MAX662A：高性能 +12V 電荷泵 DC - DC 轉換器的設計與應用

在電子設計領域，為特定應用選擇合適的電源轉換芯片至關重要。今天要給大家介紹的 MAX662A 是一款 regulated +12V、30mA 輸出的電荷泵 DC - DC 轉換器，它在諸多方面展現出了獨特的優勢，下面我們就來詳細了解一下。

文件下載：MAX662A.pdf

一、產品概述

MAX662A 能夠從低至 4.75V 的輸入提供穩定的 +12V ±5% 輸出，以滿足字節寬閃存編程的需求。與傳統的轉換器不同，它無需電感，僅需幾個廉價的電容就能實現功能，并且整個電路完全可以采用表面貼裝技術，占用的電路板空間小于 (0.1in^2)。它是 MAX662 的引腳兼容升級版，具有更低的靜態電流和關斷電流，能在全溫度范圍內保證輸出電流。

二、應用場景

1. +12V 閃存編程電源：為閃存編程提供穩定的 +12V 電源，確保編程過程的準確性和可靠性。
2. 緊湊型 +12V 運算放大器電源：滿足運算放大器對 +12V 電源的需求，且因其體積小，適合用于對空間要求較高的設計。
3. 低壓系統中的開關 MOSFET：在低壓系統中為 MOSFET 提供合適的驅動電壓，實現開關功能。
4. 雙輸出 +12V 和 +20V 電源：通過特定的電路設計，可以同時提供 +12V 和 +20V 兩種輸出電壓，滿足不同負載的需求。

三、典型特性

1. 輸出電壓：提供穩定的 +12V ±5% 輸出電壓，確保在不同負載和輸入電壓條件下都能保持輸出電壓的穩定。
2. 電源電壓范圍：支持 4.5V 至 5.5V 的電源電壓范圍，具有較好的適應性。
3. 輸出電流：保證 30mA 的輸出電流，能夠滿足大多數應用的需求。
4. 無電感設計：僅使用 4 個電容，無需電感，降低了成本和電路板空間的占用。
5. 低靜態電流：靜態電流僅為 185μA，在待機狀態下能有效降低功耗。
6. 邏輯控制關斷：通過邏輯控制，關斷電流可低至 0.5μA，進一步節省能源。
7. 封裝形式：提供 8 引腳窄 SO 和 DIP 封裝，方便不同的電路板布局和焊接工藝。

四、工作原理

MAX662A 采用內部電荷泵和外部電容來產生 +12V 電壓。當 S1 開關閉合、S2 開關斷開時，電容 C1 和 C2 充電至 VCC；然后 S1 開關斷開、S2 開關閉合，C1 和 C2 串聯在 VCC 和 VOUT 之間，實現電壓三倍功能。通過脈沖跳過反饋方案將輸出電壓調整到 12V ±5%。在一個振蕩周期內，能量從電荷泵電容轉移到輸出濾波電容和負載。隨著負載電流增加或輸入電源電壓降低，給定時間內的周期數會增加。在極限情況下，電荷泵連續工作，振蕩頻率約為 500kHz。

五、關斷模式

當 SHDN 為邏輯高電平時，MAX662A 進入關斷模式。SHDN 是一個 TTL/CMOS 兼容的輸入信號，內部上拉至 VCC。在關斷模式下，電荷泵開關動作停止，VIN 通過一個 1kΩ 開關連接到 VOUT。進入關斷狀態時，VOUT 通常在 13ms 內下降到 VCC。將 SHDN 連接到地可實現正常工作。當 (VCC = 5V) 時，SHDN 變為低電平后，輸出通常在 400μs 內達到 12V。

六、電容選擇

1. 電荷泵電容 C1 和 C2：電容值至關重要，建議使用 0.22μF 至 1.0μF 范圍內的陶瓷或鉭電容。對于需要在寬溫度范圍或軍事溫度范圍內工作的應用，建議使用 1.0μF 的鉭電容。
2. 輸入和輸出電容 C4 和 C5：輸入旁路電容（C4）和輸出濾波電容（C5）的類型會影響性能。建議使用鉭電容、陶瓷電容或鋁電解電容。為了實現最小尺寸，可使用 Sprague 595D475X9016A7 表面貼裝電容；為了降低紋波，可使用低 ESR 的通孔陶瓷或鉭電容；為了降低成本，可使用鋁電解或鉭電容。

七、布局考慮

由于 MAX662A 的振蕩頻率較高，布局設計非常關鍵。良好的布局可以確保穩定性，并有助于在重負載下保持輸出電壓。為了獲得最佳性能，應使用非常短的連接到電容，重要性順序為：C4、C5、C1、C2。

八、應用電路設計

1. 閃存 EEPROM 應用：圖 3a 所示的電路是一個 +12V ±5% 30mA 的閃存 EEPROM 編程電源。微處理器通過 SHDN 引腳控制編程電壓。當 SHDN 為低電平時，輸出電壓上升到 +12V 以促進閃存編程；當 SHDN 為高電平時，輸出電壓通過內部 1kΩ 電阻連接到 (VIN)。
2. 并聯設備：兩個 MAX662A 可以并聯以增加輸出驅動能力。VCC、VOUT 和 GND 引腳可以并聯，減少引腳數量。如果兩個設備可以靠近放置，可以使用單個旁路電容和單個輸出濾波電容，電容值加倍；如果不能靠近放置，則使用單獨的旁路和輸出電容。無論并聯設備的數量如何，最大連續電流不得超過 50mA。
3. 12V 和 20V 雙輸出電源：使用圖 4 所示的電荷泵電壓倍增電路，MAX662A 可以從單個 +5V 電源產生 +20V 電源。圖 5 顯示了 +20V 電源的電流能力。

九、總結

MAX662A 是一款功能強大、性能穩定的電荷泵 DC - DC 轉換器，適用于多種應用場景。在設計過程中，我們需要根據具體的應用需求選擇合適的電容，注意布局設計，以確保其性能的發揮。大家在實際應用中有沒有遇到過類似芯片的使用問題呢？可以一起交流探討。