LTC1550/LTC1551：低噪声开关电容调节电压反相器的卓越之选

在电子设计领域，对于电压反相器的需求日益增长，尤其是在需要从单电源产生负电压的应用场景中。LINEAR TECHNOLOGY的LTC1550/LTC1551低噪声开关电容调节电压反相器凭借其出色的性能，成为了众多工程师的首选。本文将深入剖析这款器件的特点、应用及设计要点。

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一、产品特性亮点

1. 单电源产生负电压

LTC1550/LTC1551能够从单个正电源产生稳定的负电压，这一特性在许多需要正负电源的电路中非常实用，大大简化了电源设计。

2. 低输出纹波

典型输出纹波小于1mVP - P，这对于对电源噪声敏感的应用，如射频和通信设备，至关重要。低纹波可以有效减少对系统性能的干扰，提高信号质量。

3. 高电荷泵频率

高达900kHz的典型电荷泵频率，不仅有助于降低输出纹波，还能减少外部电容的尺寸。使用0.1µF的小电荷泵电容即可满足要求，节省了电路板空间。

4. 低功耗

具有关机模式，可将电源电流降至小于1µA，这对于电池供电系统尤为重要，能够显著延长电池续航时间。

5. 高输出电流

在VCC = 5V时，可提供高达10mA的输出电流，能够满足大多数负载的需求。

6. 输出调节

输出调节精度可达5%，确保了稳定的输出电压。

7. 多种封装可选

提供SO - 8和16引脚SSOP封装，方便不同应用场景的选择。

二、应用领域广泛

1. GaAs FET偏置发生器

在便携式射频和蜂窝电话应用中，LTC1550/LTC1551可作为GaAs发射FET的偏置电压发生器，为其提供稳定的负偏置电压。

2. 负电源发生器

为需要负电源的电路提供稳定的负电压输出。

3. 电池供电系统

其低功耗特性使其非常适合电池供电系统，能够有效延长电池使用寿命。

4. 单电源应用

在单电源系统中，可方便地产生负电压，满足系统对正负电源的需求。

三、典型应用电路

以 - 4.1V输出的GaAs FET偏置发生器为例，电路连接如下： 该电路中，VCC为4.5V - 6.5V的单电源输入，通过LTC1550/LTC1551产生 - 4.1V的稳定输出，为发射机提供偏置电压。

四、电气特性分析

1. 电源电压

LTC1550CGN/LTC1550IGN的电源电压范围为2.7V - 6.5V，LTC1550CS8 - 4.1/LTC1551CS8 - 4.1的电源电压范围为4.5V - 6.5V。

2. 参考电压

参考电压典型值为1.24V。

3. 电源电流

在正常工作模式下，VCC = 5V时，典型电源电流为4.25mA；在关机模式下，电源电流可降至0.2µA。

4. 内部振荡器频率

典型值为900kHz。

5. 输出调节

在不同的电源电压和输出电流条件下，输出电压的调节精度在一定范围内保持稳定。例如，在2.7V ≤ VCC ≤ 6.5V，0 ≤ IOUT ≤ 5mA的条件下，输出电压在 - 1.575V至 - 1.425V之间。

五、引脚功能详解

1. SHDN

关机引脚，TTL兼容。LTC1550的SHDN引脚为低电平有效，LTC1551的SHDN引脚为高电平有效。当该引脚处于有效电平状态时，器件进入关机模式，电荷泵停止工作，输出电压降至0V，静态电流典型值降至0.2µA。

2. VCC

电源引脚，需要在4.5V - 6.5V（固定电压版本）或2.7V - 6.5V（可调电压版本）的输入电压范围内工作。为了减少输出噪声和纹波，VCC引脚需要通过至少0.1µF的电容旁路到PGND（8引脚封装为GND），并推荐使用4.7µF或更大的旁路电容。

3. C1 + 和C1 -

C1正、负输入引脚，需要连接一个0.1µF的电容。

4. OUT

负电压输出引脚，需要通过4.7µF或更大的电容旁路到地，以确保调节器环路的稳定性。推荐使用至少10µF的电容来提供指定的输出纹波，并使用一个0.1µF的低ESR电容来减少输出的高频尖峰。

5. GND

接地引脚，应连接到低阻抗接地，使用接地平面有助于减少调节误差。

6. CPOUT

负电荷泵输出引脚，需要连接一个0.1µF的存储电容到地。

7. SENSE

连接到VOUT，LTC1550/LTC1551内部调节器使用该引脚来感应输出电压。为了实现最佳调节效果，SENSE应靠近输出负载连接。

8. SSOP封装特有引脚

• PGND：电源接地，应连接到低阻抗接地，并与AGND保持相同电位。
• AGND：模拟接地，应连接到接地平面以减少调节误差。
• REG：开漏输出引脚，当输出电压在设定值的5%以内时，该引脚拉低。在5V电源下，可吸收7mA的电流到地。外部电路需要提供上拉电阻，否则REG引脚无法拉高。REG引脚的电压可以超过VCC，并且可以上拉到高于地12V而不会损坏器件。
• ADJ：仅适用于可调版本，是外部电阻分压器的反馈点。需要从AGND到VOUT连接一个分压器，将分压点连接到ADJ。注意，电阻分压器的连接方式与传统的负调节器相反。
• NC：无内部连接。

六、电容选择要点

1. 输出电容

输出电容对输出纹波和噪声性能有显著影响。一般来说，较大的输出电容可以提供更低的输出纹波。为了将纹波保持在1mVP - P以下，需要使用10µF或更大的电容，并并联一个0.1µF的陶瓷电容。在所有情况下，输出端至少需要4.7µF的电容来保证环路稳定性。

2. 输入旁路电容

输入旁路电容（CIN）对输出纹波也有较大影响。CIN在充电飞跨电容（C1）时提供LTC1550/LTC1551的大部分电源电流。输入旁路不足会导致电荷泵切换时VCC电源电压下降，使输出线性调节器暂时停止调节。CIN应尽可能靠近LTC1550/LTC1551安装，其值应明显大于C1。低ESR的钽电容通常能提供足够的性能。一般来说，在VCC处使用4.7µF的钽电容可以满足大多数应用的输出纹波要求。

七、总结

LTC1550/LTC1551低噪声开关电容调节电压反相器以其出色的性能和丰富的特性，为电子工程师在电源设计中提供了一个可靠的解决方案。无论是在便携式设备、通信系统还是其他需要负电压的应用中，都能发挥重要作用。在设计过程中，合理选择电容和正确连接引脚是确保器件性能的关键。你在使用类似电压反相器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。