MAX865：緊湊型雙輸出電荷泵的深度解析

在電子設計領域，電源管理是一個至關重要的環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討一款非常實用的電荷泵——MAX865，它由Maxim集成產(chǎn)品公司推出，以其緊湊的設計和出色的性能在眾多應用中嶄露頭角。

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產(chǎn)品概述

MAX865是一款采用超小μMAX封裝的CMOS電荷泵DC - DC轉(zhuǎn)換器。它能夠從單個正輸入產(chǎn)生正輸出和負輸出，并且只需要四個電容器，這大大簡化了電路設計。其輸入電壓范圍為+1.5V至+6.0V，內(nèi)部振蕩器頻率保證在20kHz至38kHz之間，既能將噪聲保持在音頻范圍之上，又能消耗最小的電源電流。75Ω的輸出阻抗允許高達20mA的有用輸出電流。

關鍵特性

封裝優(yōu)勢

MAX865采用1.11mm高的8引腳μMAX封裝，占用的電路板面積僅為標準8引腳SOIC的一半，這對于對空間要求較高的設計來說是一個巨大的優(yōu)勢。

電路簡潔

只需要四個電容器，就能實現(xiàn)正、負雙輸出，大大減少了外部元件的數(shù)量，降低了成本和電路板空間。

寬輸入電壓范圍

+1.5V至+6.0V的輸入電壓范圍，使得它可以適應多種電源供電情況，增加了其應用的靈活性。

低噪聲設計

內(nèi)部振蕩器頻率高于音頻范圍，有效降低了音頻干擾，適用于對噪聲敏感的應用。

應用場景

• 無線手持設備：可用于低電壓GaAsFET偏置、VCO和GaAsFET電源。
• 電源系統(tǒng)：能為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模擬電路等提供低成本的正負電源。
• 顯示設備：適用于LCD面板的電源供應。

電氣特性

電壓參數(shù)

最小供應電壓在負載電阻為10kΩ時為2.0V（典型值1.5V），最大供應電壓為6.0V。

電流參數(shù)

在室溫（+25°C）下，電源電流典型值為0.6mA，最大為1.05mA；在-40°C至+85°C溫度范圍內(nèi)，最大為1.15mA。

振蕩器頻率

室溫下典型值為24kHz，在-40°C至+85°C溫度范圍內(nèi)，頻率范圍為18kHz至34kHz。

輸出電阻

在不同條件下，輸出電阻有所不同。例如，在IV+ = 1mA，IV- = 0mA，室溫下為150Ω，最大為200Ω；在不同溫度和負載條件下，輸出電阻會有所變化。

效率參數(shù)

功率效率在負載電流為5mA時可達85%，電壓轉(zhuǎn)換效率在不同輸出和負載條件下也有較好的表現(xiàn)。

工作原理

正電壓倍增器

MAX865內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生50%占空比的時鐘信號。在時鐘信號的前半個周期，開關S2和S4打開，S1和S3閉合，電容C1充電至輸入電壓VIN；在后半個周期，S1和S3打開，S2和S4閉合，電容C1的電壓向上平移VIN，電荷從C1轉(zhuǎn)移到C3，使C3上的電壓達到2VIN，從而產(chǎn)生正電源輸出V+。

負轉(zhuǎn)換器

負轉(zhuǎn)換器的開關與正轉(zhuǎn)換器相位相反。在時鐘信號的后半個周期，開關S6和S8打開，S5和S7閉合，電容C2從V+（由正電荷泵提升至2VIN）充電至GND；在時鐘信號的前半個周期，S5和S7打開，S6和S8閉合，電容C2上的電荷轉(zhuǎn)移到C4，產(chǎn)生負電源輸出V-。

設計要點

電容選擇

為了保持最低的輸出電阻，應使用具有低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容器。電荷泵的輸出電阻是C1、C2、C3和C4的ESR的函數(shù)，因此最小化電荷泵電容器的ESR可以最小化總輸出電阻。在大多數(shù)應用中，四個電容器通常選用低成本的3.3μF極化電解電容器；對于對電路板空間要求較高且電流較小的應用，可以使用1μF的電容器。

并聯(lián)使用

多個MAX865并聯(lián)可以降低正、負轉(zhuǎn)換器的輸出電阻，有效輸出電阻為單個器件輸出電阻除以并聯(lián)器件的數(shù)量。每個MAX865需要單獨的C1和C2電荷泵電容器，但可以共享C3和C4儲能電容器。

重負載處理

當處于重負載狀態(tài)，V+向V-提供電流時，要防止V-電源高于地電位。在大電流從V+流向V-的應用中，可以在GND和V-之間使用肖特基二極管（如1N5817）進行保護。

布局和接地

良好的布局對于降低噪聲非常重要。應盡量將所有組件安裝在一起，縮短走線長度以減少寄生電感和電容，并使用接地平面。

總結

MAX865以其緊湊的設計、簡潔的電路和出色的性能，為電子工程師提供了一個優(yōu)秀的電源管理解決方案。無論是在無線手持設備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還是顯示設備等領域，它都能發(fā)揮重要作用。在設計過程中，合理選擇電容器、考慮并聯(lián)使用、處理重負載情況以及優(yōu)化布局和接地等要點，將有助于充分發(fā)揮MAX865的性能優(yōu)勢。你在使用MAX865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。