мне, что это питание также выходит из равновесия. Отрицательные волны обрезаются наполовину. И блок питания уже не + -8, а больше как + 12 / -4. Как я могу получить стабильное двойное напряжение питания?

По поводу лишних 5В. Я могу получить красивые 5 В, добавив преобразователь LM7805 ко входу 9 В, но я не уверен, что это лучший способ сделать это.Это не оказывает видимого влияния на вывод ICL7660.

Как бы вы это сделали? Как получить стабильные + -9В плюс 5В от источника постоянного тока 9В? Он не должен работать от батареек, адаптер постоянного тока также подойдет.

Мне бы очень хотелось, чтобы было относительно простое решение, не требующее много места;)

Вот текущий снимок осциллографа:

+ 5V и -5V Двойная цепь источника питания

Большинство цепей Analog Electronic требуют сдвоенных шин питания для правильной сбалансированной работы; это становится особенно важным, если мы разрабатываем схемы операционного усилителя.Отрицательное напряжение питания также требуется в цифровых системах , таких как аналого-цифровые преобразователи, операционные усилители и компараторы. Во всех этих случаях требования к току будут низкими, но создание такого источника питания -5 В обычно является дорогостоящим и неэффективным, если мы используем большое количество дискретных и интегральных компонентов. Итак, в этом руководстве мы узнаем, как построить простую схему с двумя источниками питания 5 В с низким током , которая может питаться от наших портов USB. Точно так же мы ранее построили схему двойного питания + 12В и -12В.

Хотя существует множество методов разделения одного напряжения, их виртуальный потенциал земли не будет постоянным. Если мы используем две батареи для получения напряжения двойной полярности, со временем одна батарея разряжается быстрее, чем другая, и становится трудно поддерживать сбалансированное напряжение двойной полярности. Если вы используете резисторный делитель потенциала, некоторая мощность рассеивается в виде тепла, и разделенное напряжение нестабильно. Для решения этих проблем мы будем использовать преобразователь напряжения CMOS IC под названием ICL7660 от Renesas.

ICL7660

ICL7660 и ICL7660A представляют собой монолитные преобразователи напряжения CMOS с накачкой заряда , которые преобразуют диапазоны входного напряжения от + 1,5 В до + 10,0 В в диапазоны выходного напряжения от -1,5 В до -10,0 В.

ICL7660 и ICL7660A содержат все необходимые схемы для завершения преобразователя отрицательного напряжения, за исключением двух внешних конденсаторов. Работу устройства лучше всего можно понять с помощью теории идеального преобразователя напряжения , приведенной ниже.

Во время первого полупериода переключатели S1 и S3 замкнуты (Примечание: переключатели S2 и S4 разомкнуты в течение этого полупериода). Конденсатор С1 заряжается до напряжения V +. Во время второго полупериода работы переключатели S2 и S4 замкнуты (Примечание: переключатели S1 и S3 разомкнуты в течение этого полупериода). Напряжение на конденсаторе С1 сдвигается отрицательно на V + вольт. Затем заряд передается от C1 к C2, при условии идеальных переключателей и отсутствия нагрузки на C2.Таким образом, инвертированное напряжение V + доступно на C2. Работа ICL7660 и ICL7660A аналогична этой идеальной работе преобразователя напряжения.

ICL7660 Советы по применению:

  • Конденсатор C2 должен быть размещен рядом с IC2, чтобы предотвратить защелкивание устройства. Не подавайте более 10 В для ICL7660, 12 В для ICL7660A.
  • Не подключайте клемму LV к ЗЕМЛЕ для напряжений питания выше 3,5 В.
  • При использовании поляризованных конденсаторов клемма «+» C1 должна быть подключена к контакту 2 ICL7660 и ICL7660A, а клемма «+» C2 должна быть подключена к ЗАЗЕМЛЕНИЮ.
  • Для достижения наилучших характеристик используйте конденсаторы с низким сопротивлением ESR вместо конденсаторов C1 и C2.
  • Буферный конденсатор можно подключить к источнику питания, если расстояние между USB и цепью велико.
  • Выходной ток этой цепи ограничен до 40 мА. Для требований по току до 100 мА вместо U1 можно использовать IC MAX660.

Цепь питания 5 В и работа:

Полная принципиальная схема блока питания ± 5 В с использованием ICL760 показана ниже.Входное напряжение +5 В можно получить от любого USB-порта ноутбука / компьютера или зарядного устройства / адаптера.

Схема построена примерно на ICL7660 (U1) вместе с двумя конденсаторами (C1 и C2). Выход 5 В от USB подается на контакт 8 U1. Микросхема U1 и конденсаторы (C1 и C2) образуют секцию инвертора напряжения, которая преобразует + 5В в -5В. Преобразованное питание -5 В доступно на выводе 5 U1. Таким образом, на разъеме J2 доступен двойной источник питания 5 В.

Мы смоделировали схему в Proteus, прежде чем строить ее на оборудовании:

Тестирование двойной (±) цепи питания USB 5 В:

Соберите схему на печатной / макетной плате в соответствии со схемой, показанной выше.Поместите конденсатор C2 как можно ближе к микросхеме U1. Микросхема должна быть закреплена надлежащим основанием для микросхемы, если схема припаяна к печатной плате. После того, как схема источника питания построена, она должна выглядеть примерно так:

Чтобы проверить схему, подключите USB к ноутбуку или блоку питания или к любому USB для питания цепи. Проверьте выходное напряжение на J2 с помощью мультиметра относительно земли. В приведенном ниже тестировании видео мультиметр подключен к положительной шине, когда он показывает 4.9В. Затем мультиметр подключается к выходу микросхемы (то есть к выводу 5 ICL7660), тогда он показывает -4,7 В.

Ниже моделирование

Надеюсь, вы поняли схему и узнали, как построить схему с двумя источниками питания , используя ICL7660 IC . Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев или воспользуйтесь нашим форумом для получения дополнительных технических вопросов. Также проверьте другие схемы источника питания, которые включают в себя различные схемы, такие как схема повышающего преобразователя, схема понижающего преобразователя, схема переменного источника питания, схема SMPS, схема блока питания и т. Д.

Принципы и применение преобразователя напряжения ICL7660 CMOS

1 TM Принципы и приложения приложения преобразователя напряжения ICL0 CMOS от апреля 99 г. A0. Введение В этом примечании к применению описывается устройство, изначально разработанное для решения конкретной проблемы, связанной с отрицательным питанием, когда доступно только положительное питание.Это очень распространено и происходит, например, в системах, использующих динамические ОЗУ, где для трех устройств питания требуется источник смещения тела с низким током около В. Напряжение питания также желательно в системах с большим количеством цифровой логики (при В), но содержащая небольшую аналоговую секцию, использующую преобразователи A / O, такие как ICL0 или ICL09, и / или операционные усилители и компараторы, работающие с опорными на землю сигналами. Во всех этих случаях текущие требования и регулирование не очень строгие, но, тем не менее, создание такого источника питания V обычно является дорогостоящим и неэффективным.Как правило, требуется большое количество дискретных и интегральных компонентов схемы для преобразования общей линии V в отрицательную или для добавления дополнительного выхода к основному источнику питания, проводке объединительной платы и т. Д. Эта проблема решается с помощью ICL0, монолитного Схема источника питания CMOS предлагает уникальные преимущества по производительности по сравнению с ранее доступными устройствами. С добавлением только двух некритичных конденсаторов (для накачки заряда и накопителя) он выполняет полное преобразование напряжения питания с положительного на отрицательное для любого входного напряжения между ними.v и 0V, и обеспечивает дополнительное выходное напряжение от v до 0V. (Дополнительный диод необходим для напряжений выше. V.) Устройство работает, заряжая конденсатор накачки до входного напряжения питания, а затем прикладывая конденсатор к выходному источнику питания, передавая необходимый заряд накопительному конденсатору разомкнутой цепи. ICL0 обеспечивает выходной сигнал разомкнутой цепи, равный отрицательному входному напряжению с точностью до 0%. Устройство способно вырабатывать 0 мА и имеет КПД преобразования мощности около 9% для токов нагрузки от мА до мА.Использование двух или более ICL0 расширяет возможности устройства, как будет показано позже. Принципы работы Поскольку ICL0 умножает положительное или отрицательное напряжение в два раза, его можно рассматривать как простой удвоитель напряжения. Эта базовая операция удвоения напряжения показана на рисунке, где S и S — переключатели, используемые для зарядки C, а S и S передают заряд на C. Он отличается от большинства удвоителей напряжения тем, что обычные блокирующие диоды заменены активными MOS на кристалле. транзисторные переключатели.V I Очевидно, что при незначительной нагрузке инверсия напряжения будет почти идеальной, только крошечный заряд теряется из-за паразитной емкости. При значительной нагрузке поведение более сложное. Количество заряда, передаваемого от C к C, зависит от количества, потерянного C в нагрузку, и этот заряд должен быть восполнен C от базового источника питания. Сами переключатели также имеют последовательное сопротивление, что приводит к дополнительным теоретическим сложностям, но в конечном итоге типичное полное выходное сопротивление составляет около Ом (макс. 00 Ом) при условии, что конденсаторы достаточно большие.Для частоты собственных колебаний встроенного генератора (приблизительно 0 кГц) достаточно значений 0 мкФ. Полная реализация этой функции достигается на одном кристалле CMOS, как показано на рисунке. ICL0 содержит все необходимые функции преобразования на микросхеме, за исключением конденсаторов внешней накачки и выходных накопительных конденсаторов, и выполнен по технологии CMOS с низким порогом, с использованием транзисторов p и Channel, которые включаются при напряжении 0 В. Низкое рассеивание мощности, простота и небольшой размер кристалла CMOS делают эту технологию почти идеальной для этого приложения.ICL0 содержит RC-генератор, последовательный регулятор напряжения, преобразователь уровня напряжения и логическую сеть (рисунок). Логическая схема определяет напряжение на истоках и стоках двух транзисторов выходного канала и гарантирует, что их подложки всегда правильно смещены. КПД подачи S S C S S = V I В случае, когда конденсатор заряжается и разряжается между двумя напряжениями, V и V, потеря энергии определяется рисунком C. IDEALIZED VOLTAGE DOUBLER CV (V) E = ITERSIL или Intersil (и дизайн) является товарным знаком Intersil Americas Inc.Авторские права Intersil Americas Inc. 00. Все права защищены.

2 Application ote 0 где C — емкость конденсатора в фарадах, а E — потерянная энергия. Если V = V очень мало по сравнению с V, потеря энергии в процентах также мала, выражается как: 00 (V V) V () В пределе, когда V = V, энергия не теряется. Если значения C и C на рисунке сделаны очень большими, а их импедансы на частоте переключения очень низки по сравнению с сопротивлением нагрузки, можно получить эффективность преобразования энергии, приближающуюся к 00%.Энергия теряется только при изменении напряжения во время передачи заряда в конденсатор и из него. Подробное описание Осциллятор Делитель Регулятор Генератор ICL0S (Рисунок) управляет обычным счетчиком деления, основная функция которого — подавать выходной сигнал рабочего цикла 0% (на половине входной частоты) в схему преобразователя уровня напряжения. Обычный статический счетчик требует двухфазного синхросигнала и выдает выходной сигнал и его дополнение. V OSC LV ОСЦИЛЛЯТОР AD DIVIDEBY COUTER ITERAL SULY РЕГУЛЯТОР УРОВЕНЬ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАСЛАТОР CA GD CA ЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА ПОДЛОЖКИ РИСУНОК.ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ДИАГРАММА СЕКЦИИ ПОЛНОГО ОСЦИЛЛЯТОРА, РАЗДЕЛЕННАЯ, СЕКЦИЯ A A V A A A 9, ОСЦИЛЛЯТОР C ВЫСОКИЙ ПОРОГ A A A ВЫХОДЫ A A 0 A V LO ПОРОГ V C БАСС R Z V НИЗКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ITERAL SULYAGE SECTIO GD НИЗКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ. ОСЦИЛЛЯТОР ICL0S, РЕГУЛЯТОР DIVIDER AD ITERAL

3 Применение 0 Когда на выходе инвертора A устанавливается высокий уровень, конденсатор C заряжается положительно до тех пор, пока инвертор A (который имеет точку срабатывания срабатывания высокого входного напряжения) не переключит свой выход на низкий уровень, чтобы включить транзистор.в свою очередь, вынуждает защелку преобразователя A A переключить свой выход на низкий уровень. Затем C разряжается отрицательно, пока инвертор A (который имеет точку срабатывания по низкому входному напряжению) не переключит свой выход на высокий уровень, включив транзистор. Выходной сигнал сбрасывает A A и перезапускает цикл. Поскольку генератор имеет высокое входное сопротивление около МОм, он может управляться от внешнего источника, такого как затвор TTL или аналогичный, или его частота может быть снижена путем добавления внешнего конденсатора. При комнатной температуре с питанием V и без внешнего конденсатора частота генератора будет 0 кГц.Внутренняя емкость около 0 пФ. Последовательный стабилизатор напряжения, состоящий из опорного стабилитрона Z, резистора R и транзистора канала следящего за истоком, обеспечивает частично регулируемое питание для всех низковольтных схем на кристалле. Регулятор может подавать напряжение до В (относительно положительного источника питания) для входных напряжений питания около В и выше. Благодаря небольшому размеру стабилизатор напряжения не только снижает энергопотребление при высоких напряжениях питания, но также ограничивает максимальный ток, потребляемый генератором и счетчиком деления.Клемму LV можно использовать для короткого замыкания последовательного регулятора на кристалле для лучшей работы при низких напряжениях питания. Когда клемма низкого напряжения подключена к земле, возможна работа с входным напряжением питания как минимум V. Однако при более высоких напряжениях обязательно, чтобы эта клемма была разомкнута, чтобы позволить внутреннему регулятору напряжения остановить фиксацию устройства и избежать внутреннего повреждения. Преобразователь уровня и переключатели выхода Преобразователи уровня (рисунок) подают сигналы переключения на затворы четырех выходных транзисторов с амплитудами, равными сумме выходного напряжения и напряжения питания.Они также обеспечивают выполнение последовательности прерывания перед выполнением, поскольку переключение чередуется между конфигурациями зарядки и накачки. V ОТ РАЗДЕЛЬНОГО ПРИЕМНИКА A B B CA CA ЗАРЯДКА UM CAACITOR A ТРАСЛАТОР УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ V H ВЫХОДНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ A A B B AD O AD O РИСУНОК. ВЫХОДНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ ICL0S AD ЦЕПЬ ТРАСЛАТОРА УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ

4 Применение 0 Принцип работы логики подложки Логическая сеть подложки (рисунок) является наиболее важной частью микросхемы преобразователя.Его две основные функции — убедиться, что подложки и (рисунок) никогда не смещены в прямом направлении по отношению к их источникам и стокам, и установить наиболее отрицательное напряжение на любой части схемы в циклах зарядки или накачки. Этот внутренний отрицательный источник питания V ~ используется для питания преобразователей уровня. Он управляет затвором одного из них или до напряжения, аналогичного напряжению источников, чтобы гарантировать выключение транзистора. IUTS FROM LEVEL TRASLATORS S S S S Транзисторы и требуют особого подхода к управлению приводом, так как источники и сток инвертируются на каждом устройстве во время фаз накачки и зарядки.Рассмотрим, например, операцию России. Во время фазы заряда самый положительный вывод истока / стока подключается к внешнему конденсатору накачки заряда. Таким образом, эта клемма по определению является стоком, тогда как более отрицательный исток соединен с землей. Чтобы минимизировать сопротивление, также желательно подключать его подложку к земле, а не к выходному напряжению или к V H, поскольку обратное смещение подложки МОП-транзистора по отношению к его истоку увеличивает его пороговое напряжение и, следовательно, сопротивление O.Во время фазы накачки отрицательный вывод внешнего конденсатора смещается в отрицательную сторону на напряжение, примерно равное напряжению питания. В этом случае самый отрицательный вывод истока / стока подключается к отрицательной стороне внешнего конденсатора (и, таким образом, становится его истоком), а его сток подключается к земле. Происходит схожее реверсирование источника дождя, за исключением того, что здесь условия работы с коротким замыканием на выходе отличаются от условий нормальной работы. Схема датчика контролирует напряжения на отрицательной стороне внешних конденсаторов и сравнивает их с землей.Затем подложка подключается к наиболее отрицательной из них. На рисунке показана подложка управляющих транзисторов для и. Управляющие транзисторы (S — относительно небольшие устройства с каналом и имеют общие подложки и). SCR Latch Up Устройство CMOS по своей сути представляет собой четырехуровневую структуру, или кремниевый выпрямитель (SCR). Эта структура может быть S V H SUBSTRATE LOGIC ETWORK FIGURE. ПРИЛОЖЕНИЕ C ЛОГИКИ ПОДЛОЖКИ включается за счет прямого смещения собственных pn-переходов, и, если не используется внешняя схема ограничения тока, может произойти фиксация и, как следствие, отказ.Источник транзистора канала действует как катод SCR, а исток p транзистора канала действует как анод. Сливы либо либо канала могут действовать как вентиль SCR. При напряжении на аноде и катоде около V или более, SCR может иметь состояние с низким импедансом (O) или высоким импедансом (OFF). Чтобы состояние O произошло, должны произойти три вещи: произведение коэффициентов усиления по току транзисторов или бета должно быть не менее единицы, должен присутствовать ток, превышающий ток удержания, и импульс запуска должен быть приложен к любому из них. ворота ЮКЖД.Триггерные сигналы могут быть вызваны статическим разрядом на затворах или подключением любого затвора к источникам питания перед подключением линий питания к другим клеммам SCR. Даже чрезвычайно высокие скорости изменения напряжения на любых двух или более pn переходах SCR могут привести к скачку напряжения. Срабатывание CMOS SCR вызывает чрезвычайно низкое сопротивление (Ом до 00 Ом) на источнике питания. Если источник питания не ограничен по току, устройство защелкивается и часто выходит из строя, обычно из-за испарения одного из соединительных проводов.Хотя переходные процессы переключения выходной секции ICL0 в основном емкостные, они вводят токи в подложку. При высоких входных напряжениях питания эти переходные процессы могут приводить к прямому смещению переходов, связанных с p-лункой или подложкой. Это, в свою очередь, может вызвать срабатывание встроенного тиристора и соседних схем на кристалле. В результате происходит быстрый разряд накопительного конденсатора. После того, как накопительный конденсатор почти полностью разряжен и ток в тиристоре упадет ниже удерживаемого значения, устройство снова будет работать правильно, пока выходное напряжение (напряжение емкости накопителя) не достигнет того же критического значения, и явление фиксации не начнется снова.Поскольку этот эффект возникает только в начале цикла заряда, а не во время цикла накачки, изоляция накопительного конденсатора с помощью внешнего диода на выводе предотвращает разряд конденсатора. Это рекомендуется при использовании устройства при более высоких напряжениях и температурах. В противном случае логическая сеть подложки предотвращает срабатывание SCR, что, следовательно, не является проблемой для большинства рабочих условий. Базовое применение. Применение ICL0 заметно разнообразно, особенно с учетом довольно узкого характера основных функций устройства.Базовая схема показана на рисунке, а выходные характеристики для инверсии напряжения — на рисунке. Для легких нагрузок выходное напряжение очень точно соответствует входному, в то время как для более тяжелых нагрузок выход можно рассматривать как имеющий идеальную инверсию плюс выходное сопротивление около Ом.

5 Применение 0 ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ 0 0 мкФ ICL0 Таким образом, при нагрузке мА выходное напряжение падает примерно на В ниже входного.При превышении примерно 0 мА падение напряжения становится очень нелинейным, и схема самоограничивается, тем самым защищая себя от чрезмерного рассеивания мощности. Пульсации на выходе зависят в первую очередь от выходного конденсатора, поскольку он должен выдерживать нагрузку в течение половины времени цикла (или одного периода генератора). В стационарном случае эта пульсация создается в течение другого полупериода, и следует использовать достаточную емкость насоса, чтобы гарантировать, что это будет происходить монотонно. Рекомендуемые значения обеспечивают это для частоты внутреннего генератора.При работе при низких напряжениях выходное сопротивление начинает довольно быстро расти в результате снижения напряжения включения на переключателях MOSFET (рисунок). Этот эффект может быть уменьшен путем обхода внутреннего регулятора и подключения LV к земле, как показано на рисунке 9. Этого нельзя делать, однако, если входящее напряжение превышает V ни при каких обстоятельствах, внутренний логический генератор и каскады делителя будут он поврежден. Обратите внимание также на использование последовательного диода (Dx) при более высоком напряжении и температуре, чтобы защитить устройство от действия SCR.0 мкФ V РИСУНОК. ПРОСТОЙ УПОРНЫЙ КРЫШКА T A = o C V = V SLOE Ω НАГРУЗОЧНЫЙ ТУР (мА) РИСУНОК. ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКА ВЫХОДА (Ом) СОПРОТИВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКА ВЫХОДА (Ом) 0K K 00 T A = o C 0 0 НАПРЯЖЕНИЕ SULY (В) РИС. ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ На рисунке 9 также показан конденсатор внешнего генератора. Это можно использовать для уменьшения частоты генератора, что дает небольшое повышение эффективности; см. рисунок 0. C 0 мкФ ЗАЩИТНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ (%) ICL0 Зависимость частоты от этой внешней емкости показана на рисунке.Это также можно сделать, чтобы сместить частоту из диапазона чрезмерной чувствительности к электромагнитным помехам в системе. Однако пульсации на выходе будут увеличиваться, а выходное сопротивление — также, если конденсаторы накачки и накопительные конденсаторы не будут соответственно увеличены. VVC OSC C 0µF РИСУНОК 9. ВАРИАНТЫ ОСНОВНОЙ ЦЕПИ RL 00 T = o C 9 9 I OUT = ma I OUT = ma 0 V = V 00 K 0K ЧАСТОТА ОСЦИЛЛЯТОРА (Гц) РИСУНОК 0. ЧАСТОТА ЭФФЕКТИВНОСТИ С БЕСПЛАТНОЙ ЦЕПЕЙ ОСЦИЛЛЯТОРА ( Гц)

6 Применение 0 0 K V V FREUECY (Гц) K 00 V = V T A = o C K C OSC (pf) РИС.FREUECY VARIATIO С ОСЦИЛЛЯТОРОМ CAACITACE Синхронизация с внешними часами может быть легко достигнута, как показано на рисунке. Устройство TTL можно использовать с добавлением подтягивающего резистора (подходит от 0 кОм до В), как и любой входной качающийся рельс на положительном источнике питания. Последовательный резистор предотвращает проблемы с перегрузкой внутренней логики. Выходные переходы происходят на положительном фронте внешнего входа. 0 мкФ ICL0 Wider (параллельное соединение) Для приложений, где падение напряжения из-за тока нагрузки является чрезмерным, несколько ICL0 могут подключаться параллельно.Обычно это невозможно сделать эффективно с помощью цепей питания, поскольку каждая из них имеет свое представление о том, где должно быть идеальное выходное напряжение, и обычно в конечном итоге они борются друг с другом. Однако здесь они видят равные входные напряжения, и практически идеальная инверсия гарантирует, что каждый из них имеет одинаковое представление о том, где должен быть выход, поэтому распределение нагрузки гарантировано. Каждое устройство должно иметь отдельный конденсатор накачки, поскольку генераторы не могут быть синхронизированы, кроме как с внешним приводом, и даже тогда они будут в случайном состоянии.Подключения показаны на рисунке. По сути, выходной конденсатор является общим для каждого устройства. При независимом запуске содержимое пульсаций будет включать компоненты с разностной частотой, а также отдельные частоты накачки. Если это нежелательно, можно использовать один логический элемент исключающее ИЛИ, чтобы перевести два ICL0 в противофазу путем сравнения выходов на выводе и синхронизации одного для поддержания почти синхронизации с основным генератором другого, как показано на рисунке. kω 0 мкФ РИСУНОК. ВНЕШНИЙ CLOCKIG CMOS GATE V ICL0 C C ICL0 n R L C РИС.УСТРОЙСТВА ARALLELIG Вся продукция Intersil в США производится, собирается и тестируется с использованием систем качества ISO9000. Сертификаты качества Intersil Corporation можно посмотреть на сайте Intersil. Продукция продается только по описанию. Intersil Corporation оставляет за собой право вносить изменения в схему, программное обеспечение и / или спецификации в любое время без предварительного уведомления. Соответственно, читателю рекомендуется перед размещением заказа проверять актуальность технических данных. Информация, предоставленная Intersil, считается точной и надежной.Однако ни Intersil, ни его дочерние компании не несут ответственности за его использование; ни за какие-либо нарушения патентов или других прав третьих лиц, которые могут возникнуть в результате его использования. o лицензия выдается косвенно или иным образом на основании любого патента или патентных прав Intersil или его дочерних компаний. Для получения информации о Intersil Corporation и ее продуктах см.

.

7 Применение 0 В I В 0 мкФ / CD0 0 мкФ ICL0 кОм ICL0 В 0 мкФ В OSC ICL0 0 мкФ кОм / CD0 В ICL0 кОм 0 мкФ / CD0 00 кОм МОм РИСУНОК.SYCHROIZIG TWO ICL0S Концепция может быть расширена для управления четырьмя устройствами в четырех отдельных фазах, используя один дополнительный пакет логических вентилей, как показано на рисунке. Рабочий цикл генератора достаточно близок к 0%, поэтому управление двумя парами, каждая в конфигурации, показанной на рисунке, от противоположных фаз генератора дает четыре насоса с раздельными синхронизаторами за цикл. Эта схема будет давать выходную мощность около мА до того, как напряжение упадет на V, или выходное сопротивление ниже Ω. Четырехфазный режим работы сводит к минимуму пульсации, обеспечивая при этом очень равномерное распределение нагрузки.Для еще более параллельного синхронного устройства следует рассмотреть возможность использования счетчика Джонсона и выходов. 0 мкФ / CD0 0 мкФ ICL0 kω ICL0 kω 0 мкФ 00 пФ РИСУНОК. SYCHROIZIG A UAD Deeper (последовательное соединение) Также можно подключить ICL0 последовательно, каскадируя их для создания более высоких отрицательных напряжений. Основные подключения показаны на рисунке. Эту технику можно распространить на несколько уровней умножения. Однако следует признать основные ограничения этого метода. В соответствии с законами термодинамики, входной ток, необходимый для каждой ступени, в два раза превышает ток нагрузки на этой ступени, плюс ток покоя, необходимый для работы этой ступени.Таким образом, ток нагрузки быстро увеличивается вниз по цепи, как показано на рисунке. Обратите также внимание на то, что ток покоя увеличивает ток нагрузки на каждой ступени, хотя и не так быстро, как сама предельная нагрузка.

8 Применение 0 В 0 мкФ ICL0 0 мкФ ICL0 n (СМОТРЕТЬ) 0 мкФ 0 мкФ ОТЕС :. = п для.в В.В. = n (V V FOX) для v V 0,0 В. ФИГУРА. УСТРОЙСТВА CASCADIG ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ VI НАГРУЗКА = ILI GD VI НАГРУЗКА = IL GD ILIILIILIILIILIILVC = VBRO (IL = I) VC = VBRO (IL = I) VC = VBRO (IL = I) ILICILICILV SULY BILIVI LOAD = ILICILICILV SULY BILIVI LOAD (VBRO (IL = I)) ТАБЛИЦА ILRL.# СТУПЕНЕЙ МНОЖИТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ n R O (L) R O () Вариант этой схемы, другой вид последовательной схемы, показан на рисунке. Эту схему можно эффективно использовать для генерации V из V в приложениях с небольшой нагрузкой, используя только два устройства. Выходное сопротивление примерно соответствует n = в таблице, что намного лучше, чем если бы предыдущая схема использовалась с n =. В общем, геометрическое увеличение, как на рисунке, лучше до тех пор, пока не будет достигнут предел напряжения, когда необходимо использовать арифметическое каскадирование, как на рисунке.ФИГУРА. СЕТЕВОЙ РАСХОД ДЛЯ КАСКАДНЫХ УСТРОЙСТВ Кроме того, потери напряжения на ранних стадиях из-за последовательного сопротивления умножаются на всех последующих стадиях. Таким образом, эффективное выходное сопротивление быстро растет с увеличением количества ступеней. (См. Таблицу.) Этот эффект может быть уменьшен путем параллельного включения устройств на самых низких ступенях (см. Выше). Если взвешивание соответствует квадрату положения, эффективное сопротивление току нагрузки возрастает только линейно с количеством ступеней, но стоимость быстро становится непомерно высокой.тем не менее, при небольших нагрузках и умеренном умножении полезная производительность может быть достигнута. Вверх дном (позиционное умножение) ICL0 может использоваться для достижения положительного умножения напряжения с помощью схемы, показанной на рисунке 9. В этом приложении переключатели инвертора накачки ICL0 используются для зарядки C до уровня напряжения VVF (где V — напряжение питания, а VF — прямое падение напряжения на диоде D) В цикле переключения напряжение на C плюс напряжение питания (V) подается через диод D на конденсатор C.Напряжение, создаваемое таким образом на C, становится (V) (VF) или удвоенным напряжением питания за вычетом комбинированных прямых падений напряжения на диодах D и D. Импеданс источника на выходе () будет зависеть от выходного тока, но для V = V а выходной ток 0 мА будет примерно 0 Ом.

9 Применение 0 В I В 0 мкФ ICL0 0 мкФ ICL0 В 0 мкФ РИСУНОК. ПОЛУЧИТЬ V ОТ V V = (nv I V FDX) C ICL0 D C C D C = (V) (V FD) (V FD) РИСУНОК 9.КОМБИНИРОВАННЫЙ ЭГАТИВНЫЙ ПОКРЫТИЕ AD OSITIVE MULTILIER Разделяй и властвуй ICL0 может использоваться для разделения питания пополам, как показано на рисунке 0. 00 мкФ ICL0 V Здесь основное выходное соединение и основной отрицательный вход питания меняются местами, и выходное напряжение, таким образом, становится равным выходному напряжению. середина. Запуск может быть проблемой, и хотя тщательная балансировка емкости и нагрузки часто может быть достаточной, простой резистор низкого напряжения всегда будет работать. Схема полезна для систем с последовательным питанием, где большая локальная нагрузка при низком напряжении может быть преобразована в более легкий ток при высоком напряжении.Другие полезные приложения — управление цепями низкого напряжения (например,. V) от ± V I MΩ OTIOAL ± I OUT РИСУНОК 0. EFFICIET SULY SLITTIG = V 00 мкФ или логика низкого напряжения от батарей 9 В или В. Выходное сопротивление чрезвычайно низкое; все части схемы совместно распределяют ток и поэтому действуют параллельно. Для других коэффициентов деления последовательные конфигурации, показанные на рисунке, можно двигать в обратном направлении, чтобы генерировать V I / n или даже m / n (v I) для малых значений m и n. Опять же, необходимо обеспечить запуск каждого устройства.Одна интересная комбинация нескольких предыдущих схем показана на рисунке, где напряжение V преобразуется через.v и.v в V с помощью трех ICL0. Выходное сопротивление этой цепи составляет около 0 Ом. В случаях, когда выходное сопротивление цепи ICL0 слишком велико, очевидно, что можно использовать некоторую форму регулирования выхода. Однако в большинстве случаев адекватное регулирование может быть достигнуто при высокой эффективности за счет предварительного регулирования входа. На рисунке показана подходящая схема, в которой используется КМОП-операционный усилитель малой мощности ICL. Благодаря большому току источника этого операционного усилителя, даже при минимальном значении тока смещения, возможна очень эффективная работа.Устройство с запрещенной зоной ICL09 используется в качестве опорного генератора для регулятора. Выходное сопротивление может быть уменьшено до Ом, сохраняя при этом допустимый ток значительно выше 0 мА. При разработке схем этого типа важно помнить, что существует задержка переключения, усредняющая один цикл генератора 9

10 Приложение 0 между выходом операционного усилителя и фактическим выходным напряжением.Это может иметь существенные последствия для переходной характеристики, если постоянные времени в цепи неадекватны. При использовании нескольких преобразователей напряжения, вероятно, целесообразны схемы синхронизации, такие как схемы на рисунках и. VIV 0 мкФ 0 мкФ ICL0 МОм Беспорядки Показанные до сих пор приложения соответствовали использованию ICL0 как своего рода эквивалента одиночных витков силового трансформатора с параллельными витками для увеличения тока, последовательными витками для большего напряжения и т. Д. , есть и другие возможности.Если снова взглянуть на блок-схему (рисунок), становится очевидным, что устройство можно использовать как драйвер тактовой частоты высокой мощности с коэффициентом заполнения 0%, используя либо внутренний генератор, либо внешний сигнал, как на рисунке. Синхронизация в противофазе также может быть получена из схемы, как показано, но подтяжка на этом выходе, являющаяся только переключателем каналов, не имеет такого хорошего размаха напряжения. Этого достаточно для работы на уровне TIC, но для синхронизации CMOS может потребоваться внешний подтягивающий резистор или транзистор. 0 мкФ ICL0 0 мкФ.V.V 0 мкФ V 0 V 0 ВЫХОД ЧАСОВ AUX OUT ICL0 V V ПРИВОД CMOS РИС. ПРИВОД ЧАСОВ ВЫСОКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ 0 мкФ ICL0 РИСУНОК. V TO V I ТРИ ПРОСТОГО ЭТАПА V I V TO V V V 0 мкФ Другой интересный класс приложений связан с возможностью синхронного обнаружения выходного сигнала преобразователя, управляемого переменным током, как показано на рисунке. (Это можно рассматривать как применение трансформатора сигналов.) Хотя в показанной схеме используется преобразователь с линейным трансформатором, можно использовать любое подобное устройство. Выходное напряжение, имеющее правильную фазу и любую полярность, может подаваться в аналого-цифровой преобразователь для дисплея или интерфейса микропроцессора по желанию.кОм 00 кОм 0 кОм ICL 90 кОм TRASDUCER ICL0 В 0 кОм ICL09 0 мкФ 00 кОм РИСУНОК. ДЕТЕКТОР ОБЪЯВЛЕНИЯ ДРАЙВЕРА ДРАЙВЕРА 0 мкФ ICL0 V 00 мкФ РИСУНОК. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ВЫХОД ИВЕРТЕР 0

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *