LM2662 и LM2663 — преобразователи напряжения на коммутируемых конденсаторах

Распиновка

Параметры

По разд. 6.5 даташита: V+ = 5 В, C1 = C2 = 47 мкФ с ESR до 0,2 Ом; минимальные и максимальные значения — для кристалла −40…+105 °C, типичные — при 25 °C.

Нижний предел питания в документе расходится: в рекомендуемых режимах (разд. 6.3) V+ — от 2,5 В, а таблица 6.5 и разд. 9.2.1 и 10 допускают инвертор от 1,5 В при LV на земле; работа ниже 2,5 В — на ответственности разработчика. Ток покоя 300 мкА, который TI упоминает в описании, относится к LM2662 на частоте 20 кГц; у LM2663, работающего на 150 кГц, — 1,3 мА тип. и до 4 мА.

Предельные режимы (разд. 6.1): напряжение между V+ и GND и между GND и OUT — до 6 В; ток V+ и OUT — до 250 мА; замыкание OUT на GND — не дольше 1 с и не выше 85 °C, замыкание OUT на V+ может повредить микросхему; кристалл до 150 °C. Вывод SD (и FC, OSC) допускается от большего из (OUT − 0,3 В) и (V+ − 6 В) до V+ + 0,3 В. Поэтому в удвоителе SD нельзя сажать на общий провод схемы: при выходе V+ около 10 В он по этому пределу должен быть не ниже примерно 4 В; его соединяют с выводом GND микросхемы, то есть со входом. Порог выключения в этом режиме при выходе выше 5 В равен «выход − 3 В» (прим. 4); как это решено на практике — на странице «Удвоитель напряжения».

Расчёт

По ур. 1 и 2 даташита выходное сопротивление и размах пульсаций:

• Rвых ≈ 2·RSW + 2 / (fosc·C1) + 4·ESR(C1) + ESR(C2), где RSW — сумма сопротивлений открытых ключей;
• Vпульс ≈ Iн / (fosc·C2) + 2·Iн·ESR(C2).

ESR летающего конденсатора входит с множителем 4, поэтому для C1 особенно важен конденсатор с малым ESR. Повышать ёмкость имеет смысл, пока слагаемое 2 / (fosc·C1) заметно: для 47 мкФ это примерно до 100 кГц, дальше Rвых определяют ключи и ESR. TI показывает, что керамические конденсаторы 10 мкФ на высокой частоте дают почти то же сопротивление, что танталовые большей ёмкости (рис. 26). Наш пример: Vвх = 5 В, 100 мА, Rвых = 3,5 Ом тип. и 7 Ом макс. — инвертор даёт около −4,65 В типично и не хуже −4,3 В.

Типичные схемы

• Инвертор (рис. 17): C1 между CAP+ и CAP−, C2 между OUT и GND, вход на V+. При входе ниже 3,5 В вывод LV — на землю.
• Удвоитель (рис. 27): вход на GND (3), OUT и LV — на общий провод, выход с V+ (8), диод Шоттки от входа к V+ для пуска. TI советует 1N5817 (20 В, 1 А); диоды Шоттки и их параметры — в карточке 1N4007, 1N4148, 1N5819.
• Стабилизированный выход: за насосом ставят LDO — TI приводит LP2986 для регулируемого отрицательного напряжения −1,5…−5,5 В и для получения +5 В из 3,3 В через удвоитель (рис. 22, 23).
• Параллельное включение уменьшает Rвых: у каждой микросхемы свой C1, выходной конденсатор общий (рис. 18).
• Делитель пополам (рис. 28): вход до 11 В, на выходе Vвх / 2.

Разводка (разд. 11): входной и выходной конденсаторы — на том же слое, что и микросхема, вплотную к выводам, короткими широкими дорожками; возвраты обоих конденсаторов сводят в одну точку у вывода GND.

Аналоги

TI отмечает, что свободный вывод LV при входе выше 3,5 В упрощает прямую замену LMC7660 на LM2662 и LM2663 (разд. 9.2.1.1) — то есть LM266x рассчитаны на установку на место LMC7660. Для токов больше 200 мА или выходов, отличных от ±Vвх и 2·Vвх, нужен импульсный преобразователь с дросселем, например на MC34063.