Descripción general

El inversor de tensión de bomba de carga monolítica MAX660 convierte una entrada de +1,5 V a +5,5 V en una salida correspondiente de -1,5 V a -5,5 V. Con sólo dos condensadores de bajo coste, la salida de 100 mA de la bomba de carga sustituye a los reguladores de conmutación, eliminando los inductores y su coste, tamaño y EMI asociados. La eficiencia superior a 90% en la mayor parte de su rango de corriente de carga, combinada con una corriente de funcionamiento típica de sólo 120µA, proporciona un rendimiento ideal para aplicaciones de conversión de voltaje alimentadas por batería y a nivel de placa. El MAX660 también puede duplicar la tensión de salida de una fuente de alimentación de entrada o batería, proporcionando +9,35 V a 100 mA a partir de una entrada de +5 V.
Una clavija de control de frecuencia (FC) selecciona entre 10 kHz típ. u 80 kHz típ. (40 kHz mín.) para optimizar el tamaño del condensador y la corriente de reposo. La frecuencia del oscilador también puede ajustarse con un condensador externo o controlarse con un reloj externo. El MAX660 es una actualización del ICL7660 compatible con pines y de alta corriente.
El MAX660 está disponible en encapsulados DIP de 8 patillas y smalloutline en rangos de temperatura comercial, ampliado y militar.

 

Descripción detallada

El circuito de bomba de carga capacitiva del MAX660 invierte o duplica la tensión de entrada (ver Circuitos típicos de funcionamiento). Para obtener el máximo rendimiento, deben utilizarse condensadores de baja resistencia efectiva en serie (ESR). Consulte la sección Selección de condensadores para más detalles.
Cuando se utiliza el modo inversor con una tensión de alimentación inferior a 3V, LV debe conectarse a GND. Esto evita el circuito regulador interno y proporciona el mejor rendimiento en aplicaciones de bajo voltaje. Cuando se utiliza el modo inversor con una tensión de alimentación superior a 3V, LV puede conectarse a GND o dejarse abierto. La parte se opera típicamente con LV conectado a tierra, pero como LV puede dejarse abierto, la sustitución del MAX660 por el ICL7660 se simplifica. LV debe conectarse a tierra cuando se sobrecarga el OSC (véase la sección Cambio de la frecuencia del oscilador). Conecte LV a OUT (para cualquier tensión de alimentación) cuando utilice el modo de duplicación.

 

Convertidor de tensión negativa

La aplicación más común del MAX660 es como inversor de tensión con bomba de carga. El circuito de funcionamiento utiliza sólo dos condensadores externos, C1 y C2 (ver Circuitos de funcionamiento típicos).
Aunque su salida no está regulada activamente, el MAX660 es muy insensible a los cambios de corriente de carga. Una resistencia típica de la fuente de salida de 6,5Ω significa que con una entrada de +5V la tensión de salida es de -5V bajo carga ligera, y disminuye sólo a -4,35V con una carga de 100mA. La resistencia de la fuente de salida frente a la temperatura y la tensión de alimentación se muestran en los gráficos de Características típicas de funcionamiento.
La tensión de rizado de salida se calcula observando que la corriente de salida suministrada procede únicamente del condensador C2 durante la mitad del ciclo de la bomba de carga.

 

Selección de condensadores

Tres factores (además de la corriente de carga) afectan a la caída de tensión de salida del MAX660 con respecto a su valor ideal:
1) Resistencia de salida MAX660
2) ESR de los condensadores de la bomba (C1) y del depósito (C2)
3) Capacidad de C1 y C2

La caída de tensión causada por la resistencia de salida del MAX660 es la corriente de carga multiplicada por la resistencia de salida, y la pérdida en C2 es la corriente de carga multiplicada por la ESR de C2. Sin embargo, la pérdida en C1 es mayor porque maneja corrientes mayores que la corriente de carga durante el funcionamiento de la bomba de carga. Por lo tanto, la caída de tensión debida a C1 es aproximadamente cuatro veces la ESR de C1 multiplicada por la corriente de carga. En consecuencia, un condensador de ESR baja (o alta) tiene un impacto mucho mayor en el rendimiento de C1 que en el de C2.

Generalmente, a medida que aumenta la frecuencia de bombeo del MAX660, disminuyen proporcionalmente los valores de capacitancia necesarios para mantener un rizado y una resistencia de salida comparables. Estas curvas suponen una ESR del condensador de 0,25Ω y una resistencia de salida del MAX660 de 5,25Ω, por lo que la parte plana de la curva muestra una resistencia de salida efectiva de 6,5Ω (RO MAX660 + 4 (ESRC1) + ESRC2). Nota:Se utiliza RO = 5,25Ω, en lugar de los 6,5Ω típicos, porque la especificación típica incluye el efecto de las ESR de los condensadores del circuito de prueba.

Para reducir el rizado de salida causado por la bomba de carga, aumente el condensador de reserva C2 y/o reduzca su ESR. Además, el condensador de reserva debe tener una ESR baja si es importante filtrar el ruido de alta frecuencia en la salida.

No todos los fabricantes garantizan la ESR del condensador en el rango requerido por el MAX660. En general, la ESR del condensador es inversamente proporcional al tamaño físico, por lo que los valores de capacitancia más grandes y los valores nominales de voltaje más altos tienden a reducir la ESR.