Microchip TC962：高性能高電流電荷泵DC - DC轉(zhuǎn)換器解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，DC - DC轉(zhuǎn)換器是實現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵組件。Microchip推出的TC962高電流電荷泵DC - DC轉(zhuǎn)換器憑借其諸多出色特性，在眾多應(yīng)用場景中脫穎而出。本文將詳細(xì)介紹這款轉(zhuǎn)換器的特點、應(yīng)用、電氣特性等內(nèi)容。

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一、TC962的顯著特點

1. 兼容性強(qiáng)

TC962與TC7662、ICL7662、SI7661引腳兼容，這意味著在設(shè)計中可以方便地進(jìn)行替代，為工程師提供了更多選擇和靈活性。

2. 高輸出電流

它能夠提供高達(dá)80 mA的輸出電流，相較于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的TC7662的20 mA，性能有了顯著提升，能滿足更多對功率要求較高的應(yīng)用場景。

3. 無需外部二極管

在實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換時，無需額外的外部二極管，簡化了電路設(shè)計，減少了元件數(shù)量，降低了成本和電路板空間。

4. 寬工作范圍與低輸出阻抗

具備3V至18V的寬工作電壓范圍，適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境。典型輸出阻抗低至28Ω，能夠更有效地傳輸電能，減少能量損耗。

5. 去除低電壓終端及頻率翻倍功能

一些TC7662應(yīng)用中所需的低電壓終端（引腳6）在TC962中被消除。將該引腳接地可使振蕩器頻率從12 kHz翻倍至24 kHz，從而在大多數(shù)應(yīng)用中使用更小的電容獲得相同的輸出電流和紋波，進(jìn)一步節(jié)省電路板空間。

6. 片上齊納應(yīng)用

引腳1在TC962中是一個電壓參考齊納，在TC962為外部調(diào)節(jié)器電路提供電流且調(diào)節(jié)器電路需要參考電壓時非常有用。該齊納在5 mA電流下為6.4V，動態(tài)阻抗為12Ω。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

1. 計算機(jī)與存儲設(shè)備

在筆記本電腦和磁盤驅(qū)動器中，TC962能夠為各種電路模塊提供穩(wěn)定的電源，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

2. 工業(yè)儀器

過程儀器對電源的穩(wěn)定性和精度要求較高，TC962的高性能特性可以滿足其需求，保障儀器的準(zhǔn)確測量和控制。

3. 控制器應(yīng)用

基于微處理器（μP）的控制器需要可靠的電源供應(yīng)，TC962能夠提供穩(wěn)定的電壓和足夠的電流，保證控制器的穩(wěn)定工作。

三、設(shè)備選型與電氣特性

1. 設(shè)備選型

工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境和設(shè)計要求選擇合適的型號。

2. 電氣特性

• 絕對最大額定值：包括電源電壓、輸入電壓、引腳電流、ESD保護(hù)、輸出短路等參數(shù)，使用時需確保不超過這些額定值，以免對器件造成永久性損壞。例如，電源電壓（VDD至GND）最大為 +18V，輸入電壓任何引腳范圍為 (VDD + 0.3) 至 (VSS - 0.3) 等。
• 電氣規(guī)格：在 (V{DD}=15V)、(T{A}=25^{circ}C) 的條件下，給出了如電源電流、輸出源電阻、振蕩器頻率、功率效率、電壓效率、齊納電壓和齊納阻抗等參數(shù)的典型值和范圍。例如，振蕩器頻率在引腳6開路時為12 kHz，引腳6接地時為24 kHz；功率效率典型值為97%等。

四、引腳說明與工作原理

1. 引腳說明

不同封裝的TC962引腳功能有所不同，但主要功能包括齊納陰極、外部電容連接、接地、輸出電壓、頻率控制等。例如，在8引腳封裝中，引腳1是齊納陰極，引腳2和4分別連接外部CP電容的正負(fù)極等。了解引腳功能對于正確使用TC962至關(guān)重要。

2. 工作原理

TC962是一種電容泵（有時也稱為開關(guān)電容電路），通過四個MOSFET開關(guān)控制電容的充電和放電。在一個周期內(nèi)，SW1和SW2同時導(dǎo)通，將 (C{P}) 充電到電源電壓 (V{IN})；在下一個周期，SW1和SW2關(guān)閉，經(jīng)過短暫間隔后SW3和SW4導(dǎo)通，將 (C{P}) 的電荷轉(zhuǎn)移到 (C{R}) 并使極性反轉(zhuǎn)，從而得到負(fù)電壓。振蕩器提供脈沖給觸發(fā)器，再通過電平轉(zhuǎn)換器驅(qū)動開關(guān)，其頻率可通過引腳7和引腳6進(jìn)行控制。

五、應(yīng)用注意事項

1. 閂鎖效應(yīng)

由于所有CMOS結(jié)構(gòu)都包含寄生SCR，使用時必須注意防止任何輸入電壓超出電源軌，否則會發(fā)生閂鎖效應(yīng)，可能導(dǎo)致器件損壞。如不在電源輸入端設(shè)置電流限制，閂鎖現(xiàn)象會造成更嚴(yán)重的后果。

2. 典型特性參考

文檔中給出了振蕩器頻率與電容、電源電流與溫度、功率轉(zhuǎn)換效率與負(fù)載電流等之間的典型特性曲線。但這些數(shù)據(jù)是基于有限數(shù)量的樣本統(tǒng)計得出的，僅作為參考，實際性能不做測試和保證。在設(shè)計時，工程師需要根據(jù)具體情況進(jìn)行綜合考慮。

六、總結(jié)

Microchip的TC962高電流電荷泵DC - DC轉(zhuǎn)換器憑借其高輸出電流、寬工作范圍、簡化的設(shè)計等優(yōu)點，為電子工程師在電源設(shè)計方面提供了一個優(yōu)秀的選擇。它適用于多種不同的應(yīng)用場景，通過合理的選型和正確的使用方法，能夠提高電路的性能和穩(wěn)定性。作為電子工程師，在實際應(yīng)用中你是否也遇到過類似DC - DC轉(zhuǎn)換器的選型和設(shè)計難題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。