MAX1848：小身材大能量的白光LED升压转换器

一、引言

在如今的电子设备中，特别是手机、PDA 等手持设备，白光 LED 背光源的应用越来越广泛。为了能高效、稳定地驱动这些白光 LED，一款优秀的升压转换器必不可少。MAX1848 就是这样一款备受关注的产品，下面就让我们一起来深入了解它。

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二、产品概述

MAX1848 主要用于驱动白光 LED ，为手机、PDA 等手持设备提供背光。它采用升压转换器拓扑结构，允许白光 LED 进行串联连接，确保每个 LED 的电流相同，实现均匀的亮度。这种结构带来了诸多优势，比如无需镇流电阻，也省去了昂贵的工厂校准环节，同时还具备更高的简单性、更低的成本、更高的效率以及更高的可靠性。

该升压 PWM 转换器内置了一个高压、低 RDSON 的 N 沟道 MOSFET 开关，有助于提高效率并延长电池使用寿命。通过单个模拟电压 Dual Mode™输入，能轻松实现亮度调节和开关控制。其 1.2MHz 的快速电流模式 PWM 控制，允许使用小的输入和输出电容器以及小电感，同时还能将输入电源/电池的纹波降至最低。此外，可编程软启动功能可消除启动时的浪涌电流。

MAX1848 提供了节省空间的 8 引脚薄型 QFN （3mm × 3mm）和 8 引脚 SOT23 封装。

在实际应用中，8引脚薄型QFN（3mm × 3mm）封装尺寸小巧，适合对空间要求较高的设计，比如一些超轻薄的手持设备。而8引脚SOT23封装则在散热和焊接工艺上有一定特点，对于散热要求不高且焊接工艺相对简单的场景较为适用。

三、应用领域

MAX1848 的应用十分广泛，主要包括以下几类设备：

1. 手机和智能手机：为屏幕提供稳定、均匀的背光源，提升显示效果。
2. PDA、掌上电脑和无线手持设备：满足这些设备对低功耗、高效率背光源的需求。
3. 电子书和亚笔记本电脑：确保在不同的光照环境下，屏幕都能清晰显示。
4. 白光 LED 显示背光源：可作为通用的白光 LED 驱动方案。

四、电气特性

（一）电源电压与欠压锁定

MAX1848 的输入电源电压范围为 2.6V 至 5.5V，能适应多种电源场景。欠压锁定阈值在电压上升和下降时有不同表现，上升时典型值为 2.38V，下降时为 2.34V，这种迟滞设计可防止电源电压波动时的误触发。

（二）静态电流与关断电流

在不切换状态下，静态电流典型值为 0.25mA；切换状态下，电流在 1 - 2mA 之间。关断时，在 +25°C 环境下，关断电源电流低至 0.3µA，能有效降低功耗。

（三）过压保护

过压阈值在电压上升和下降时也有不同，上升时典型值为 13.25V，下降时为 12.25V。当输出电压超过阈值时，内部 N 沟道 MOSFET 会关闭，保护电路安全。

（四）输出电压与误差放大器

输出电压范围为 V+ - VDIODE 到 12.5V。误差放大器的 CTRL 到 CS 调节范围在 65 - 85mV/V 之间。CS 输入偏置电流较小，典型值为 0.01µA。这意味着在信号处理过程中，误差放大器能够提供较为精准的控制，减少信号偏差。大家在实际应用中，是否遇到过误差放大器对系统稳定性影响较大的情况呢？

（五）振荡器

振荡器的工作频率在 0.9 - 1.6MHz 之间，典型值为 1.2MHz。较高的工作频率使得电路可以使用更小的电感和电容，减小了电路板的尺寸。但是，频率过高可能会带来电磁干扰等问题，这就需要我们在设计时进行权衡。最大占空比在 VCTRL = V+，VCS = GND 时可达 85 - 97%。

（六）N 沟道开关

LX 导通电阻在 ILX = 100mA 时，典型值为 1.4Ω。较低的导通电阻可以降低功耗，提高效率。LX 漏电流在不同温度下有所变化，在 +25°C 时典型值为 0.01µA，在 +85°C 时为 0.05µA。LX 电流限制在占空比为 65%时，典型值为 500mA。

五、典型工作特性

（一）开关频率与电源电压

开关频率与电源电压存在一定关系。随着电源电压的升高，开关频率会有一定的变化趋势。这对于设计电源电路时合理选择电源电压有着重要的参考意义。

（二）效率与负载电流、电源电压

效率与负载电流和电源电压密切相关。从特性曲线可以看出，在不同的负载电流和电源电压下，效率会有所不同。例如，在某些负载电流和电源电压的组合下，效率可以达到 87%。我们在实际应用中，如何根据这些特性曲线来优化电路效率呢？

（三）上电与关断波形

上电波形展示了电路在启动过程中的电压和电流变化情况。通过分析上电波形，可以调整电路参数，如 CCOMP 的值，来优化启动时间和减小冲击电流。关断波形则表明在关断状态下，电路的各项参数如何变化，确保在关断时电路安全稳定。

（四）VCTRL 瞬态响应与线路瞬态响应

VCTRL 瞬态响应反映了在改变 VCTRL 电压时，输出电压和 LED 电流的变化情况。快速的瞬态响应可以使电路能够及时响应控制信号的变化。线路瞬态响应则体现了电源电压波动时，电路的稳定性和输出的可靠性。

六、设计要点

（一）软启动设计

MAX1848 通过以恒定的 12µA 电流逐渐给 CCOMP 充电来实现软启动。当 VCOMP 超过 1.25V 时，内部 MOSFET 开始以较低占空比开关；当 VCOMP 超过 2.25V 时，占空比达到最大。最大启动时间由 CCOMP 的值决定，计算公式为 (t{SOFT - START(MAX)} = C{COMP} × frac{1 V}{12 mu A})。通过合理选择 CCOMP 的值，可以有效减小启动时的冲击电流，保护电路元件。大家在实际设计中，是如何确定 CCOMP 的值的呢？

（二）关断设计

当 VCTRL 小于 100mV 时，MAX1848 进入关断状态。此时，除了 CTRL 电压检测电路外，整个 IC 断电，电源电流降至 0.3µA。CCOMP 在关断时被动放电，以便在设备重新启用时能够再次启动软启动。在关断状态下，要确保 LED 阵列的最小正向电压超过最大 V+，以保证 LED 熄灭。

（三）过压保护设计

当 VOUT 高于 13.25V 时，过压保护电路启动，停止内部 MOSFET 开关，使 VCOMP 衰减至 GND。当 VOUT 降至 12.25V 以下时，设备退出过压锁定，进入软启动状态。过压保护能够有效防止输出电压过高对电路造成损坏。

（四）元件选择

1. LED 电流调整 通过模拟输入（CTRL）和检测电阻值来设置输出电流，计算公式为 (LED=frac{V{CTRL}}{13.33 × R{SENSE }})。VCTRL 电压范围为 250mV 到 (V+ + 2V) 或 5.5V 中的较小值。选择合适的 RSENSE 可以调整 LED 电流，从而改变 LED 亮度。
2. 电容选择 输入电容典型值为 3.3µF，输出电容典型值为 1.0µF。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 的电容值受输出电流和每支路 LED 数量影响，可参考表 1 选择合适的 CCOMP 值。
3. 电感选择 电感值取决于 LED 的最大输出电流，表 1 给出了不同情况下的电感值和峰值电流额定值。合适的电感值可以保证电路的稳定性和效率。
4. 肖特基二极管选择 由于 MAX1848 开关频率高，需要使用具有快速恢复时间和低正向压降的肖特基二极管。要确保二极管的平均和峰值电流额定值分别超过平均输出电流和峰值电感电流，反向击穿电压超过 VOUT。计算公式为 (DIODE(RMS)=sqrt{I{OUT } × I{P E A K}})。

（五）PCB 布局

由于电路存在快速开关波形和大电流路径，PCB 布局需要特别注意。应尽量减小 IC 与 RSENSE、电感、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、宽。将噪声较大的走线，如电感的走线，远离 CS 引脚。V+的旁路电容（CIN）应尽量靠近 IC 放置，PGND 和 GND 应在靠近 IC 的地方单点连接，CIN 和 COUT 的接地连接应尽量靠近。虽然从 V+到电感和从肖特基二极管到 LED 的走线可以稍长，但也要注意布局的合理性。参考 MAX1848 EV 套件的布局可以获得更好的设计效果。

七、应用信息

（一）连接四个或六个 LED

MAX1848 可以驱动一到三个 LED 支路，只要 LED 总数不超过六个。每个支路的 LED 数量和检测电阻值应相同。增加第二或第三个支路不会影响检测电阻值。三个两支路的 LED 配置比两个三支路的 LED 配置效率更高，但需要增加一个检测电阻。由于元件公差，多个支路可能会存在轻微的电流不匹配情况。

（二）芯片与封装信息

芯片的晶体管数量为 1290。MAX1848 有 8 引脚 SOT23 和 8 引脚薄型 QFN（3mm × 3mm）两种封装形式。在数据手册中，封装图纸可能不是最新规格，可访问 www.maxim - ic.com/packages 获取最新的封装轮廓信息。

总之，MAX1848 是一款性能优良的白色 LED 升压转换器，在设计过程中，我们需要根据其各项特性和参数，合理选择元件，优化 PCB 布局，以实现高效、稳定的 LED 驱动电路。大家在使用 MAX1848 过程中遇到过哪些问题，又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。