MAX1554：高效驱动2 - 10颗白光LED的升压转换器

MAX1553/MAX1554：高效驱动2 - 10颗白光LED的升压转换器

在当今的电子设备中，显示屏的背光源至关重要，尤其是在手机、PDA等手持设备中。MAX1553/MAX1554作为高效的升压转换器，为白光LED提供了出色的驱动方案。下面，我们就来详细了解一下这两款芯片。

文件下载：MAX1554.pdf

一、产品概述

MAX1553/MAX1554能够以恒定电流驱动串联的白光LED，为手机、PDA和其他手持设备提供高效的显示屏背光源。其内部集成了一个40V、低RDSON的N沟道MOSFET开关，可实现高效率和最长的电池使用寿命。

不同型号电流限制

• MAX1553的电流限制为480mA，可驱动2 - 6颗白光LED。
• MAX1554的电流限制为970mA，最多可驱动10颗白光LED。

亮度调节与控制

通过单个模拟/PWM双模式输入，可实现两种简单的亮度调节方式。同时，独立的使能输入可进行开/关控制。软启动功能则能在启动时将浪涌电流降至最低。

封装形式

采用节省空间的8引脚TDFN 3mm x 3mm封装。在驱动9颗LED（20mA，VCC = 3.6V）时，效率高达82%。

二、应用领域

• 手机：为手机显示屏提供均匀明亮的背光源。
• PDA、掌上电脑和无线手持设备：满足这些设备彩色显示屏的背光需求。

三、特性优势

高度集成与灵活性

适用于广泛的背光源应用，提供了高度集成和灵活的解决方案。

恒定电流调节

确保LED照明均匀，内部40V MOSFET开关能够驱动10颗LED。

宽输入电压范围

输入电压范围为2.7V - 5.5V，适应多种电源环境。

多种控制方式

支持模拟或PWM控制LED亮度，优化了低输入纹波。

高效节能

软启动功能减少浪涌电流，提高了电池使用寿命，驱动6颗LED时效率最高可达88%。

节省空间

采用微小的8引脚、3mm x 3mm TDFN封装，且外部组件体积小、高度低。

四、技术参数

绝对最大额定值

不同引脚对GND的电压范围有所不同，如VCC、FB、OV到GND为 - 0.3V至 + 6.0V等。ILX最大为0.9ARMS，连续功率耗散在TA = + 70°C时，8引脚3mm x 3mm TDFN封装为1951mW（高于 + 70°C时需按24.4mW/°C降额）。

电气特性

在不同条件下，各参数有相应的取值范围。例如，供电电压方面，MAX1553为2.7 - 5.5V，MAX1554为3.15 - 5.50V；静态电流在不开关时典型值为0.33mA，开关时为0.44 - 0.9mA等。

五、典型工作特性

通过一系列图表展示了MAX1553/MAX1554在不同条件下的工作特性，如效率与负载电流的关系、LED电流与输入电压的关系等。这些特性有助于工程师在实际应用中进行参数调整和优化。

六、引脚说明

引脚名称	功能
GND	接地
VCC	电压供应输入，范围2.7V - 5.5V，为IC供电
EN	使能输入，高电平或连接到VCC使能IC，低电平关闭
BRT	亮度控制输入，可使用模拟或PWM控制信号，LED电流可在10:1范围内控制
FB	反馈输入，连接到LED串的阴极，并通过电阻连接到GND以设置LED电流
SS	软启动定时控制输入，通过连接电容到GND控制软启动定时
OV	过压检测，连接到LED串阳极的电阻分压器以设置过压阈值
LX	电感连接，连接到电感和二极管，EN为低电平时呈高阻抗
EP	外露焊盘，连接到GND

七、详细工作原理

控制方案

采用最小关断时间、电流限制的控制方案。当FB电压低于调节阈值时，内部低端MOSFET导通，电感电流上升至电流限制值；当电流限制比较器触发时，低端MOSFET关断最小关断时间（250ns）。之后根据FB电压情况决定是否再次导通，如此循环。这种非固定频率且可跳过脉冲的调节控制方案，使MAX1553/MAX1554具有很高的效率。

软启动

通过外部电容C3设置软启动时间，公式为[C 3=frac{t_{SS}}{2 × 10^{5}}]，例如0.1µF的电容可提供20ms的软启动时间。

关机

当EN为低电平时，IC关闭，电源电流降至约0.1µA；正常工作时，EN为高电平或连接到VCC。

过压保护

具有可调的过压保护电路，当OV电压达到过压阈值（典型值1.25V）时，保护电路阻止内部MOSFET开关，使输出电压衰减。可通过连接到OV的电阻分压器（R2和R3）设置过压保护事件中的峰值输出电压，公式为[R 2=R 3 timesleft(frac{V{OUT(PEAK) }}{V{OV }}-1right)]。

八、元件选择

电容选择

• 大多数应用推荐使用0.47µF的陶瓷输出电容（C2）。
• 驱动6颗或更少LED的电路，使用4.7µF的陶瓷输入电容（C1）；驱动超过6颗LED的电路，使用10µF的输入电容（C1）。
• 为确保在宽温度范围内的稳定性，建议使用X5R、X7R或更好介电常数的电容。

电感选择

• MAX1553：电感电流限制为480mA，电感值在4.7µH - 47µH之间均可正常工作。47µH的TOKO D62或D62L系列电感效率最佳；4.7µH的Murata LQH32C电感体积最小。
• MAX1554：电感电流限制为970mA，电感值在4.7µH - 22µH之间适用。驱动9或10颗LED时，22µH的TOKO D62系列电感在效率和体积方面表现出色。
• 为防止饱和，电感的电流额定值应与设备的LX电流限制匹配；若对体积要求较高，可允许电感在10%饱和状态下工作。同时，为提高效率，电感的直流电阻应尽可能低。

二极管选择

由于MAX1553/MAX1554的开关频率较高，推荐使用肖特基二极管作为整流二极管（D1），以确保快速恢复时间和低正向压降。二极管的平均和峰值电流额定值应超过平均输出电流和峰值电感电流，反向击穿电压必须超过VOUT。

九、应用信息

低输入电压应用

尽管MAX1553的最小输入电压为2.7V，MAX1554为3.15V，但只要VCC保持在工作范围内，较低的电池电压仍可用于驱动LED。在显示屏开启并背光时，大多数系统有3.3V的系统电源可用，可使用该逻辑电源为VCC供电，而电池电源直接连接到升压电感。当EN为低电平时，不消耗电池电流。

PCB布局

由于存在快速开关波形和大电流路径，需要精心设计PCB布局。评估套件（MAX1553EVKIT）可作为正确布局的参考。布局时，应尽量减小IC与电感、二极管、输入电容、输出电容和R1之间的走线长度，保持走线短、直、宽。将嘈杂的走线（如LX节点走线）远离FB，将VCC旁路电容（C1）尽可能靠近IC放置，C1和C2的接地连接应尽可能靠近。将R1、R3、C3和BRT电压源的接地以星形方式连接到靠近IC的位置。若有需要，从VCC到C1、从C2到LED以及从LED到R1的走线可以适当延长。

十、总结

MAX1553/MAX1554是两款性能出色的升压转换器，在驱动白光LED方面具有高效、灵活、集成度高等优点。通过合理选择外部元件和精心设计PCB布局，能够为手持设备等提供稳定、均匀的背光源。电子工程师在设计相关产品时，可充分利用这两款芯片的特性，优化产品性能。大家在实际应用中是否遇到过类似芯片的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。