MAX1910/MAX1912:1.5x/2x高效白光LED电荷泵的全面解析
在电子设备的设计中,白光LED的应用越来越广泛,如手机、PDA、数码相机等设备的背光。而MAX1910/MAX1912作为高效的白光LED电荷泵,为这些应用提供了出色的解决方案。今天,我们就来深入了解一下这两款芯片。
文件下载:MAX1910.pdf
一、产品概述
MAX1910/MAX1912可以从2.7V至5.3V的非稳压输入电源为功率LED提供稳压输出电压或电流(最大可达120mA)。它们是完整的DC - DC转换器,仅需四个小陶瓷电容,无需电感。独特的调节方案能在宽负载范围内保持750kHz的固定开关频率,从而将输入纹波降至最低。此外,还具备逻辑电平关断和软启动功能,可减少启动时的输入电流浪涌。
1. 工作模式
MAX1910有1.5x和2x两种自动选择的工作模式。在较高输入电压下,1.5x模式可提高效率;而在较低输入电压下,2x模式能维持稳压。MAX1912则仅工作在1.5x模式。
2. 封装形式
两款芯片均采用节省空间的10引脚µMAX封装。
二、产品特性
1. 高效电荷泵
具备1.5x/2x高效电荷泵,能有效提高能源利用率。
2. 低输入纹波
750kHz的工作频率可实现低输入纹波,为系统提供更稳定的电源。
3. 低功耗
200mV的电流检测阈值可降低功率损耗。
4. 灵活的调节方式
可进行电流或电压调节,输出电流最大可达120mA。
5. 元件简单
无需电感,只需小陶瓷电容,简化了电路设计。
6. 精准的LED电流调节
LED电流可调节至±5%,保证了LED亮度的一致性。
7. 关断功能
关断时负载断开,关断电流仅为1µA,降低了功耗。
三、应用领域
该产品适用于多种设备,如白光LED背光、手机、PDA、数码相机、MP3播放器以及备用电池升压转换器等。
四、电气特性
1. 绝对最大额定值
各引脚的电压范围有明确规定,如IN1、IN2、OUT、SHDN、SET到GND的电压为 - 0.3V至 + 6V等。连续功率耗散在TA = +70°C时,10引脚µMAX封装为444mW(高于 +70°C时,每升高1°C降额5.6mW)。
2. 工作温度范围
工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C,存储温度范围为 - 65°C至 + 150°C,引脚焊接温度(10s)为 + 300°C。
3. 典型电气参数
以VIN = 3.6V等特定条件为例,输入电压工作范围为2.7V至5.3V,无负载输入电流典型值为1.5mA,关断时电源电流最大值为10µA等。
这些典型电气参数会受到多种因素的影响,比如温度、输入电压的稳定性等。工程师们在实际应用中,是否考虑过这些因素对芯片性能的具体影响呢?又该如何应对呢?
五、工作原理
1. 电荷泵工作模式
MAX1910的1.5x模式中,充电阶段,转移电容C1和C2从输入电压串联充电;转移阶段,C1和C2并联并从OUT连接到IN,将电荷转移到COUT。当输入电压下降到一定程度时,工作模式从1.5x切换到2x倍压模式,此时C2不使用。当VIN大于约75%的VOUT且持续超过32个时钟周期(满负载时),设备退出倍压模式。而MAX1912仅工作在1.5x电荷泵模式。
2. 输出调节
通过控制转移电容的充电速率来调节输出。由于开关频率和占空比恒定,输出噪声频谱可预测,输入和输出纹波比其他电荷泵拓扑小。
3. 软启动
芯片包含软启动电路,可限制启动时的浪涌电流。当输出电压为零时,输出电容通过斜坡电流源直接从输入充电,直到输出电压接近输入电压才开始电荷泵工作。若输出短路接地,芯片会保持此模式直至短路消除。
4. 关断模式
当SHDN引脚为低电平时,电荷泵关闭,静态电流降至约0.1µA,输出呈高阻态。将SHDN引脚置为高电平或连接到IN可正常工作。
5. 热关断
当芯片管芯温度达到 + 160°C时,芯片会自动关断,管芯冷却15°C后恢复正常工作,可防止因过载或输出短路而损坏。
软启动电路在MAX1910/MAX1912中起到了关键作用,能够有效限制启动时的浪涌电流。在设计软启动电路时,我们需要考虑充电电容的选择、电流信号的产生与控制等要点。例如,充电电容的容值会影响软启动的时间,而合适的电流信号产生方式能确保输出电容平稳充电。大家在实际设计中,是否遇到过软启动电路效果不佳的情况呢?又是如何解决的呢?
六、设计步骤
1. 设置输出电流
MAX1910/MAX1912的SET电压阈值为0.2V,用于LED电流调节。通过公式ILED = 0.2 / RSET可计算通过电阻和LED的电流。若连接多个匹配的LED和镇流电阻,每个LED的电流相同。还可采用不同的连接方式来调节LED电流,如调节所有LED的平均电流、提高镇流电阻以改善LED电流匹配等,但这些方式可能会影响效率和最小输入电压要求。
2. 设置输出电压
MAX1910可通过连接电阻分压器来设置输出电压,输出电压可在VIN至5V之间调节。选择R2的值小于20kΩ,然后根据公式R1 = R2((VOUT / 0.2) - 1)计算R1的值。
3. 电容选择
推荐使用低ESR的陶瓷电容,转移电容值为0.47µF,输入电容值为2.2µF至10µF,输出电容值为2.2µF至4.7µF。为确保在宽温度范围内的稳定性,建议使用X7R电介质的陶瓷电容,并将电容尽可能靠近IC放置。增加输入和输出电容的值可进一步降低输入和输出纹波。
电容选择在MAX1910/MAX1912的设计中至关重要,若选择不当,可能会对电路性能产生诸多不利影响。比如,若电容的ESR值过高,会导致电路中的功率损耗增加,降低芯片的效率;若电容的容量不合适,可能无法有效降低输入和输出纹波,影响LED的发光稳定性。在实际应用中,大家是否遇到过因电容选择不当而导致的问题呢?
七、应用信息
1. 调节LED亮度
可使用DAC或数字输入进行LED亮度调节。使用DAC时,根据公式RL ≈ 0.2 / I(M A X)估算RL,再根据公式IL = (0.2 / RL) - ((VDAC - 0.2) × RB) / (RL × RA)计算不同DAC输出电压下的总LED电流。使用数字输入进行两级调光控制时,逻辑低输入使LED最亮,逻辑高输入使LED变暗,总LED电流根据公式IL = (0.2 / RL) - ((VLOGIC - 0.2) × RB) / (RL × RA)计算。
2. PCB布局
MAX1910/MAX1912是高频开关电容电压调节器,为获得最佳电路性能,应使用接地层,并使CIN、COUT、C1、C2和反馈电阻(若使用)靠近器件。若使用外部反馈,应将反馈电阻靠近SET放置,以减小反馈节点的尺寸。
八、总结
MAX1910/MAX1912 1.5x/2x高效白色LED电荷泵具有高效、低输入纹波、无需电感等优点,适用于多种白色LED背光应用。在设计过程中,需根据具体需求设置输出电流和电压,合理选择电容,并注意PCB布局。同时,要充分考虑芯片的电气参数和工作原理,以确保电路的稳定性和可靠性。各位工程师在使用MAX1910/MAX1912时,是否还有其他的经验或技巧可以分享呢?欢迎在评论区留言交流。
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