LM2781超低纹波开关电容电压型逆变器
2003年3月
LM2781
超低纹波开关电容电压型逆变器
概述
该LM2781是一个电荷泵，反相输入电压
在1.8V的范围内以5.5V至相应的输出
-1.8V的电压为-5.5V 。以使用三个或四个低成本
外部陶瓷电容， LM2781可以提供高达
50mA输出电流。
该LM2781工作在210kHz的典型开关频率
昆西以减少电源电流（典型值0.7毫安） 。两个充电
泵运行180错相，以显著降低
输出电压纹波相比于传统的单
阶段的电荷泵电路。如果较大的输出纹波可
的耐受性，可选电容器C2可被省略，以减少
该解决方案的成本和尺寸。该LM2781是可
采用8引脚微型SMD芯片级封装。
另请参阅： LM2780 ，一个慢时钟（ 12kHz的典型值）的版本，这
拓扑具有极低的电源电流。
特点
n
反相输入电压
n
超低电压纹波和8Ω典型输出
电阻与两个浮动电容器
n
18Ω使用的一个飞电容输出电阻
n
210kHz （典型值）开关频率
n
8引脚micro SMD封装（ 1.4毫米X 1.4毫米X 0.5mm）的
应用
n
n
n
n
n
n
手机
寻呼机
掌上电脑
运算放大器电源
接口电源
手持式仪器
典型应用电路
20044701
2003美国国家半导体公司
DS200447
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LM2781
绝对最大额定值
2)
（注1 ，
如果是用于军事/航空航天特定网络版设备是必需的，
请向美国国家半导体销售办事处/
经销商咨询具体可用性和规格。
V
IN
脚：电压GND
SD引脚：电压GND
(V
IN
输出短路到GND时长
（注3）
最高结温
(T
J- MAX
)
存储温度范围
盘温度
（焊接， 10秒）
-0.3V至5.8V
-0.3V到
+ 0.3V ） ，以
5.8V最大
1秒。
150C
-65 ° C至+ 150°C
265C
（注2,7）
ESD额定值（注4 ）
人体模型
机器型号
2kV
200V
工作额定值
（注1,2 ）
输入电压范围
结温（T
J
）范围
环境温度（T
A
）范围
（注5 ）
1.8V至5.5V
-40 ° C至+ 90°C
-40 ° C至+ 85°C
热性能
结到环境的热
电阻（ θ
JA
） ， TPA08套餐
（注6 ）
220C/W
电气特性
标准typface限制为T
J
= 25°C ，而在极限
粗体
则适用于整个工作结温
范围（ -40℃
≤
T
J
≤
+ 90C ） 。除非另有说明：规格适用于LM2781的典型应用电路（第1 ）。
V
IN
= 5.0V ，V （ SD ） = 0V ，和C
IN
= C
OUT
= C1 = C2 = 1μF 。 （注8）
符号
R
OUT
I
Q
I
SD
F
SW
V
SD
参数
输出电阻
（注9 ）
电源电流
关断电源电流
开关频率
关断引脚的逻辑电平
正常工作
1.8V
≤
V
IN
≤
5.5V
关断模式
1.8V
≤
V
IN
≤
5.5V
V
OUTP -P
P
EFF
输出电压纹波
功率英法fi效率
V
IN
= 5.0V ，我
OUT
= 10毫安
V
IN
= 5.0V ，我
OUT
= 10毫安
条件
I
OUT
= 10毫安， C2 = 1μF
I
OUT
= 10毫安， C2删除
空载
V（ SD ） = 5.0V
100
0
0.5xV
IN
10
92
民
典型值
8
18
0.7
0.1
210
最大
30
40
1.4
0.5
400
0.5
V
IN
V
单位
mA
A
千赫
mV
%
注1 ：
最大极限值是指超出这可能会损坏部件的限制。额定工作值是根据其运行情况
该装置保证的。工作额定值并不意味着保证性能的限制。为了保证性能的限制和相关的测试条件，请参阅
电气特性表。
注2 ：
所有的电压都是相对于在GND引脚的潜力。
注3 ：
V
OUT
可能短路至GND一秒无损伤，当环境温度等于或低于85℃ 。 V的长期或反复短裤
OUT
到GND ，可能会损坏该设备，并且应该避免。
注4 ：
在人体模型是一个100pF电容通过1.5kΩ电阻向每个引脚放电。机器模型是一个200pF的电容放电
直接向每个引脚。
注5 ：
最高环境温度（T
A- MAX
）是依赖于最大工作结温（T
J- MAX -OP
= 90C ） ，最大功耗
该装置中的应用程序（ P的
D- MAX
），以及部分中应用的结点到环境的热阻（ θ
JA
） ，给出由下式：T已
A- MAX
= T
J- MAX -OP
- (θ
JA
X P
D- MAX
).
注6 ：
结到环境的micro SMD封装的热阻是高度应用和电路板布局有关。
注7 ：
最大和最小限制是由设计，测试或统计分析保证。典型的数字也无法保证，但代表了最常见的情况。
注8 ：
C
IN
, C
OUT
，C1和C2 ：在设置电气特性采用低ESR的表面贴装陶瓷电容器（MLCC ） 。
注9 ：
输出电阻的模型在输出端上的电压降，从内部开关电阻，电容器的ESR ，并且电荷泵电荷转移产生的
的特点。输出电压可以预见使用以下等式： V
OUT
= -[V
IN
- (I
OUT
个R
OUT
)]
3
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LM2781
框图
20044710
操作说明
该LM2781是开关电容电压逆变器
产生负输出电压从正输入
电压。为了减小输出电压纹波的LM2781 CON-
tains的操作180了两个电荷泵转换器
阶段。这两个电荷泵可以在块被看作
上图中。
一个基本的开关电容器逆变器是一个两相的电荷
泵电路，从输入传送的电荷向
输出采用飞跨电容。电荷泵1块
图将被用来说明一个单一的操作
电荷泵。无视电荷泵2图中
现在。在第1阶段（ φ1 ） ，电荷泵的CLK1A信号1
高，并且MOSFET开关S1A和S1B为ON 。为
电荷泵1 ，这是充电阶段，随着飞
电容器C1被充电到输入电压。在第二
相（ φ2 ） ， C1的正电荷的板被连接到
通过开关S1C GND和负电的板是
连接到通过开关S1D的输出。这导致
输出电压是在幅度上大约等于
到输入电压，但是符号相反（Ⅴ
OUT
~= - V
IN
） 。在
该泵阶段，充存储在飞电容支持
帘布层的电流提供给负载并且将电荷转移到
输出电容器。
这个基本的逆变器具有波纹的输出电压。中
所述充电阶段，负载电流是由电荷供给
上的输出电容器。由于电荷被拉断
OUT
中，
电压在电容器滴，和的幅度
输出电压（ | V
OUT
| ）下降。在泵相，所述
5
飞电容器将电荷转移到C
OUT
，既提升
横跨C上的电压
OUT
和输出的大小
电压。
该LM2781包含运行两个电荷泵逆变器
180异相。在框图通知该时钟
在电荷泵2连接时钟相反的
连接到电荷泵1。因此，当电荷泵1
在充电阶段，电荷泵2是在泵相，
反之亦然。有了这个双泵技术，有
总是一个飞跨电容连接到输出。这再
在显著降低输出电压纹波比一个sults
单泵变频器。
输出电压纹波
有几个因素会影响电压纹波的幅值
的LM2781的输出。主要影响输出
电容，飞电容，负载电流，输入电压，
和输出电容器的ESR。
输出电压波动的大小是困难的
预测与方程时， LM2781为双抽。
请参考典型性能特性曲线
此信息。在一般情况下，波纹与增加减小
输出电容，降低负载电流，较低的输入
电压，较小的飞电容和/或更小的输出
电容的ESR 。
当只有一个电荷泵是活动的（ C2除去），则
输出纹波更可预测的，并且可以与被估计
下面的等式：
V
纹波
= [（ 0.5xI
OUT
) / (f
SW
xC
OUT
）] + （ 2xI
OUT
XESR
COUT
)
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