MAX1680/MAX1681：频率可选的125mA开关电容电压转换器

在电子设计领域，电压转换器是一个关键的组成部分。今天我们要探讨的是MAXIM公司的MAX1680/MAX1681开关电容电压转换器，它以其独特的性能和特点，在众多应用场景中展现出了强大的优势。

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一、产品概述

MAX1680/MAX1681是无电感的开关电容电压转换器，能够对+2.0V至+5.5V的输入电压进行反相或加倍处理，同时可提供高达125mA的输出电流。其具有可选频率功能，允许使用小电容，如MAX1680使用4.7µF电容，MAX1681使用1µF电容。这种特性使得它们在替代基于电感的稳压器方面表现出色，因为电感稳压器通常需要更昂贵的外部组件和更多的电路板空间。

该系列器件的等效输出电阻通常为3.5Ω，这使得它们在输出125mA电流时，电压降仅为440mV。此外，其关机功能可将静态电流降低至小于1µA。MAX1680/MAX1681采用8引脚SO封装，对于需要在更小的µMAX封装中提供高达50mA电流的应用，可参考MAX860/MAX861的数据手册。

二、产品特性

2.1 可选开关频率

• MAX1680具有125kHz/250kHz两种可选频率。
• MAX1681具有500kHz/1MHz两种可选频率。

这种可选频率的设计允许使用小电容，例如MAX1681可使用1µF电容，在节省电路板空间的同时，也为设计带来了更大的灵活性。

2.2 高输出电流能力

能够提供高达125mA的输出电流，满足了许多应用场景对大电流输出的需求。

2.3 低输出阻抗

输出阻抗为3.5Ω，可有效减少电压降，提高电源的稳定性。

2.4 低关机电流

逻辑控制的关机电流仅为1µA，有助于降低功耗，延长电池续航时间。

2.5 可配置为电压反相器或倍增器

可以根据实际需求灵活配置，满足不同的电压转换要求。

2.6 宽输入电压范围

输入电压范围为+2.0V至+5.5V，适应多种电源供电情况。

2.7 高转换效率

效率可达90%，能够有效减少能量损耗。

三、应用场景

3.1 本地负电源

在一些需要负电源的电路中，MAX1680/MAX1681可以方便地提供所需的负电压。

3.2 接口电源

为各种接口电路提供稳定的电源，确保接口的正常工作。

3.3 运算放大器电源

为运算放大器提供合适的电源，保证其性能的稳定。

3.4 MOSFET偏置

为MOSFET提供偏置电压，使其正常工作。

四、电气特性

4.1 输入电压范围

• 在反相器配置中，MAX1680的输入电压范围为2.0V至5.5V，MAX1681为3.0V至5.5V。
• 在倍增器配置中，MAX1680的输入电压范围为2.5V至5.5V，MAX1681为4.0V至5.5V。

4.2 电源电流

电源电流会根据开关频率的不同而有所变化。例如，在不同的频率设置下，MAX1680和MAX1681的电源电流在几毫安到几十毫安之间。

4.3 输出电压和电阻

在负载电流为125mA时，输出电压会有一定的下降，输出电阻通常在3.5Ω至10Ω之间。

4.4 关机特性

关机电流小于1µA，关机时输出电阻在1Ω至5Ω之间。

五、典型工作电路

5.1 反相器配置

需要三个外部电容（包括输入旁路电容），虽然输出未进行稳压，但低输出电阻使得在125mA负载下典型电压降仅为0.44V。

5.2 倍增器配置

使用两个外部电容进行配置，加载时输出电压降与反相器类似，但最小输入电源范围略高于反相器配置。

六、设计要点

6.1 频率控制

通过FSEL引脚可以选择不同的开关频率，以优化电容大小和电源电流。不同频率下，输出纹波、电容值和电源电流会有所不同。例如，较高的频率可以减小电容大小，但会增加电源电流；较低的频率则相反。

6.2 电容选择

电容的大小和开关速度会影响输出电阻。建议使用低ESR（等效串联电阻）的电容，以最小化输出电阻和纹波电压。文中给出了输出电阻和纹波电压的计算公式，以及不同频率和输入电压下的最小推荐电容值。

6.3 旁路电容

为了减少交流阻抗和防止内部开关噪声，需要对输入电压进行旁路处理。旁路电容的大小取决于电源的交流阻抗。

6.4 级联和并联

• 级联两个器件可以产生更大的负电压，但会增加输出电阻并降低效率。
• 并联两个或多个器件可以降低输出电阻，提高负载电流能力。

七、兼容性

MAX1680/MAX1681可以替代MAX860/MAX861，但在SHDN和FSEL引脚的使用上有所不同。与MAX660的替换则需要进行布线更改。

八、总结

MAX1680/MAX1681开关电容电压转换器以其可选频率、高输出电流、低输出阻抗等特性，为电子工程师在电压转换设计中提供了一个优秀的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求，合理选择频率、电容等参数，以实现最佳的性能和效率。同时，了解其级联、并联等应用方式，也能帮助我们更好地满足不同的设计要求。你在使用类似的电压转换器时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。