MAX1848：小身材大能量的白光LED升壓轉換器

一、引言

在如今的電子設備中，特別是手機、PDA 等手持設備，白光 LED 背光源的應用越來越廣泛。為了能高效、穩定地驅動這些白光 LED，一款優秀的升壓轉換器必不可少。MAX1848 就是這樣一款備受關注的產品，下面就讓我們一起來深入了解它。

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二、產品概述

MAX1848 主要用于驅動白光 LED ，為手機、PDA 等手持設備提供背光。它采用升壓轉換器拓撲結構，允許白光 LED 進行串聯連接，確保每個 LED 的電流相同，實現均勻的亮度。這種結構帶來了諸多優勢，比如無需鎮流電阻，也省去了昂貴的工廠校準環節，同時還具備更高的簡單性、更低的成本、更高的效率以及更高的可靠性。

該升壓 PWM 轉換器內置了一個高壓、低 RDSON 的 N 溝道 MOSFET 開關，有助于提高效率并延長電池使用壽命。通過單個模擬電壓 Dual Mode?輸入，能輕松實現亮度調節和開關控制。其 1.2MHz 的快速電流模式 PWM 控制，允許使用小的輸入和輸出電容器以及小電感，同時還能將輸入電源/電池的紋波降至最低。此外，可編程軟啟動功能可消除啟動時的浪涌電流。

MAX1848 提供了節省空間的 8 引腳薄型 QFN （3mm × 3mm）和 8 引腳 SOT23 封裝。

在實際應用中，8引腳薄型QFN（3mm × 3mm）封裝尺寸小巧，適合對空間要求較高的設計，比如一些超輕薄的手持設備。而8引腳SOT23封裝則在散熱和焊接工藝上有一定特點，對于散熱要求不高且焊接工藝相對簡單的場景較為適用。

三、應用領域

MAX1848 的應用十分廣泛，主要包括以下幾類設備：

1. 手機和智能手機：為屏幕提供穩定、均勻的背光源，提升顯示效果。
2. PDA、掌上電腦和無線手持設備：滿足這些設備對低功耗、高效率背光源的需求。
3. 電子書和亞筆記本電腦：確保在不同的光照環境下，屏幕都能清晰顯示。
4. 白光 LED 顯示背光源：可作為通用的白光 LED 驅動方案。

四、電氣特性

（一）電源電壓與欠壓鎖定

MAX1848 的輸入電源電壓范圍為 2.6V 至 5.5V，能適應多種電源場景。欠壓鎖定閾值在電壓上升和下降時有不同表現，上升時典型值為 2.38V，下降時為 2.34V，這種遲滯設計可防止電源電壓波動時的誤觸發。

（二）靜態電流與關斷電流

在不切換狀態下，靜態電流典型值為 0.25mA；切換狀態下，電流在 1 - 2mA 之間。關斷時，在 +25°C 環境下，關斷電源電流低至 0.3μA，能有效降低功耗。

（三）過壓保護

過壓閾值在電壓上升和下降時也有不同，上升時典型值為 13.25V，下降時為 12.25V。當輸出電壓超過閾值時，內部 N 溝道 MOSFET 會關閉，保護電路安全。

（四）輸出電壓與誤差放大器

輸出電壓范圍為 V+ - VDIODE 到 12.5V。誤差放大器的 CTRL 到 CS 調節范圍在 65 - 85mV/V 之間。CS 輸入偏置電流較小，典型值為 0.01μA。這意味著在信號處理過程中，誤差放大器能夠提供較為精準的控制，減少信號偏差。大家在實際應用中，是否遇到過誤差放大器對系統穩定性影響較大的情況呢？

（五）振蕩器

振蕩器的工作頻率在 0.9 - 1.6MHz 之間，典型值為 1.2MHz。較高的工作頻率使得電路可以使用更小的電感和電容，減小了電路板的尺寸。但是，頻率過高可能會帶來電磁干擾等問題，這就需要我們在設計時進行權衡。最大占空比在 VCTRL = V+，VCS = GND 時可達 85 - 97%。

（六）N 溝道開關

LX 導通電阻在 ILX = 100mA 時，典型值為 1.4Ω。較低的導通電阻可以降低功耗，提高效率。LX 漏電流在不同溫度下有所變化，在 +25°C 時典型值為 0.01μA，在 +85°C 時為 0.05μA。LX 電流限制在占空比為 65%時，典型值為 500mA。

五、典型工作特性

（一）開關頻率與電源電壓

開關頻率與電源電壓存在一定關系。隨著電源電壓的升高，開關頻率會有一定的變化趨勢。這對于設計電源電路時合理選擇電源電壓有著重要的參考意義。

（二）效率與負載電流、電源電壓

效率與負載電流和電源電壓密切相關。從特性曲線可以看出，在不同的負載電流和電源電壓下，效率會有所不同。例如，在某些負載電流和電源電壓的組合下，效率可以達到 87%。我們在實際應用中，如何根據這些特性曲線來優化電路效率呢？

（三）上電與關斷波形

上電波形展示了電路在啟動過程中的電壓和電流變化情況。通過分析上電波形，可以調整電路參數，如 CCOMP 的值，來優化啟動時間和減小沖擊電流。關斷波形則表明在關斷狀態下，電路的各項參數如何變化，確保在關斷時電路安全穩定。

（四）VCTRL 瞬態響應與線路瞬態響應

VCTRL 瞬態響應反映了在改變 VCTRL 電壓時，輸出電壓和 LED 電流的變化情況。快速的瞬態響應可以使電路能夠及時響應控制信號的變化。線路瞬態響應則體現了電源電壓波動時，電路的穩定性和輸出的可靠性。

六、設計要點

（一）軟啟動設計

MAX1848 通過以恒定的 12μA 電流逐漸給 CCOMP 充電來實現軟啟動。當 VCOMP 超過 1.25V 時，內部 MOSFET 開始以較低占空比開關；當 VCOMP 超過 2.25V 時，占空比達到最大。最大啟動時間由 CCOMP 的值決定，計算公式為 (t{SOFT - START(MAX)} = C{COMP} × frac{1 V}{12 mu A})。通過合理選擇 CCOMP 的值，可以有效減小啟動時的沖擊電流，保護電路元件。大家在實際設計中，是如何確定 CCOMP 的值的呢？

（二）關斷設計

當 VCTRL 小于 100mV 時，MAX1848 進入關斷狀態。此時，除了 CTRL 電壓檢測電路外，整個 IC 斷電，電源電流降至 0.3μA。CCOMP 在關斷時被動放電，以便在設備重新啟用時能夠再次啟動軟啟動。在關斷狀態下，要確保 LED 陣列的最小正向電壓超過最大 V+，以保證 LED 熄滅。

（三）過壓保護設計

當 VOUT 高于 13.25V 時，過壓保護電路啟動，停止內部 MOSFET 開關，使 VCOMP 衰減至 GND。當 VOUT 降至 12.25V 以下時，設備退出過壓鎖定，進入軟啟動狀態。過壓保護能夠有效防止輸出電壓過高對電路造成損壞。

（四）元件選擇

1. LED 電流調整 通過模擬輸入（CTRL）和檢測電阻值來設置輸出電流，計算公式為 (LED=frac{V{CTRL}}{13.33 × R{SENSE }})。VCTRL 電壓范圍為 250mV 到 (V+ + 2V) 或 5.5V 中的較小值。選擇合適的 RSENSE 可以調整 LED 電流，從而改變 LED 亮度。
2. 電容選擇 輸入電容典型值為 3.3μF，輸出電容典型值為 1.0μF。增大電容值可以降低輸入和輸出紋波，但會增加尺寸和成本。CCOMP 的電容值受輸出電流和每支路 LED 數量影響，可參考表 1 選擇合適的 CCOMP 值。
3. 電感選擇 電感值取決于 LED 的最大輸出電流，表 1 給出了不同情況下的電感值和峰值電流額定值。合適的電感值可以保證電路的穩定性和效率。
4. 肖特基二極管選擇 由于 MAX1848 開關頻率高，需要使用具有快速恢復時間和低正向壓降的肖特基二極管。要確保二極管的平均和峰值電流額定值分別超過平均輸出電流和峰值電感電流，反向擊穿電壓超過 VOUT。計算公式為 (DIODE(RMS)=sqrt{I{OUT } × I{P E A K}})。

（五）PCB 布局

由于電路存在快速開關波形和大電流路徑，PCB 布局需要特別注意。應盡量減小 IC 與 RSENSE、電感、二極管、輸入電容和輸出電容之間的走線長度，保持走線短、直、寬。將噪聲較大的走線，如電感的走線，遠離 CS 引腳。V+的旁路電容（CIN）應盡量靠近 IC 放置，PGND 和 GND 應在靠近 IC 的地方單點連接，CIN 和 COUT 的接地連接應盡量靠近。雖然從 V+到電感和從肖特基二極管到 LED 的走線可以稍長，但也要注意布局的合理性。參考 MAX1848 EV 套件的布局可以獲得更好的設計效果。

七、應用信息

（一）連接四個或六個 LED

MAX1848 可以驅動一到三個 LED 支路，只要 LED 總數不超過六個。每個支路的 LED 數量和檢測電阻值應相同。增加第二或第三個支路不會影響檢測電阻值。三個兩支路的 LED 配置比兩個三支路的 LED 配置效率更高，但需要增加一個檢測電阻。由于元件公差，多個支路可能會存在輕微的電流不匹配情況。

（二）芯片與封裝信息

芯片的晶體管數量為 1290。MAX1848 有 8 引腳 SOT23 和 8 引腳薄型 QFN（3mm × 3mm）兩種封裝形式。在數據手冊中，封裝圖紙可能不是最新規格，可訪問 www.maxim - ic.com/packages 獲取最新的封裝輪廓信息。

總之，MAX1848 是一款性能優良的白色 LED 升壓轉換器，在設計過程中，我們需要根據其各項特性和參數，合理選擇元件，優化 PCB 布局，以實現高效、穩定的 LED 驅動電路。大家在使用 MAX1848 過程中遇到過哪些問題，又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享交流。