MAX1852/MAX1853：超小封装的反相电荷泵芯片

一、引言

在电子设备的电源设计中，常常需要将正电压转换为负电压，以满足特定电路的需求。MAXIM公司推出的MAX1852/MAX1853反相电荷泵芯片，以其超小的SC70封装、低输出电阻和高效能等特点，成为了电池供电和板级电压转换应用的理想选择。本文将详细介绍这两款芯片的特点、应用和设计要点。

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二、芯片概述

2.1 基本特性

MAX1852/MAX1853是采用超小SC70封装的单片CMOS电荷泵电压反相器。它们具有低至15Ω的输出电阻，能够提供高达30mA的负载电流，且效率达到最大。两款芯片分别具有50kHz（MAX1852）和200kHz（MAX1853）的工作频率，可根据实际需求优化电源电流或外部元件尺寸。此外，芯片还集成了振荡器控制电路和四个功率MOSFET开关，仅需两个0.68µF的电容，就能实现电压反相功能。

2.2 主要特点

• 输出电流大：能够提供30mA的输出电流，满足大多数应用的需求。
• 低输出电阻：15Ω的低输出电阻，可有效降低功耗，提高效率。
• 低电源电流：MAX1852的电源电流仅为68µA，在低功耗应用中表现出色。
• 宽输入电压范围：输入电压范围为+2.5V至+5.5V，适用于多种电源系统。
• 逻辑控制关机：通过逻辑控制的关机功能，可将电源电流降低至0.1µA，延长电池使用寿命。
• 低电磁干扰：采用压摆率限制技术，减少电磁干扰（EMI）。
• 超小封装：6引脚的SC70封装，尺寸比SOT23小40%，节省电路板空间。

三、应用领域

3.1 负电源生成

可从+5V或+3.3V的逻辑电源生成负电源，为模拟电路供电，如运算放大器、模数转换器等。

3.2 小型LCD面板

为小型LCD面板提供负偏置电压，改善显示效果。

3.3 GaAsFET偏置电源

为GaAsFET提供偏置电压，确保其正常工作。

3.4 手持终端和PDA

适用于电池供电的手持终端和PDA，满足其对低功耗和小尺寸的要求。

四、电气特性

4.1 绝对最大额定值

芯片的绝对最大额定值规定了其能够承受的最大电压和功率，超过这些值可能会导致芯片永久性损坏。例如，IN到GND的电压范围为-0.3V至+6V，C1+、SHDN到GND的电压范围为-0.3V至（VIN + 0.3V）等。

4.2 电气参数

在典型工作条件下（VIN = +5V，SHDN = IN，TA = -40°C至+85°C），芯片的各项电气参数表现良好。例如，MAX1852的静态电源电流在TA = +25°C时为75µA，在TA = -40°C至+85°C时为150µA；MAX1853的静态电源电流在TA = +25°C时为165µA，在TA = -40°C至+85°C时为350µA。

五、典型工作电路

典型工作电路仅需两个0.68µF的电容，即可实现电压反相功能。输入电压范围为2.5V至5.5V，输出电压为-1 × VIN，最大输出电流为30mA。电路中，C1为飞跨电容，C2为输出电容，SHDN引脚用于控制芯片的关机和启动。

六、设计要点

6.1 电容选择

• 飞跨电容（C1）：增加飞跨电容的值可以降低输出电阻，但当电容值超过一定范围后，输出电阻将主要受内部开关电阻和电容等效串联电阻（ESR）的影响。因此，应根据实际需求选择合适的电容值。
• 输出电容（C2）：增加输出电容的值可以降低输出纹波电压，减小ESR可以同时降低输出电阻和纹波。对于轻负载应用，如果能够容忍较高的输出纹波，可以使用较小的电容值。
• 输入旁路电容（C3）：为了降低输入电源的交流阻抗和开关噪声的影响，建议使用与C1值相等的旁路电容。

6.2 效率考虑

芯片的效率主要受静态电源电流（IQ）和输出阻抗（ROUT）的影响。在低输出电流时，效率主要由IQ决定；在高输出电流时，效率主要由ROUT决定。输出阻抗可以通过以下公式近似计算： [R{OUT } cong frac{1}{left(f{OSC }right) × C 1}+2 R{S W}+4 ESR{C 1}+ESR{C 2}] 效率可以通过以下公式计算： [eta cong frac{I{OUT }}{I{OUT }+I{Q}}left(1-frac{I{OUT } × R{OUT }}{V_{IN }}right)]

6.3 关机功能

MAX1852/MAX1853具有逻辑控制的关机输入，将SHDN引脚拉低可使芯片进入低功耗关机模式，此时电荷泵停止切换，电源电流降低至2nA。将SHDN引脚拉高可重新启动电荷泵，达到输入电压的90%所需的时间取决于开关频率和电容值。

6.4 级联和并联应用

• 级联：两个芯片可以级联使用，以产生更大的负电压。但级联多个芯片时，输出电阻会显著增加。
• 并联：多个芯片并联使用可以降低输出电阻。每个芯片需要独立的泵电容（C1），但可以共享一个储能电容（C2），C2的值应根据并联芯片的数量进行相应增加。

6.5 布局和接地

良好的布局对于降低噪声至关重要。应将所有元件尽可能靠近安装，缩短走线长度，以减少寄生电感和电容，并使用接地平面。

七、总结

MAX1852/MAX1853反相电荷泵芯片以其超小的封装、低输出电阻、高效能和多种应用特性，为电子工程师提供了一种优秀的电压反相解决方案。在设计过程中，合理选择电容、考虑效率和布局等因素，可以充分发挥芯片的性能，满足各种应用需求。你在实际应用中是否遇到过类似芯片的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。