ICL7660 Gerilim İnvertörü DC-DC Çevirici Entegresi DIP-8

ICL7660, pozitif DC giriş gerilimini yaklaşık aynı büyüklükte negatif DC gerilime dönüştürmek için kullanılan CMOS charge-pump tipi DC-DC çevirici entegresidir. Bobin gerektirmeden yalnızca harici kondansatörler kullanarak negatif besleme hattı oluşturabilir.

Örneğin +5V giriş uygulandığında, yük durumuna bağlı olarak yaklaşık -5V çıkış elde edilebilir. Bu özelliği sayesinde op-amp devreleri, analog devreler, sensör uygulamaları ve küçük negatif besleme gerilimine ihtiyaç duyan elektronik sistemlerde kullanılabilir.

Teknik Özellikler

• Model: ICL7660
• Ürün Tipi: Charge-Pump DC-DC Voltaj Dönüştürücü
• Temel Fonksiyon: Pozitif gerilimi negatif gerilime çevirme
• Çalışma Giriş Gerilimi: 1.5V - 10V
• Negatif Çıkış: Yaklaşık -VIN
• Maksimum Çıkış Akımı: 20mA sınıfı
• Tipik Anahtarlama / Osilatör Frekansı: Yaklaşık 10kHz
• Tipik Açık Devre Gerilim Dönüşüm Verimi: %99.9'a kadar
• Tipik Güç Verimi: %98'e kadar
• Harici Bobin Gereksinimi: Yok
• Negatif Gerilim Üretimi İçin Harici Eleman: 2 Adet Kondansatör
• Paket Tipi: DIP-8 / PDIP-8
• Pin Sayısı: 8
• Montaj Tipi: THT / Delikli Montaj

Not: Çıkış gerilimi yük altında tam olarak -VIN değerine eşit değildir. Entegrenin iç anahtar direnci, kondansatörlerin ESR değerleri ve yük akımı nedeniyle çıkışta belirli miktarda gerilim düşümü ve ripple oluşur.

ICL7660 Pin Yapısı ve -5V Çıkış Örneği

Görsel Uyarısı: Örnek devrede kullanılan C2 elektrolitik kondansatörün polaritesine dikkat edilmelidir. Negatif çıkış uygulamasında C2'nin pozitif (+) ucu GND'ye, negatif (-) ucu ise VOUT / Pin 5'e bağlanmalıdır.

Pin Açıklamaları

• Pin 1 - NC: Standart ICL7660 modelinde bağlantı yapılmaz
• Pin 2 - CAP+: Charge-pump kondansatörünün pozitif terminal bağlantısı
• Pin 3 - GND: Toprak bağlantısı
• Pin 4 - CAP-: Charge-pump kondansatörünün negatif terminal bağlantısı
• Pin 5 - VOUT: Negatif voltaj çıkışı
• Pin 6 - LV: Düşük voltaj çalışma kontrol pini
• Pin 7 - OSC: Dahili osilatör bağlantısı / harici frekans kontrolü
• Pin 8 - V+: Pozitif giriş besleme terminali

Çalışma Prensibi

ICL7660 klasik bir lineer regülatör veya bobinli anahtarlamalı dönüştürücü değildir. Entegre içerisindeki MOSFET anahtarlar ve harici kondansatörler kullanılarak elektrik yükü periyodik olarak taşınır.

İlk aşamada charge-pump kondansatörü giriş gerilimine şarj edilir. Daha sonra dahili anahtarların konumu değiştirilerek kondansatörün referans noktası ters çevrilir ve çıkış tarafında negatif gerilim oluşturulur.

İdeal durumda:

VOUT ≈ -VIN

Örneğin:

VIN = +5V → VOUT ≈ -5V

Gerçek çıkış değeri yük akımı ve devre kayıpları nedeniyle ideal değerden bir miktar düşük olabilir.

Charge-Pump Kondansatörleri

Standart negatif gerilim dönüştürücü bağlantısında iki temel harici kondansatör kullanılır.

• C1 - Pump Kondansatörü: Pin 2 CAP+ ile Pin 4 CAP- arasına bağlanır
• C2 - Çıkış Rezervuar Kondansatörü: VOUT ile GND arasına bağlanır

Üreticinin tipik uygulamasında 10µF kondansatörler kullanılabilir. Daha yüksek kapasite ve düşük ESR değerleri, özellikle yük altında çıkış ripple'ının ve kayıpların azaltılmasına yardımcı olabilir.

Elektrolitik Kondansatör Polaritesi

Polarize elektrolitik kondansatör kullanılıyorsa bağlantı yönüne özellikle dikkat edilmelidir.

• C1 (+): Pin 2 CAP+
• C1 (-): Pin 4 CAP-
• C2 (+): GND / Pin 3
• C2 (-): VOUT / Pin 5

Negatif çıkış nedeniyle C2'nin polaritesi klasik pozitif besleme filtre devrelerine göre ters görünür. Yanlış polaritede elektrolitik kondansatör kullanılması komponentin zarar görmesine neden olabilir.

LV Düşük Voltaj Pini

Pin 6 üzerindeki LV bağlantısı düşük giriş gerilimlerinde dahili regülatörü bypass ederek çalışma performansını iyileştirmek amacıyla kullanılabilir.

Besleme gerilimi yaklaşık 3.5V'un altındaysa LV pini GND'ye bağlanabilir. Daha yüksek besleme gerilimlerinde ise LV pini açık bırakılmalıdır.

Önemli: 3.5V'un üzerindeki besleme gerilimlerinde LV pininin GND'ye bağlanması önerilmez.

OSC Pini

Pin 7, dahili osilatöre erişim sağlar. Standart uygulamada harici bağlantı yapılmadan açık bırakılabilir ve ICL7660 yaklaşık 10kHz nominal dahili osilatör frekansıyla çalışır.

Uygulamaya göre OSC pinine harici kondansatör bağlanarak frekans düşürülebilir veya uygun harici saat sinyaliyle osilatör sürülebilir.

Çıkış Akımı

ICL7660 yüksek güçlü bir DC-DC dönüştürücü değildir. Düşük akımlı negatif besleme hatları oluşturmak için tasarlanmıştır.

PDIP ICL7660 ürünlerinde 20mA sınıfında maksimum çıkış akımı belirtilmektedir. Ancak yük akımı yükseldikçe çıkış gerilim düşümü ve ripple da artar.

Bu nedenle op-amp negatif besleme, analog sensör devreleri ve düşük güçlü yardımcı raylar gibi düşük akım uygulamalarında daha uygundur.

Bobinsiz DC-DC Dönüşüm

ICL7660 charge-pump yöntemi kullandığı için endüktör veya transformatöre ihtiyaç duymaz. Bu durum düşük güçlü uygulamalarda devreyi küçültür ve harici komponent sayısını azaltır.

Özellikle birkaç miliamperlik negatif gerilim ihtiyacının bulunduğu analog devrelerde basit bir çözüm sunar.

Op-Amp Negatif Besleme Üretimi

Tek bir +5V kaynağın bulunduğu sistemlerde bazı operasyonel amplifikatör devreleri için negatif besleme gerekebilir.

ICL7660 kullanılarak +5V kaynaktan yaklaşık -5V yardımcı besleme elde edilerek analog devre için çift kutuplu besleme oluşturulabilir:

+5V → ICL7660 → yaklaşık -5V

Bu yöntem düşük akım tüketen op-amp ve analog devreler için kullanışlıdır.

Voltaj Çoğaltıcı Uygulamaları

ICL7660 yalnızca negatif voltaj üretmek için kullanılmaz. Uygun harici bağlantılarla voltaj iki katlayıcı ve çoklayıcı devrelerde de kullanılabilir.

Bu uygulamalarda elde edilebilecek gerçek çıkış gerilimi diyot düşümleri, yük akımı, iç direnç ve kondansatör özelliklerine bağlıdır.

ICL7660 ve ICL7660A Farkı

Standart ICL7660 ve ICL7660A benzer çalışma prensibine sahiptir ancak giriş gerilimi aralıkları farklıdır:

• ICL7660: 1.5V - 10V
• ICL7660A: 1.5V - 12V

Bu nedenle standart ICL7660 ürünü için 12V giriş uygulanmamalıdır. Kullanılan komponentin tam model kodu kontrol edilmelidir.

Devre Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

• Standart ICL7660 çalışma giriş gerilimi 1.5V - 10V arasındadır
• ICL7660A ile standart ICL7660'un maksimum giriş gerilimleri aynı değildir
• VOUT ideal olarak yaklaşık -VIN değerindedir
• Yük altında çıkış geriliminde düşüm oluşur
• C1'in pozitif ucu CAP+ / Pin 2 tarafına bağlanmalıdır
• C2'nin pozitif ucu GND tarafına bağlanmalıdır
• 3.5V üzerindeki beslemelerde LV pini açık bırakılmalıdır
• OSC pini normal çalışmada açık bırakılabilir
• Düşük ESR'li kondansatörler ripple ve kayıpların azaltılmasına yardımcı olur
• ICL7660 yüksek akımlı yük sürmek için tasarlanmamıştır

Kullanım Alanları

• Op-amp negatif besleme üretimi
• Analog devreler
• Sensör devreleri
• Veri toplama sistemleri
• Düşük güçlü negatif voltaj üretimi
• Çift kutuplu besleme oluşturma
• Voltaj inverter devreleri
• Voltaj iki katlayıcı devreler
• Taşınabilir ve pilli elektronik sistemler
• Elektronik eğitim ve deney projeleri

Paket İçeriği

• 1 Adet ICL7660 Gerilim İnvertörü DC-DC Çevirici Entegresi DIP-8