使用LMC7660S设计一个开关电容电压逆变器

作者：Debashis Das

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

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

开关电容电压逆变器如何工作？

下面是 7600S IC 的功能框图，取自其数据表。

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

特征：

这是 LMC7660 IC 的功能列表
+10V 逻辑电源到 -10V 电源的简单转换
简单的电压乘法 （VOUT = （-） nVIN）
易于使用 - 仅需要 2 个外部非关键无源组件
典型开路电压转换效率 99%
典型功率效率 98%
1.5V 至 10.0V 的宽工作电压范围
全温度范围内无外部二极管。和电压范围

所需组件

原理图，示意图

下面是从数据表中获取的开关电容电压转换器的示意图。

开关电容稳压IC LMC7660S的应用

这是一款非常小巧、高效且有用的 IC，可用于各种应用

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

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

要供电，需要推挽式放大器双极性电源。

动态 RAM 的板载负电源。

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

该做什么和不该做什么

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

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

电容 CP 应放置在非常靠近 IC 的位置，否则 IC 可能会发生闩锁。

为了提高电路的效率，可以使用具有低ESR额定值的电容器。

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