开关电容芯片的三种电压转换电路讲解
文章导读
今天给小伙伴们介绍下开关电容芯片进行电压转换相关的内容，希望对大家有所帮助哈，可以参加讨论或后台留言哈!
1 开关电容芯片概述
lm2660cmos电荷泵电压转换器是一种多功能的无调节开关电容逆变器或倍频器。
在1.5v到5.5v的宽电源电压范围内工作，lm2660使用两个低成本电容器提供100毫安的输出电流，而与基于电感器的转换器相关的成本、尺寸和电磁干扰无关。
lm2660的工作电流仅为120µa，在大多数负载下工作效率大于90%，为电池供电的系统提供了理想的性能。
lm2660器件可以直接并联运行以降低输出阻抗，从而在给定电压下提供更大的电流。
fc(频率控制)引脚可选择标称10 khz或80 khz之间的频率振荡器。
振荡器的频率可以通过在osc管脚上增加一个外部电容器来降低。
此外，osc引脚可用于驱动具有高达150khz的外部时钟的lm2660。 通过这些方法，可以控制输出纹波频率和谐波。
另外，lm2660可以被配置成将正输入电压精确地分为两半。 在这种模式下，可以使用高达11v的输入电压。
2 引脚功能介绍
1)引脚功能图
2)引脚功能说明
（1） 光纤通道（引脚1）。
内部振荡器的频率控制，fc悬空时，fosc=10khz(典型值);
fc = v+时，fosc=80khz(典型值)，osc引脚由外部驱动时fc不起作用。
（2） 大写+（引脚2）/ 电容-（引脚4）。
分别连接电荷泵电容的正负引脚。
（3） 接地（引脚3）。
用作电压反向器(逆变器)接地; 用作电压双倍器时连接正向的供电电压。
（4） 输出（引脚5）。
用作电压反向器，用作负电压输出; 用作电压双倍器时接地。
（5） lv（引脚6）。
用作电压反向器，作为低压操作输入。 当输入电压低于3.5v时，将lv连接到gnd。 高于3.5v，lv可以连接到gnd或保持打开。 当用外部时钟驱动osc时，低压必须接地; 用作电压双倍器时，osc要用out接到一起。
（6） osc（引脚7）。
用作电压反向器，作为振荡器控制输入。 osc连接到内部15
pf电容器。 可以连接一个外部电容器来减慢振荡器的速度。 此外，还可以使用外部时钟来驱动osc; 用作电压双倍器时，与逆变器相同，但osc不能由外部时钟驱动。
（7） v+（引脚8）。
用作电压反向器，正向接供电电压; 用作电压双倍器作为正电压输出。
3 3种电压转换电路
1)电压反向器电路
电压从v+引脚输入，输入电压范围为1.5v-5.5v，从out输出输出电压为-5.5v到-1.5v。
lm2660的主要应用是产生负电源电压。 电压变换器电路仅使用两个外部电容器，如基本应用电路中所示。
输入电源电压的范围是1.5v到5.5v。 对于小于3.5v的电源电压，lv引脚必须接地以绕过内部调节器电路。 这在低压应用中提供了最佳性能。 如果电源电压大于3.5v，lv可以接地或保持开路。
选择保持低压开启简化了lm2660，可以直接替代lmc7660开关电容电压转换器。
该电路的输出特性可以用一个理想电压源和一个电阻串联来近似。
电压源等于−(v+)。 输出电阻路径是内部mos开关导通电阻、振荡器频率、c1和c2的电容和esr的函数。
2)双倍电压转换器电路
从gnd输入电压，输入电压范围2.5v-5.5v，从v+输出两倍的输入。
lm2660可以作为正电压倍增器工作。 双倍功能是通过反向连接到设备来实现的。
输入电压施加在gnd引脚上，允许电压范围为2.5v至5.5v。 v+引脚用作输出。 低压引脚和输出引脚必须接地。 在此操作模式下，osc引脚不能由外部时钟驱动。
空载输出电压是输入电压的两倍，并且不会因二极管d1的正向压降而降低。
肖特基二极管d1仅用于启动。 内部振荡器电路使用v+引脚和lv引脚(在倍压电路中接地)作为其电源轨。 v+和lv之间的电压必须大于1.5v，以确保振荡器的工作。
在启动过程中，d1被用来在v+管脚上充电，以启动振荡器; 同时，它还可以保护设备不打开自己的寄生二极管和潜在的闭锁。 因此，肖特基二极管d1应具有足够的载流能力，以便在启动时对输出电容器进行充电，以及一个低的正向电压，以防止内部寄生二极管导通。
肖特基二极管如1n5817可用于大多数应用。 如果输入电压斜坡小于10v/ms，则可以使用较小的肖特基二极管(如mbr0520lt1)来减小电路尺寸。
3)输入电压减半电路
从v+输入电压，输入范围为1.5v-11v，从gnd输出一半的输入。
在基本应用电路中显示的另一个有趣的应用是使用lm2660作为精密分压器。 由于每个开关的关断电压等于vin/2，所以输入端电压可以到+11v。
4 内部功能描述
1)lm2660功能说明
lm2660包含四个大的cmos开关，它们按顺序切换以反转输入电源电压。
能量传输和储存由外部电容器提供。 上图说明了电压转换方式。
当s1和s3闭合时，c1向电源电压v+充电。 在此时间间隔内，开关s2和s4断开。
在第二个时间间隔内，s1和s3打开，s2和s4关闭，c1充电c2。 经过若干次循环后，c2上的电压将被泵送至v+。
由于c2的阳极接地，因此假设c2上没有负载，开关中没有损耗，电容器中没有esr(等效串联电阻)，c2阴极的输出等于-(v+)。
实际上，电荷转移效率取决于开关频率、开关的导通电阻和电容器的esr。
2)esr补充
esr为等效串联电阻的意思，英文equivalent series resistance。
带esr的芯片或器件串联会增大esr，并联会减小esr。
理论上，一个理想的电容，自身不会产生任何能量损失，但是实际上，因为制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质会有所损耗。
通常认为电容上面电压不能突变，当突然对电容施加一个电流，电容因为自身充电，电压会从0开始上升。 但有了esr，电阻自身会产生一个压降，这就导致了电容器两端的电压会产生突变。 这会降低电容的滤波效果，所以在高质量的电源应用中，都使用低esr的电容器。
通常的钽电容的esr通常都在100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的esr甚至会高达数欧姆。
esr值与纹波电压的关系可以用公式v=r(esr)×i表示。 这个公式中的v就表示纹波电压，而r表示电容的esr，i表示电流。 可以看到，当电流增大的时候，即使在esr保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高。
esr引发的故障通常很难检测，而且esr的影响也很容易在设计过程中被忽视。 在仿真的时候，如果无法选择电容的具体参数，可以尝试在电容上人为串联一个小电阻来模拟esr的影响。
总结
今天给小伙伴们介绍了下开关电容芯片的芯片概述、引脚说明、转换电路讲解，内部功能等内容，希望了解更多内容可以去看芯片手册哈，希望对大家有所帮助哈！
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lm2660cmos电荷泵电压转换器是一种多功能的无调节开关电容逆变器或倍频器。
在1.5v到5.5v的宽电源电压范围内工作，lm2660使用两个低成本电容器提供100毫安的输出电流，而与基于电感器的转换器相关的成本、尺寸和电磁干扰无关。
lm2660的工作电流仅为120µa，在大多数负载下工作效率大于90%，为电池供电的系统提供了理想的性能。
lm2660器件可以直接并联运行以降低输出阻抗，从而在给定电压下提供更大的电流。
fc(频率控制)引脚可选择标称10 khz或80 khz之间的频率振荡器。
振荡器的频率可以通过在osc管脚上增加一个外部电容器来降低。
此外，osc引脚可用于驱动具有高达150khz的外部时钟的lm2660。 通过这些方法，可以控制输出纹波频率和谐波。
另外，lm2660可以被配置成将正输入电压精确地分为两半。 在这种模式下，可以使用高达11v的输入电压。
2 引脚功能介绍
1)引脚功能图
2)引脚功能说明
（1） 光纤通道（引脚1）。
内部振荡器的频率控制，fc悬空时，fosc=10khz(典型值);
fc = v+时，fosc=80khz(典型值)，osc引脚由外部驱动时fc不起作用。
（2） 大写+（引脚2）/ 电容-（引脚4）。
分别连接电荷泵电容的正负引脚。
（3） 接地（引脚3）。
用作电压反向器(逆变器)接地; 用作电压双倍器时连接正向的供电电压。
（4） 输出（引脚5）。
用作电压反向器，用作负电压输出; 用作电压双倍器时接地。
（5） lv（引脚6）。
用作电压反向器，作为低压操作输入。 当输入电压低于3.5v时，将lv连接到gnd。 高于3.5v，lv可以连接到gnd或保持打开。 当用外部时钟驱动osc时，低压必须接地; 用作电压双倍器时，osc要用out接到一起。
（6） osc（引脚7）。
用作电压反向器，作为振荡器控制输入。 osc连接到内部15
pf电容器。 可以连接一个外部电容器来减慢振荡器的速度。 此外，还可以使用外部时钟来驱动osc; 用作电压双倍器时，与逆变器相同，但osc不能由外部时钟驱动。
（7） v+（引脚8）。
用作电压反向器，正向接供电电压; 用作电压双倍器作为正电压输出。
3 3种电压转换电路
1)电压反向器电路
电压从v+引脚输入，输入电压范围为1.5v-5.5v，从out输出输出电压为-5.5v到-1.5v。
lm2660的主要应用是产生负电源电压。 电压变换器电路仅使用两个外部电容器，如基本应用电路中所示。
输入电源电压的范围是1.5v到5.5v。 对于小于3.5v的电源电压，lv引脚必须接地以绕过内部调节器电路。 这在低压应用中提供了最佳性能。 如果电源电压大于3.5v，lv可以接地或保持开路。
选择保持低压开启简化了lm2660，可以直接替代lmc7660开关电容电压转换器。
该电路的输出特性可以用一个理想电压源和一个电阻串联来近似。
电压源等于−(v+)。 输出电阻路径是内部mos开关导通电阻、振荡器频率、c1和c2的电容和esr的函数。
2)双倍电压转换器电路
从gnd输入电压，输入电压范围2.5v-5.5v，从v+输出两倍的输入。
lm2660可以作为正电压倍增器工作。 双倍功能是通过反向连接到设备来实现的。
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