探索MAX1878：PDA双输出电源解决方案

引言

在如今的电子设备领域，PDA、MP3播放器、GPS接收器等产品对电源管理的要求越来越高。既需要高效稳定的供电，又要兼顾体积和成本。Maxim推出的MAX1878双输出电源芯片，就是这样一款能满足多种应用需求的优秀解决方案。今天我们就来深入了解一下这款芯片。

文件下载：MAX1878.pdf

MAX1878概述

MAX1878采用小巧的12引脚TQFN封装，集成了降压和升压DC - DC转换器，专为PDA等设备设计。其输入电压范围为2.0V至5.5V，适用于由两节碱性电池或单节锂离子电池供电的系统。降压转换器可为逻辑电路提供低至1.25V、超过500mA的输出电流；升压转换器则能为液晶显示器（LCD）提供高达28V、超过15mA的输出电流。

它具有快速开关频率，允许使用小型电感和电容，典型静态电流低至19µA，使系统在待机模式下也能保持高效率。每个输出都可独立使能，还提供评估套件，可加快设计进程。

产品特性亮点

多应用适配

适用于个人数字助理（PDA）、电子记事本/翻译器、MP3播放器和GPS接收器等多种设备，应用范围广泛。

双输出电压

• 主输出：范围为1.25V至输入电压，可灵活满足不同逻辑电路的供电需求。
• LCD输出：最高可达28V，能为LCD提供稳定的高压供电。

低功耗特性

• 静态电源电流低至19µA，关机电源电流仅1µA，有效延长设备电池续航时间。

高频设计与小封装

• 高开关频率可使用小型外部组件，减小电路板占用空间。
• 采用0.75mm高、4mm x 4mm的12引脚TQFN封装，节省空间且无需外部FET。

关键技术参数

绝对最大额定值

对芯片各个引脚的电压、电流等参数给出了明确的上限，如FB、FBLCD等引脚到AGND的电压范围为 - 0.3V至 + 6V，LX电流最大为800mA等。超过这些额定值可能会对芯片造成永久性损坏。

电气特性

• 输入电压范围：2.0V至5.5V，确保在不同电池供电条件下稳定工作。
• 欠压锁定阈值：上升阈值约为2.0V，下降阈值约为1.82V，并有100mV的滞回，防止电压波动时芯片误操作。
• 输出特性：主输出可在1.25V至输入电压范围内调整，LCD输出可在输入电压 + 1V至28V范围内调整，同时给出了不同条件下的输出电流、负载调整率、线路调整率等参数。

典型应用电路与引脚配置

典型应用电路

文档给出了详细的典型应用电路图，包含输入、输出电容，电感，反馈电阻等元件的连接方式。通过合理选择这些元件的值，可以实现所需的输出电压和性能。

引脚配置

对12个引脚的功能进行了详细说明，如IN为降压转换器电源输入，LX为降压转换器开关节点，AIN1和AIN2为模拟输入电源等。正确理解引脚功能是进行电路设计的基础。

控制方案解析

降压转换器控制方案

采用专有的电流限制控制方案，确保高效率、快速瞬态响应和使用小型外部组件。通过控制高侧开关的导通和关断时间，在不同负载情况下实现良好的性能。轻载时，减小峰值电感电流，提高效率和降低输出电压纹波；中高负载时，调整导通或关断时间，保持恒定频率运行和低输出电压纹波。

升压转换器控制方案

具有最小关断时间和电流限制控制方案，开关频率最高可达500kHz，取决于负载和输入电压。内部N沟道MOSFET的峰值电流限制为280mA，保证了升压过程的稳定性。

开关控制

通过拉低ON引脚可将降压转换器置于关机模式，拉低ONLCD引脚可将升压转换器置于关机模式，关机时芯片功耗极低，仅为1µA。

软启动功能

内部软启动电路可限制启动时的电流，减少输入源上的瞬态变化。降压转换器通过电流限制实现软启动，升压转换器通过LXLCD最小关断时间实现软启动，使输出电压逐渐建立，避免冲击。

设计要点与元件选择

输出电压设置

通过连接电阻分压器到FB和FBLCD引脚来设置降压和升压转换器的输出电压。选择合适的反馈电阻值，可根据给定的公式进行计算，同时要考虑输入偏置电流对输出电压的影响。

电感选择

MAX1878在整个工作范围内优化使用10µH电感。较小电感值物理尺寸小，但可能导致输出功率降低；较大电感值可在较低输入电压下启动，且纹波较小。电感饱和电流应大于峰值开关电流，可适当偏置到饱和以提高效率。

升压转换器二极管选择

由于开关频率高达500kHz，需要选择高速整流二极管，如1N4148。二极管平均电流额定值应大于峰值开关电流，反向击穿电压应大于输出电压，不推荐使用肖特基二极管。

电容选择

• 输入旁路电容：使用10µF低ESR陶瓷电容旁路VIN到PGND和PGNDLCD，使用1µF低ESR陶瓷电容旁路AIN1和AIN2到AGND，以减少输入电压源的峰值电流和噪声。
• 输出滤波电容：使用0.1µF陶瓷电容旁路VLCD到PGNDLCD，使用10µF至47µF钽电容旁路VMAIN到PGND，选择合适ESR的电容可提供稳定的开关和最小的输出纹波。

纹波调节

为确保FB和FBLCD引脚有足够的纹波（大于25mV），使用R6和C6注入纹波到FB，连接C5确保FBLCD有足够纹波。

PCB布局与接地

由于开关频率高，PCB布局对设计至关重要。良好的布局可减少反馈路径上的EMI和接地平面的电压梯度，避免不稳定或调节误差。应将电感、输入和输出滤波电容靠近芯片放置，保持走线短、直、宽，反馈网络靠近反馈引脚，将嘈杂走线与反馈网络分开。同时，TQFN封装的外露焊盘和角焊盘连接到模拟接地平面，可提高散热性能。

总结

MAX1878是一款功能强大、性能优越的双输出电源芯片，适用于多种便携式电子设备。在设计过程中，工程师需要充分理解其特性、参数和控制方案，合理选择元件和进行PCB布局，以实现最佳的性能和稳定性。大家在使用MAX1878进行设计时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。