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SGM3204 非稳压 200mA 电荷泵负电源产生电路#xff0c;LCEDA原理图请访问资源 SGM3204电荷泵负电源产生电路 SGM3204电荷泵负电源产生电路 一般描述
SGM3204从 1.4V 至 5.5V 的输入电压范围产生非稳压负输出电压。 该器件通常由 5V 或 3.3V 的预稳压电源轨供电。由于…前言
SGM3204 非稳压 200mA 电荷泵负电源产生电路LCEDA原理图请访问资源 SGM3204电荷泵负电源产生电路
SGM3204电荷泵负电源产生电路 一般描述
SGM3204从 1.4V 至 5.5V 的输入电压范围产生非稳压负输出电压。 该器件通常由 5V 或 3.3V 的预稳压电源轨供电。由于其宽输入电压范围两个或三个镍镉、镍氢或碱性电池以及一个锂离子电池也可以为它们供电。 只需三个外部电容器即可构建一个完整的DC/DC电荷泵逆变器。整个转换器采用小型封装可构建在50mm^2的电路板面积上。通过更换通常需要通过集成电路启动负载所需的肖特基二极管可以进一步减少电路板面积和元件数量。 该SGM3204可提供 200mA 的最大输出电流在宽输出电流范围内具有大于 80% 的典型转换效率。 该SGM3204采用 SOT-23-6 封装。其工作温度范围为-40°C至85°C。 SOT-23-6封装SGM3204丝印和外观
特征
反相输入电源电压 高达 200mA 的输出电流 输入电压范围 1.4V 至 5.5V 静态电流1.5mA TYP 950kHz 开关频率 集成有源肖特基二极管用于启动负载 -40°C至85°C工作温度范围 采用绿色 SOT-23-6 封装
应用
LCD偏置 射频功率放大器的砷化镓偏置 便携式仪器中的传感器电源 双极放大器电源
绝对最大额定值
电压范围 IN至GND…-0.3V至6V 输出至GND…-6V至0.3V CFLY- 至 GND…0.3V 至 VOUT - 0.3V CFLY至GND…-0.3V至VIN 0.3V 连续输出电流…250毫安 工作温度范围…-40°C 至 85°C 结温…150°摄氏度 存储温度范围…-65°C 至 150°C 引线温度焊接10s…260°摄氏度 ESD敏感性 HBM…7000伏 MM…400伏
SGM3204引脚定义俯视图 SGM3204引脚定义 引脚说明
名称引脚功能OUT1功率输出VOUT -VIN。使用输出滤波电容 COUT 将 OUT 旁路至 GND。IN2电源输入。连接到 1.4V 至 5.5V 范围内的输入电源。使用与跨接电容具有相同值的电容器将 IN 旁路到 GND。CFLY-3跨接电容器 CFLY 的负极端子。GND4接地。EN5启用控制。当EN “高电平”时芯片处于活动模式。当EN “低电平”时芯片处于关断模式。CFLY6跨接电容 CFLY 的正极端子。
详细说明
工作原理
SGM3204电荷泵反转施加到输入端的电压。为获得最佳性能请使用低等效串联电阻 ESR 电容器例如陶瓷。 在前半个周期内开关 S2 和 S4 打开开关 S1 和 S3 闭合电容器 CFLY 充电至 VIN 的电压。在后半周期S1 和 S3 开盘S2 和 S4 收盘。这将CFLY的正极端连接到GND将负极端连接到VOUT。通过并联CFLYCOUT带负电。输出端的实际电压比-VIN更为正因为开关S1 - S4具有电阻负载从COUT漏电。 图 1. 电荷泵工作原理 电荷泵输出电阻
SGM3204设备不是电压调节器。电荷泵输出源极电阻在室温下约为4.2Ω VIN 5V轻负载时VOUT接近5V。随着负载电流的增加VOUT将向GND下降。 V O U T − V I N − R O U T × I O U T V_{OUT} -V_{IN} - R_{OUT} × I_{OUT} VOUT−VIN−ROUT×IOUT
ROUT 转换器的输出电阻 RSWITCH 转换器内部单个MOSFET开关的电阻 fOSC 振荡器频率
效率注意事项
开关电容电压转换器的电源效率受三个因素的影响转换器IC的内部损耗、电容器的电阻损耗以及电容器之间电荷转移过程中的转换损耗。内部损耗与IC的内部功能有关例如驱动开关、振荡器等。这些损耗受输入电压、温度和频率等工作条件的影响。接下来的两个损耗与电压转换器电路的输出电阻有关。开关损耗是由于IC中MOSFET开关的导通电阻造成的。电荷泵电容损耗是由于其ESR而产生的。这些损耗与输出电阻之间的关系如下 PCAPACITOR 损耗 转换损耗 IOUT2 × ROUT 第一项是理想开关电容电路的有效电阻。当CFLY和COUT之间存在电压差时在电荷转移过程中会发生转换损耗。功率损耗为 转换损失
SGM3204的效率主要取决于它们在低输出电流下的静态电源电流和它们在高电流下的输出阻抗。
其中IQ 静态电流。
详细说明
电容器选型
为了保持最低的输出电阻请使用低ESR的电容器见表1。电荷泵输出电阻是CFLY和COUT的ESR的函数。 因此将电荷泵电容的ESR降至最低即可使总输出电阻降至最低。电容值与所需的输出电流以及输出噪声和纹波要求密切相关。只能使用相同类型的3.3μF电容器。
表 1.推荐电容值
电压VIOUT mACIN μFCFLY μFCOUT μF1.4 到 5.52003.33.33.3
输入电容 CIN
旁路输入电源以降低其交流阻抗和SGM3204开关噪声的影响。推荐的旁路取决于电路配置和负载连接位置。当逆变器从输出加载到GND时来自电源的电流在2×IOUT和零之间切换。因此如果电源具有高交流阻抗请使用大旁路电容例如等于 CFLY 值。当逆变器从 IN 加载到 OUT 时电路会持续消耗 2 × IOUT但短开关尖峰除外。一个0.1μF的旁路电容就足够了。
跨接电容器 CFLY
增加跨接电容的尺寸会降低输出电阻。较小的值可增加输出电阻。 超过某个点增加CFLY的电容的影响可以忽略不计因为输出电阻由内部开关电阻和电容ESR主导。
输出电容 COUT
增大输出电容的尺寸可降低输出纹波电压。降低其ESR可降低输出电阻和纹波。如果可以容忍更高的输出纹波则可以在轻负载下使用较小的电容值。使用以下公式计算峰峰值纹波。 V O U T R I P P L E I O U T f o s c × C O U T 2 × I o u t × E S R C O U T V_{OUT RIPPLE} \frac { I_{OUT}} {f_{osc} \times C_{OUT}} 2 \times Iout \times ESR_{COUT} VOUTRIPPLEfosc×COUTIOUT2×Iout×ESRCOUT
应用资料
电压逆变器
该器件最常见的应用是电荷泵电压反相器见图2。该应用只需要两个外部元件电容器CFLY和COUT以及旁路电容器如有必要。
图2.典型工作电路 电荷泵电压反相器 为了获得最大的输出电流和最佳性能建议使用三个3.3μF的陶瓷电容器。对于较低的电流或较高的允许输出电压纹波也可以使用其他电容器。建议输出电容的最小值为3.3μF。当飞散电容低于3.3μF时最大输出功率会降低。
