MAX1730：高效1.8V或1.9V邏輯降壓電荷泵的設計指南

在電子設備的電源設計中，如何高效地將輸入電壓轉換為穩定的低電壓輸出，同時滿足小尺寸和高電流輸出的要求，一直是工程師們面臨的挑戰。今天，我們就來詳細探討一下Maxim公司的MAX1730，一款專為1.8V或1.9V邏輯電路設計的50mA穩壓降壓電荷泵。

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一、MAX1730概述

MAX1730是一款能夠在2.7V至5.5V的輸入電壓范圍內，產生1.8V或1.9V固定輸出電壓，且最大輸出電流可達50mA的降壓電荷泵。它采用分數轉換技術，效率超過線性穩壓器，非常適合對設計尺寸有嚴格要求的應用場景，為高效邏輯電源供應提供了理想解決方案。

主要特性

高效率：峰值效率超過85%，能有效降低功耗，延長電池續航時間。
高輸出電流：保證輸出電流可達50mA，滿足大多數低電壓邏輯電路的供電需求。
雙模式輸出：可通過引腳選擇1.8V或1.9V輸出，靈活性高。
高精度輸出：輸出電壓精度達到±3%，確保穩定的供電質量。
高頻運行：最高工作頻率可達2MHz，允許使用小尺寸的0.22μF飛跨電容，同時保持75μA的低靜態電源電流。
無需電感：簡化了電路設計，減小了電路板空間占用。
寬輸入電壓范圍：2.7V至5.5V的輸入電壓范圍，可適配多種電源。
關斷模式：在關斷模式下，輸出與輸入斷開，進一步降低功耗。
小封裝：采用10引腳μMAX封裝，高度僅1.09mm，面積僅為8引腳SO封裝的一半，節省空間。

二、應用領域

MAX1730的特性使其在多個領域得到廣泛應用，如：

低電壓邏輯電源：為各種低電壓邏輯電路提供穩定的電源。
無線手持設備：如手機、平板電腦等，滿足其對小尺寸和低功耗的要求。
個人數字助理（PDA）：為PDA的處理器和其他電路提供可靠的電源。
PC卡：適用于各種PC卡的電源設計。
手持儀器：為手持儀器提供高效的電源解決方案。

三、電氣特性

絕對最大額定值

在使用MAX1730時，需要注意其絕對最大額定值，超過這些值可能會對器件造成永久性損壞。例如，IN、OUT、SHDN、FB到GND的電壓范圍為 -0.3V至 +6V，C1P、C1N、C2P、C2N到GND的電壓范圍為 -0.3V至 (VIN + 0.3V) 等。

電氣參數

在典型工作條件下（VIN = +3.6V，FB = GND，SHDN = IN，TA = 0°C至 +85°C），MAX1730的各項電氣參數表現出色。例如，輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，輸出電壓在1.746V至1.957V之間（根據不同的輸出設置和輸入電壓），輸出泄漏電流最大為5μA，無負載電源電流為75μA至150μA等。

四、典型工作特性

效率特性

效率是衡量電源性能的重要指標之一。從典型工作特性曲線可以看出，MAX1730的效率與輸出電流和輸入電壓密切相關。在不同的輸出電流和輸入電壓條件下，效率都能保持在較高水平，最高可達90%以上。

瞬態響應特性

MAX1730在負載瞬態響應和線路瞬態響應方面表現良好，能夠快速響應負載和輸入電壓的變化，保證輸出電壓的穩定性。

五、引腳說明

PIN	NAME	FUNCTION
1	FB	反饋輸入。將FB連接到GND可獲得1.8V輸出，連接到IN可獲得1.9V輸出，切勿懸空。
2	SHDN	低電平有效關斷輸入。連接到邏輯控制或IN可進行正常操作，在關斷時輸出與輸入斷開并呈高阻抗狀態。
3	C1P	C1飛跨電容正連接端。
4	C1N	C1飛跨電容負連接端。
5	GND	接地端。
6	PGND	電源接地端。
7	C2N	C2飛跨電容負連接端。
8	C2P	C2飛跨電容正連接端。
9	OUT	輸出端。需用4.7μF或更大的電容旁路到GND。
10	IN	輸入電源端。連接到 +2.7V至 +5.5V電源，并盡可能靠近IC用1μF陶瓷電容旁路到GND。

六、詳細工作原理

電荷泵配置

MAX1730通過自動切換電荷泵配置（1:1、3:2和2:1）來實現高效的電壓轉換。電荷泵的工作一般分為兩個階段：第一階段，輸入源對飛跨電容充電；第二階段，開關電容根據需要將電荷轉移到輸出端。

脈沖跳變PFM和模式轉換

MAX1730采用脈沖跳變脈沖頻率調制（PFM）技術，當輸出處于穩壓狀態時，振蕩器會暫停工作。以2:1電荷泵配置為例，當輸出設置為輸入的一半時，開關頻率接近振蕩器頻率；當輸出低于輸入的一半時，達到所需輸出電平后開關會暫停。無輸出電流時，器件偶爾切換；電流較大時，開關頻率增加以滿足負載需求。

七、應用信息

輸出電壓設置

通過將FB引腳連接到GND或IN，可以方便地選擇1.8V或1.9V的輸出電壓。

關斷功能

MAX1730的SHDN引腳為低電平有效關斷輸入，當該引腳為低電平時，器件進入關斷模式，電源電流降至5μA以下，輸出與輸入斷開，呈高阻抗狀態。

電容選擇

輸入電容應選用低阻抗的1μF陶瓷電容，以確保電荷泵有穩定的電源供應。輸出電容的值應比飛跨電容（C1 + C2）大10倍以上，推薦C1和C2的值在0.22μF至0.47μF之間，使用陶瓷電容可提高最大輸出電流和效率。

布局考慮

由于MAX1730工作頻率較高，布局時應將所有元件盡可能靠近IC放置，優先考慮CIN、C1和C2。走線應盡量短、寬且直，并使用低阻抗接地平面將PGND和GND連接在一起。

八、總結

MAX1730作為一款高性能的降壓電荷泵，憑借其高效率、小尺寸、寬輸入電壓范圍和靈活的輸出電壓選擇等特性，為低電壓邏輯電路的電源設計提供了優秀的解決方案。在實際應用中，工程師們需要根據具體需求合理選擇電容、優化布局，以充分發揮MAX1730的性能優勢。你在使用MAX1730或其他類似電荷泵時，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。

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