大多數(shù)模擬電子 電路需要雙電源軌以實現(xiàn)適當?shù)钠胶獠僮鳎蝗绻覀冋谠O(shè)計運算放大器電路，這一點尤其重要。A/D 轉(zhuǎn)換器、運算放大器和比較器等數(shù)字系統(tǒng)也需要負電源電壓。在所有這些情況下，電流要求都會很低，但如果我們使用大量分立和集成電路元件，產(chǎn)生這樣的 -5V 電源通常既昂貴又低效。因此，在本教程中，我們將學(xué)習如何構(gòu)建一個簡單的低電流雙 5V 電源電路，該電路可由我們的 USB 端口供電。

雖然有許多方法可以分割單個電壓，但它們的虛擬地電位不會是恒定的。如果我們使用兩節(jié)電池來獲得雙極性電壓，在適當?shù)臅r候，一節(jié)電池會比另一節(jié)電池消耗得更快，并且很難保持平衡的雙極性電壓。如果使用電阻分壓器，部分功率會因熱量而耗散，并且分壓電壓不穩(wěn)定。為了克服這些問題，我們將使用Renesas的名為 ICL7660的 CMOS電壓轉(zhuǎn)換器 IC。

ICL7660

ICL7660 和 ICL7660A 是單片CMOS 電荷泵電壓轉(zhuǎn)換器，可將 +1.5V 至 +10.0V 的輸入電壓范圍轉(zhuǎn)換為 -1.5V 至 -10.0V 的輸出電壓范圍。

ICL7660 和 ICL7660A 包含完成負電壓轉(zhuǎn)換器的所有必要電路，兩個外部電容器除外。通過下面給出的理想電壓轉(zhuǎn)換器理論可以最好地理解設(shè)備的工作原理。

在前半個周期內(nèi)，開關(guān) S1 和 S3 閉合（注意：開關(guān) S2 和 S4 在此半個周期內(nèi)打開）。電容器C1被充電至電壓V+。在運行的第二個半周期內(nèi)，開關(guān) S2 和 S4 閉合（注：開關(guān) S1 和 S3 在這半個周期內(nèi)打開）。電容器 C1 上的電壓負移 V+ 伏。然后電荷從 C1 轉(zhuǎn)移到 C2，假設(shè)理想開關(guān)且 C2 上沒有負載。因此，反相 V+ 電壓可通過 C2 獲得。ICL7660 和 ICL7660A 的操作類似于電壓轉(zhuǎn)換器的這種理想操作。

ICL7660 應(yīng)用提示：

電容 C2 應(yīng)放置在 IC2 附近，以防止器件閂鎖。ICL7660不要超過10V，ICL7660A不要超過12V。

電源電壓高于 3.5V 時，請勿將 LV 端子接地。

使用極化電容時，C1 的“+”端必須連接到 ICL7660 和 ICL7660A 的引腳 2，C2 的“+”端必須連接到 GROUND。

為獲得最佳性能，請使用低值 ESR 電容器代替 C1 和 C2。

如果 USB 和電路之間的導(dǎo)線距離較長，則可以在輸入電源上連接一個緩沖電容器。

該電路的輸出電流限制在 40mA。對于高達 100mA 的電流要求，可以使用 IC MAX660 代替 U1。

5v電源電路及工作：

使用 ICL760的完整±5v 電源電路圖如下所示。+5V的輸入電壓可以從筆記本電腦/電腦的任何 USB 端口或充電器/適配器獲得。

該電路由 ICL7660 （U1） 和兩個電容器 （C1 和 C2） 構(gòu)成。USB 的 5V 輸出提供給 U1 的引腳 8。IC U1 和電容器（C1 和 C2）構(gòu)成將 +5V 轉(zhuǎn)換為 -5V 的電壓逆變器部分。轉(zhuǎn)換后的 -5V 電源在 U1 的引腳 5 上可用。因此，連接器 J2 上提供了雙電源 5V 電源。

在硬件上構(gòu)建之前，我們已經(jīng)在 Proteus 中模擬了電路：

測試雙 （±） 5V USB 電源電路：

根據(jù)上面顯示的電路圖在 PCB/面包板上組裝電路。將電容器 C2 盡可能靠近 IC U1。如果電路焊接在 PCB 上，則 IC 應(yīng)使用適當?shù)?IC 底座固定。一旦構(gòu)建了5v 電源電路，它應(yīng)該看起來像這樣

要測試電路，請將 USB 連接到筆記本電腦或移動電源或任何 USB 為電路供電。使用萬用表檢查 J2 上的輸出電壓，參考地。在下面給出的測試視頻中，萬用表在顯示 4.9V 時連接到正軌。然后將萬用表接到IC的輸出端（即ICL7660的5腳），則顯示-4.7V。