MAX1729：ECB和LCD顯示偏置電源的理想之選

在電子設(shè)備中，ECB和LCD顯示屏的性能表現(xiàn)至關(guān)重要，而合適的偏置電源則是保障其穩(wěn)定工作的關(guān)鍵因素。今天，我們就來深入了解一款專為ECB和LCD顯示偏置供電設(shè)計的芯片——MAX1729。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1729是一款微功耗升壓/降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，它采用獨特的架構(gòu)，先通過升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過線性穩(wěn)壓器，實現(xiàn)了升壓/降壓電壓轉(zhuǎn)換，同時有效降低了輸出紋波。相較于競爭的SEPIC和反激拓撲，它允許使用更小的電感器，大大節(jié)省了空間。其靜態(tài)電流低至67μA（典型值），邏輯控制的關(guān)斷模式可將靜態(tài)電流進一步降低至0.4μA（典型值）。

該芯片具有一個可動態(tài)調(diào)整輸出電壓的輸入，能控制顯示顏色或?qū)Ρ榷?。它提供?nèi)部和外部兩種反饋模式，內(nèi)部反饋模式下輸出電壓范圍為2.5V至16V，且能將溫度漂移控制在±11ppm/°C；外部反饋模式則可根據(jù)不同顯示屏定制輸出電壓范圍。此外，片上溫度傳感器帶有正溫度系數(shù)，能為LCD/ECB顯示的溫度特性提供補償。

二、產(chǎn)品特性

高精度與穩(wěn)定性

• 高精度參考電壓：參考電壓精度達到±1%，確保了輸出電壓的準確性。
• 低輸出電壓漂移：輸出電壓漂移僅為±11ppm/°C，在不同溫度環(huán)境下能保持穩(wěn)定的輸出。
• 片上溫度傳感器輸出：可對LCD/ECB顯示的溫度特性進行補償，保證顯示顏色和對比度的一致性。

寬輸入輸出范圍

• 輸入電壓范圍：支持+2.7V至+5.5V的輸入電壓，能適應多種電源環(huán)境。
• 輸出電壓范圍：內(nèi)部反饋模式下為+2.5V至+16V，外部反饋模式下可根據(jù)需求編程調(diào)整。

低功耗設(shè)計

• 低供電電流：正常工作時供電電流為67μA，關(guān)斷電流低至0.4μA，有效降低了功耗。

封裝與評估

• 小巧封裝：采用10引腳的μMAX封裝，最大高度僅1.09mm，節(jié)省了電路板空間。
• 評估套件：提供評估套件（MAX1729EVKIT），方便工程師進行測試和開發(fā)。

三、應用領(lǐng)域

MAX1729廣泛應用于多個領(lǐng)域，如ECB顯示偏置與顏色調(diào)整、LCD顯示偏置與對比度調(diào)整，以及手機、個人數(shù)字助理等設(shè)備中。

四、電氣特性

電壓與電流參數(shù)

• 工作電壓范圍：2.7V至5.5V，確保了在不同電源條件下的穩(wěn)定工作。
• 欠壓鎖定閾值：2.0V至2.6V，當輸入電壓低于此閾值時，升壓和LDO輸出將被禁用。
• 供電電流：IN引腳供電電流典型值為37μA，PS引腳供電電流典型值為30μA，關(guān)斷供電電流低至0.4μA。
• 輸出電壓：最小輸出電壓在不同溫度下有所變化，最大輸出電壓可達16.4V。

溫度系數(shù)與增益

• 輸出電壓溫度系數(shù)：在0°C至+85°C范圍內(nèi)為±11ppm/°C，在 - 40°C至+85°C范圍內(nèi)為±18ppm/°C。
• CTLIN到VOUT增益：在不同溫度和占空比條件下，增益范圍為13.60V/100%至14.20V/100%。

其他參數(shù)

• 最大輸出電流：可達2.5mA，能滿足大多數(shù)顯示設(shè)備的需求。
• TC輸出電壓：在+25°C時為1.178V至1.278V，TC輸出溫度系數(shù)在不同溫度范圍內(nèi)有所變化。

五、典型工作電路與特性

典型工作電路

典型工作電路中，輸入電壓VIN范圍為2.7V至5.5V，輸出電壓VOUT范圍為+2.5V至+16V。通過數(shù)字PWM控制器和相關(guān)引腳的配合，實現(xiàn)對輸出電壓的控制。

典型工作特性

• 空載供電電流與電源電壓關(guān)系：隨著電源電壓的變化，空載供電電流也會相應改變。
• 效率與輸出電流關(guān)系：在不同輸出電壓和電源電壓條件下，效率會隨著輸出電流的變化而變化。
• 最大輸出電流與電源電壓關(guān)系：最大輸出電流受電源電壓的影響。
• PS到OUT的電源抑制比：能有效抑制電源干擾，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。

六、引腳說明

七、詳細設(shè)計與應用

升壓轉(zhuǎn)換器

MAX1729的DC - DC升壓轉(zhuǎn)換器由片上N溝道MOSFET、二極管和誤差比較器組成。其獨特的PFM控制系統(tǒng)根據(jù)輸入和輸出電壓值調(diào)整開關(guān)的導通和關(guān)斷時間，維持不連續(xù)導通，設(shè)置峰值電感電流。當誤差比較器檢測到線性穩(wěn)壓器兩端的壓降小于約0.6V時，內(nèi)部開關(guān)導通，電感電流上升；開關(guān)關(guān)斷后，電感電流下降，VPS升高。

線性穩(wěn)壓器

PNP低壓差線性穩(wěn)壓器將升壓轉(zhuǎn)換器的輸出調(diào)節(jié)到所需的輸出電壓。升壓轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)電路使線性穩(wěn)壓器的輸入電壓比輸出電壓高約0.6V，以避免穩(wěn)壓器進入壓差狀態(tài)，增強紋波抑制能力。同時，線性穩(wěn)壓器具有短路保護功能，可將輸出電流限制在約6mA。

溫度傳感器輸出

溫度傳感器輸出電壓VTC隨溫度變化，典型變化率為16.5mV/°C，在室溫下與參考電壓近似相等。該輸出可用于補償溫度變化引起的ECB顏色或LCD對比度變化，可通過ADC讀取并用于修改外部PWM控制信號，或在外部反饋模式下直接加入反饋電阻網(wǎng)絡(luò)。

控制信號

外部生成的PWM控制信號在內(nèi)部反饋模式下控制VOUT，在外部反饋模式下影響VOUT。若CTLIN保持低電平超過1.24ms，MAX1729進入關(guān)斷模式，降低供電電流。推薦CTLIN頻率在2kHz至12kHz之間。

內(nèi)部反饋模式

在內(nèi)部反饋模式下，CTLIN信號經(jīng)過反相緩沖、電平轉(zhuǎn)換后通過電阻輸出到COMP，再經(jīng)過內(nèi)部電阻（典型值33kΩ）和C6濾波后，由內(nèi)部反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)置VOUT。若使用溫度補償，可通過ADC讀取溫度傳感器輸出電壓來調(diào)整PWM控制信號的占空比。

外部反饋模式

在外部反饋模式下，MAX1729的輸出電壓由PWM控制信號的占空比和外部電阻網(wǎng)絡(luò)控制。CTLIN信號經(jīng)過反相、電平轉(zhuǎn)換后直接送到COMP，經(jīng)過R3、R4和C6濾波后加入反饋節(jié)點。

設(shè)計步驟

內(nèi)部反饋模式設(shè)計

對于3kHz的PWM控制信號，C6使用1μF低漏電陶瓷電容；對于更高頻率的PWM控制信號，可將C6的值減小到1μF至0.22μF之間。VOUT由公式(V{OUT }=V{OUT(MIN) }+ Duty Cycle cdot Gain)確定，其中(V{OUT(MIN)})為2.45V，Gain標稱值為13.95V/100%。若使用DC控制信號調(diào)整輸出電壓，VOUT由公式(V{OUT } approx 24.67 V{FB}-22.71 V{COMP })確定。

外部反饋模式設(shè)計

假設(shè)流入FB引腳的電流為零，F(xiàn)B引腳電壓為1.228V，通過對流入FB的電流求和可求解VOUT： (V{OUT }=R 1left(frac{1}{R 1}+frac{1}{R 2}+frac{1}{R 3+R 4}+frac{1}{R 5}right) V{FB}-left(frac{R 1}{R 3+R 4}right) V{COMP }-left(frac{R 1}{R 5}right) V{TC})

同時，可根據(jù)以下公式計算外部組件值：

1. 選擇最大反饋電流，求解R1：(R 1=frac{V{MAX }-V{FB}}{I_{FB}})
2. 計算R3和R4：(R4 = R3)，(R 3=1 / 2left(frac{R 1}{V{MAX }-V{MIN }}right) V_{FB})
3. 若需要一階溫度補償，計算R5：(R 5=left(frac{R 1}{ Tempco }right) 16.5 mV /^{circ} C)
4. 求解VCOMP：(V{COMP }=V{FB}left[1-left( Duty Cycle cdot frac{R 4}{R 3+R 4}right)right])
5. 求解R2：(frac{1}{R 2}=frac{1}{V{FB}}left(frac{V{OUT }}{R 1}+frac{V{COMP }}{R 3}+frac{V{FB}}{R 5}right)-left(frac{1}{R 1}+frac{1}{R 3}+frac{1}{R 5}right))

組件選擇

電感器

為了最大化輸出電流（典型值2.5mA），可使用220μH的電感器，其直流電阻應小于10Ω，飽和電流應超過35mA。若需要降低峰值電感電流，可使用470μH的電感器，其直流電阻應小于20Ω，飽和電流應超過18mA，此時輸出電流通常限制在1mA以下。

電容器

輸出電容器C2的等效串聯(lián)電阻（ESR）直接影響輸出紋波，為了最小化輸出紋波，應使用低ESR電容器。常見的陶瓷電容器體積小、成本低，能在大多數(shù)應用中產(chǎn)生可接受的輸出紋波。

八、PCB布局考慮

合理的PCB布局對于降低輸出紋波和提高效率至關(guān)重要。建議使用接地平面，盡量減小C1、C2與MAX1729的GND之間的間距，并將電感器盡可能靠近LX和IN引腳?？蓞⒖糓AX1729評估套件的PCB布局示例。

綜上所述，MAX1729憑借其高精度、低功耗、寬輸入輸出范圍等優(yōu)點，為ECB和LCD顯示偏置供電提供了優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計中，工程師們可以根據(jù)具體需求，合理選擇工作模式和組件，以實現(xiàn)最佳的性能表現(xiàn)。你在使用MAX1729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。