IICP 在集成电路中用于生成小的负偏置轨。ADP5600独特地将低噪声IICP与其他低噪声特性和先进的故障保护相结合。ADP5600 是一款具有集成低压差 (LDO) 线性稳压器的交错式电荷泵逆变器。与传统的基于电感或电容的解决方案相比，其独特的电荷泵级可降低输出电压纹波和反射输入电流噪声。交织作为一种低噪声概念很聪明，但交织通道并不是解决噪声问题的灵丹妙药。要实现真正的低噪声，需要专门设计的 IC 来实现 IICP 的低噪声优势，同时保持解决方案尺寸小且高效。
固定和可编程开关频率
许多反相电荷泵的工作频率为几百 kHz。这种相对较低的频率限制需要相对较大的电容器，并且限制了可以放置频率杂散的位置。ADP5600 的工作开关频率为 100 kHz 至 1.1 MHz，使其能够在现代系统中有效使用。此外，该频率始终是固定的——不存在频率随输出负载变化的情况。通常采用开关频率变化（扩频频率调制）来提高电荷泵的效率，但它可能会在噪声敏感系统中产生问题。
图 1. ADP5600 交错反相电荷泵简化框图。图片由 Bodo's Power Systems提供
外部频率同步
许多低噪声系统需要将高振幅开关噪声置于定义的频带中，其中所产生的噪声对系统的影响。考虑到这一点，转换器的工作频率在噪声敏感系统中是同步的，但同步在电荷泵逆变器中是一个罕见的功能。相比之下，ADP5600 可以同步到高达 2.2 MHz 的外部时钟。
图 2. ADP5600 交错反相电荷泵测试设置。图片由 Bodo's Power Systems提供
低压差常规
由于ADP5600涵盖较宽的输入电压范围，因此其电荷泵输出电压可能过高，无法为较低电压电路供电。因此，ADP5600 包含一个 LDO 后置稳压器。它还具有一个正电压参考电源良好引脚，以便在 LDO 输出处于调节状态时轻松进行电源排序。
故障保护
，ADP5600 包括一套全面的故障保护功能，可实现稳健的应用。这包括过载保护、飞跨电容器短路保护、欠压锁定 (UVLO)、精密启用和热关断。另外一个新颖的功能是飞电容电流限制，它还可以减少飞电容充电时的峰值电流尖峰。
ADP5600 的测试数据
第 1 部分提供了理论证明，证明与非交错解决方案相比，IICP 架构可显着改善纹波。为简洁起见，第 1 部分中所示的推导是理想的 — 它们忽略了寄生效应、布局依赖性（IC 和 PCB）、时序不匹配（即不完美的 50% 振荡器）和 R DS不匹配。这些因素导致计算和测量的电压纹波存在一定偏差。与往常一样，将 ADP5600 投入使用，观察其性能，并使用导出的方程来指导电路优化，以获得性能。
这里使用了标准的 ADP5600 评估板，但插入了 RFLY，并对 C FLY和 C OUT的值进行了修改。此外，我们使用ADP5600的SYNC功能来改变开关频率。图 1 中的框图显示各个电荷泵以该 SYNC 频率的二分之一进行切换；即，f OSC = ? f SYNC。
图 3 和图 4 分别显示了在相同条件下工作时交错式和非交错式反相电荷泵的输出电压纹波。
在这些条件下，ADP5600的输入和输出电压纹波比传统反相电荷泵低近14倍。我们还可以确定该电压纹波是否与本系列第 1 部分中导出的方程相匹配。回顾第 1 部分，IICP 的输出（或输入）电压纹波由下式给出：
ΔVOUT=ILOAD4×fOSC×COUT?ILOAD×(ROUT?2×RON)×CFLYCOUT×β?1√β其中β+e=e1/8fRC
等式 1。
\（其中，f\，是\，f_ {OSC}，\，R \，是\，R_ {ON}，\，和\，C \，是\，C_ {FLY} \）。
使用等式 1，并用实际值替换 ROUT 和 RON，可以比较计算出的输出电压纹波和测量到的输出电压纹波。表 1 给出了各种测试配置的结果，并指出了相对于非交错式电荷泵实现的改进。
表 1 显示交错电压纹波与等式 1 的预测非常吻合。还显示了相对于标准非交错反相电荷泵的改进。该表中的一些设置还包括与 C FLY串联的附加外部电阻 R FLY。这些结果表明，R FLY进一步降低了电压纹波，但代价是电荷泵输出电阻。方程 1 和本系列第 1 部分的分析也预测了这一点。
除了输出电压纹波之外，IICP 的辐射发射也比标准电荷泵有所改善。为了测量这一点，将 25 mm 天线放置在评估板上（图 5）并测试了各种配置。图 6 显示了一种此类配置与标准非交错式电荷泵逆变器的比较。IICP 拓扑可将和第三开关谐波的噪声降低 12 dB 至 15 dB。
表 1.各种用例的 V OUT纹波；VIN = 12V，I负载= 50mA，RON = 2.35Ω。使用C OUT和 C FLY的实际电容（在电压下电容降额），而不是其标称值。
图 3. ADP5600 IICP 输出电压，其中 V IN = 6 V、C OUT = C FLY = 2.2 ?F、f OSC = 250 kHz、I LOAD = 50 mA。图片由 Bodo's Power Systems提供
图 4. 标准反相电荷泵输出电压，其中 V IN = 6V、C OUT = C FLY = 2.2 μF、f OSC = 250 kHz、I LOAD = 50 mA。图片由 Bodo's Power Systems提供
图 5. 使用 ADP5600 评估板的辐射发射测试设置。图片由 Bodo's Power Systems提供
IICP应用实例
数据转换器、射频放大器和射频开关需要低噪声功率。这些系统中电源设计面临的主要挑战是：
功耗和高温操作
EMI 抗扰度和低 EMI 影响
大输入电压范围
限度地减少解决方案尺寸和占用空间
为了说明 IICP 的完整设计和优势，我们考虑一个为 RF 放大器、RF 开关和相控阵波束形成器供电的应用。该应用程序包含在 ADTR1107 数据表中，并在图 7 中复制。
在此示例中，需要多个高功率正电压轨，这些电压轨留在这里作为电感降压转换器的工作。还需要两个负电源轨：AVDD1 和 VSS_SW。ADAR1000 使用 AVDD1 为 VGG_PA 和 LNA_BIAS 生成低噪声偏置轨。AVDD1 为 –5V（50mA 时），VSS_SW 为 –3.3V（<100μA 电压轨），连接到 ADTR1107 内的 RF 开关。每个 ADAR1000 使用四个 ADTR1107，因此 –3.3 V 电源轨消耗的电流为 1 mA。通常，这些系统的电源轨为 12 V。
ADP5600 是从 12V 电压轨产生 –5V（50mA）和 –3.3V（1mA）的理想选择，因为它实现了低输入和输出电压纹波以及低辐射发射。此外，在较宽范围内同步开关频率的能力允许将开关噪声放置在对系统影响的位置。图 8 显示了终设计。
图 6. 辐射发射，V IN = 12 V，I LOAD = 50 mA，C FLY = C OUT = 2.2 ?F，f SYNC = 500 kHz。绿色 = 标准，蓝色 = IICP。图片由 Bodo's Power Systems提供
图 7.ADAR1000 加上四个 ADTR1107 电源轨。图片由 Bodo's Power Systems提供
图 8. ADP5600 和 LT3093 用于为 AVDD1 和 VSS_SW 供电。图片由 Bodo's Power Systems提供
LT3093 是一款噪声极低的 LDO 线性稳压器，具有高电压能力，允许 ADP5600 电荷泵输出 (CPOUT) 直接连接至其输入。其 –5V 输出由 SET 引脚上的电阻器设置，可编程电源良好引脚可以在 AVDD1 电源轨符合要求时通知其他系统。ADP5600 的 LDO 可调节电流低得多的 VSS_SW 轨。虽然不如 LT3093 那样低噪声或高电源抑制比 (PSRR)，但它能够为 VSS_SW 提供稳定的电源轨。所有三个电源轨（电荷泵、AVDD1 和 VSS_SW）的输出电压纹波如图 9 所示。
图 9. V IN = 12 V、C OUT = 10 F（标称值）、C FLY = 2.2 F（标称值）、f SYNC = 1 MHz (f OSC = 500 kHz)、I LOAD = 50 时 的电荷泵输出电压纹波嘛。图片由 Bodo's Power Systems提供
