深入解析MAX1677：高效雙輸出升壓與LCD偏置DC - DC轉換器

在電子設備的電源管理領域，高效、緊湊的DC - DC轉換器是至關重要的組件。今天，我們將深入探討Maxim公司的MAX1677，這是一款專為便攜式設備設計的緊湊型、高效雙輸出升壓與LCD偏置DC - DC轉換器。

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一、產品概述

MAX1677適用于需要兩個穩(wěn)壓電源的便攜式設備，常用于邏輯電路和液晶顯示器（LCD）供電。它能接受低至0.7V的輸入電壓，可采用1、2或3節(jié)堿性、鎳鎘（NiCd）、鎳氫（NiMH）電池，以及單節(jié)鋰離子電池供電。該器件無需外部場效應管（FET），在僅消耗20μA電流時就能維持穩(wěn)壓，非常適合具有低電流“睡眠”狀態(tài)的手持筆輸入設備和個人數字助理（PDA）。

二、關鍵特性

2.1 主輸出特性

• 輸出電流：可為邏輯電源提供高達350mA的電流。
• 輸出電壓：有工廠預設的3.3V或2.5V - 5.5V的可調輸出。
• 同步整流：采用片上同步整流技術，效率高達95%。
• 工作模式：具有300kHz（或外部時鐘）的脈寬調制（PWM）操作，適合低噪聲應用；還具備引腳可選的脈沖頻率調制（PFM）操作，僅消耗20μA電流。

2.2 次輸出特性

• 輸出電壓：可為LCD偏置、變容二極管調諧或其他高壓、低電流功能提供高達 +28V或 - 28V的電壓。
• 可編程電流限制：可根據實際需求設置電流限制。

2.3 其他特性

• 輸入電壓范圍：0.7V - 5.5V。
• 靜態(tài)電流：20μA。
• 關斷電流：1μA。
• 低電池比較器：可檢測電池電量。
• 封裝形式：采用緊湊的16引腳QSOP封裝，占用空間小。

三、電氣特性

3.1 一般特性

• 輸入電壓范圍：0.7V - 5.5V。
• 最小啟動電壓：典型值為0.9V。
• 參考電壓：1.25V（典型值），具有良好的負載調節(jié)和線路抑制能力。

3.2 主升壓DC - DC特性

• 輸出電壓：在FB接地時，輸出電壓為3.3V（典型值），可調范圍為2.5V - 5.5V。
• FB調節(jié)電壓：1.25V（典型值）。
• FB輸入電流：非常小，最大為50nA。
• 啟動到正常模式轉換電壓：2.1V - 2.4V。
• 線路調節(jié)和負載調節(jié)：表現良好，能保證輸出電壓的穩(wěn)定性。

3.3 邏輯和控制輸入特性

• 輸入泄漏電流：非常小，最大為1μA。
• 輸入閾值：根據不同的輸入引腳有明確的閾值范圍，確保準確的邏輯控制。

四、工作模式

4.1 PWM模式

當CLK/SEL引腳為高電平時，MAX1677工作在高功率、低噪聲的PWM模式，以300kHz的內部振蕩器頻率進行開關操作。通過調制MOSFET開關的脈寬來控制每個開關周期傳輸的功率，從而調節(jié)輸出電壓。在PWM模式下，主升壓轉換器（MBC）可提供高達350mA的電流。

4.2 時鐘同步PWM模式

當CLK/SEL引腳接入200kHz - 400kHz的時鐘信號時，MAX1677工作在時鐘同步電流模式PWM，可將開關諧波定位，避免干擾敏感頻段，適用于無線應用。

4.3 低功率PFM模式

將CLK/SEL引腳拉低，MAX1677進入低功率待機模式。在PFM模式下，通過在每個周期傳輸固定量的能量，并調制開關頻率來控制輸出功率。該模式在輕負載時效率最高，工作電流僅為20μA，MBC可提供高達170mA的電流。

五、LCD升壓轉換器

LCD升壓轉換器可通過設置LCDPOL引腳和使用相應電路配置為正輸出或負輸出。采用峰值電流限制和一對單穩(wěn)態(tài)定時器控制LCD開關。LCDLX電流限制由LCDPOL設置，較低的225mA峰值電流設置適用于為較小的液晶面板供電，可使用小型低電流“芯片”電感器。

六、設計要點

6.1 輸出電壓設置

• 主升壓轉換器（MBC）：FB引腳接地時，MBC輸出預設為3.3V；也可通過外部電阻R3和R4將輸出電壓調節(jié)在2.5V - 5.5V范圍內。
• LCD輸出：通過兩個外部電阻R1和R2設置輸出電壓，根據正輸出或負輸出的不同，使用相應的計算公式。

6.2 電感選擇

MAX1677的高開關頻率允許使用小型表面貼裝電感器，推薦使用10μH的電感，范圍在4.7μH - 47μH之間。應選擇鐵氧體磁芯或等效的電感器，避免使用粉末鐵芯。電感的增量飽和額定值應理想地超過所選電流限制。

6.3 外部二極管

• 主升壓轉換器：當輸入電壓超過1.4V時，可省略外部肖特基二極管；在低于1.4V的電路中，可并聯一個肖特基二極管以獲得最低啟動電壓。
• LCD升壓轉換器：由于沒有同步整流，始終需要一個外部二極管，推薦使用高速肖特基二極管。

6.4 輸入和輸出電容

• 輸入旁路電容：并聯一個低ESR輸入電容可減少峰值電流和輸入反射噪聲，推薦在2節(jié)電池應用中使用100μF的電容。
• 輸出濾波電容：MBC輸出推薦使用100μF、10V的低ESR輸出濾波電容；LCD輸出使用4.7μF的濾波電容可使紋波小于1%。

6.5 布局考慮

由于MAX1677的高頻操作，PCB布局對于最小化接地反彈和噪聲至關重要。應采用星型接地配置，保護敏感的模擬接地；盡量縮短引線長度，減少雜散電容和走線電阻；使用接地平面，并將MAX1677的GND和PGND引腳直接連接到接地平面。

七、應用場景

MAX1677廣泛應用于PDA、便攜式電話、手持終端和便攜式儀器等設備中，為這些設備的邏輯電路和LCD提供穩(wěn)定、高效的電源。

總之，MAX1677以其高效、緊湊的特點，為便攜式設備的電源設計提供了優(yōu)秀的解決方案。在實際設計中，電子工程師需要根據具體應用需求，合理選擇工作模式、設置輸出電壓、選擇合適的電感和電容等元件，并注意PCB布局，以充分發(fā)揮MAX1677的性能優(yōu)勢。你在使用MAX1677進行設計時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。