MAX16945：適用于 EMI 敏感汽車應用的 30mA 反相電荷泵

在電子設計領域，特別是對于汽車和工業應用，找到一款能在小尺寸封裝下提供高效性能且符合 EMI 要求的電荷泵并非易事。Maxim Integrated 的 MAX16945 就是這樣一款出色的產品，下面就為大家詳細介紹。

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產品概述

MAX16945 是一款超小型、單片式 CMOS 電荷泵電壓反相器，輸入電壓范圍為 +1.4V 至 +5.5V。它具有超低的 12Ω 輸出電阻，在 +105°C 時可提供高達 30mA 的負載電流，且效率極高。該器件工作頻率為 125kHz，允許使用小型外部組件，再加上微功耗關斷模式和較寬的溫度范圍，使其非常適合汽車和工業應用。

產品特性

寬輸入電壓范圍

+1.4V 至 +5.5V 的輸入電壓范圍，能適應多種不同的電源環境，增加了產品的適用性。

高輸出電流

在 +105°C 時能保證 30mA 的輸出電流，滿足大多數應用的功率需求。

低 EMI 設計

通過壓擺率限制來降低 EMI，這對于對電磁干擾敏感的汽車應用來說至關重要。

低功耗關斷模式

邏輯控制的關斷電流低至 0.1μA，有效節省了能源。

低輸出電阻

僅 12Ω 的輸出電阻，有助于提高輸出效率。

限流保護

啟動電流受限，可防止過大電流對器件造成損壞。

小封裝

采用 6 引腳 SOT23 封裝，節省了電路板空間。

汽車級認證

符合 AEC - Q100 標準，適用于汽車電子應用。

應用領域

• 汽車和工業設備：滿足這些領域對穩定性和可靠性的高要求。
• 小型 LCD 面板：為其提供合適的負電源。
• 從 +5V 或 +3.3V 邏輯電源產生負電源：方便系統的電源設計。
• GaAsFET 偏置電源：為相關器件提供穩定的偏置電壓。
• 手持終端和 PDA：適用于對尺寸和功耗有嚴格要求的設備。

電氣特性

電源電壓范圍

在不同溫度下，電源電壓范圍有所不同，在 0°C 至 +105°C 時為 1.5V 至 5.5V。

靜態和關斷電流

靜態供電電流在不同溫度下有相應的數值，關斷供電電流在 VSHDN = 0 時極低，僅 0.002 - 1μA（TA = +25°C）。

短路電流

輸出短路到地時，短路電流為 170mA（TA = +25°C）。

振蕩器頻率

在 TA = +25°C 時，振蕩器頻率為 70 - 180kHz，典型值為 125kHz。

電壓轉換效率

在 IOUT = 0，TA = +25°C 時，電壓轉換效率高達 99 - 99.9%。

輸出電阻

在不同溫度和輸出電流條件下，輸出電阻有所變化，在 TA = +25°C 且 IOUT = 30mA 時為 12Ω。

典型應用電路及設計要點

典型應用電路

典型應用電路僅需幾個外部電容，包括飛跨電容 C1、儲能電容 C2 和輸入旁路電容 C3（如有必要）。

電容選擇

• 飛跨電容（C1）：增加其值可降低輸出電阻，但超過一定值后效果不明顯，因為此時輸出電阻主要受內部開關電阻和電容 ESR 影響。
• 輸出電容（C2）：增大其值可降低輸出紋波電壓，減小 ESR 可同時降低輸出電阻和紋波。
• 輸入旁路電容（C3）：建議使用與 C1 相同值的電容，以降低輸入電源的交流阻抗和開關噪聲的影響。

效率考量

MAX16945 的效率在低輸出電流時主要受靜態供電電流（IQ）影響，在高輸出電流時主要受輸出阻抗（ROUT）影響。效率計算公式為：(eta cong frac{I{OUT }}{I{OUT }+I{Q}}left(1-frac{I{OUT } × R{OUT }}{V{IN }}right))，其中輸出阻抗近似為：(R{OUT } cong frac{1}{left(f{OSC }right) × C 1}+2 R{SW}+4 ESR{C 1}+ESR_{C 2})。

多種應用方式

級聯設備

兩個 MAX16945 級聯可產生更大的負電壓，但需注意輸出電阻會增加，且第 n 級級聯電路的最大負載電流和啟動電流不能超過第 (n - 1) 級電路的最大輸出電流能力。

并聯設備

并聯多個 MAX16945 可降低輸出電阻，每個設備需要自己的電荷泵電容（C1），而儲能電容（C2）為所有設備共用。

組合倍壓/反相器

在特定電路中，可同時實現反相和倍壓功能，但要確保兩個輸出端的電流總和不超過 30mA。

重負載連接到正電源

在重負載情況下，若有較高電源向 OUT 端提供電流，需在 GND 和 OUT 之間連接一個肖特基二極管（如 1N5817），以防止 OUT 端電源被拉到高于地電位。

布局和接地

良好的布局對于降低噪聲至關重要。應將所有組件盡可能靠近安裝，縮短走線以減少寄生電感和電容，并使用接地層。

總結

MAX16945 以其出色的性能、小封裝和豐富的應用方式，為 EMI 敏感的汽車和工業應用提供了一個優秀的解決方案。電子工程師在設計相關產品時，可以考慮這款電荷泵，以實現高效、穩定的電源設計。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎一起交流探討。