深入解析MAX1677：高效双输出升压与LCD偏置DC - DC转换器

在电子设备的电源管理领域，高效、紧凑的DC - DC转换器是至关重要的组件。今天，我们将深入探讨Maxim公司的MAX1677，这是一款专为便携式设备设计的紧凑型、高效双输出升压与LCD偏置DC - DC转换器。

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一、产品概述

MAX1677适用于需要两个稳压电源的便携式设备，常用于逻辑电路和液晶显示器（LCD）供电。它能接受低至0.7V的输入电压，可采用1、2或3节碱性、镍镉（NiCd）、镍氢（NiMH）电池，以及单节锂离子电池供电。该器件无需外部场效应管（FET），在仅消耗20µA电流时就能维持稳压，非常适合具有低电流“睡眠”状态的手持笔输入设备和个人数字助理（PDA）。

二、关键特性

2.1 主输出特性

• 输出电流：可为逻辑电源提供高达350mA的电流。
• 输出电压：有工厂预设的3.3V或2.5V - 5.5V的可调输出。
• 同步整流：采用片上同步整流技术，效率高达95%。
• 工作模式：具有300kHz（或外部时钟）的脉宽调制（PWM）操作，适合低噪声应用；还具备引脚可选的脉冲频率调制（PFM）操作，仅消耗20µA电流。

2.2 次输出特性

• 输出电压：可为LCD偏置、变容二极管调谐或其他高压、低电流功能提供高达 +28V或 - 28V的电压。
• 可编程电流限制：可根据实际需求设置电流限制。

2.3 其他特性

• 输入电压范围：0.7V - 5.5V。
• 静态电流：20µA。
• 关断电流：1µA。
• 低电池比较器：可检测电池电量。
• 封装形式：采用紧凑的16引脚QSOP封装，占用空间小。

三、电气特性

3.1 一般特性

• 输入电压范围：0.7V - 5.5V。
• 最小启动电压：典型值为0.9V。
• 参考电压：1.25V（典型值），具有良好的负载调节和线路抑制能力。

3.2 主升压DC - DC特性

• 输出电压：在FB接地时，输出电压为3.3V（典型值），可调范围为2.5V - 5.5V。
• FB调节电压：1.25V（典型值）。
• FB输入电流：非常小，最大为50nA。
• 启动到正常模式转换电压：2.1V - 2.4V。
• 线路调节和负载调节：表现良好，能保证输出电压的稳定性。

3.3 逻辑和控制输入特性

• 输入泄漏电流：非常小，最大为1µA。
• 输入阈值：根据不同的输入引脚有明确的阈值范围，确保准确的逻辑控制。

四、工作模式

4.1 PWM模式

当CLK/SEL引脚为高电平时，MAX1677工作在高功率、低噪声的PWM模式，以300kHz的内部振荡器频率进行开关操作。通过调制MOSFET开关的脉宽来控制每个开关周期传输的功率，从而调节输出电压。在PWM模式下，主升压转换器（MBC）可提供高达350mA的电流。

4.2 时钟同步PWM模式

当CLK/SEL引脚接入200kHz - 400kHz的时钟信号时，MAX1677工作在时钟同步电流模式PWM，可将开关谐波定位，避免干扰敏感频段，适用于无线应用。

4.3 低功率PFM模式

将CLK/SEL引脚拉低，MAX1677进入低功率待机模式。在PFM模式下，通过在每个周期传输固定量的能量，并调制开关频率来控制输出功率。该模式在轻负载时效率最高，工作电流仅为20µA，MBC可提供高达170mA的电流。

五、LCD升压转换器

LCD升压转换器可通过设置LCDPOL引脚和使用相应电路配置为正输出或负输出。采用峰值电流限制和一对单稳态定时器控制LCD开关。LCDLX电流限制由LCDPOL设置，较低的225mA峰值电流设置适用于为较小的液晶面板供电，可使用小型低电流“芯片”电感器。

六、设计要点

6.1 输出电压设置

• 主升压转换器（MBC）：FB引脚接地时，MBC输出预设为3.3V；也可通过外部电阻R3和R4将输出电压调节在2.5V - 5.5V范围内。
• LCD输出：通过两个外部电阻R1和R2设置输出电压，根据正输出或负输出的不同，使用相应的计算公式。

6.2 电感选择

MAX1677的高开关频率允许使用小型表面贴装电感器，推荐使用10µH的电感，范围在4.7µH - 47µH之间。应选择铁氧体磁芯或等效的电感器，避免使用粉末铁芯。电感的增量饱和额定值应理想地超过所选电流限制。

6.3 外部二极管

• 主升压转换器：当输入电压超过1.4V时，可省略外部肖特基二极管；在低于1.4V的电路中，可并联一个肖特基二极管以获得最低启动电压。
• LCD升压转换器：由于没有同步整流，始终需要一个外部二极管，推荐使用高速肖特基二极管。

6.4 输入和输出电容

• 输入旁路电容：并联一个低ESR输入电容可减少峰值电流和输入反射噪声，推荐在2节电池应用中使用100µF的电容。
• 输出滤波电容：MBC输出推荐使用100µF、10V的低ESR输出滤波电容；LCD输出使用4.7µF的滤波电容可使纹波小于1%。

6.5 布局考虑

由于MAX1677的高频操作，PCB布局对于最小化接地反弹和噪声至关重要。应采用星型接地配置，保护敏感的模拟接地；尽量缩短引线长度，减少杂散电容和走线电阻；使用接地平面，并将MAX1677的GND和PGND引脚直接连接到接地平面。

七、应用场景

MAX1677广泛应用于PDA、便携式电话、手持终端和便携式仪器等设备中，为这些设备的逻辑电路和LCD提供稳定、高效的电源。

总之，MAX1677以其高效、紧凑的特点，为便携式设备的电源设计提供了优秀的解决方案。在实际设计中，电子工程师需要根据具体应用需求，合理选择工作模式、设置输出电压、选择合适的电感和电容等元件，并注意PCB布局，以充分发挥MAX1677的性能优势。你在使用MAX1677进行设计时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。