LTC660：100mA CMOS電壓轉(zhuǎn)換器的技術(shù)剖析與應(yīng)用

在電子電路設(shè)計(jì)中，電壓轉(zhuǎn)換是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而LTC660作為一款出色的CMOS電壓轉(zhuǎn)換器，為工程師們提供了高效、靈活的解決方案。今天，我們就來深入探討一下LTC660的特性、應(yīng)用以及相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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1. 產(chǎn)品特性

1.1 高效轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)能力

LTC660能夠輕松實(shí)現(xiàn)5V到 -5V的電源轉(zhuǎn)換，輸出驅(qū)動(dòng)能力可達(dá)100mA。其輸出電阻為6.5Ω，在100mA負(fù)載時(shí)的電壓損失僅為0.65V，這使得它在很多對電壓穩(wěn)定性要求較高的電路中表現(xiàn)出色。

1.2 靈活的工作模式與高頻特性

它具有反相和倍壓兩種工作模式，并且配備了BOOST引腳（Pin 1），可以提高開關(guān)頻率。在空載時(shí)，內(nèi)部振蕩器的頻率為10kHz，而當(dāng)BOOST引腳連接到 (V^{+}) 時(shí)，可獲得高于音頻頻段的更高頻率。

1.3 高轉(zhuǎn)換效率

最小開路電壓轉(zhuǎn)換效率高達(dá)99%，在100mA負(fù)載下的典型功率轉(zhuǎn)換效率為88%，且使用簡單，這使得它在各種電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用中具有很強(qiáng)的競爭力。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 電源轉(zhuǎn)換

可將5V轉(zhuǎn)換為 ±5V的電源，為需要正負(fù)電源的電路提供了便利。同時(shí)，還能提供廉價(jià)的負(fù)電源，滿足一些對成本敏感的設(shè)計(jì)需求。

2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，LTC660可以為傳感器、放大器等提供穩(wěn)定的電源，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2.3 升級替代

可作為LTC1044或LTC7660的大電流升級方案，提升原有電路的性能。

3. 電氣特性

3.1 電壓范圍

在不同的工作模式下，其輸入電壓范圍有所不同。反相模式下，當(dāng)LV引腳開路時(shí)，輸入電壓范圍為3V - 5.5V；當(dāng)LV引腳連接到GND時(shí)，輸入電壓范圍為1.5V - 5.5V。倍壓模式下，當(dāng)LV引腳連接到 (V_{OUT}) 時(shí)，輸入電壓范圍為2.5V - 5.5V。

3.2 電流與電阻

無負(fù)載時(shí)，BOOST引腳開路時(shí)的電源電流典型值為0.08mA，連接到 (V^{+}) 時(shí)為0.23mA。輸出電流在輸出電壓低于 -4V時(shí)可達(dá)100mA，輸出電阻在負(fù)載電流為100mA時(shí)典型值為6.5Ω。

3.3 振蕩頻率與效率

振蕩器頻率在不同條件下有所變化，BOOST引腳開路時(shí)為10kHz，連接到 (V^{+}) 時(shí)為80kHz。功率效率方面，無負(fù)載時(shí)電壓轉(zhuǎn)換效率高達(dá)99% - 99.96%。

4. 引腳功能

4.1 BOOST引腳

用于控制內(nèi)部振蕩器頻率。當(dāng)BOOST引腳開路時(shí)，振蕩器頻率典型值為10kHz；連接到 (V^{+}) 時(shí)，頻率典型值為80kHz。若OSC引腳由外部驅(qū)動(dòng)，則BOOST引腳無影響。

4.2 CAP+ 和 CAP- 引腳

分別為電荷泵電容的正負(fù)極，在反相和倍壓模式下功能相同。

4.3 GND 和 V+ 引腳

GND引腳在反相模式下為電源地輸入，在倍壓模式下為正電壓輸入；V+引腳在反相模式下為正電壓輸入，在倍壓模式下為正電壓輸出。

4.4 VOUT 和 LV 引腳

VOUT引腳在反相模式下為負(fù)電壓輸出，在倍壓模式下為電源地輸入。LV引腳的連接方式根據(jù)輸入電壓和工作模式有所不同，當(dāng)輸入電壓小于3V時(shí)，應(yīng)連接到GND；當(dāng)輸入電壓大于等于3V時(shí)，可連接到GND或浮空。

4.5 OSC 引腳

可連接外部電容來降低振蕩器頻率，也可連接外部振蕩器來驅(qū)動(dòng)內(nèi)部振蕩器。但在倍壓模式下，標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平可能無法驅(qū)動(dòng)該引腳。

5. 應(yīng)用電路

5.1 負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器

通過簡單的電路連接，可將正電源轉(zhuǎn)換為負(fù)電源，輸出電壓特性接近理想電壓源串聯(lián)一個(gè)6.5Ω電阻。其輸出阻抗由等效開關(guān)電容電阻和MOS開關(guān)導(dǎo)通電阻組成。

5.2 電壓倍增器

在電壓倍增模式下，使用外部肖特基二極管（1N5817）用于啟動(dòng)，無負(fù)載時(shí)輸出電壓為輸入電壓的兩倍。

5.3 超精密分壓器

可實(shí)現(xiàn)0.002%的高精度電壓分壓，但負(fù)載電流應(yīng)保持在100nA以下，若對精度要求稍低，可適當(dāng)增加負(fù)載電流。

5.4 電池分割器

能從單個(gè)電池或電源系統(tǒng)中獲得正負(fù)對稱的輸出電壓，輸出電壓均為輸入電壓的一半，且都參考Pin 3（輸出公共端）。

5.5 并聯(lián)與堆疊應(yīng)用

多個(gè)LTC660可以并聯(lián)使用以降低輸出電阻，也可以堆疊使用以獲得更高的電壓。

6. 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 電容選擇

C1和C2應(yīng)選擇質(zhì)量好、ESR低的電容，以減少高電流時(shí)的電壓損失。C1的ESR影響較大，使用1Ω ESR的電容相當(dāng)于將LTC660的輸出阻抗增加4Ω；C2的ESR影響相對較小，1Ω ESR的電容會(huì)使輸出阻抗增加1Ω。

6.2 頻率控制

通過BOOST引腳和OSC引腳可以靈活控制振蕩器頻率，提高頻率可降低輸出阻抗和紋波，但過高的頻率會(huì)增加靜態(tài)電流，降低功率效率。

6.3 注意事項(xiàng)

連接任何輸入端子的電壓不能超過 (V^{+}) 或低于地，否則可能導(dǎo)致破壞性閂鎖。在LTC660上電前，不應(yīng)施加來自外部電源的輸入信號。OUT引腳可短接到GND 1秒而不損壞，但短接到 (V^{+}) 可能會(huì)損壞器件，在溫度高于85°C時(shí)，OUT引腳不能短接到GND或 (V^{+}) 。

LTC660以其豐富的功能和出色的性能，為電子工程師們在電源轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和電路要求，合理選擇工作模式、控制頻率，并注意電容選擇和使用注意事項(xiàng)，以充分發(fā)揮LTC660的優(yōu)勢。大家在使用LTC660的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或有獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享。