Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ICL7660 Boost Pin


von Peter M. (Gast)


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Hallo Zusammen,

ich möchte einen ICL7660S (Intersil) einsetzen um für meine OpAmps eine 
postive und negative 5V Versorgung zu bekommen. Datenblatt: 
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Renesas-Electronics-Intersil-ICL7660AIBAZA-T_C7881.pdf

Ich habe die Schaltung nun in LTSpice mit dem kompatiblen 
LTC1044Asimuliert, und das funktioniert auch so, wie ich mir das 
vorstelle. Allerdings stört mich der Ripple von 30mV auf der negativen 
Seite. Da ich den ICL7660S verwende, könnte ich den Boost-Pin auf +5V 
legen.

Die Caps lasse ich gleich auf 10 uF (X7R ...) und in der Simulation kann 
ich dann sehen, dass der Ripple deutlich kleiner wird (3mV) und die 
Ripple-Frequenz deutlich größer ist (geschätzt Faktor 10 ...). Das 
Datenblatt lässt sich zu dem Thema leider nur sehr spärlich aus. Der 
Hinweis ist, man könne den Boost-Pin verwenden um bei gleicher 
Performance die Caps kleiner zu wählen: >>A Frequency Boost pin has been 
incorporated to enable the user to achieve lower output impedance 
despite using smaller capacitors.<<

Bedeutet das im Umkehr-Schluss, dass ich ohne negative Effekte fürchten 
zu müssen, den Boost Pin verwenden kann um die Performance deutlich zu 
verbessern, wenn ich die Caps gleich lasse (10uF)?

Erschwerend kommt hinzu, dass man das nicht einfach auf dem Breadboard 
testen kann, weil der ICL7660A (DIP-Gehäuse) keinen Boost-Pin hat. Und 
bei meinem Lieblings-Distributor ist der IC natürlich gerade nicht auf 
Lager ...

Bekommt man ggf. ein Problem mit höherer Erwärmung, wenn man den 
"Boost-Mode" dauerhaft nutzt? Gibt es irgendwelche anderen Nachteile den 
IC dauerhaft im Boost-Mode zu nutzen? Hat jemand Erfahrung damit, oder 
hat jemand Tips aus der Praxis für die Praxis?

Danke!
Peter

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Peter M. schrieb:
> Allerdings stört mich der Ripple von 30mV auf der negativen Seite.

Durch weitere RC-Tiefpässe (und RL-Tiefpässe) am Ausgang werden die 
Rippel auf einfache Weise deutlich kleiner.

von Elliot (Gast)


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Peter M. schrieb:
> Bedeutet das im Umkehr-Schluss, dass ich ohne negative Effekte fürchten
> zu müssen, den Boost Pin verwenden kann um die Performance deutlich zu
> verbessern, wenn ich die Caps gleich lasse (10uF)?

Durch den Boost wird die Schaltfrequenz um den Faktor 6 erhöht, man 
bekommt so bei gleichen Kapazitäten weniger Ripple, oder man kann für 
gleichen Ripple kleinere Kapazitäten verbauen. Die höhere Schaltfrequenz 
führt aber zu höheren internen Verlusten im IC.

von MaWin (Gast)


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Peter M. schrieb:
> könnte ich den Boost-Pin auf +5V legen.

Wozu ?

Dabei steigt zwar die Frequenz, aber die Steilheit der 
Kondensatorumladespannung bleibt gleich, also auch der Durchschlag auf 
das Nutzsignal. Die PSSR aller Bauteile sinkt aber mit steigender 
Frequenz.
Dass der nun nicht mehr 6x so lange Zeit hat zu steigen, sondern vorher 
abgebrochen wird und neu angesetzt wird, ändert doch nichts.
Das einzige, was hilft, ist ein Filter. Der hat jedoch den Nachteil, die 
Quellimpedanz der Versorgungsspannung zu erhöhen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Peter M. schrieb:

> Ich habe die Schaltung nun in LTSpice mit dem kompatiblen
> LTC1044Asimuliert, und das funktioniert auch so, wie ich mir das
> vorstelle. Allerdings stört mich der Ripple von 30mV auf der
> negativen Seite.

Bevor wir weiter reden: stört der Ripple nur dich oder stört der auch 
den OPV in deiner Anwendung? OPV haben eine recht gute PSRR und wenn du 
nicht gerade mit µV hantierst oder dein Signal wesentliche Information 
bei oder nahe der Schaltfrequenz des ICL7660 enthält, dann dürfte das 
bißchen Ripple unproblematisch sein.

> Da ich den ICL7660S verwende, könnte ich den Boost-Pin auf +5V
> legen.
>
> Die Caps lasse ich gleich auf 10 uF (X7R ...) und in der Simulation kann
> ich dann sehen, dass der Ripple deutlich kleiner wird (3mV) und die
> Ripple-Frequenz deutlich größer ist (geschätzt Faktor 10 ...). Das
> Datenblatt lässt sich zu dem Thema leider nur sehr spärlich aus.

Meins nicht. Da steht ganz klar drin, daß man mit Pin1 (Boost) zwischen 
10kHz und 35kHz (jeweils typische Werte) umschalten kann.

> Bedeutet das im Umkehr-Schluss, dass ich ohne negative Effekte fürchten
> zu müssen, den Boost Pin verwenden kann um die Performance deutlich zu
> verbessern, wenn ich die Caps gleich lasse (10uF)?

Im Prinzip schon. Wobei der Ausgangskondensator wichtiger ist für 
niedrigen Ripple. Und im Zweifel hilft ein zusätzliches Filter (RC oder 
LC) deutlich mehr gegen den Ripple. Bei höherer Schaltfrequenz kommt man 
mit kleineren Bauteilen hin, handelt sich aber wieder neue Probleme mit 
parasitären Elementen (ESL bei Kondensatoren, Wicklungskapazität bei 
Spulen) ein. OK, bei 35kHz noch nicht gleich.

> Bekommt man ggf. ein Problem mit höherer Erwärmung, wenn man den
> "Boost-Mode" dauerhaft nutzt? Gibt es irgendwelche anderen Nachteile
> den IC dauerhaft im Boost-Mode zu nutzen?

Der Wirkungsgrad wird halt geringer bei höherer Frequenz. Nur noch ~90% 
statt 98%. Lies das Datenblatt doch einfach mal. Da du andererseits 
sowieso nur maximal 100mW rauskriegst (20mA @ 5V), spielt das nur dann 
eine Rolle, wenn du (Batterie)Strom sparen mußt. Thermisch macht das 
nichts.

von Peter M. (Gast)


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Danke für alle Antworten, das gibt mir schon mal genug Input um weiter 
zu machen.

@Axel S.: der Ripple stört vermutlich nur mich. Das liegt auch daran, 
dass ich nicht der "Elektronik-Guru" bin und mir die Erfahrung fehlt, 
wie sich so ein Ripple auswirkt. Es ist auch nicht ganz so einfach, 
sowas in einer Messung experimentell rauszufinden. Das war auch der 
Grund für meine Frage.  Zumindest in der Simulation kann ich keine 
Auswirkungen auf das Nutz-Signal erkennen. Die Teile kommen Montag oder 
Dienstag, dann bau ich das auf und schau mir das nochmal in der Realität 
an.

Die für mich wesentliche Information ist:

Axel S. schrieb:
> Bevor wir weiter reden: stört der Ripple nur dich oder stört der auch
> den OPV in deiner Anwendung? OPV haben eine recht gute PSRR und wenn du
> nicht gerade mit µV hantierst oder dein Signal wesentliche Information
> bei oder nahe der Schaltfrequenz des ICL7660 enthält, dann dürfte das
> bißchen Ripple unproblematisch sein.

Damit ist meine Frage eig. beantwortet.
Nachdem ich jetzt nun weiß, was Power Supply Rejection Ratio in der 
Anwendung bedeutet, hab ich das mal kurz überschlagen und stelle fest: 
macht tatsächlich nichts. Die Auswirkungen des Ripple sind so gering, 
dass es auf die Messung mit einem STM32 12-Bit AD-Wandler keinen 
Einfluss hat ...
Vielen Dank.

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