MAX1680/MAX1681：頻率可選的125mA開關電容電壓轉換器

在電子設計領域，電壓轉換器是一個關鍵的組成部分。今天我們要探討的是MAXIM公司的MAX1680/MAX1681開關電容電壓轉換器，它以其獨特的性能和特點，在眾多應用場景中展現出了強大的優勢。

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一、產品概述

MAX1680/MAX1681是無電感的開關電容電壓轉換器，能夠對+2.0V至+5.5V的輸入電壓進行反相或加倍處理，同時可提供高達125mA的輸出電流。其具有可選頻率功能，允許使用小電容，如MAX1680使用4.7μF電容，MAX1681使用1μF電容。這種特性使得它們在替代基于電感的穩壓器方面表現出色，因為電感穩壓器通常需要更昂貴的外部組件和更多的電路板空間。

該系列器件的等效輸出電阻通常為3.5Ω，這使得它們在輸出125mA電流時，電壓降僅為440mV。此外，其關機功能可將靜態電流降低至小于1μA。MAX1680/MAX1681采用8引腳SO封裝，對于需要在更小的μMAX封裝中提供高達50mA電流的應用，可參考MAX860/MAX861的數據手冊。

二、產品特性

2.1 可選開關頻率

• MAX1680具有125kHz/250kHz兩種可選頻率。
• MAX1681具有500kHz/1MHz兩種可選頻率。

這種可選頻率的設計允許使用小電容，例如MAX1681可使用1μF電容，在節省電路板空間的同時，也為設計帶來了更大的靈活性。

2.2 高輸出電流能力

能夠提供高達125mA的輸出電流，滿足了許多應用場景對大電流輸出的需求。

2.3 低輸出阻抗

輸出阻抗為3.5Ω，可有效減少電壓降，提高電源的穩定性。

2.4 低關機電流

邏輯控制的關機電流僅為1μA，有助于降低功耗，延長電池續航時間。

2.5 可配置為電壓反相器或倍增器

可以根據實際需求靈活配置，滿足不同的電壓轉換要求。

2.6 寬輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為+2.0V至+5.5V，適應多種電源供電情況。

2.7 高轉換效率

效率可達90%，能夠有效減少能量損耗。

三、應用場景

3.1 本地負電源

在一些需要負電源的電路中，MAX1680/MAX1681可以方便地提供所需的負電壓。

3.2 接口電源

為各種接口電路提供穩定的電源，確保接口的正常工作。

3.3 運算放大器電源

為運算放大器提供合適的電源，保證其性能的穩定。

3.4 MOSFET偏置

為MOSFET提供偏置電壓，使其正常工作。

四、電氣特性

4.1 輸入電壓范圍

• 在反相器配置中，MAX1680的輸入電壓范圍為2.0V至5.5V，MAX1681為3.0V至5.5V。
• 在倍增器配置中，MAX1680的輸入電壓范圍為2.5V至5.5V，MAX1681為4.0V至5.5V。

4.2 電源電流

電源電流會根據開關頻率的不同而有所變化。例如，在不同的頻率設置下，MAX1680和MAX1681的電源電流在幾毫安到幾十毫安之間。

4.3 輸出電壓和電阻

在負載電流為125mA時，輸出電壓會有一定的下降，輸出電阻通常在3.5Ω至10Ω之間。

4.4 關機特性

關機電流小于1μA，關機時輸出電阻在1Ω至5Ω之間。

五、典型工作電路

5.1 反相器配置

需要三個外部電容（包括輸入旁路電容），雖然輸出未進行穩壓，但低輸出電阻使得在125mA負載下典型電壓降僅為0.44V。

5.2 倍增器配置

使用兩個外部電容進行配置，加載時輸出電壓降與反相器類似，但最小輸入電源范圍略高于反相器配置。

六、設計要點

6.1 頻率控制

通過FSEL引腳可以選擇不同的開關頻率，以優化電容大小和電源電流。不同頻率下，輸出紋波、電容值和電源電流會有所不同。例如，較高的頻率可以減小電容大小，但會增加電源電流；較低的頻率則相反。

6.2 電容選擇

電容的大小和開關速度會影響輸出電阻。建議使用低ESR（等效串聯電阻）的電容，以最小化輸出電阻和紋波電壓。文中給出了輸出電阻和紋波電壓的計算公式，以及不同頻率和輸入電壓下的最小推薦電容值。

6.3 旁路電容

為了減少交流阻抗和防止內部開關噪聲，需要對輸入電壓進行旁路處理。旁路電容的大小取決于電源的交流阻抗。

6.4 級聯和并聯

• 級聯兩個器件可以產生更大的負電壓，但會增加輸出電阻并降低效率。
• 并聯兩個或多個器件可以降低輸出電阻，提高負載電流能力。

七、兼容性

MAX1680/MAX1681可以替代MAX860/MAX861，但在SHDN和FSEL引腳的使用上有所不同。與MAX660的替換則需要進行布線更改。

八、總結

MAX1680/MAX1681開關電容電壓轉換器以其可選頻率、高輸出電流、低輸出阻抗等特性，為電子工程師在電壓轉換設計中提供了一個優秀的選擇。在實際應用中，我們需要根據具體的需求，合理選擇頻率、電容等參數，以實現最佳的性能和效率。同時，了解其級聯、并聯等應用方式，也能幫助我們更好地滿足不同的設計要求。你在使用類似的電壓轉換器時，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。