MAX860/MAX861：50mA頻率可選開關電容電壓轉換器的設計指南

在電子設計領域，電壓轉換是一個關鍵環節，尤其是在電池供電和板級電壓轉換應用中。Maxim Integrated的MAX860/MAX861 50mA頻率可選開關電容電壓轉換器，為我們提供了一種高效、靈活的解決方案。今天，我們就來深入探討一下這款器件的特性、應用及設計要點。

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器件概述

MAX860/MAX861是電容式電荷泵，能夠對輸入電壓進行反相或加倍處理。它的輸入電壓范圍為+1.5V至+5.5V（反相時）或+2.5V至+5.5V（加倍時），輸出電流可達50mA。由于其高開關頻率，僅需兩個小型、低成本的電容器，就可以實現電壓轉換，避免了使用電感式開關穩壓器帶來的成本、尺寸和電磁干擾問題。在大部分負載電流范圍內，效率超過90%，典型工作電流僅為200μA（MAX860），非常適合電池供電和板級電壓轉換應用。

主要特性

1. 封裝形式：提供8引腳μMAX和SO封裝，其中μMAX封裝高度僅為1.11mm。
2. 電壓轉換功能：可對輸入電源電壓進行反相或加倍處理。
3. 頻率選擇：通過頻率控制（FC）引腳提供三種可選開關頻率，可優化電容器尺寸和靜態電流，并防止對敏感電路產生干擾。
4. 高效節能：50mA時效率達87%，典型靜態電流為200μA（MAX860），關斷時電源電流小于1μA。
5. 低電壓降：50mA負載時電壓降為600mV，輸出電阻為12Ω。

典型應用

電壓反相器

這是MAX860/MAX861最常見的應用，僅需兩個外部電容器C1和C2，必要時還可添加旁路電容。盡管輸出未進行主動調節，但對負載電流變化不太敏感。例如，在+5V輸入時，空載輸出電壓為 -5V，50mA負載時輸出電壓降至 -4.4V。

正電壓倍增器

該器件也可作為正電壓倍增器使用，同樣只需兩個外部電容器C1和C2。空載輸出電壓為輸入電壓的兩倍，其電氣規格與反相器模式相似，但電源電壓范圍和空載電源電流有所不同。

設計要點

電容器選擇

電容器的選擇對MAX860/MAX861的性能至關重要。建議使用低等效串聯電阻（ESR）的電容器，以降低輸出電阻和紋波電壓。輸出電阻計算公式為： [ROUT =RO+4 × ESR{C 1}+ESR{C 2}+1 /left(f{S} × C 1right)] 其中，RO約為8Ω，fS為開關頻率。當C1和C2足夠大或開關頻率足夠高時，輸出電阻可近似為： [ROUT =RO{0}+4 × ESR{C 1}+ESR{C 2}] 典型設計步驟如下：

1. 選擇相同的C1和C2：為方便設計，可選擇相同的電容器。
2. 選擇開關頻率fS：根據具體需求選擇合適的開關頻率。若要避免特定噪聲頻率，可選擇相應的fS；若要最小化電容器成本和尺寸，可選擇較高的fS；若要最小化電流消耗，可選擇較低的fS。
3. 選擇電容器：參考表3選擇合適的電容器，也可根據實際情況調整電容值以優化性能。表4列出了提供低ESR電容器的制造商。

旁路電容

旁路電容可降低輸入電源的交流阻抗，減少MAX860/MAX861開關噪聲的影響。根據電路配置和負載連接位置的不同，旁路電容的選擇也有所不同。當逆變器從OUT到GND加載或倍增器從VDD到GND加載時，若電源交流阻抗較高，建議使用較大的旁路電容；當逆變器和倍增器從VDD到OUT加載時，0.1μF的旁路電容通常就足夠了。

級聯和并聯

• 級聯：兩個或多個MAX860/MAX861可以級聯以增加輸出電壓，但輸出電阻會顯著增加。當級聯三個或更多器件時，電感式開關穩壓器可能是更好的選擇。
• 并聯：并聯多個MAX860/MAX861可以降低輸出電阻。每個器件需要獨立的泵電容（C1），而儲能電容（C2）可以共用，其電容值應根據并聯器件的數量進行相應增加。

與其他器件的兼容性

MAX860/MAX861可以在為MAX660、MAX665和ICL7660設計的插座中使用，只需進行最少的布線更改。需要注意的是，MAX660、MAX665和ICL7660有一個OSC引腳，而不是SHDN引腳。在使用時，應將SHDN引腳連接到VDD以啟用MAX860/MAX861。

總結

MAX860/MAX861 50mA頻率可選開關電容電壓轉換器以其高效、靈活的特性，為電壓轉換應用提供了一個優秀的解決方案。在設計過程中，合理選擇電容器、旁路電容以及采用適當的級聯和并聯方式，可以充分發揮該器件的性能優勢。希望本文能夠對大家在使用MAX860/MAX861進行電子設計時有所幫助。你在使用類似電壓轉換器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。