高效驅動2至10顆白光LED的MAX1553/MAX1554升壓轉換器

在如今的手持設備如手機、PDA等中，顯示屏背光的高效驅動至關重要。MAX1553/MAX1554作為高集成度、靈活的解決方案，為白光LED背光應用提供了出色的性能。下面就帶大家深入了解這兩款升壓轉換器。

文件下載：MAX1553.pdf

1. 產品概述

MAX1553/MAX1554能夠以恒定電流串聯驅動白光LED，為手機、PDA等手持設備提供高效的顯示屏背光。其內部集成了40V、低RDSON的N溝道MOSFET開關，有助于提高效率和延長電池壽命。

電流限制差異

MAX1553的電流限制為480mA，可驅動2至6顆白光LED；而MAX1554的電流限制為970mA，最多能驅動10顆白光LED。

亮度調節與控制

通過單一的模擬/PWM雙模式輸入，可實現兩種簡單的亮度調節方式。同時，獨立的使能輸入提供開/關控制功能。軟啟動功能則能有效減小啟動時的浪涌電流。

封裝形式

這兩款轉換器采用節省空間的8引腳TDFN 3mm x 3mm封裝。在驅動9顆LED（20mA，(V_{CC}=3.6V) ）時，效率最高可達82%。

2. 應用領域

• 手機：為手機顯示屏提供穩定的背光。
• PDA、掌上電腦和無線手持設備：滿足彩色顯示屏背光需求。

3. 特性與優勢

高度集成與靈活性

適用于廣泛的背光應用，為不同的設計需求提供了可能。

恒流調節

確保LED照明均勻，內部的40V MOSFET開關能夠驅動多達10顆LED。

寬輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，能適應多種電源環境。

亮度控制方式多樣

支持模擬或PWM控制LED亮度，可根據實際需求靈活選擇。

低輸入紋波優化

優化設計使得輸入紋波較低，保證了電源的穩定性。

軟啟動功能

軟啟動可最小化浪涌電流，保護電路元件。

高效節能

提高電池使用壽命，驅動6顆LED時效率最高可達88%。

節省空間

采用微小的8引腳、3mm x 3mm TDFN封裝，節省電路板空間。

外部元件要求低

使用小型、薄型的外部元件，降低了設計成本和復雜度。

4. 電氣特性

電源電壓

MAX1553的電源電壓范圍為2.7V至5.5V，MAX1554為3.15V至5.50V。

欠壓鎖定閾值

典型滯后為35mV，范圍在2.35V至2.65V之間。

靜態電流

不開關時，典型值為0.33mA，最大值為0.65mA；開關時，典型值為0.44mA，最大值為0.9mA。

關斷電源電流

在不同溫度下有不同表現，如(T{A}= +25°C)時，最大值為1μA；(T{A}= +85°C)時，最大值為10μA。

過壓閾值

上升沿閾值范圍為1.18V至1.33V。

其他參數

還包括BRT輸入電阻、定時控制參數（最大導通時間、導通時間常數、最小關斷時間）、誤差放大器參數（FB閾值、FB輸入偏置電流）、N溝道開關參數（LX導通電阻、LX電流限制）以及關斷控制參數（EN邏輯高電平和低電平、EN輸入電流）等。

5. 典型工作特性

效率與負載電流關系

通過不同輸入電壓和電感值的測試，展示了驅動6顆和9顆白光LED時效率隨負載電流的變化曲線。這有助于工程師根據實際負載需求選擇合適的工作條件，以達到最佳效率。

LED電流相關特性

包括LED電流與輸入電壓、BRT占空比、BRT電壓的關系曲線。這些曲線能幫助工程師更好地理解LED電流的變化規律，從而實現精確的亮度控制。

開關波形

展示了連續和不連續工作模式下的開關波形，為分析電路的工作狀態提供了直觀的依據。

6. 引腳說明

7. 詳細工作原理

控制方案

采用最小關斷時間、電流限制的控制方案。當FB電壓低于調節閾值時，內部低端MOSFET導通，電感電流上升至電流限制值。電流限制比較器觸發后，低端MOSFET關斷最小關斷時間（250ns）。之后，若FB電壓高于調節閾值，MOSFET保持關斷；若低于調節點，則再次導通，循環重復。這種非固定頻率且可跳過脈沖的調節控制方案，使MAX1553/MAX1554具有很高的效率。

軟啟動

通過外部電容C3設置軟啟動時間，以最小化浪涌電流。公式為(C3 = frac{t_{SS}}{2 × 10^{5}}) ，例如0.1μF的電容可提供20ms的軟啟動時間。

關斷

當EN為低電平時，IC關斷，電源電流降至約0.1μA；正常工作時，EN需驅動為高電平或連接到VCC。

過壓保護

具有可調的過壓保護電路。當OV電壓達到過壓閾值（典型值1.25V）時，保護電路阻止內部MOSFET開關，使輸出電壓衰減。過壓保護事件中的峰值輸出電壓通過連接到OV的電阻分壓器（R2和R3）設置，公式為(R2 = R3 × (frac{V{OUT(PEAK)}}{V{OV}} - 1)) 。

8. 元件選擇

電容選擇

• 大多數應用推薦使用0.47μF陶瓷輸出電容（C2）。
• 驅動6顆或更少LED的電路，使用4.7μF陶瓷輸入電容（C1）；驅動超過6顆LED的電路，使用10μF輸入電容（C1）。
• 為在寬溫度范圍內獲得最佳穩定性，建議使用X5R、X7R或更好電介質的電容。

  電感選擇

• MAX1553：電感電流限制為480mA，可驅動多達6顆20mA的LED或9顆15mA的LED。電感值在4.7μH至47μH之間均可，較大值效率更高，較小值電感尺寸更小。例如，47μH的TOKO D62或D62L系列效率最佳；4.7μH的Murata LQH32C尺寸最小。
• MAX1554：電感電流限制為970mA，可驅動多達10顆20mA的LED。電感值在4.7μH至22μH之間合適，驅動9或10顆LED時，22μH的TOKO D62系列是高效且小尺寸的不錯選擇。
• 為防止飽和，電感的電流額定值應與設備的LX電流限制匹配，但在對尺寸要求特別高時，允許電感在10%飽和狀態下工作。同時，為獲得最佳效率，電感的直流電阻應盡可能低。

  二極管選擇

  由于MAX1553/MAX1554的開關頻率高，需要高速整流二極管（D1）以實現最佳效率。推薦使用肖特基二極管，因其恢復時間快且正向壓降小。二極管的平均和峰值電流額定值應超過平均輸出電流和峰值電感電流，反向擊穿電壓必須超過VOUT。

9. 應用信息

低輸入電壓應用

MAX1553的最小輸入電壓為2.7V，MAX1554為3.15V。但只要VCC保持在工作范圍內，較低的電池電壓仍可用于驅動LED。在大多數系統中，當顯示屏開啟并背光時，3.3V系統電源處于激活狀態，可使用該邏輯電源為VCC供電，同時將電池電源直接連接到升壓電感。當EN為低電平時，不消耗電池電流。

PCB布局

由于存在快速開關波形和高電流路徑，需要精心設計PCB布局。評估套件（MAX1553EVKIT）可作為正確布局的示例。布局時，應盡量減小IC與電感、二極管、輸入電容、輸出電容和R1之間的走線長度，保持走線短、直且寬。將嘈雜的走線（如LX節點走線）遠離FB。VCC旁路電容（C1）應盡可能靠近IC放置，C1和C2的接地連接應盡可能靠近。R1、R3、C3和BRT電壓源的接地應盡可能靠近IC進行星形連接。如果需要，從VCC到C1、從C2到LED以及從LED到R1的走線可以適當延長。

10. 芯片及封裝信息

芯片信息

• 晶體管數量：740
• 工藝：BiCMOS

封裝信息

可訪問www.maximintegrated.com/packages獲取最新的封裝外形信息和焊盤圖案。注意，封裝代碼中的“+”、“#”或“-”僅表示RoHS狀態。

11. 總結

MAX1553/MAX1554是用于驅動2至10顆白光LED的高效40V升壓轉換器，具有高集成度、靈活的控制方式和多種保護功能。在設計時，需要根據具體應用需求合理選擇元件，并注意PCB布局，以確保其性能和穩定性。你在使用這兩款轉換器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享。