深入解析MAX1677：高效雙輸出升壓與LCD偏置DC - DC轉(zhuǎn)換器

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，高效、緊湊的DC - DC轉(zhuǎn)換器是至關(guān)重要的組件。今天，我們將深入探討Maxim公司的MAX1677，這是一款專(zhuān)為便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)的緊湊型、高效雙輸出升壓與LCD偏置DC - DC轉(zhuǎn)換器。

文件下載：MAX1677.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX1677適用于需要兩個(gè)穩(wěn)壓電源的便攜式設(shè)備，常用于邏輯電路和液晶顯示器（LCD）供電。它能接受低至0.7V的輸入電壓，可采用1、2或3節(jié)堿性、鎳鎘（NiCd）、鎳氫（NiMH）電池，以及單節(jié)鋰離子電池供電。該器件無(wú)需外部場(chǎng)效應(yīng)管（FET），在僅消耗20μA電流時(shí)就能維持穩(wěn)壓，非常適合具有低電流“睡眠”狀態(tài)的手持筆輸入設(shè)備和個(gè)人數(shù)字助理（PDA）。

二、關(guān)鍵特性

2.1 主輸出特性

• 輸出電流：可為邏輯電源提供高達(dá)350mA的電流。
• 輸出電壓：有工廠預(yù)設(shè)的3.3V或2.5V - 5.5V的可調(diào)輸出。
• 同步整流：采用片上同步整流技術(shù)，效率高達(dá)95%。
• 工作模式：具有300kHz（或外部時(shí)鐘）的脈寬調(diào)制（PWM）操作，適合低噪聲應(yīng)用；還具備引腳可選的脈沖頻率調(diào)制（PFM）操作，僅消耗20μA電流。

2.2 次輸出特性

• 輸出電壓：可為L(zhǎng)CD偏置、變?nèi)?a target="_blank">二極管調(diào)諧或其他高壓、低電流功能提供高達(dá) +28V或 - 28V的電壓。
• 可編程電流限制：可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置電流限制。

2.3 其他特性

• 輸入電壓范圍：0.7V - 5.5V。
• 靜態(tài)電流：20μA。
• 關(guān)斷電流：1μA。
• 低電池比較器：可檢測(cè)電池電量。
• 封裝形式：采用緊湊的16引腳QSOP封裝，占用空間小。

三、電氣特性

3.1 一般特性

• 輸入電壓范圍：0.7V - 5.5V。
• 最小啟動(dòng)電壓：典型值為0.9V。
• 參考電壓：1.25V（典型值），具有良好的負(fù)載調(diào)節(jié)和線路抑制能力。

3.2 主升壓DC - DC特性

• 輸出電壓：在FB接地時(shí)，輸出電壓為3.3V（典型值），可調(diào)范圍為2.5V - 5.5V。
• FB調(diào)節(jié)電壓：1.25V（典型值）。
• FB輸入電流：非常小，最大為50nA。
• 啟動(dòng)到正常模式轉(zhuǎn)換電壓：2.1V - 2.4V。
• 線路調(diào)節(jié)和負(fù)載調(diào)節(jié)：表現(xiàn)良好，能保證輸出電壓的穩(wěn)定性。

3.3 邏輯和控制輸入特性

• 輸入泄漏電流：非常小，最大為1μA。
• 輸入閾值：根據(jù)不同的輸入引腳有明確的閾值范圍，確保準(zhǔn)確的邏輯控制。

四、工作模式

4.1 PWM模式

當(dāng)CLK/SEL引腳為高電平時(shí)，MAX1677工作在高功率、低噪聲的PWM模式，以300kHz的內(nèi)部振蕩器頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。通過(guò)調(diào)制MOSFET開(kāi)關(guān)的脈寬來(lái)控制每個(gè)開(kāi)關(guān)周期傳輸?shù)墓β剩瑥亩{(diào)節(jié)輸出電壓。在PWM模式下，主升壓轉(zhuǎn)換器（MBC）可提供高達(dá)350mA的電流。

4.2 時(shí)鐘同步PWM模式

當(dāng)CLK/SEL引腳接入200kHz - 400kHz的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，MAX1677工作在時(shí)鐘同步電流模式PWM，可將開(kāi)關(guān)諧波定位，避免干擾敏感頻段，適用于無(wú)線應(yīng)用。

4.3 低功率PFM模式

將CLK/SEL引腳拉低，MAX1677進(jìn)入低功率待機(jī)模式。在PFM模式下，通過(guò)在每個(gè)周期傳輸固定量的能量，并調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率來(lái)控制輸出功率。該模式在輕負(fù)載時(shí)效率最高，工作電流僅為20μA，MBC可提供高達(dá)170mA的電流。

五、LCD升壓轉(zhuǎn)換器

LCD升壓轉(zhuǎn)換器可通過(guò)設(shè)置LCDPOL引腳和使用相應(yīng)電路配置為正輸出或負(fù)輸出。采用峰值電流限制和一對(duì)單穩(wěn)態(tài)定時(shí)器控制LCD開(kāi)關(guān)。LCDLX電流限制由LCDPOL設(shè)置，較低的225mA峰值電流設(shè)置適用于為較小的液晶面板供電，可使用小型低電流“芯片”電感器。

六、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 輸出電壓設(shè)置

• 主升壓轉(zhuǎn)換器（MBC）：FB引腳接地時(shí)，MBC輸出預(yù)設(shè)為3.3V；也可通過(guò)外部電阻R3和R4將輸出電壓調(diào)節(jié)在2.5V - 5.5V范圍內(nèi)。
• LCD輸出：通過(guò)兩個(gè)外部電阻R1和R2設(shè)置輸出電壓，根據(jù)正輸出或負(fù)輸出的不同，使用相應(yīng)的計(jì)算公式。

6.2 電感選擇

MAX1677的高開(kāi)關(guān)頻率允許使用小型表面貼裝電感器，推薦使用10μH的電感，范圍在4.7μH - 47μH之間。應(yīng)選擇鐵氧體磁芯或等效的電感器，避免使用粉末鐵芯。電感的增量飽和額定值應(yīng)理想地超過(guò)所選電流限制。

6.3 外部二極管

• 主升壓轉(zhuǎn)換器：當(dāng)輸入電壓超過(guò)1.4V時(shí)，可省略外部肖特基二極管；在低于1.4V的電路中，可并聯(lián)一個(gè)肖特基二極管以獲得最低啟動(dòng)電壓。
• LCD升壓轉(zhuǎn)換器：由于沒(méi)有同步整流，始終需要一個(gè)外部二極管，推薦使用高速肖特基二極管。

6.4 輸入和輸出電容

• 輸入旁路電容：并聯(lián)一個(gè)低ESR輸入電容可減少峰值電流和輸入反射噪聲，推薦在2節(jié)電池應(yīng)用中使用100μF的電容。
• 輸出濾波電容：MBC輸出推薦使用100μF、10V的低ESR輸出濾波電容；LCD輸出使用4.7μF的濾波電容可使紋波小于1%。

6.5 布局考慮

由于MAX1677的高頻操作，PCB布局對(duì)于最小化接地反彈和噪聲至關(guān)重要。應(yīng)采用星型接地配置，保護(hù)敏感的模擬接地；盡量縮短引線長(zhǎng)度，減少雜散電容和走線電阻；使用接地平面，并將MAX1677的GND和PGND引腳直接連接到接地平面。

七、應(yīng)用場(chǎng)景

MAX1677廣泛應(yīng)用于PDA、便攜式電話、手持終端和便攜式儀器等設(shè)備中，為這些設(shè)備的邏輯電路和LCD提供穩(wěn)定、高效的電源。

總之，MAX1677以其高效、緊湊的特點(diǎn)，為便攜式設(shè)備的電源設(shè)計(jì)提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇工作模式、設(shè)置輸出電壓、選擇合適的電感和電容等元件，并注意PCB布局，以充分發(fā)揮MAX1677的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用MAX1677進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。