MAX8901A/MAX8901B：小尺寸高功效的WLED驅(qū)動(dòng)芯片

一、引言

在如今的電子設(shè)備中，LCD 背光源的應(yīng)用極為廣泛，從手機(jī)、PDA 到各種手持設(shè)備，都離不開它的支持。而對(duì)于驅(qū)動(dòng)這些背光源的 WLED（白色發(fā)光二極管），一款高效、小巧且功能豐富的驅(qū)動(dòng)芯片顯得尤為重要。MAX8901A/MAX8901B 就是這樣一款能夠滿足多種需求的芯片，下面我們就來詳細(xì)了解一下它。

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二、芯片概述

（一）基本功能

MAX8901A/MAX8901B 是升壓轉(zhuǎn)換器，能夠驅(qū)動(dòng) 2 到 6 個(gè)串聯(lián)的 WLED，為手機(jī)、PDA 等手持設(shè)備的 LCD 背光源提供恒定電流，確保 WLED 亮度均勻。它以固定的 750kHz（典型值）開關(guān)頻率工作，這使得外部組件可以選用微小尺寸的，并且在整個(gè)單節(jié) Li?/Li - Poly 電池電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了盡可能高的效率。

（二）調(diào)光控制

這兩款芯片都通過單一輸入（ON）來使能芯片并控制 WLED 亮度，但調(diào)光方式有所不同。MAX8901A 需要直接的 PWM 輸入來調(diào)節(jié) WLED 亮度，WLED 電流與 PWM 占空比成正比；而 MAX8901B 采用單線路串行脈沖調(diào)光，能將 WLED 亮度以 32 個(gè)線性步長降低，串行脈沖調(diào)光的滿量程 WLED 電流為 24.75mA（MAX8901B，0.75mA/步）。

（三）保護(hù)特性

芯片具備多種保護(hù)功能，包括內(nèi)部軟啟動(dòng)以消除啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流、輸入過壓保護(hù)、WLED 過壓保護(hù)以及關(guān)機(jī)模式（關(guān)機(jī)電流典型值為 0.01μA）。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，只要 WLED 正向電壓大于輸入電源電壓，就不會(huì)有 WLED 電流。此外，還具有欠壓鎖定（UVLO）和熱關(guān)斷功能。

（四）封裝形式

MAX8901A/MAX8901B 采用微小的 8 引腳、2mm x 2mm TDFN - EP 封裝（最大高度 0.8mm），節(jié)省了 PCB 空間。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

• 顯示背光源：適用于 2 到 6 個(gè) WLED 的顯示背光源，為各種設(shè)備的屏幕提供均勻的背光。
• 移動(dòng)設(shè)備：如手機(jī)、PDA、智能手機(jī)等，滿足這些設(shè)備對(duì)小尺寸、高效率背光源驅(qū)動(dòng)的需求。
• 多媒體設(shè)備：MP3 和便攜式媒體播放器，為其屏幕顯示提供穩(wěn)定的背光支持。
• 導(dǎo)航與攝像設(shè)備：便攜式導(dǎo)航設(shè)備和數(shù)碼相機(jī)，確保在不同環(huán)境下屏幕顯示清晰。

四、電氣特性

（一）電壓與電流參數(shù)

• 輸入電壓范圍：2.6V 至 5.5V，適應(yīng)多種電源供電。
• 輸出電壓范圍：最高可達(dá) 25V，具體取決于外部升壓二極管的電壓降。
• 靜態(tài)電流：在不同工作模式和溫度下，靜態(tài)電流有所不同。例如，MAX8901A 在無負(fù)載（不開關(guān)）時(shí)典型靜態(tài)電流為 70μA，MAX8901B 為 115μA。
• 關(guān)機(jī)輸入電流：典型值為 0.01μA，在關(guān)機(jī)狀態(tài)下功耗極低。

（二）保護(hù)閾值

• 輸入過壓鎖定閾值：當(dāng)輸入電壓上升超過 6.2V（最小值）時(shí)，芯片停止開關(guān)操作，保護(hù)芯片免受高輸入電壓影響；當(dāng)輸入電壓下降到 6.0V（最小值）以下時(shí)，重新啟動(dòng)并進(jìn)入軟啟動(dòng)。
• WLED 過壓保護(hù)閾值：典型值為 25V，當(dāng) WLED 輸出電壓超過該閾值時(shí)，芯片鎖定并進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。

（三）開關(guān)與振蕩參數(shù)

• 開關(guān)頻率：工作頻率在 700kHz 至 800kHz 之間，典型值為 750kHz。
• 最大占空比：當(dāng) VCS = 0.4V 時(shí)，最大占空比可達(dá) 90% - 92%。

五、典型工作特性

（一）效率特性

從典型工作特性曲線可以看出，在不同的輸入電壓、LED 數(shù)量和 LED 電流下，芯片的效率有所不同。例如，在某些條件下，效率最高可達(dá) 91%，這對(duì)于延長電池續(xù)航時(shí)間非常重要。

（二）保護(hù)響應(yīng)與波形

芯片在輸入過壓等異常情況下有相應(yīng)的保護(hù)響應(yīng)，通過波形圖可以直觀地看到輸入電壓、輸出電壓、電感電流等參數(shù)的變化情況，幫助工程師更好地理解芯片的工作狀態(tài)。

（三）調(diào)光響應(yīng)

MAX8901A 的 PWM 調(diào)光和 MAX8901B 的串行脈沖調(diào)光都有各自的調(diào)光響應(yīng)特性，通過圖表可以清晰地看到不同調(diào)光方式下 LED 電流與調(diào)光信號(hào)的關(guān)系。

六、引腳說明

（一）主要引腳功能

• OVP：WLED 過壓保護(hù)輸入，監(jiān)測(cè) WLED 電壓，當(dāng)超過閾值時(shí)鎖定芯片。
• ON：使能和調(diào)光控制輸入，不同芯片的調(diào)光方式通過該引腳實(shí)現(xiàn)。
• IN：電源輸入，需用 1μF 陶瓷電容旁路到地。
• LX：升壓電感節(jié)點(diǎn)，連接電感實(shí)現(xiàn)升壓功能。
• PGND：功率地，與 GND 和暴露焊盤（EP）短而寬連接。
• GND：模擬地，與暴露焊盤短而寬連接。
• COMP：WLED 升壓補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，連接 0.022μF 陶瓷電容到地，穩(wěn)定轉(zhuǎn)換器并設(shè)置軟啟動(dòng)時(shí)間。
• CS：WLED 電流檢測(cè)輸入，MAX8901A 通過連接電流檢測(cè)電阻來調(diào)節(jié) WLED 電流，MAX8901B 內(nèi)部提供電流源。

（二）暴露焊盤（EP）

EP 連接到地，對(duì)于良好的散熱非常重要，需連接到大面積接地平面。

七、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）元件選擇

• 電感：推薦電感值范圍為 10μH 至 47μH，22μH 電感在大多數(shù)應(yīng)用中能優(yōu)化效率并保持低輸入電壓紋波。需確保電感飽和電流額定值超過應(yīng)用中的峰值電感電流，可通過公式 (PEAK=frac{V{OUT(MAX)} × I{LED(MAX)}}{900 × V{IN(MIN)}}+frac{V{IN(MIN) × 1.2}}{2 × L}) 計(jì)算峰值電感電流。
• 肖特基二極管：由于芯片開關(guān)頻率高，推薦使用肖特基二極管，其快速恢復(fù)時(shí)間和低正向電壓降有助于提高效率。需確保二極管的平均和峰值電流額定值超過平均輸出電流和峰值電感電流，反向擊穿電壓超過 VOUT，RMS 二極管電流可通過公式 (DIODE(RMS)=sqrt{I{LED} × I{PEAK}}) 近似計(jì)算。
• 電容：推薦使用具有 X5R、X7R 或更好介電常數(shù)的陶瓷電容。輸入電容典型值為 1μF，輸出電容典型值為 0.1μF（MAX8901A）或 1μF（MAX8901B）。補(bǔ)償電容通常選擇 0.022μF 以穩(wěn)定轉(zhuǎn)換器和控制軟啟動(dòng)。
• 電流檢測(cè)電阻（僅 MAX8901A）：用于編程 100% PWM 占空比時(shí)的最大 WLED 電流，可通過公式 (R{CS}=frac{500}{I{LED(MAX)}}) 計(jì)算電阻值。

（二）PCB 布局

由于芯片存在快速開關(guān)波形和高電流路徑，PCB 布局時(shí)需特別注意。要盡量減小芯片與電感、二極管、輸入電容和輸出電容之間的走線長度，對(duì)于 MAX8901A 還要減小芯片與 RCS 之間的走線長度。走線要短、直且寬，將嘈雜的走線（如 LX 節(jié)點(diǎn)走線）遠(yuǎn)離 CS 引腳。輸入旁路電容應(yīng)盡可能靠近芯片，CIN 和 COUT 的接地連接應(yīng)盡量靠近，PGND 和 GND 應(yīng)在輸入電容接地端連接在一起。

八、總結(jié)

MAX8901A/MAX8901B 芯片以其小尺寸、高效率、豐富的保護(hù)功能和靈活的調(diào)光方式，為 2 到 6 個(gè)串聯(lián) WLED 的驅(qū)動(dòng)提供了優(yōu)秀的解決方案。在設(shè)計(jì)過程中，合理選擇外部元件和優(yōu)化 PCB 布局是確保芯片性能的關(guān)鍵。電子工程師在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體需求選擇合適的芯片型號(hào)，并結(jié)合芯片的電氣特性和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)最佳的背光源驅(qū)動(dòng)效果。大家在使用這款芯片的過程中，有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨(dú)特的解決方案呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。