MAX860/MAX861：50mA频率可选开关电容电压转换器的设计指南

在电子设计领域，电压转换是一个关键环节，尤其是在电池供电和板级电压转换应用中。Maxim Integrated的MAX860/MAX861 50mA频率可选开关电容电压转换器，为我们提供了一种高效、灵活的解决方案。今天，我们就来深入探讨一下这款器件的特性、应用及设计要点。

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器件概述

MAX860/MAX861是电容式电荷泵，能够对输入电压进行反相或加倍处理。它的输入电压范围为+1.5V至+5.5V（反相时）或+2.5V至+5.5V（加倍时），输出电流可达50mA。由于其高开关频率，仅需两个小型、低成本的电容器，就可以实现电压转换，避免了使用电感式开关稳压器带来的成本、尺寸和电磁干扰问题。在大部分负载电流范围内，效率超过90%，典型工作电流仅为200µA（MAX860），非常适合电池供电和板级电压转换应用。

主要特性

1. 封装形式：提供8引脚µMAX和SO封装，其中µMAX封装高度仅为1.11mm。
2. 电压转换功能：可对输入电源电压进行反相或加倍处理。
3. 频率选择：通过频率控制（FC）引脚提供三种可选开关频率，可优化电容器尺寸和静态电流，并防止对敏感电路产生干扰。
4. 高效节能：50mA时效率达87%，典型静态电流为200µA（MAX860），关断时电源电流小于1µA。
5. 低电压降：50mA负载时电压降为600mV，输出电阻为12Ω。

典型应用

电压反相器

这是MAX860/MAX861最常见的应用，仅需两个外部电容器C1和C2，必要时还可添加旁路电容。尽管输出未进行主动调节，但对负载电流变化不太敏感。例如，在+5V输入时，空载输出电压为 -5V，50mA负载时输出电压降至 -4.4V。

正电压倍增器

该器件也可作为正电压倍增器使用，同样只需两个外部电容器C1和C2。空载输出电压为输入电压的两倍，其电气规格与反相器模式相似，但电源电压范围和空载电源电流有所不同。

设计要点

电容器选择

电容器的选择对MAX860/MAX861的性能至关重要。建议使用低等效串联电阻（ESR）的电容器，以降低输出电阻和纹波电压。输出电阻计算公式为： [ROUT =RO+4 × ESR{C 1}+ESR{C 2}+1 /left(f{S} × C 1right)] 其中，RO约为8Ω，fS为开关频率。当C1和C2足够大或开关频率足够高时，输出电阻可近似为： [ROUT =RO{0}+4 × ESR{C 1}+ESR{C 2}] 典型设计步骤如下：

1. 选择相同的C1和C2：为方便设计，可选择相同的电容器。
2. 选择开关频率fS：根据具体需求选择合适的开关频率。若要避免特定噪声频率，可选择相应的fS；若要最小化电容器成本和尺寸，可选择较高的fS；若要最小化电流消耗，可选择较低的fS。
3. 选择电容器：参考表3选择合适的电容器，也可根据实际情况调整电容值以优化性能。表4列出了提供低ESR电容器的制造商。

旁路电容

旁路电容可降低输入电源的交流阻抗，减少MAX860/MAX861开关噪声的影响。根据电路配置和负载连接位置的不同，旁路电容的选择也有所不同。当逆变器从OUT到GND加载或倍增器从VDD到GND加载时，若电源交流阻抗较高，建议使用较大的旁路电容；当逆变器和倍增器从VDD到OUT加载时，0.1µF的旁路电容通常就足够了。

级联和并联

• 级联：两个或多个MAX860/MAX861可以级联以增加输出电压，但输出电阻会显著增加。当级联三个或更多器件时，电感式开关稳压器可能是更好的选择。
• 并联：并联多个MAX860/MAX861可以降低输出电阻。每个器件需要独立的泵电容（C1），而储能电容（C2）可以共用，其电容值应根据并联器件的数量进行相应增加。

与其他器件的兼容性

MAX860/MAX861可以在为MAX660、MAX665和ICL7660设计的插座中使用，只需进行最少的布线更改。需要注意的是，MAX660、MAX665和ICL7660有一个OSC引脚，而不是SHDN引脚。在使用时，应将SHDN引脚连接到VDD以启用MAX860/MAX861。

总结

MAX860/MAX861 50mA频率可选开关电容电压转换器以其高效、灵活的特性，为电压转换应用提供了一个优秀的解决方案。在设计过程中，合理选择电容器、旁路电容以及采用适当的级联和并联方式，可以充分发挥该器件的性能优势。希望本文能够对大家在使用MAX860/MAX861进行电子设计时有所帮助。你在使用类似电压转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。