Description générale

L'inverseur de tension à pompe de charge monolithique MAX660 convertit une entrée de +1,5V à +5,5V en une sortie correspondante de -1,5V à -5,5V. En utilisant seulement deux condensateurs de faible coût, la sortie 100mA de la pompe de charge remplace les régulateurs à découpage, éliminant les inductances et leurs coûts, taille et EMI associés. Un rendement supérieur à 90% sur la majeure partie de sa plage de courant de charge, combiné à un courant de fonctionnement typique de seulement 120µA, offre des performances idéales pour les applications de conversion de tension alimentées par batterie ou au niveau de la carte. Le MAX660 peut également doubler la tension de sortie d'une alimentation d'entrée ou d'une batterie, fournissant +9.35V à 100mA à partir d'une entrée de +5V.
Une broche de contrôle de fréquence (FC) permet de sélectionner le fonctionnement à 10kHz typ ou 80kHz typ (40kHz min) afin d'optimiser la taille du condensateur et le courant de repos. La fréquence de l'oscillateur peut également être ajustée avec un condensateur externe ou pilotée par une horloge externe. Le MAX660 est une mise à jour du ICL7660 compatible avec les broches et à courant élevé.
Le MAX660 est disponible en boîtiers DIP 8 broches et en boîtiers Smalloutline dans des plages de températures commerciales, étendues et militaires.

 

Description détaillée

Le circuit de pompe de charge capacitive du MAX660 inverse ou double la tension d'entrée (voir Circuits de fonctionnement typiques). Pour des performances optimales, des condensateurs à faible résistance série effective (ESR) doivent être utilisés. Voir la section Sélection des condensateurs pour plus de détails.
Lors de l'utilisation du mode inverseur avec une tension d'alimentation inférieure à 3V, LV doit être connecté à GND. Cela permet de contourner le circuit régulateur interne et d'obtenir les meilleures performances dans les applications à basse tension. Lors de l'utilisation du mode inverseur avec une tension d'alimentation supérieure à 3V, LV peut être connecté à GND ou laissé ouvert. Le composant est généralement utilisé avec LV mis à la terre, mais comme LV peut être laissé ouvert, le remplacement du MAX660 par l'ICL7660 est simplifié. LV doit être mis à la terre lors de la suralimentation de l'OSC (voir la section Modification de la fréquence de l'oscillateur). Connecter LV à OUT (pour toute tension d'alimentation) lors de l'utilisation du mode de doublement.

 

Convertisseur de tension négative

L'application la plus courante du MAX660 est l'utilisation d'un inverseur de tension à pompe de charge. Le circuit de fonctionnement n'utilise que deux condensateurs externes, C1 et C2 (voir Circuits de fonctionnement typiques).
Même si sa sortie n'est pas activement régulée, le MAX660 est très insensible aux changements de courant de charge. Une résistance de source de sortie typique de 6.5Ω signifie qu'avec une entrée de +5V, la tension de sortie est de -5V sous faible charge, et ne diminue que jusqu'à -4.35V avec une charge de 100mA. La résistance de la source de sortie en fonction de la température et de la tension d'alimentation est indiquée dans les graphiques des caractéristiques de fonctionnement typiques.
La tension d'ondulation de sortie est calculée en notant que le courant de sortie fourni provient uniquement du condensateur C2 pendant la moitié du cycle de la pompe de charge.

 

Sélection des condensateurs

Trois facteurs (en plus du courant de charge) affectent la chute de tension de sortie du MAX660 par rapport à sa valeur idéale :
1) Résistance de sortie du MAX660
2) ESR des condensateurs de la pompe (C1) et du réservoir (C2)
3) Capacité C1 et C2

La chute de tension causée par la résistance de sortie du MAX660 est égale au courant de charge multiplié par la résistance de sortie. De même, la perte dans C2 est égale au courant de charge multiplié par l'ESR de C2. La perte dans C1, cependant, est plus importante parce qu'il gère des courants qui sont plus grands que le courant de charge pendant le fonctionnement de la pompe de charge. La chute de tension due à C1 est donc environ quatre fois l'ESR de C1 multiplié par le courant de charge. Par conséquent, un condensateur à faible (ou fort) ESR a un impact beaucoup plus important sur les performances de C1 que sur celles de C2.

En général, lorsque la fréquence de pompage du MAX660 augmente, les valeurs de capacité requises pour maintenir une ondulation et une résistance de sortie comparables diminuent proportionnellement. Ces courbes supposent un ESR du condensateur de 0,25Ω et une résistance de sortie du MAX660 de 5,25Ω, ce qui explique pourquoi la partie plate de la courbe montre une résistance de sortie effective de 6,5Ω (RO MAX660 + 4 (ESRC1) + ESRC2). Note:RO = 5,25Ω est utilisé, au lieu des 6,5Ω typiques, parce que la spécification typique inclut l'effet des ESR des condensateurs dans le circuit d'essai.

Pour réduire l'ondulation de sortie causée par la pompe de charge, augmentez le condensateur réservoir C2 et/ou réduisez son ESR. De plus, le condensateur réservoir doit avoir un faible ESR si le filtrage du bruit à haute fréquence à la sortie est important.

Tous les fabricants ne garantissent pas l'ESR du condensateur dans la gamme requise par le MAX660. En général, l'ESR du condensateur est inversement proportionnel à la taille physique, donc des valeurs de capacité plus grandes et des tensions nominales plus élevées tendent à réduire l'ESR.