MAX8647/MAX8648：3mm x 3mm 超薄 QFN 封裝的超高效六通道白/ RGB LED 電荷泵

在如今的電子設備中，LED 照明的應用越來越廣泛，從手機屏幕的背光源到相機的閃光燈，LED 以其高效、節(jié)能、壽命長等優(yōu)點，成為了眾多電子設備的首選光源。而如何高效地驅動這些 LED，成為了電子工程師們需要解決的重要問題。今天，我們就來介紹一款來自美信（Maxim）的超高效電荷泵——MAX8647/MAX8648。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8647/MAX8648 是兩款專門為驅動多達六個白光 LED 或兩組 RGB LED 而設計的集成電路，適用于顯示背光源和趣味照明等應用。這兩款芯片采用了反相電荷泵和極低壓降的自適應電流調(diào)節(jié)器，在單節(jié)鋰離子電池的整個電壓范圍內(nèi)，甚至在 LED 正向電壓存在較大失配的情況下，都能實現(xiàn)極高的效率。其 1MHz 的固定頻率開關設計，使得外部元件可以選用微小尺寸的型號。同時，該調(diào)節(jié)方案經(jīng)過優(yōu)化，能夠確保低電磁干擾（EMI）和低輸入紋波。此外，MAX8647/MAX8648 還具備熱關斷、開路和短路保護等功能，為設備的穩(wěn)定運行提供了可靠保障。

不同之處

MAX8647 具備 I2C 串行端口，而 MAX8648 則采用三線串行脈沖邏輯接口。兩者都支持主背光源和副背光源的獨立開關和調(diào)光功能，調(diào)光范圍從 24mA 到 0.1mA，呈偽對數(shù)關系，且可分為 32 個調(diào)節(jié)步長。另外，它們還包含溫度降額功能，在環(huán)境溫度高于 +60°C 時，能夠自動降低電流，從而保護 LED，同時在室溫下允許安全地設置 24mA 的滿量程輸出電流。這兩款芯片均采用 16 引腳、3mm x 3mm 的超薄 QFN 封裝（最大高度 0.8mm），節(jié)省了電路板空間，非常適合對尺寸要求較高的應用場景。

二、產(chǎn)品特性

2.1 六通道自適應電流調(diào)節(jié)器

為每個 LED 提供獨立的電壓源，確保每個 LED 都能獲得穩(wěn)定的供電，從而實現(xiàn)均勻的亮度。這對于需要多個 LED 同時工作的顯示背光源應用來說尤為重要，可以有效避免因電壓不一致而導致的亮度差異問題。

2.2 獨立的 LED 亮度控制

MAX8647 通過 I2C 接口實現(xiàn)亮度控制，而 MAX8648 則采用串行脈沖調(diào)光邏輯。調(diào)光范圍為 24mA 到 0.1mA，具有 ±2% 的精度和 ±0.4% 的典型匹配度，能夠實現(xiàn)精確的亮度調(diào)節(jié)，滿足不同應用場景對亮度的需求。

2.3 低靜態(tài)電流

靜態(tài)電流低至 70μA，關機電流僅為 1μA，有效降低了功耗，延長了電池的使用壽命。這對于依靠電池供電的便攜式設備來說，是一個非常重要的特性。

2.4 浪涌電流限制

可以防止在啟動或切換過程中出現(xiàn)過大的電流沖擊，保護芯片和 LED 不受損壞，提高了設備的可靠性。

2.5 溫度降額功能

當環(huán)境溫度高于 +60°C 時，自動降低 LED 電流，保護 LED 免受熱損壞。這一功能在高溫環(huán)境下尤為重要，可以確保 LED 在惡劣條件下也能正常工作，延長其使用壽命。

2.6 小巧的封裝

采用 16 引腳、3mm x 3mm 的超薄 QFN 封裝，節(jié)省了電路板空間，適用于對尺寸要求較高的應用。這使得該芯片可以輕松集成到各種小型電子設備中，如手機、平板電腦等。

三、應用領域

3.1 白光 LED 背光源

無論是單顯示屏還是雙顯示屏，MAX8647/MAX8648 都能提供高效、穩(wěn)定的背光驅動，確保顯示屏的亮度均勻、色彩鮮艷。

3.2 寬色域 RGB LED 顯示背光源

能夠精確控制 RGB LED 的亮度和顏色，實現(xiàn)寬色域的顯示效果，為用戶帶來更加生動、逼真的視覺體驗。

3.3 相機閃光燈或 RGB 指示燈

快速響應和高亮度輸出，滿足相機閃光燈的瞬間高功率需求，同時也可用于 RGB 指示燈的信號指示。

3.4 手機和智能手機

其低功耗和小巧的封裝設計，非常適合手機和智能手機的應用場景，可有效延長電池續(xù)航時間，同時節(jié)省內(nèi)部空間。

3.5 PDA、數(shù)碼相機和攝像機

為這些設備的顯示屏和閃光燈提供可靠的驅動，確保在各種環(huán)境下都能正常工作。

四、電氣特性

4.1 工作電壓范圍

IN 工作電壓范圍為 2.7V 至 5.5V，VDD 工作電壓范圍為 1.7V 至 5.5V，能夠適應不同的電源供應，具有較強的通用性。

4.2 欠壓鎖定（UVLO）

閾值為 2.35V 至 2.55V，滯后為 100mV，可防止在電源電壓過低時芯片誤操作，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.3 關機電流

IN 關機供應電流在 +25°C 時典型值為 0.4μA，在 +85°C 時最大值為 2.5μA；VDD 關機供應電流在 +25°C 和 +85°C 時最大值均為 1.0μA，有效降低了待機功耗。

4.4 工作電流

在電荷泵不工作且兩個 LED 以 0.1mA 設置啟用時，IN 工作供應電流典型值為 70μA；在電荷泵工作且所有 LED 以 0.1mA 設置啟用時，IN 工作供應電流為 1.6mA。VDD 工作供應電流在不同條件下也有相應的數(shù)值，具體可參考文檔中的詳細表格。

4.5 熱關斷

閾值為 +160°C，滯后為 20°C，當芯片溫度過高時自動關斷，保護芯片不受損壞。

4.6 I2C 接口（MAX8647）

支持標準的 I2C 協(xié)議，邏輯輸入高電壓為 0.7 x VDD，邏輯輸入低電壓為 0.3 x VDD，時鐘頻率為 400kHz，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

4.7 串行脈沖邏輯（MAX8648）

邏輯輸入高電壓為 1.4V，邏輯輸入低電壓為 0.4V，通過脈沖信號實現(xiàn) LED 的調(diào)光控制，簡單方便。

4.8 電荷泵

開關頻率為 1MHz，軟啟動時間為 0.5ms，調(diào)節(jié)電壓為 4.3V 至 5.0V，能夠快速穩(wěn)定地為 LED 提供所需的電壓。

4.9 LED 電流調(diào)節(jié)器

電流設置范圍為 0.1mA 至 24.0mA，具有高精度的電流控制能力，能夠確保每個 LED 的亮度一致性。

五、典型應用電路及設計要點

5.1 典型應用電路

文檔中給出了 MAX8647/MAX8648 的典型應用電路圖，包括元件的連接方式和參數(shù)選擇。在設計電路時，需要注意輸入電壓的范圍、電容的選擇和布局等因素，以確保電路的性能和穩(wěn)定性。

5.2 輸入紋波

對于 LED 驅動器來說，輸入紋波比輸出紋波更為重要?？梢酝ㄟ^添加低通濾波器或增加輸入電容的方式來進一步降低輸入紋波。例如，將 CIN 增加到 2.2μF 或 4.7μF，可以將輸入紋波減半或減為原來的四分之一，同時只會稍微增加電路板的尺寸。

5.3 電容選擇

建議選用陶瓷電容，因為它們具有體積小、成本低、等效串聯(lián)電阻（ESR）低等優(yōu)點。在選擇電容時，要確保其在溫度和直流偏置下能夠保持穩(wěn)定的電容值，具有 X5R 或 X7R 溫度特性的電容通常表現(xiàn)較好。

5.4 多電源驅動 LED

LED 的陽極不一定需要連接到 IN，可以使用單獨的電源為不同的 LED 組供電。文檔中給出了一個使用多個電源驅動 MAX8648 的 LED 組的示例，這種設計可以根據(jù)不同 LED 的需求提供合適的電源，提高了電路的靈活性。

5.5 PCB 布局和布線

由于 MAX8647/MAX8648 具有高頻開關電容電壓逆變器，為了獲得最佳的電路性能，建議使用實心銅平面，并將 C1 - C4 盡可能靠近芯片放置。合理的 PCB 布局和布線可以減少電磁干擾和信號干擾，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。

六、總結

MAX8647/MAX8648 是兩款性能卓越的 LED 驅動芯片，具有高效、低功耗、高精度、小巧封裝等優(yōu)點，適用于多種 LED 照明應用場景。在設計過程中，工程師們需要根據(jù)具體的應用需求，合理選擇芯片和外圍元件，并注意 PCB 布局和布線等細節(jié)，以充分發(fā)揮芯片的性能優(yōu)勢，為用戶帶來更加優(yōu)質的產(chǎn)品體驗。你在使用類似芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。