MAX8647/MAX8648：3mm x 3mm 超薄 QFN 封裝的超高效六通道白/ RGB LED 電荷泵

在如今的電子設備中，LED 照明的應用越來越廣泛，從手機屏幕的背光源到相機的閃光燈，LED 以其高效、節能、壽命長等優點，成為了眾多電子設備的首選光源。而如何高效地驅動這些 LED，成為了電子工程師們需要解決的重要問題。今天，我們就來介紹一款來自美信（Maxim）的超高效電荷泵——MAX8647/MAX8648。

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一、產品概述

MAX8647/MAX8648 是兩款專門為驅動多達六個白光 LED 或兩組 RGB LED 而設計的集成電路，適用于顯示背光源和趣味照明等應用。這兩款芯片采用了反相電荷泵和極低壓降的自適應電流調節器，在單節鋰離子電池的整個電壓范圍內，甚至在 LED 正向電壓存在較大失配的情況下，都能實現極高的效率。其 1MHz 的固定頻率開關設計，使得外部元件可以選用微小尺寸的型號。同時，該調節方案經過優化，能夠確保低電磁干擾（EMI）和低輸入紋波。此外，MAX8647/MAX8648 還具備熱關斷、開路和短路保護等功能，為設備的穩定運行提供了可靠保障。

不同之處

MAX8647 具備 I2C 串行端口，而 MAX8648 則采用三線串行脈沖邏輯接口。兩者都支持主背光源和副背光源的獨立開關和調光功能，調光范圍從 24mA 到 0.1mA，呈偽對數關系，且可分為 32 個調節步長。另外，它們還包含溫度降額功能，在環境溫度高于 +60°C 時，能夠自動降低電流，從而保護 LED，同時在室溫下允許安全地設置 24mA 的滿量程輸出電流。這兩款芯片均采用 16 引腳、3mm x 3mm 的超薄 QFN 封裝（最大高度 0.8mm），節省了電路板空間，非常適合對尺寸要求較高的應用場景。

二、產品特性

2.1 六通道自適應電流調節器

為每個 LED 提供獨立的電壓源，確保每個 LED 都能獲得穩定的供電，從而實現均勻的亮度。這對于需要多個 LED 同時工作的顯示背光源應用來說尤為重要，可以有效避免因電壓不一致而導致的亮度差異問題。

2.2 獨立的 LED 亮度控制

MAX8647 通過 I2C 接口實現亮度控制，而 MAX8648 則采用串行脈沖調光邏輯。調光范圍為 24mA 到 0.1mA，具有 ±2% 的精度和 ±0.4% 的典型匹配度，能夠實現精確的亮度調節，滿足不同應用場景對亮度的需求。

2.3 低靜態電流

靜態電流低至 70μA，關機電流僅為 1μA，有效降低了功耗，延長了電池的使用壽命。這對于依靠電池供電的便攜式設備來說，是一個非常重要的特性。

2.4 浪涌電流限制

可以防止在啟動或切換過程中出現過大的電流沖擊，保護芯片和 LED 不受損壞，提高了設備的可靠性。

2.5 溫度降額功能

當環境溫度高于 +60°C 時，自動降低 LED 電流，保護 LED 免受熱損壞。這一功能在高溫環境下尤為重要，可以確保 LED 在惡劣條件下也能正常工作，延長其使用壽命。

2.6 小巧的封裝

采用 16 引腳、3mm x 3mm 的超薄 QFN 封裝，節省了電路板空間，適用于對尺寸要求較高的應用。這使得該芯片可以輕松集成到各種小型電子設備中，如手機、平板電腦等。

三、應用領域

3.1 白光 LED 背光源

無論是單顯示屏還是雙顯示屏，MAX8647/MAX8648 都能提供高效、穩定的背光驅動，確保顯示屏的亮度均勻、色彩鮮艷。

3.2 寬色域 RGB LED 顯示背光源

能夠精確控制 RGB LED 的亮度和顏色，實現寬色域的顯示效果，為用戶帶來更加生動、逼真的視覺體驗。

3.3 相機閃光燈或 RGB 指示燈

快速響應和高亮度輸出，滿足相機閃光燈的瞬間高功率需求，同時也可用于 RGB 指示燈的信號指示。

3.4 手機和智能手機

其低功耗和小巧的封裝設計，非常適合手機和智能手機的應用場景，可有效延長電池續航時間，同時節省內部空間。

3.5 PDA、數碼相機和攝像機

為這些設備的顯示屏和閃光燈提供可靠的驅動，確保在各種環境下都能正常工作。

四、電氣特性

4.1 工作電壓范圍

IN 工作電壓范圍為 2.7V 至 5.5V，VDD 工作電壓范圍為 1.7V 至 5.5V，能夠適應不同的電源供應，具有較強的通用性。

4.2 欠壓鎖定（UVLO）

閾值為 2.35V 至 2.55V，滯后為 100mV，可防止在電源電壓過低時芯片誤操作，提高了系統的穩定性。

4.3 關機電流

IN 關機供應電流在 +25°C 時典型值為 0.4μA，在 +85°C 時最大值為 2.5μA；VDD 關機供應電流在 +25°C 和 +85°C 時最大值均為 1.0μA，有效降低了待機功耗。

4.4 工作電流

在電荷泵不工作且兩個 LED 以 0.1mA 設置啟用時，IN 工作供應電流典型值為 70μA；在電荷泵工作且所有 LED 以 0.1mA 設置啟用時，IN 工作供應電流為 1.6mA。VDD 工作供應電流在不同條件下也有相應的數值，具體可參考文檔中的詳細表格。

4.5 熱關斷

閾值為 +160°C，滯后為 20°C，當芯片溫度過高時自動關斷，保護芯片不受損壞。

4.6 I2C 接口（MAX8647）

支持標準的 I2C 協議，邏輯輸入高電壓為 0.7 x VDD，邏輯輸入低電壓為 0.3 x VDD，時鐘頻率為 400kHz，確保了數據傳輸的穩定性和可靠性。

4.7 串行脈沖邏輯（MAX8648）

邏輯輸入高電壓為 1.4V，邏輯輸入低電壓為 0.4V，通過脈沖信號實現 LED 的調光控制，簡單方便。

4.8 電荷泵

開關頻率為 1MHz，軟啟動時間為 0.5ms，調節電壓為 4.3V 至 5.0V，能夠快速穩定地為 LED 提供所需的電壓。

4.9 LED 電流調節器

電流設置范圍為 0.1mA 至 24.0mA，具有高精度的電流控制能力，能夠確保每個 LED 的亮度一致性。

五、典型應用電路及設計要點

5.1 典型應用電路

文檔中給出了 MAX8647/MAX8648 的典型應用電路圖，包括元件的連接方式和參數選擇。在設計電路時，需要注意輸入電壓的范圍、電容的選擇和布局等因素，以確保電路的性能和穩定性。

5.2 輸入紋波

對于 LED 驅動器來說，輸入紋波比輸出紋波更為重要。可以通過添加低通濾波器或增加輸入電容的方式來進一步降低輸入紋波。例如，將 CIN 增加到 2.2μF 或 4.7μF，可以將輸入紋波減半或減為原來的四分之一，同時只會稍微增加電路板的尺寸。

5.3 電容選擇

建議選用陶瓷電容，因為它們具有體積小、成本低、等效串聯電阻（ESR）低等優點。在選擇電容時，要確保其在溫度和直流偏置下能夠保持穩定的電容值，具有 X5R 或 X7R 溫度特性的電容通常表現較好。

5.4 多電源驅動 LED

LED 的陽極不一定需要連接到 IN，可以使用單獨的電源為不同的 LED 組供電。文檔中給出了一個使用多個電源驅動 MAX8648 的 LED 組的示例，這種設計可以根據不同 LED 的需求提供合適的電源，提高了電路的靈活性。

5.5 PCB 布局和布線

由于 MAX8647/MAX8648 具有高頻開關電容電壓逆變器，為了獲得最佳的電路性能，建議使用實心銅平面，并將 C1 - C4 盡可能靠近芯片放置。合理的 PCB 布局和布線可以減少電磁干擾和信號干擾，提高電路的穩定性和可靠性。

六、總結

MAX8647/MAX8648 是兩款性能卓越的 LED 驅動芯片，具有高效、低功耗、高精度、小巧封裝等優點，適用于多種 LED 照明應用場景。在設計過程中，工程師們需要根據具體的應用需求，合理選擇芯片和外圍元件，并注意 PCB 布局和布線等細節，以充分發揮芯片的性能優勢，為用戶帶來更加優質的產品體驗。你在使用類似芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。