深入解析 MAX17062：TFT - LCD 升压 DC - DC 转换器的卓越之选

在电子工程师的日常工作中，为 TFT - LCD 显示屏提供稳定且高效的电源是一项关键任务。今天，我们就来深入探讨一款高性能的升压 DC - DC 转换器——MAX17062，看看它是如何满足 TFT - LCD 电源需求的。

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一、产品概述

MAX17062 是一款专门为有源矩阵薄膜晶体管（TFT）液晶显示器（LCD）设计的高性能升压 DC - DC 转换器。它采用电流模式、固定频率的脉冲宽度调制（PWM）电路，并内置了 n 沟道功率 MOSFET，能够实现高效率和快速瞬态响应。用户可以通过逻辑输入引脚（FREQ）选择 640kHz 或 1.2MHz 的工作频率，高开关频率允许使用超小型电感器和低 ESR 陶瓷电容器。其 22V 的内部 MOSFET 可以在 2.6V 至 5.5V 的输入电压下产生高达 20V 的输出电压，并且通过外部电容可实现软启动功能，缓慢提升输入电流。该产品采用 10 引脚 TDFN 封装。

二、应用领域

MAX17062 具有广泛的应用场景，主要包括笔记本电脑显示屏、LCD 显示器面板和 LCD 电视面板等。这些应用场景对电源的稳定性和效率要求较高，而 MAX17062 正好能够满足这些需求。

三、产品特性

3.1 高效节能

MAX17062 能够实现高达 90% 的效率，这意味着在转换过程中能够减少能量损耗，降低功耗，延长设备的电池续航时间。对于移动设备和对功耗敏感的应用来说，这是一个非常重要的特性。

3.2 输出电压可调

其输出电压可以在输入电压到 20V 的范围内进行调节，能够适应不同的应用需求。通过连接外部电阻分压器到反馈引脚（FB），可以方便地设置输出电压。

3.3 输入欠压锁定

具备输入欠压锁定功能，当输入电压低于设定的阈值时，转换器会自动关闭，以保护设备免受低电压的影响，提高系统的可靠性。

3.4 可调节开关频率

用户可以通过 FREQ 引脚选择 640kHz 或 1.2MHz 的开关频率。较高的开关频率可以使用更小的电感和电容，从而减小电路板的尺寸；而较低的开关频率则可以降低开关损耗，提高效率。

3.5 可编程软启动

通过连接外部电容到软启动引脚（SS），可以实现可编程的软启动功能。软启动可以缓慢增加输入电流，避免启动时的电流冲击，保护设备和电池。

3.6 低 EMI

MAX17062 采用了优化的电路设计和布局，能够有效降低电磁干扰（EMI），满足相关的电磁兼容性标准，减少对其他设备的干扰。

3.7 小封装尺寸

采用 10 引脚 TDFN 封装，尺寸小巧，适合在空间有限的应用中使用。

3.8 热过载保护

具备热过载保护功能，当芯片温度超过设定的阈值时，会自动关闭，以防止芯片过热损坏，提高设备的可靠性和稳定性。

四、电气特性

4.1 输入输出电压范围

输入电压范围为 2.6V 至 5.5V，输出电压范围可达 20V。在不同的输入输出电压条件下，转换器能够保持稳定的输出。

4.2 静态电流

在不同的工作模式下，MAX17062 的静态电流有所不同。例如，在非开关模式下，当 VFB = 1.3V 时，静态电流最大为 0.6mA；在开关模式下，当 VFB = 1.0V 时，静态电流为 1.5mA。

4.3 频率和占空比

开关频率可以通过 FREQ 引脚进行选择，当 FREQ 接地时，频率为 640kHz；当 FREQ 接输入电压时，频率为 1.2MHz。最大占空比可达 94%。

4.4 MOSFET 特性

内部 n 沟道 MOSFET 的电流限制在 VFB = 1V、75% 占空比、输入电压为 5V 时为 3.9A 至 5.3A，导通电阻在输入电压为 5V 时为 170mΩ 至 210mΩ。

五、典型工作特性

5.1 效率与负载电流

从典型工作特性曲线可以看出，在不同的输入输出电压和开关频率下，MAX17062 的效率随着负载电流的变化而变化。例如，在 VIN = 3.3V、VOUT = 9V 时，当开关频率为 640kHz 且电感为 4.7μH 时，效率可达 90% 左右。

5.2 负载调节

负载调节特性反映了输出电压随负载电流变化的情况。在 VOUT = 15V 时，负载调节率在不同的开关频率和电感值下有所不同，但总体上能够保持在较小的范围内，确保输出电压的稳定性。

5.3 开关频率与输入电压

开关频率与输入电压之间存在一定的关系。当 FREQ 接输入电压时，开关频率随着输入电压的升高而升高；当 FREQ 接地时，开关频率相对稳定。

5.4 负载瞬态响应

在负载电流发生变化时，MAX17062 能够快速响应，保持输出电压的稳定。例如，当负载电流从 50mA 变化到 550mA 时，输出电压的波动能够在较短的时间内恢复到稳定状态。

六、引脚功能与典型电路

6.1 引脚功能

MAX17062 共有 10 个引脚，每个引脚都有特定的功能：

• COMP：误差放大器的补偿引脚，用于连接串联的 RC 网络到地，以实现环路补偿。
• FB：反馈引脚，通过连接外部电阻分压器来设置输出电压。
• SHDN：关断控制输入引脚，低电平有效，用于关闭转换器。
• PGND：功率地引脚，引脚 4 和 5 直接连接在一起。
• LX：开关引脚，是内部 MOSFET 的漏极，连接电感和整流二极管的节点。
• IN：电源引脚，需要通过至少 1μF 的陶瓷电容直接旁路到 AGND。
• FREQ：频率选择输入引脚，用于选择 640kHz 或 1.2MHz 的开关频率。
• SS：软启动控制引脚，连接软启动电容，实现可编程的软启动功能。
• EP：暴露焊盘，连接到 AGND。

6.2 典型电路

典型工作电路中，输入电压范围为 4.5V 至 5.5V，输出电压为 15V，最大负载电流为 600mA。电路中使用了电感、电容、整流二极管和电阻等元件，通过合理选择这些元件的参数，可以实现最佳的性能。

七、详细工作原理

7.1 控制架构

MAX17062 采用电流模式、固定频率的 PWM 架构，通过误差放大器、两个比较器和多个信号发生器来调节输出电压。误差放大器将 FB 引脚的信号与 1.24V 进行比较，并调整 COMP 输出的电压，从而控制内部 MOSFET 的导通和关断。

7.2 轻载模式

在轻载情况下，MAX17062 可以采用“跳过”周期的方式来防止输出电压过充。此时，电感电流上升到约 50mA 的峰值，然后放电到输出端，等待下一个脉冲的到来。

7.3 输出电流能力

输出电流能力取决于电流限制、输入电压、工作频率和电感值。由于采用了斜率补偿来稳定反馈环路，电感电流限制与占空比有关。通过相应的公式可以计算出电流限制和输出电流能力。

八、外部元件选择

8.1 电感选择

电感的选择需要考虑最小电感值、峰值电流额定值和串联电阻等因素。这些因素会影响转换器的效率、最大输出负载能力、瞬态响应时间和输出电压纹波。一般来说，电感的 LIR（电感峰 - 峰纹波电流与平均直流电感电流的比值）在 0.3 至 0.5 之间可以实现较好的折衷。通过相关公式可以计算出电感值，并选择合适的电感。

8.2 输出电容选择

输出电压纹波由电容纹波和欧姆纹波组成。对于陶瓷电容，电容纹波通常占主导地位。选择输出电容时，需要考虑电压额定值和温度特性，以确保输出电压的稳定性。

8.3 输入电容选择

输入电容可以减少从输入电源吸取的电流峰值，并降低对 IC 的噪声注入。在实际应用中，根据源阻抗的不同，可以适当调整输入电容的大小。

8.4 整流二极管选择

由于 MAX17062 的高开关频率，需要选择高速整流二极管。肖特基二极管因其快速恢复时间和低正向电压而被推荐使用。二极管的峰值电流额定值应至少等于电感选择中计算出的 IPEAK，并且其击穿电压应超过输出电压。

8.5 输出电压选择

通过连接电阻分压器到 FB 引脚，可以设置输出电压。选择合适的电阻值，并将电阻靠近 IC 放置，以减少噪声干扰。

8.6 环路补偿

为了防止输出纹波过大和效率低下，需要对电压反馈环路进行适当的补偿。通过连接电阻和电容到 COMP 引脚，可以实现环路补偿。根据相关公式选择合适的元件值，并通过检查瞬态响应来调整元件参数，以获得最佳性能。

8.7 软启动电容选择

软启动电容的大小应确保在输出达到稳定之前不会达到最终值。通过相关公式可以计算出软启动电容的值，以实现平滑的启动过程。

九、PCB 布局和接地

9.1 高电流环路

尽量减小高电流环路的面积，将电感、整流二极管和输出电容靠近输入电容和 LX、PGND 引脚放置。高电流输出环路的 di/dt 非常高，因此需要使用短而宽的连接，并避免在高电流路径中使用过孔。

9.2 接地平面

创建功率接地岛（PGND）和模拟接地平面（AGND），并将它们分开连接。功率接地岛由输入和输出电容的接地以及 PGND 引脚组成，模拟接地平面由反馈分压器的接地、COMP 和 SS 电容的接地以及设备的暴露背面焊盘组成。

9.3 反馈电阻

将反馈电压分压器电阻尽可能靠近 FB 引脚放置，保持分压器的中心迹线短，避免反馈迹线靠近 LX 引脚，以减少开关噪声的干扰。

9.4 旁路电容

将 IN 引脚的旁路电容尽可能靠近设备放置，其接地连接应通过宽迹线直接连接到 AGND 引脚。

9.5 输出电容与负载

尽量减小输出电容与负载之间的迹线长度，并增加迹线宽度，以获得最佳的瞬态响应。

9.6 LX 节点

减小 LX 节点的尺寸，保持其宽而短，并将其与反馈节点和模拟接地保持距离。必要时可以使用直流迹线作为屏蔽。

十、总结

MAX17062 是一款功能强大、性能卓越的 TFT - LCD 升压 DC - DC 转换器。它具有高效率、输出电压可调、可调节开关频率、可编程软启动等多种特性，能够满足不同应用场景的需求。在设计过程中，合理选择外部元件和进行良好的 PCB 布局和接地，对于实现最佳性能至关重要。电子工程师们在使用 MAX17062 时，需要根据具体的应用需求，仔细考虑各个参数和因素，以确保设计的可靠性和稳定性。你在使用类似的 DC - DC 转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。