揭秘MAX1599：高效26V升压转换器在LED驱动中的应用

揭秘MAX1561/MAX1599：高效26V升压转换器在LED驱动中的应用

在电子设备飞速发展的今天，显示屏的背光照明需求愈发重要。对于手机、PDA等手持设备，如何高效且稳定地驱动白色LED成为了工程师们关注的焦点。今天，我们就来深入探讨MAXIM公司的MAX1561/MAX1599这两款高性能的升压转换器，看看它们是如何满足这些需求的。

文件下载：MAX1599.pdf

转换器概述

MAX1561/MAX1599是专门为驱动2至6个白色LED而设计的升压转换器，能够为手机、PDA等手持设备的显示屏提供背光照明。其采用的升压转换器拓扑结构允许将白色LED串联连接，确保每个LED的电流相同，从而实现均匀的亮度。这种设计不仅消除了对镇流电阻的需求，还避免了昂贵的工厂校准过程。

主要优势体现

• 内部MOSFET开关：这两款转换器内部集成了高压、低导通电阻（RDS(ON)）的N沟道MOSFET开关，能够有效提高转换效率，延长电池使用寿命。
• Dual Mode™输入：通过单一的Dual Mode™输入，可实现简单的亮度调节和开关控制，为设计带来了极大的便利。
• 高频PWM操作：MAX1561采用1MHz的快速电流模式PWM操作，MAX1599则为500kHz。这种高频操作不仅允许使用小尺寸的输入和输出电容器以及电感器，还能有效降低输入电源和电池的纹波。
• 可编程软启动：软启动功能可以避免启动时的浪涌电流，保护电路元件。

产品特性一览

精准的电流调节

MAX1561/MAX1599能够提供精确的电流调节，确保每个LED的亮度均匀一致，为显示设备提供高质量的背光照明。

高效转换

最高可达87%的转换效率，有效减少了能量损耗，提高了电池的使用时间。

灵活的调光控制

支持灵活的模拟或PWM调光控制方式，可根据实际需求轻松调整LED的亮度。

高输出功率

内部集成的30V MOSFET开关能够提供高达900mW的输出功率，满足多个LED的驱动需求。

宽输入电压范围

输入电压范围为2.6V至5.5V，适用于多种电源供电的应用场景。

过压保护

具备26V（最大值）的输出电压，并带有过压保护功能，确保在异常情况下设备的安全运行。

低输入纹波

优化的设计使得输入纹波低至15mVP - P，减少了对电源的干扰。

零浪涌电流软启动

软启动功能可避免启动时的浪涌电流，保护电路元件，延长设备使用寿命。

低关断电流

关断电流仅为0.3µA，大大降低了功耗。

小尺寸封装

采用节省空间的8引脚3mm x 3mm薄型DFN封装，且带有外露焊盘（EP），适合对空间要求较高的应用。

引脚功能解析

引脚	名称	功能
1	OUT	过压检测引脚。当输出电压超过27V时，内部N沟道MOSFET关闭，直到输出电压降至25V以下，然后IC重新进入软启动状态。需连接一个0.1uF的电容到PGND。
2	IN	输入电压供应引脚。输入电压范围为2.6V至5.5V，需连接一个2.2uF的电容到PGND。
3	CTRL	亮度控制输入引脚。通过施加到该引脚的电压来控制LED的亮度，电压范围从0.24V到1.62V可实现从暗到亮的调节。若该引脚电压低于100mV持续超过8.2ms（MAX1599为16.4ms），IC将进入关断状态。
4	CS	电流感应反馈输入引脚。连接一个电阻到GND以设置LED的偏置电流，CS引脚的电压将调节到VCTRL / 10或0.162V（取较低值）。
5	COMP	补偿输入引脚。连接一个0.1uF的电容（CcOMP）到GND，该电容用于稳定转换器并控制软启动。在关断状态下，CcOMP将放电到GND。
6	GND	接地引脚，需连接到PGND和IC下方的外露焊盘。
7	PGND	电源接地引脚，需连接到GND和IC下方的外露焊盘。
8	LX	电感器连接引脚。在关断状态下，该引脚呈高阻抗状态。
外露焊盘	EP	接地引脚，需直接连接到GND和PGND。

设计要点总结

调整LED电流

通过模拟输入（CTRL）和检测电阻的值来设置输出电流，公式为： [LED =frac{V{CTRL }}{10 × R{SENSE }}] 其中，VCTRL的电压范围为0.24V至1.62V。要设置最大电流，可在VCTRL为最大值时计算RSENSE： [R_{SENSE }=frac{1.62 V}{10 × LED(MAX)}] 通常，RSENSE的功耗小于5mW，使用标准的贴片电阻即可。

PWM调光控制

CTRL引脚也可作为数字输入，通过直接施加逻辑电平的PWM信号来控制LED的亮度。频率范围为200Hz至200kHz，0%占空比对应零电流，100%占空比对应满电流。误差放大器和补偿电容形成低通滤波器，使得PWM调光能够为LED提供直流电流，无需额外的RC滤波器。

电容选择

输入和输出电容的具体值并非关键。典型的输入电容值为2.2µF，输出电容值为0.1µF。增大电容值可以降低输入和输出纹波，但会增加尺寸和成本。CCOMP用于稳定转换器并控制软启动，需连接一个0.1µF的电容到GND。为确保稳定运行，COUT不应超过CCOMP的10倍。

电感选择

电感值范围为10µH至47µH。对于大多数应用，22µH（MAX1599为47µH）的电感可优化效率，并保持低至15mVP - P的输入纹波。当输入电压接近5V时，较大的电感值可能更高效。为防止磁芯饱和，电感的饱和电流额定值应超过应用中的峰值电感电流，可通过以下公式计算： [P{EAK }=frac{V{OUT(MAX) } × I{LED(MAX) }}{0.8 × V{IN(MIN) }}+frac{V_{IN(MIN)} × 0.8 mu s}{2 × L}]

肖特基二极管选择

由于MAX1561/MAX1599的开关频率较高，为实现最佳效率，需要使用高速整流二极管（D1），推荐使用肖特基二极管，因其恢复时间快且正向压降小。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，同时，二极管的反向击穿电压必须超过VOUT。RMS二极管电流可通过以下公式计算： [DIODE(RMS) cong sqrt{OUT } × I_{PEAK }]

PCB布局建议

由于存在快速开关波形和大电流路径，需要进行精心的PCB布局。MAXIM提供了评估套件（MAX1561EVKIT）以加快设计过程，MAX1599样品需单独订购。布局时，应尽量减小IC与RSENSE、电感器、二极管、输入电容和输出电容之间的走线长度，保持走线短、直且宽。将嘈杂的走线（如LX节点走线）远离CS引脚。IN旁路电容（CIN）应尽可能靠近IC放置。PGND和GND应直接连接到IC下方的外露焊盘，CIN和COUT的接地连接应尽可能靠近。从IN到电感器以及从肖特基二极管到LED的走线可以适当延长。

综上所述，MAX1561/MAX1599以其高效、小尺寸、灵活控制等诸多优势，成为了驱动白色LED的理想选择。在实际设计中，只要我们掌握好上述的设计要点和布局建议，就能充分发挥这两款转换器的性能，为我们的产品带来出色的背光照明效果。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。