如何構建一個簡單的低電流雙5V電源電路

大多數模擬電子電路需要雙電源軌以實現適當的平衡操作；如果我們正在設計運算放大器電路，這一點尤其重要。A/D 轉換器、運算放大器和比較器等數字系統也需要負電源電壓。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，我們將學習如何構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。如果我們使用兩節電池來獲得雙極性電壓，在適當的時候，一節電池會比另一節電池消耗得更快，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，并且分壓電壓不穩定。為了克服這些問題，我們將使用Renesas的名為 ICL7660的 CMOS電壓轉換器 IC。

ICL7660

ICL7660 和 ICL7660A 是單片CMOS 電荷泵電壓轉換器，可將 +1.5V 至 +10.0V 的輸入電壓范圍轉換為 -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換器理論可以最好地理解設備的工作原理。

在前半個周期內，開關 S1 和 S3 閉合（注意：開關 S2 和 S4 在此半個周期內打開）。電容器C1被充電至電壓V+。在運行的第二個半周期內，開關 S2 和 S4 閉合（注：開關 S1 和 S3 在這半個周期內打開）。電容器 C1 上的電壓負移 V+ 伏。然后電荷從 C1 轉移到 C2，假設理想開關且 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換器的這種理想操作。

ICL7660 應用提示：

電容 C2 應放置在 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）構成。USB 的 5V 輸出提供給 U1 的引腳 8。IC U1 和電容器（C1 和 C2）構成將 +5V 轉換為 -5V 的電壓逆變器部分。轉換后的 -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。

在硬件上構建之前，我們已經在 Proteus 中模擬了電路：