LTC1550/LTC1551：低噪聲開(kāi)關(guān)電容調(diào)節(jié)電壓反相器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于電壓反相器的需求日益增長(zhǎng)，尤其是在需要從單電源產(chǎn)生負(fù)電壓的應(yīng)用場(chǎng)景中。LINEAR TECHNOLOGY的LTC1550/LTC1551低噪聲開(kāi)關(guān)電容調(diào)節(jié)電壓反相器憑借其出色的性能，成為了眾多工程師的首選。本文將深入剖析這款器件的特點(diǎn)、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 單電源產(chǎn)生負(fù)電壓

LTC1550/LTC1551能夠從單個(gè)正電源產(chǎn)生穩(wěn)定的負(fù)電壓，這一特性在許多需要正負(fù)電源的電路中非常實(shí)用，大大簡(jiǎn)化了電源設(shè)計(jì)。

2. 低輸出紋波

典型輸出紋波小于1mVP - P，這對(duì)于對(duì)電源噪聲敏感的應(yīng)用，如射頻和通信設(shè)備，至關(guān)重要。低紋波可以有效減少對(duì)系統(tǒng)性能的干擾，提高信號(hào)質(zhì)量。

3. 高電荷泵頻率

高達(dá)900kHz的典型電荷泵頻率，不僅有助于降低輸出紋波，還能減少外部電容的尺寸。使用0.1μF的小電荷泵電容即可滿足要求，節(jié)省了電路板空間。

4. 低功耗

具有關(guān)機(jī)模式，可將電源電流降至小于1μA，這對(duì)于電池供電系統(tǒng)尤為重要，能夠顯著延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

5. 高輸出電流

在VCC = 5V時(shí)，可提供高達(dá)10mA的輸出電流，能夠滿足大多數(shù)負(fù)載的需求。

6. 輸出調(diào)節(jié)

輸出調(diào)節(jié)精度可達(dá)5%，確保了穩(wěn)定的輸出電壓。

7. 多種封裝可選

提供SO - 8和16引腳SSOP封裝，方便不同應(yīng)用場(chǎng)景的選擇。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

1. GaAs FET偏置發(fā)生器

在便攜式射頻和蜂窩電話應(yīng)用中，LTC1550/LTC1551可作為GaAs發(fā)射FET的偏置電壓發(fā)生器，為其提供穩(wěn)定的負(fù)偏置電壓。

2. 負(fù)電源發(fā)生器

為需要負(fù)電源的電路提供穩(wěn)定的負(fù)電壓輸出。

3. 電池供電系統(tǒng)

其低功耗特性使其非常適合電池供電系統(tǒng)，能夠有效延長(zhǎng)電池使用壽命。

4. 單電源應(yīng)用

在單電源系統(tǒng)中，可方便地產(chǎn)生負(fù)電壓，滿足系統(tǒng)對(duì)正負(fù)電源的需求。

三、典型應(yīng)用電路

以 - 4.1V輸出的GaAs FET偏置發(fā)生器為例，電路連接如下： 該電路中，VCC為4.5V - 6.5V的單電源輸入，通過(guò)LTC1550/LTC1551產(chǎn)生 - 4.1V的穩(wěn)定輸出，為發(fā)射機(jī)提供偏置電壓。

四、電氣特性分析

1. 電源電壓

LTC1550CGN/LTC1550IGN的電源電壓范圍為2.7V - 6.5V，LTC1550CS8 - 4.1/LTC1551CS8 - 4.1的電源電壓范圍為4.5V - 6.5V。

2. 參考電壓

參考電壓典型值為1.24V。

3. 電源電流

在正常工作模式下，VCC = 5V時(shí)，典型電源電流為4.25mA；在關(guān)機(jī)模式下，電源電流可降至0.2μA。

4. 內(nèi)部振蕩器頻率

典型值為900kHz。

5. 輸出調(diào)節(jié)

在不同的電源電壓和輸出電流條件下，輸出電壓的調(diào)節(jié)精度在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。例如，在2.7V ≤ VCC ≤ 6.5V，0 ≤ IOUT ≤ 5mA的條件下，輸出電壓在 - 1.575V至 - 1.425V之間。

五、引腳功能詳解

1. SHDN

關(guān)機(jī)引腳，TTL兼容。LTC1550的SHDN引腳為低電平有效，LTC1551的SHDN引腳為高電平有效。當(dāng)該引腳處于有效電平狀態(tài)時(shí)，器件進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，電荷泵停止工作，輸出電壓降至0V，靜態(tài)電流典型值降至0.2μA。

2. VCC

電源引腳，需要在4.5V - 6.5V（固定電壓版本）或2.7V - 6.5V（可調(diào)電壓版本）的輸入電壓范圍內(nèi)工作。為了減少輸出噪聲和紋波，VCC引腳需要通過(guò)至少0.1μF的電容旁路到PGND（8引腳封裝為GND），并推薦使用4.7μF或更大的旁路電容。

3. C1 + 和C1 -

C1正、負(fù)輸入引腳，需要連接一個(gè)0.1μF的電容。

4. OUT

負(fù)電壓輸出引腳，需要通過(guò)4.7μF或更大的電容旁路到地，以確保調(diào)節(jié)器環(huán)路的穩(wěn)定性。推薦使用至少10μF的電容來(lái)提供指定的輸出紋波，并使用一個(gè)0.1μF的低ESR電容來(lái)減少輸出的高頻尖峰。

5. GND

接地引腳，應(yīng)連接到低阻抗接地，使用接地平面有助于減少調(diào)節(jié)誤差。

6. CPOUT

負(fù)電荷泵輸出引腳，需要連接一個(gè)0.1μF的存儲(chǔ)電容到地。

7. SENSE

連接到VOUT，LTC1550/LTC1551內(nèi)部調(diào)節(jié)器使用該引腳來(lái)感應(yīng)輸出電壓。為了實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)節(jié)效果，SENSE應(yīng)靠近輸出負(fù)載連接。

8. SSOP封裝特有引腳

• PGND：電源接地，應(yīng)連接到低阻抗接地，并與AGND保持相同電位。
• AGND：模擬接地，應(yīng)連接到接地平面以減少調(diào)節(jié)誤差。
• REG：開(kāi)漏輸出引腳，當(dāng)輸出電壓在設(shè)定值的5%以內(nèi)時(shí)，該引腳拉低。在5V電源下，可吸收7mA的電流到地。外部電路需要提供上拉電阻，否則REG引腳無(wú)法拉高。REG引腳的電壓可以超過(guò)VCC，并且可以上拉到高于地12V而不會(huì)損壞器件。
• ADJ：僅適用于可調(diào)版本，是外部電阻分壓器的反饋點(diǎn)。需要從AGND到VOUT連接一個(gè)分壓器，將分壓點(diǎn)連接到ADJ。注意，電阻分壓器的連接方式與傳統(tǒng)的負(fù)調(diào)節(jié)器相反。
• NC：無(wú)內(nèi)部連接。

六、電容選擇要點(diǎn)

1. 輸出電容

輸出電容對(duì)輸出紋波和噪聲性能有顯著影響。一般來(lái)說(shuō)，較大的輸出電容可以提供更低的輸出紋波。為了將紋波保持在1mVP - P以下，需要使用10μF或更大的電容，并并聯(lián)一個(gè)0.1μF的陶瓷電容。在所有情況下，輸出端至少需要4.7μF的電容來(lái)保證環(huán)路穩(wěn)定性。

2. 輸入旁路電容

輸入旁路電容（CIN）對(duì)輸出紋波也有較大影響。CIN在充電飛跨電容（C1）時(shí)提供LTC1550/LTC1551的大部分電源電流。輸入旁路不足會(huì)導(dǎo)致電荷泵切換時(shí)VCC電源電壓下降，使輸出線性調(diào)節(jié)器暫時(shí)停止調(diào)節(jié)。CIN應(yīng)盡可能靠近LTC1550/LTC1551安裝，其值應(yīng)明顯大于C1。低ESR的鉭電容通常能提供足夠的性能。一般來(lái)說(shuō)，在VCC處使用4.7μF的鉭電容可以滿足大多數(shù)應(yīng)用的輸出紋波要求。

七、總結(jié)

LTC1550/LTC1551低噪聲開(kāi)關(guān)電容調(diào)節(jié)電壓反相器以其出色的性能和豐富的特性，為電子工程師在電源設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)可靠的解決方案。無(wú)論是在便攜式設(shè)備、通信系統(tǒng)還是其他需要負(fù)電壓的應(yīng)用中，都能發(fā)揮重要作用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇電容和正確連接引腳是確保器件性能的關(guān)鍵。你在使用類似電壓反相器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。