1、ICL7660的主要特點

　　ICL7660是變極性DC-DC變換器。通過該DC-DC變換器可以將正電壓輸入變?yōu)樨撾妷狠敵?，即VDD與Vo的極性相反。這種變換器利用振蕩器和多路模擬開關實現(xiàn)電壓極性的轉換，因而靜態(tài)電流小、轉換效率高、外圍電路簡單。另外，ICL7660還具有如下特點：

　?。?）工作電壓范圍寬（+1.5~+10.5V）。

　?。?）可將CMOS或TTL的+5V電壓轉換成為-5V電壓。

　?。?）空載時沒有內部壓降，轉換效率可以達到99.7%，接負載后本身耗電小于0.5mA，卻可向負載提供10~20mA的電流，其轉換效率為95%。

　　（4）外圍電路簡單，只需外接兩個電容即可工作。

　　（5）可采用串聯(lián)方式實現(xiàn)倍壓輸出。

　　（6）溫度范圍為-65~+150℃。

　?。?）當電源電壓小于5.5V時，能承受持續(xù)短路。

　　2、ICL7660的引腳功能及工作原理

　　2.1、ICL7660的引腳排列及功能特性，如圖1。

　　圖1 ? ? ICL7660引腳排列

　　NC（l）空腳;

　　CAP+，CAP-（2，4）分別外接電容的正、負端;

　　GND（3）信號地;

　　Vo（5）轉換電壓輸出端（負端），外接電容C2;

　　LV（6）芯片內置電源低電壓端，當VDD》3.5V時，此端開路;VDD《3.5V時，應將此端接地，以改善電路的低壓工作性能;

　　OSC（7）振蕩器外接電容或時鐘輸出端。此端不接電容時，振蕩頻率為10kHz，若需降低內部振蕩頻率，應外接電容C。當C=100pF時，f≈lkHz;C=1000pF時，f≈100Hz。振蕩信號亦可由此端引出;

　　VDD（8）正電源端，范圍為1.5~10.5V。

　　2.2、ICL7660的工作原理

　　ICL7660電壓變換器也稱“泵電源”，其特點是利用電荷泵的原理將正壓輸入變成反極性的負壓輸出，即Vo=-VDD。它利用振蕩器、模擬開關和泵電容來實現(xiàn)電壓極性轉換。ICL7660電壓變換器可將單電源變換成對稱輸出的雙電源，還能實現(xiàn)倍壓或多倍壓輸出，具有電源效率高（空載為99.7%，帶負載后為95%）、外圍電路簡單（僅需兩只電容）等優(yōu)點?？蓮V泛用于數(shù)字電壓表、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等領域。

　　圖2 ?ICL7660的內部框圖

　　ICL7660的內部框圖如圖2所示。它主要由RC振蕩器、分頻器、4只由場效應管構成的模擬開關、邏輯控制器、電平轉換器和穩(wěn)壓器等組成。工作時，RC振蕩器產生的振蕩頻率f經(jīng)過分頻器后變成5kHz，然后再經(jīng)電平轉換器去控制模擬開關SW1~SW4，其中SW1為P溝道場效應管，SW2~SW4均為N溝道場效應管。模擬開關SW1和SW2為一組，SW3和SW4為另一組，由于這兩組開關交替通斷，且分頻后得到的是對稱方波，所以它們分兩個半周期工作。在上半周期，SW1與SW2閉合，SW3和SW4斷開，C1被充電到VDD;在下半周期，SW3和SW4閉合，SW1與SW2斷開，C1的正端接地，負端接Vo，由于C1與C2相并聯(lián)，C1上的部分電荷將轉移到C2，在C2上形成負壓輸出。在模擬開關作用下，C1不斷充電，其兩端壓降維持在VDD值。

　　3、ICL7660在KJF2000中的應用

　　3.1、系統(tǒng)分站電路原理

　　系統(tǒng)分站利用ICL7660芯片將+8V電源變換成-8電源，電路如圖3所示。

　　圖3 ? ICL7660在KJF2000系統(tǒng)中的接線電路

　　C1、C2采用漏電小、介質損耗低的10μF鉭電容，以提高電源轉換效率。根據(jù)ICL7660的特性，當VDD<+6.5V時，第5腳可直接作為輸出;當VDD>+6.5V時，為避免損壞芯片，輸出電路需要串入二極管VD。該電路的輸出電流不宜超過10mA。雖然分站在-8V電源上功耗較小，但其轉換電壓為+8V，電容存在一個比較高的放電負電壓-8V，當VDD移開時，電容上的反向負壓容易損壞芯片。所以在輸出電路中串入保護二極管將有效的保護ICL7660芯片。

　　3.2、ICL7660芯片損壞的主要原因

　　當系統(tǒng)分站斷電時，VDD突然掉電，使得ICL7660內部要承受由C2電容形成的反向負壓，很容易造成芯片的損壞。其特征為第8腳VDD和第3腳GND形成虛短，這時分站的本安電源一直處在保護和工作兩種狀態(tài)之間轉換，分站一直處于重新啟動的狀態(tài)。虛短使得流過ICL7660芯片的電流增大，芯片溫度急劇升高，使得芯片的損壞程度進一步加劇，最終導致芯片無法使用。

　　3.3、ICL7660芯片損壞對系統(tǒng)分站的影響

　?。?）模擬量信號部分采集不連續(xù)甚至無法采集。主要原因是ICL7660不能提供穩(wěn)定的-8V電壓，因為在模擬量采集部分-8V電壓為采集信號的比較基準電壓，當ICL7660為虛短狀態(tài)時，8V電壓一般為0~2V之間，所以ICL7660芯片輸出電壓為-2~0V，此時LM124、LM324輸入信號的直流分量得不到有效的遏制，因此造成模擬量信號無法采集。

　　（2）整個分站不正常工作，表現(xiàn)為分站顯示窗一直在閃爍。此時ICL7660為短路狀態(tài)，由于分站本安電源有過壓過流保護功能，所以電源一直在通和斷兩種狀態(tài)間轉換。

　?。?）ICL7660造成的分站與計算機不通訊，主要原因也是由于ICL7660虛短或短路造成傳輸信號輸入到LM124的直流分量無法遏制。

　　3.4、ICL7660芯片大負載驅動

　　在多通道數(shù)字信號采集系統(tǒng)中，特別是功耗比較大的AD轉換器芯片，對電源的帶載能力要求較高。為降低ICL7660變換器的輸出阻抗，提高帶載能力，可以將多片ICL7660并聯(lián)使用。圖4為2只ICL7660的并聯(lián)電路圖。其中每只ICL7660各用1只電容C1，輸出端則共用1只電容C2。若有N只芯片并聯(lián)，則輸出阻抗R0‘=R0/N，而其最大輸出電流通?？梢越咏?0N（mA）。

　　圖4 ?2只ICL7660并聯(lián)電路圖

　　3.5、多倍負壓的實現(xiàn)方法

　　小的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般都是單電源供電，為了能得到多倍系統(tǒng)負壓，以往都采用提高系統(tǒng)供電電壓的辦法，這種方法對于大部分采用較低電壓供電的芯片來說，系統(tǒng)又要增加降壓穩(wěn)壓電路，這不但增加了成本，也增大了產品的體積?？刹捎么?lián)ICL7660芯片的方式獲得多倍負壓輸出，具體電路如圖5所示。在ICL7660串聯(lián)時，一般將第一只芯片的輸出端與第二片的GND端相連。若使用3只ICL7660，則可獲得3倍負壓輸出，即Vo=-3VDD。通常串聯(lián)芯片不宜超過3片。

　　圖5 ?多倍負壓實現(xiàn)方法

　　4、結束語

　　ICL7660變極性DC-DC變換器非常適合在數(shù)字電壓表、數(shù)據(jù)采集等數(shù)字系統(tǒng)中使用，它轉換效率高、靜態(tài)電流小、外圍電路簡單，而且使用方便，功能強，在KJF2000監(jiān)控系統(tǒng)中得到了很好的應用。