MAX850 - MAX853：低噪声负电荷泵电源解析

在电子设备的设计中，电源管理至关重要。特别是对于GaAsFET（砷化镓场效应晶体管）的偏置电源，需要低噪声、稳定的输出。今天我们就来深入探讨MAXIM推出的MAX850 - MAX853系列低噪声、调节式负电荷泵电源。

文件下载：MAX850.pdf

1. 产品概述

MAX850 - MAX853是专门为蜂窝电话发射放大器中的GaAsFET偏置而设计的低噪声反相电荷泵电源。它们能将输入电压反相为负电压，并通过内部线性调节器进行稳压，输出电压范围灵活，且噪声低，输出电流可达5mA，非常适用于对电源噪声敏感的应用场景。

2. 性能特点

2.1 电压输出

• 固定与可调输出：MAX850 - MAX852提供预设 -4.1V和可调 -0.5V至 -9.0V的输出电压；MAX853则通过外部正控制电压来设置负输出电压。输入电压范围为4.5V至10V。
• 输出电压精度：在不同条件下，输出电压有较好的精度控制，如MAX850 - MAX852在特定条件下，输出电压 -4.1V的误差范围在 -3.9V至 -4.3V之间。

2.2 低噪声与低纹波

• 纹波抑制：内部线性调节器将输出电压纹波降低至2mVp - p（MAX850 - MAX852），在使用良好滤波控制电压（VCTRL）时，MAX853典型输出纹波小于1mVp - p。
• 噪声频谱：从典型工作特性图中的噪声频谱可以看出，在较宽频率范围内，输出噪声得到了有效抑制。

2.3 低功耗

• 工作电流：电源电流最大为3mA，在关机模式下，除MAX851最大为5µA外，其余型号最大关机电流小于1µA。

2.4 频率特性

• 开关频率：MAX850/MAX851/MAX853的电荷泵开关频率为100kHz，MAX852具有外部同步时钟输入功能，能接受50kHz至250kHz、占空比40%至60%的方波时钟输入，最佳为80kHz至120kHz、占空比50%的方波。

3. 应用领域

• 通信设备：如蜂窝电话、个人通信器、无线数据记录器等，为其中的射频放大器等电路提供稳定的偏置电源。
• 显示设备：用于LCD偏置对比度控制，保证显示效果。
• 可调偏置应用：可实现对GaAsFET的连续可调偏置。

4. 设计要点

4.1 输出电压设置

• MAX850 - MAX852：将FB引脚直接接地可选择固定 -4.1V输出；若要选择其他输出电压，将FB连接到从OUT到GND的电阻分压器中点，输出电压计算公式为(V_{OUT }=(-1.28)left(1+frac{R 2}{R 1}right))，其中R2建议在100kΩ至400kΩ之间。
• MAX853：通过在OUT和正控制电压VCTRL之间连接电阻分压器来设置输出电压，公式为(V{OUT }=-V{CTRL }left(frac{R 2}{R 1}right))。

4.2 关机模式

MAX850和MAX853的SHDN输入为低电平有效，MAX851的SHDN输入为高电平有效，MAX852将OSC输入设置为逻辑低电平可进入关机模式。在关机模式下，电源电流大幅降低，可有效节能。

4.3 电容选择

为了保持低压差电压，应使用低等效串联电阻（ESR）的电容。推荐C1、C2、C3使用1µF、0.8Ω ESR的电容，C4使用10µF、0.2Ω ESR的电容，电容类型可选表面贴装钽电容或陶瓷电容，可根据实际情况调整电容值以优化尺寸和成本。

4.4 布局与接地

• 元件布局：所有元件应尽可能靠近安装，以减少寄生电感和电容的影响。
• 布线要求：保持走线短，特别是与FB引脚的连接。
• 接地处理：使用接地层，有助于提高噪声性能。

4.5 噪声和纹波测量

由于电荷泵的开关动作会导致电路与示波器之间存在接地电位差，从而在探头线中产生接地电流，引起电压尖峰。因此，为准确测量输出噪声和纹波，应直接跨接在输出电容（C4）上进行测量，避免使用示波器探头的接地引线，可采用直接连接接地环或使用特定测试插孔等方式。

5. 总结

MAX850 - MAX853系列低噪声负电荷泵电源在为GaAsFET提供偏置电源方面具有出色的性能。其灵活的输出电压设置、低噪声低纹波特性以及低功耗设计，使其在多种通信和电子设备中具有广泛的应用前景。在实际设计中，工程师需要根据具体需求合理设置输出电压、选择合适的电容，并注意布局和接地等细节，以充分发挥该系列电源的优势。大家在使用过程中遇到过哪些相关问题呢？欢迎在评论区交流分享。