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 Article tiré de la revue Electronique Pratique Novembre 1987. Auteur : P. Wallerich.

Sommaire :

Caractéritiques du ICL7660
Alimentation complémentée
Multiplication et conversion de tension combinées
Modification de la fréquence d'oscillation
Mise en cascade
Mise en parallèle
Alientation symétrique autonome
Téléchargement de la datasheet du ICL7660

   
   Nous continuons notre initiation par l'étude d'un tout petit circuit en boitier 8 broches, le ICL 7660. Ce circuit est disponible chez deux constructeurs Intersil et Valdix. Il permet d'effectuer une conversion de tension, mais n'assure pas la régulation. On pourra, comme on va le constater, créer une tension négative ou élever une tension positive.

   Caractéristiques du ICL 7660 (Fig 1) :

  Il suffit de se reporter à la figure. On y trouve le brochage du boîtier 8 pattes, le schéma équivalent, qui va nous permettre de comprendre le principe de fonctionnement et les caractéristiques électriques. Parmi ces caractéristiques, on notera un fonctionnement possible avec une tension allant de 1,5 à 10 V, une protection contre les courts-circuits, une faible consommation propre et une résistance de sortie faible. Cette dernière limitera l'amplitude de la tension de sortie en fonction du courant débité. On se reporte au schéma équivalent...

  Le circuit est composé principalement de quatre interrupteurs MOS (si : canal P, s2, s3, s4: canal N) et d'une horloge interne de 10 kHz. Les condensateurs C1 et C2 sont externes au circuit. Le principe est celui d'un doubleur de tension idéal. Pendant la première partie du cycle, les interrupteurs s2 et s4 sont ouverts et s1, s3 fermés. Le condensateur C1 se charge à V+. Pendant la seconde moitié du cycle, s1, s3 sont ouverts et s2, s4 fermés. On retrouve un potentiel de - (V+) à la broche 4. La charge est transférée sur C2, en considérant les interrupteurs idéaux et aucune charge en sortie. Le voltage de C2 est donc exactement - (V+). Il existe une broche non mentionnée dans le principe : LV. Cette broche doit être reliée à la masse si la tension V+ est faible (V+ < 3,5V).   Dans le cas contraire, elle ne sera pas connectée.

Conversion positive: + 1,5 V à + 10 V
Conversion négative: - 1,5 V à - 10 V
Efficacité : 98 % de rendement
Circuit CMOS : 0 à 70 °C

Vtmax (LV ouvert) : + 10,5 V
Protection court-circuit permanente
Dissipation: 300 mW
Résistance de sortie: 120 ohms max.
Freq. oscillateur : 10 kHz
Impédance oscillateur : > 100 kohms
Distribiteurs : Intersil, Maxim
Ce n'est pas un régulateur, mais un convertisseur de tension !

Figure 1 : Brochage et caractéristiques du ICL7660

   Alimentation complémentée (Fig 2) :

Figure 2

  C’est le montage de base de ce circuit. On remarque une diode Dx. Cette diode est nécessaire avec les circuits Intersil et protège les interrupteurs MOS internes. Elle occasionne aussi une chute de tension de 0,6 V ! Il suffit de connecter les deux condensateurs de 10µF et de relier LV à la masse si la tension d'alimentation est inférieure à 3,5 V. Enfin un circuit simple à utiliser !

   Multiplication de conversion de tension combinée (Fig 3) :

Figure 3

  Et voici déjà des astuces... Comme on retrouve un signal carré de « puissance » sur la borne positive de C1 (V+ si s1 fermé / 0 V si s2 fermé), on décide d'utiliser ce signal pour alimenter un doubleur de tension classique à deux diodes et deux condensateurs, D1, D2, C3, C4.

  Pendant la seconde moitié du cycle, C3 se charge à V+ - VD1 (la borne (-) de C3 est reliée à la masse par s2 ; D1 conduit) et C4 à V+ - VD1- VD2. Pendant la première partie du cycle (qui se répète), la borne (-) de C3 passe à V+, la diode D1 se bloque. Le potentiel au point A vaut donc
 (V+) + (V+ - VD1).  D2 conduit et charge C4 au potentiel de C3 moins VD2, soit 2V+ - 1,2 V environ.

  On retrouve donc aux bornes de C4 une tension double de V+, à la chute de tension des diodes près.

   Modification de la fréquence d’oscillation (Fog 4) :

Figure 4

  Le premier moyen est de placer un condensateur entre la broche OSC et la broche V+. Ce condensateur aura pour effet de diminuer la fréquence. Comme la variation n'est pas linéaire, un tableau succinct donne quelques valeurs. L'expérimentation permettra de trouver la valeur souhaitée. On évitera toutefois de descendre sous 100Hz.

  Le second moyen est d'attaquer le circuit au moyen d'un oscillateur externe. La fréquence pourra ainsi être augmentée. La résistance de 1 kohm protège le circuit du phénomène de « latch-up ». Une résistance de pull-up sera nécessaire si le signal est inférieur à V+. A noter que la fréquence est fixée de manière interne à 10 kHz.

   Mise en cascade (Fig 5) :

Figure 5

  Pour augmenter la tension de sortie, il suffira de monter des convertisseurs en cascade comme indiqué en figure 5. La tension de sortie sera proportionnelle au nombre de circuits en cascade
  -VS = n * V+. On se limitera toutefois à dix circuits. La résistance de sortie est égale à la somme des résistances de sorties des circuits.

  Principe: Prenons le cas de deux circuits en cascade. Vout l du premier circuit vaut - V+. Comme le second circuit est connecté, Vin vaut - (Vout 1), donc une tension positive. Vout 2 vaut donc
  - (- Vout 1) , soit donc -V+ qui se rajoute à Vout 1. 
   -VS vaudra donc Vout 1 + (- (- Vout l))  = 2 Vout 1 = - 2 V+. Le principe se répète pour un autre circuit en cascade.

   Mise en parallèle (Fig 6) :

Figure 6

  L'avantage de cette mise en parallèle sera de diminuer d'autant la résistance de sortie. Elle sera égale à Zout  = Zout ICL 7660/n, n étant le nombre de circuits en parallèle. Chaque circuit nécessite sa propre capacité C1, mais C2 sera unique.

   Alimentation symétrique autonome (Fig 7) :

Figure 7

  Avec trois circuits, il est désormais possible de réaliser simplement une alimentation symétrique ± 5 V depuis une simple pile (accumulateur) de 9 V. Inutile de s'étendre sur le câblage de IC1. C'est un simple régulateur «lowpower» + 5 V câblé de manière classique. IC3 est le régulateur complémentaire, également câblé de manière classique. Il nécessite une alimentation négative. On utilise alors bien sûr un circuit ICL 7660 pour la générer. Les condensateurs C1 et C2 sont portés à 100 µF. A ce propos, on essayera d'utiliser une valeur qui soit élevée, tout en restant proportionnelle au courant consommé et dans les limites acceptables. C3 diminue la fréquence de commutation à environ 1 kHz.

  Il existe maintenant des circuits à faible chute de tension et très faible courant de polarisation, tel le LM 2931 qui permet un fonctionnement correct avec une tension de pile de 6 V (« dropout »).
  Il existe aussi les circuits ICL 7663 et son homologue complémentaire ICL 7664 qui ont un faible < drop-out ».

  Voilà terminée cette brève présentation de l’ICL 7660. Il ne vous reste plus qu'à expérimenter ces montages et apprécier sa facilité de mise en œuvre...

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 Article tiré de la revue Electronique Pratique Novembre 1987. Auteur : P. Wallerich.