MAX1730：高效1.8V或1.9V逻辑降压电荷泵的设计指南

在电子设备的电源设计中，如何高效地将输入电压转换为稳定的低电压输出，同时满足小尺寸和高电流输出的要求，一直是工程师们面临的挑战。今天，我们就来详细探讨一下Maxim公司的MAX1730，一款专为1.8V或1.9V逻辑电路设计的50mA稳压降压电荷泵。

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一、MAX1730概述

MAX1730是一款能够在2.7V至5.5V的输入电压范围内，产生1.8V或1.9V固定输出电压，且最大输出电流可达50mA的降压电荷泵。它采用分数转换技术，效率超过线性稳压器，非常适合对设计尺寸有严格要求的应用场景，为高效逻辑电源供应提供了理想解决方案。

主要特性

1. 高效率：峰值效率超过85%，能有效降低功耗，延长电池续航时间。
2. 高输出电流：保证输出电流可达50mA，满足大多数低电压逻辑电路的供电需求。
3. 双模式输出：可通过引脚选择1.8V或1.9V输出，灵活性高。
4. 高精度输出：输出电压精度达到±3%，确保稳定的供电质量。
5. 高频运行：最高工作频率可达2MHz，允许使用小尺寸的0.22µF飞跨电容，同时保持75µA的低静态电源电流。
6. 无需电感：简化了电路设计，减小了电路板空间占用。
7. 宽输入电压范围：2.7V至5.5V的输入电压范围，可适配多种电源。
8. 关断模式：在关断模式下，输出与输入断开，进一步降低功耗。
9. 小封装：采用10引脚µMAX封装，高度仅1.09mm，面积仅为8引脚SO封装的一半，节省空间。

二、应用领域

MAX1730的特性使其在多个领域得到广泛应用，如：

1. 低电压逻辑电源：为各种低电压逻辑电路提供稳定的电源。
2. 无线手持设备：如手机、平板电脑等，满足其对小尺寸和低功耗的要求。
3. 个人数字助理（PDA）：为PDA的处理器和其他电路提供可靠的电源。
4. PC卡：适用于各种PC卡的电源设计。
5. 手持仪器：为手持仪器提供高效的电源解决方案。

三、电气特性

绝对最大额定值

在使用MAX1730时，需要注意其绝对最大额定值，超过这些值可能会对器件造成永久性损坏。例如，IN、OUT、SHDN、FB到GND的电压范围为 -0.3V至 +6V，C1P、C1N、C2P、C2N到GND的电压范围为 -0.3V至 (VIN + 0.3V) 等。

电气参数

在典型工作条件下（VIN = +3.6V，FB = GND，SHDN = IN，TA = 0°C至 +85°C），MAX1730的各项电气参数表现出色。例如，输入电压范围为2.7V至5.5V，输出电压在1.746V至1.957V之间（根据不同的输出设置和输入电压），输出泄漏电流最大为5µA，无负载电源电流为75µA至150µA等。

四、典型工作特性

效率特性

效率是衡量电源性能的重要指标之一。从典型工作特性曲线可以看出，MAX1730的效率与输出电流和输入电压密切相关。在不同的输出电流和输入电压条件下，效率都能保持在较高水平，最高可达90%以上。

瞬态响应特性

MAX1730在负载瞬态响应和线路瞬态响应方面表现良好，能够快速响应负载和输入电压的变化，保证输出电压的稳定性。

五、引脚说明

PIN	NAME	FUNCTION
1	FB	反馈输入。将FB连接到GND可获得1.8V输出，连接到IN可获得1.9V输出，切勿悬空。
2	SHDN	低电平有效关断输入。连接到逻辑控制或IN可进行正常操作，在关断时输出与输入断开并呈高阻抗状态。
3	C1P	C1飞跨电容正连接端。
4	C1N	C1飞跨电容负连接端。
5	GND	接地端。
6	PGND	电源接地端。
7	C2N	C2飞跨电容负连接端。
8	C2P	C2飞跨电容正连接端。
9	OUT	输出端。需用4.7µF或更大的电容旁路到GND。
10	IN	输入电源端。连接到 +2.7V至 +5.5V电源，并尽可能靠近IC用1µF陶瓷电容旁路到GND。

六、详细工作原理

电荷泵配置

MAX1730通过自动切换电荷泵配置（1:1、3:2和2:1）来实现高效的电压转换。电荷泵的工作一般分为两个阶段：第一阶段，输入源对飞跨电容充电；第二阶段，开关电容根据需要将电荷转移到输出端。

脉冲跳变PFM和模式转换

MAX1730采用脉冲跳变脉冲频率调制（PFM）技术，当输出处于稳压状态时，振荡器会暂停工作。以2:1电荷泵配置为例，当输出设置为输入的一半时，开关频率接近振荡器频率；当输出低于输入的一半时，达到所需输出电平后开关会暂停。无输出电流时，器件偶尔切换；电流较大时，开关频率增加以满足负载需求。

七、应用信息

输出电压设置

通过将FB引脚连接到GND或IN，可以方便地选择1.8V或1.9V的输出电压。

关断功能

MAX1730的SHDN引脚为低电平有效关断输入，当该引脚为低电平时，器件进入关断模式，电源电流降至5µA以下，输出与输入断开，呈高阻抗状态。

电容选择

输入电容应选用低阻抗的1µF陶瓷电容，以确保电荷泵有稳定的电源供应。输出电容的值应比飞跨电容（C1 + C2）大10倍以上，推荐C1和C2的值在0.22µF至0.47µF之间，使用陶瓷电容可提高最大输出电流和效率。

布局考虑

由于MAX1730工作频率较高，布局时应将所有元件尽可能靠近IC放置，优先考虑CIN、C1和C2。走线应尽量短、宽且直，并使用低阻抗接地平面将PGND和GND连接在一起。

八、总结

MAX1730作为一款高性能的降压电荷泵，凭借其高效率、小尺寸、宽输入电压范围和灵活的输出电压选择等特性，为低电压逻辑电路的电源设计提供了优秀的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体需求合理选择电容、优化布局，以充分发挥MAX1730的性能优势。你在使用MAX1730或其他类似电荷泵时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。