MAX850 - MAX853：低噪聲負(fù)電荷泵電源解析

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理至關(guān)重要。特別是對(duì)于GaAsFET（砷化鎵場效應(yīng)晶體管）的偏置電源，需要低噪聲、穩(wěn)定的輸出。今天我們就來深入探討MAXIM推出的MAX850 - MAX853系列低噪聲、調(diào)節(jié)式負(fù)電荷泵電源。

文件下載：MAX850.pdf

1. 產(chǎn)品概述

MAX850 - MAX853是專門為蜂窩電話發(fā)射放大器中的GaAsFET偏置而設(shè)計(jì)的低噪聲反相電荷泵電源。它們能將輸入電壓反相為負(fù)電壓，并通過內(nèi)部線性調(diào)節(jié)器進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出電壓范圍靈活，且噪聲低，輸出電流可達(dá)5mA，非常適用于對(duì)電源噪聲敏感的應(yīng)用場景。

2. 性能特點(diǎn)

2.1 電壓輸出

• 固定與可調(diào)輸出：MAX850 - MAX852提供預(yù)設(shè) -4.1V和可調(diào) -0.5V至 -9.0V的輸出電壓；MAX853則通過外部正控制電壓來設(shè)置負(fù)輸出電壓。輸入電壓范圍為4.5V至10V。
• 輸出電壓精度：在不同條件下，輸出電壓有較好的精度控制，如MAX850 - MAX852在特定條件下，輸出電壓 -4.1V的誤差范圍在 -3.9V至 -4.3V之間。

2.2 低噪聲與低紋波

• 紋波抑制：內(nèi)部線性調(diào)節(jié)器將輸出電壓紋波降低至2mVp - p（MAX850 - MAX852），在使用良好濾波控制電壓（VCTRL）時(shí)，MAX853典型輸出紋波小于1mVp - p。
• 噪聲頻譜：從典型工作特性圖中的噪聲頻譜可以看出，在較寬頻率范圍內(nèi)，輸出噪聲得到了有效抑制。

2.3 低功耗

• 工作電流：電源電流最大為3mA，在關(guān)機(jī)模式下，除MAX851最大為5μA外，其余型號(hào)最大關(guān)機(jī)電流小于1μA。

2.4 頻率特性

• 開關(guān)頻率：MAX850/MAX851/MAX853的電荷泵開關(guān)頻率為100kHz，MAX852具有外部同步時(shí)鐘輸入功能，能接受50kHz至250kHz、占空比40%至60%的方波時(shí)鐘輸入，最佳為80kHz至120kHz、占空比50%的方波。

3. 應(yīng)用領(lǐng)域

• 通信設(shè)備：如蜂窩電話、個(gè)人通信器、無線數(shù)據(jù)記錄器等，為其中的射頻放大器等電路提供穩(wěn)定的偏置電源。
• 顯示設(shè)備：用于LCD偏置對(duì)比度控制，保證顯示效果。
• 可調(diào)偏置應(yīng)用：可實(shí)現(xiàn)對(duì)GaAsFET的連續(xù)可調(diào)偏置。

4. 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 輸出電壓設(shè)置

• MAX850 - MAX852：將FB引腳直接接地可選擇固定 -4.1V輸出；若要選擇其他輸出電壓，將FB連接到從OUT到GND的電阻分壓器中點(diǎn)，輸出電壓計(jì)算公式為(V_{OUT }=(-1.28)left(1+frac{R 2}{R 1}right))，其中R2建議在100kΩ至400kΩ之間。
• MAX853：通過在OUT和正控制電壓VCTRL之間連接電阻分壓器來設(shè)置輸出電壓，公式為(V{OUT }=-V{CTRL }left(frac{R 2}{R 1}right))。

4.2 關(guān)機(jī)模式

MAX850和MAX853的SHDN輸入為低電平有效，MAX851的SHDN輸入為高電平有效，MAX852將OSC輸入設(shè)置為邏輯低電平可進(jìn)入關(guān)機(jī)模式。在關(guān)機(jī)模式下，電源電流大幅降低，可有效節(jié)能。

4.3 電容選擇

為了保持低壓差電壓，應(yīng)使用低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容。推薦C1、C2、C3使用1μF、0.8Ω ESR的電容，C4使用10μF、0.2Ω ESR的電容，電容類型可選表面貼裝鉭電容或陶瓷電容，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電容值以優(yōu)化尺寸和成本。

4.4 布局與接地

• 元件布局：所有元件應(yīng)盡可能靠近安裝，以減少寄生電感和電容的影響。
• 布線要求：保持走線短，特別是與FB引腳的連接。
• 接地處理：使用接地層，有助于提高噪聲性能。

4.5 噪聲和紋波測量

由于電荷泵的開關(guān)動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致電路與示波器之間存在接地電位差，從而在探頭線中產(chǎn)生接地電流，引起電壓尖峰。因此，為準(zhǔn)確測量輸出噪聲和紋波，應(yīng)直接跨接在輸出電容（C4）上進(jìn)行測量，避免使用示波器探頭的接地引線，可采用直接連接接地環(huán)或使用特定測試插孔等方式。

5. 總結(jié)

MAX850 - MAX853系列低噪聲負(fù)電荷泵電源在為GaAsFET提供偏置電源方面具有出色的性能。其靈活的輸出電壓設(shè)置、低噪聲低紋波特性以及低功耗設(shè)計(jì)，使其在多種通信和電子設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體需求合理設(shè)置輸出電壓、選擇合適的電容，并注意布局和接地等細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮該系列電源的優(yōu)勢。大家在使用過程中遇到過哪些相關(guān)問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。