探索MAX870/MAX871开关电容电压逆变器：特性、应用与设计要点

在电子设计领域，电源管理是一个至关重要的环节。今天，我们来深入了解一款优秀的开关电容电压逆变器——MAX870/MAX871，看看它有哪些特性、应用场景以及设计时需要注意的要点。

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一、产品概述

MAX870/MAX871是超小型的单片CMOS电荷泵逆变器，输入电压范围为 +1.4V 至 +5.5V。其中，MAX870工作频率为125kHz，MAX871工作频率为500kHz。它们具有高达90%的效率和较低的工作电流（MAX870为0.7mA），非常适合电池供电和板级电压转换应用。芯片内部集成了振荡器控制电路和四个功率MOSFET开关。典型应用是从 +5V 逻辑电源产生 -5V 电源，为模拟电路供电。这两款器件都采用5引脚SOT23 - 5封装，可提供25mA电流，压降为500mV。

主要特性

1. 封装形式：5引脚SOT23 - 5封装，体积小巧，节省空间。
2. 高效转换：电压转换效率高达99%，能有效减少能量损耗。
3. 电压反转：可将输入电源电压反转输出。
4. 低静态电流：MAX870的静态电流仅为0.7mA，有助于延长电池续航时间。
5. 宽输入电压范围：+1.4V 至 +5.5V，适用于多种电源场景。
6. 元件简单：仅需两个电容即可工作，简化了电路设计。
7. 输出电流：可提供25mA的输出电流。

二、电气特性与性能指标

绝对最大额定值

为了确保器件的安全和可靠性，需要了解其绝对最大额定值。例如，IN 到 GND 的电压范围为 +6.0V 至 -0.3V，OUT 到 GND 的电压范围为 -6.0V 至 +0.3V 等。超出这些额定值可能会对器件造成永久性损坏。

电气参数

在不同的工作条件下，MAX870/MAX871有不同的电气参数表现。例如，在 TA = +25°C 时，MAX870的电源电流典型值为0.7mA，功率效率可达90%；MAX871的振荡器频率典型值为500kHz。同时，输出电阻、最小供应电压、最大供应电压等参数也会随着工作条件的变化而有所不同。

典型工作特性

通过一系列的图表可以直观地了解器件的性能。比如，供应电流与供应电压的关系、输出电阻与供应电压的关系、输出电压与输出电流的关系等。这些特性曲线有助于工程师在设计时根据实际需求进行合理的参数选择。

三、应用场景

本地 -5V 电源

从5V逻辑电源产生本地 -5V 电源，为模拟电路供电，是其常见的应用场景之一。

小型LCD面板

为小型LCD面板提供合适的电源，确保其正常显示。

手机

在手机等移动设备中，可用于电源管理和电压转换，满足不同电路的供电需求。

医疗仪器

为医疗仪器中的模拟电路提供稳定的电源，保证仪器的正常运行。

手持终端和PDA

适用于手持终端和PDA等设备，延长电池续航时间。

电池供电设备

由于其低功耗和高效转换的特性，非常适合电池供电设备。

四、设计要点

电容选择

• 飞跨电容（C1）：增加飞跨电容的尺寸可以降低输出电阻，但超过一定值后，输出电阻主要由内部开关电阻和电容ESR决定。
• 输出电容（C2）：增大输出电容的尺寸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，如果能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：旁路输入电源可以降低其交流阻抗和开关噪声的影响。根据电路配置和负载连接位置的不同，选择合适的旁路电容。

级联和并联应用

• 级联：两个器件可以级联以产生更大的负电压，但级联超过两个器件时，输出电阻会显著增加。在级联时，要确保第n级电路的最大负载电流和启动电流不超过第(n - 1)级电路的最大输出电流能力。
• 并联：并联多个MAX870或MAX871可以降低输出电阻。每个器件需要有自己的泵电容（C1），而储能电容（C2）可以共用。

组合应用

在一些电路中，可以将逆变器和倍压器组合使用，但要注意两个输出的电流总和不能超过40mA。

重负载处理

在重负载情况下，当较高的电源向OUT提供电流时，OUT电源不能被拉到高于地电位。对于需要向OUT注入大电流的应用，需要在GND和OUT之间连接一个肖特基二极管。

布局和接地

良好的布局对于噪声性能至关重要。要将所有组件尽可能靠近安装，缩短走线以减少寄生电感和电容，并使用接地平面。

五、关机控制

如果需要逻辑控制关机功能，可以参考MAX1720/MAX1721。对于MAX870/MAX871，可以通过特定的电路实现手动关机控制。

总之，MAX870/MAX871开关电容电压逆变器以其高效、低功耗和简单的设计，为电子工程师在电源管理和电压转换方面提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体的应用场景和需求，合理选择电容、进行电路布局，并注意各种设计要点，以确保电路的性能和稳定性。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。