探索MAX8570 - MAX8575：高性價(jià)比LCD升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)秘籍

一、引言

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。對(duì)于小尺寸、低功耗的設(shè)備，如小型LCD面板、聚合物LED（OLED）、手機(jī)和掌上電腦等，高效的升壓轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電源輸出的關(guān)鍵。今天，我們就來(lái)深入探討MAXIM公司的MAX8570 - MAX8575系列高 - 效率LCD升壓轉(zhuǎn)換器。

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二、產(chǎn)品概述

（一）基本特性

MAX8570 - MAX8575系列是MAXIM公司推出的緊湊型升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，工作電源范圍為2.7V至5.5V，僅消耗25μA的電源電流。它集成了低導(dǎo)通電阻的內(nèi)部MOSFET開(kāi)關(guān)，具備True Shutdown功能，在關(guān)機(jī)時(shí)可將電池與負(fù)載斷開(kāi)，使電源電流降至0.05μA（典型值）。輸出電壓有固定15V和可調(diào)至28V兩種選擇，還提供110mA、250mA和500mA三種電流限制選項(xiàng)。這種多樣化的選擇，能滿足不同電子設(shè)備的電源需求，大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否遇到過(guò)因輸出電壓或電流限制不合適而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)難題呢？

（二）應(yīng)用場(chǎng)景

該系列轉(zhuǎn)換器適用于多種電子設(shè)備，如LCD偏置發(fā)生器、聚合物L(fēng)ED（OLED）、手機(jī)、掌上電腦、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、組織者和手持終端等。在這些設(shè)備中，它能高效地將低電壓轉(zhuǎn)換為所需的高電壓，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

三、技術(shù)亮點(diǎn)

（一）獨(dú)特控制方案

采用最小關(guān)斷時(shí)間電流限制控制方案，工作在不連續(xù)模式。內(nèi)部p - 通道MOSFET開(kāi)關(guān)在轉(zhuǎn)換器工作時(shí)將VCC連接到SW為電感供電，關(guān)機(jī)時(shí)斷開(kāi)輸入電源與電感的連接。n - 通道MOSFET開(kāi)關(guān)開(kāi)啟使電感電流上升，達(dá)到電流限制時(shí)關(guān)閉，電感電流通過(guò)二極管為輸出供電。開(kāi)關(guān)頻率根據(jù)負(fù)載和輸入電壓變化，最高可達(dá)800kHz，這種高頻開(kāi)關(guān)特性允許使用小型表面貼裝元件，有助于減小電路板尺寸。大家有沒(méi)有在設(shè)計(jì)中考慮過(guò)開(kāi)關(guān)頻率對(duì)元件選擇和電路板布局的影響呢？

（二）輸出電壓設(shè)置

MAX8570、MAX8571和MAX8574的輸出電壓可通過(guò)電阻分壓器從VCC調(diào)節(jié)到28V。選擇R2在10kΩ至600kΩ之間，使用公式[R 1=R 2left(frac{V{OUT }}{V{FB}}-1right)]計(jì)算R1，其中(VFB = 1.226V)，VoUT范圍為Vcc到28V。為保證精度，反饋電阻的偏置電流應(yīng)至少為2μA。而MAX8572、MAX8573和MAX8575具有固定的15V輸出，使用時(shí)將OUT直接連接到輸出即可。

（三）關(guān)機(jī)功能

將SHDN引腳拉低進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，此時(shí)電源電流降至0.05μA（典型值），輸出與輸入斷開(kāi)，LX進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。與普通升壓轉(zhuǎn)換器不同，該系列具有True - Shutdown模式，關(guān)機(jī)時(shí)通過(guò)內(nèi)部p - 通道MOSFET開(kāi)關(guān)斷開(kāi)輸出與輸入的連接，避免關(guān)機(jī)時(shí)從輸入電源汲取功率，有效節(jié)省電池電量。

（四）軟啟動(dòng)機(jī)制

采用兩種軟啟動(dòng)機(jī)制。使用True - Shutdown功能時(shí)，內(nèi)部高端p - 通道開(kāi)關(guān)的柵極緩慢開(kāi)啟，防止浪涌電流，耗時(shí)約200μs，開(kāi)關(guān)完全開(kāi)啟后，內(nèi)部n - 通道開(kāi)關(guān)開(kāi)始升壓。當(dāng)VFB小于0.5V時(shí)，內(nèi)部n - 通道開(kāi)關(guān)的最小關(guān)斷時(shí)間從1μs增加到5μs，進(jìn)一步控制浪涌電流。

（五）獨(dú)立電感電源

IC和電感可使用獨(dú)立電源，這樣能利用低至0.8V或高于轉(zhuǎn)換器VCC工作范圍的電池或電源供電。使用獨(dú)立電感電源時(shí)，SW引腳不連接，電源直接連接到電感，但關(guān)機(jī)時(shí)輸出不再與輸入斷開(kāi)，輸出電壓降至電感電源電壓以下一個(gè)二極管壓降。

（六）保護(hù)特性

該系列具備強(qiáng)大的保護(hù)功能，能應(yīng)對(duì)多種常見(jiàn)應(yīng)用故障。例如，當(dāng)輸出電容缺失、反饋電阻斷開(kāi)、二極管缺失或極性反轉(zhuǎn)等情況發(fā)生時(shí)，轉(zhuǎn)換器能采取相應(yīng)措施保護(hù)自身和下游電路，避免元件損壞。這大大提高了電路的可靠性和穩(wěn)定性，在實(shí)際應(yīng)用中，大家是否遇到過(guò)因電路故障而導(dǎo)致設(shè)備損壞的情況呢？

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電感選擇

較小電感值在給定串聯(lián)電阻或飽和電流下物理尺寸更小，但較大電感值的電路可能提供更多輸出功率。電感的飽和電流額定值應(yīng)大于峰值開(kāi)關(guān)電流，推薦電感值范圍為10μH至100μH。同時(shí)，需根據(jù)應(yīng)用所需的峰值LX電流極限（ILX(MAX)）選擇合適電流限制的IC，計(jì)算公式為[L X(M A X) geq 1.25 × frac{P{OUT(MAX) }}{V{BATT(MIN) }}+sqrt{left(1.25 × frac{P{OUT(MAX) }}{V{BATT(MIN) }}right)^{2}+3 mu S × frac{P_{OUT(MAX) }}{L}}]，其中POUT(MAX)是負(fù)載所需的最大輸出功率，VBATT(MIN)是為電感供電的最小電源電壓。

（二）二極管選擇

高達(dá)800kHz的高開(kāi)關(guān)頻率要求使用高速整流器，推薦使用肖特基二極管，因其正向電壓降較低。為保持高效率，二極管的平均電流額定值應(yīng)大于峰值開(kāi)關(guān)電流，反向擊穿電壓應(yīng)大于輸出電壓。

（三）電容選擇

推薦使用具有X7R或X5R溫度特性的小型陶瓷表面貼裝電容，因其尺寸小、成本低、等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（ESL）低。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，輸出和VCC旁路電容使用1μF陶瓷電容，SW或電感電源使用4.7μF或更大的陶瓷電容。對(duì)于MAX8570/MAX8571/MAX8574，從輸出到FB連接的前饋電容（C4）可提高在寬電池電壓范圍內(nèi)的穩(wěn)定性，MAX8571和MAX8574推薦使用10pF電容，MAX8570推薦使用10pF至47pF電容，但增加C4會(huì)降低線路和負(fù)載調(diào)節(jié)性能。

五、PCB布局注意事項(xiàng)

PCB布局對(duì)于電路性能至關(guān)重要。為減少接地反彈和噪聲，應(yīng)將GND引腳與輸入、輸出電容的接地焊盤(pán)盡量靠近，LX連接盡量短。反饋電阻應(yīng)靠近FB引腳，反饋?zhàn)呔€應(yīng)遠(yuǎn)離如LX等嘈雜區(qū)域?？蓞⒖糓AX8571EVKIT的布局示例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

六、總結(jié)

MAX8570 - MAX8575系列高 - 效率LCD升壓轉(zhuǎn)換器憑借其高效、靈活、可靠的特點(diǎn)，為電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇元件參數(shù)，精心進(jìn)行PCB布局，以充分發(fā)揮該系列轉(zhuǎn)換器的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用該系列轉(zhuǎn)換器時(shí)，是否還有其他的經(jīng)驗(yàn)或問(wèn)題，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。