探索MAX8570 - MAX8575：高性價比LCD升壓轉換器的設計秘籍

一、引言

在電子設備的設計中，電源管理是至關重要的一環。對于小尺寸、低功耗的設備，如小型LCD面板、聚合物LED（OLED）、手機和掌上電腦等，高效的升壓轉換器是實現穩定電源輸出的關鍵。今天，我們就來深入探討MAXIM公司的MAX8570 - MAX8575系列高 - 效率LCD升壓轉換器。

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二、產品概述

（一）基本特性

MAX8570 - MAX8575系列是MAXIM公司推出的緊湊型升壓DC - DC轉換器，工作電源范圍為2.7V至5.5V，僅消耗25μA的電源電流。它集成了低導通電阻的內部MOSFET開關，具備True Shutdown功能，在關機時可將電池與負載斷開，使電源電流降至0.05μA（典型值）。輸出電壓有固定15V和可調至28V兩種選擇，還提供110mA、250mA和500mA三種電流限制選項。這種多樣化的選擇，能滿足不同電子設備的電源需求，大家在實際設計中，是否遇到過因輸出電壓或電流限制不合適而導致的設計難題呢？

（二）應用場景

該系列轉換器適用于多種電子設備，如LCD偏置發生器、聚合物LED（OLED）、手機、掌上電腦、個人數字助理（PDA）、組織者和手持終端等。在這些設備中，它能高效地將低電壓轉換為所需的高電壓，為設備的穩定運行提供保障。

三、技術亮點

（一）獨特控制方案

采用最小關斷時間電流限制控制方案，工作在不連續模式。內部p - 通道MOSFET開關在轉換器工作時將VCC連接到SW為電感供電，關機時斷開輸入電源與電感的連接。n - 通道MOSFET開關開啟使電感電流上升，達到電流限制時關閉，電感電流通過二極管為輸出供電。開關頻率根據負載和輸入電壓變化，最高可達800kHz，這種高頻開關特性允許使用小型表面貼裝元件，有助于減小電路板尺寸。大家有沒有在設計中考慮過開關頻率對元件選擇和電路板布局的影響呢？

（二）輸出電壓設置

MAX8570、MAX8571和MAX8574的輸出電壓可通過電阻分壓器從VCC調節到28V。選擇R2在10kΩ至600kΩ之間，使用公式[R 1=R 2left(frac{V{OUT }}{V{FB}}-1right)]計算R1，其中(VFB = 1.226V)，VoUT范圍為Vcc到28V。為保證精度，反饋電阻的偏置電流應至少為2μA。而MAX8572、MAX8573和MAX8575具有固定的15V輸出，使用時將OUT直接連接到輸出即可。

（三）關機功能

將SHDN引腳拉低進入關機模式，此時電源電流降至0.05μA（典型值），輸出與輸入斷開，LX進入高阻抗狀態。與普通升壓轉換器不同，該系列具有True - Shutdown模式，關機時通過內部p - 通道MOSFET開關斷開輸出與輸入的連接，避免關機時從輸入電源汲取功率，有效節省電池電量。

（四）軟啟動機制

采用兩種軟啟動機制。使用True - Shutdown功能時，內部高端p - 通道開關的柵極緩慢開啟，防止浪涌電流，耗時約200μs，開關完全開啟后，內部n - 通道開關開始升壓。當VFB小于0.5V時，內部n - 通道開關的最小關斷時間從1μs增加到5μs，進一步控制浪涌電流。

（五）獨立電感電源

IC和電感可使用獨立電源，這樣能利用低至0.8V或高于轉換器VCC工作范圍的電池或電源供電。使用獨立電感電源時，SW引腳不連接，電源直接連接到電感，但關機時輸出不再與輸入斷開，輸出電壓降至電感電源電壓以下一個二極管壓降。

（六）保護特性

該系列具備強大的保護功能，能應對多種常見應用故障。例如，當輸出電容缺失、反饋電阻斷開、二極管缺失或極性反轉等情況發生時，轉換器能采取相應措施保護自身和下游電路，避免元件損壞。這大大提高了電路的可靠性和穩定性，在實際應用中，大家是否遇到過因電路故障而導致設備損壞的情況呢？

四、設計要點

（一）電感選擇

較小電感值在給定串聯電阻或飽和電流下物理尺寸更小，但較大電感值的電路可能提供更多輸出功率。電感的飽和電流額定值應大于峰值開關電流，推薦電感值范圍為10μH至100μH。同時，需根據應用所需的峰值LX電流極限（ILX(MAX)）選擇合適電流限制的IC，計算公式為[L X(M A X) geq 1.25 × frac{P{OUT(MAX) }}{V{BATT(MIN) }}+sqrt{left(1.25 × frac{P{OUT(MAX) }}{V{BATT(MIN) }}right)^{2}+3 mu S × frac{P_{OUT(MAX) }}{L}}]，其中POUT(MAX)是負載所需的最大輸出功率，VBATT(MIN)是為電感供電的最小電源電壓。

（二）二極管選擇

高達800kHz的高開關頻率要求使用高速整流器，推薦使用肖特基二極管，因其正向電壓降較低。為保持高效率，二極管的平均電流額定值應大于峰值開關電流，反向擊穿電壓應大于輸出電壓。

（三）電容選擇

推薦使用具有X7R或X5R溫度特性的小型陶瓷表面貼裝電容，因其尺寸小、成本低、等效串聯電阻（ESR）和等效串聯電感（ESL）低。對于大多數應用，輸出和VCC旁路電容使用1μF陶瓷電容，SW或電感電源使用4.7μF或更大的陶瓷電容。對于MAX8570/MAX8571/MAX8574，從輸出到FB連接的前饋電容（C4）可提高在寬電池電壓范圍內的穩定性，MAX8571和MAX8574推薦使用10pF電容，MAX8570推薦使用10pF至47pF電容，但增加C4會降低線路和負載調節性能。

五、PCB布局注意事項

PCB布局對于電路性能至關重要。為減少接地反彈和噪聲，應將GND引腳與輸入、輸出電容的接地焊盤盡量靠近，LX連接盡量短。反饋電阻應靠近FB引腳，反饋走線應遠離如LX等嘈雜區域。可參考MAX8571EVKIT的布局示例進行設計。

六、總結

MAX8570 - MAX8575系列高 - 效率LCD升壓轉換器憑借其高效、靈活、可靠的特點，為電子設備的電源設計提供了優秀的解決方案。在實際設計中，我們需要根據具體應用需求，合理選擇元件參數，精心進行PCB布局，以充分發揮該系列轉換器的性能優勢。大家在使用該系列轉換器時，是否還有其他的經驗或問題，歡迎在評論區分享交流。