探索MAX1687/MAX1688：适用于GSM的精准自适应电流限制升压DC - DC转换器

在电子设备不断发展的今天，对于电源管理芯片的要求也越来越高。特别是在GSM手机、无线局域网等应用中，需要能够高效处理突发负载的电源解决方案。MAX1687/MAX1688升压DC - DC转换器正是这样一款满足需求的产品，下面我们就来深入了解一下它。

文件下载：MAX1687.pdf

一、产品概述

MAX1687/MAX1688能够从单节锂离子电池或三节镍氢电池中提供高达2W的功率，非常适合像GSM手机和无线局域网这类需要短时间高电流突发的突发负载应用。它通过缓慢给储能电容充电，减少电池浪涌电流，为负载突发提供必要的峰值能量，从而限制了电池峰值电流，延长了电池寿命，减少了电池电压骤降和瞬态跌落。

内部的同步整流器提供了超过90%的转换效率，并且无需外部肖特基二极管。逻辑关断模式可将关断电流降低至仅3µA，还能在电流突发（RF发射模式）期间禁用设备以消除开关噪声。

二、产品特性

1. 低峰值电池电流

仅450mA的低峰值电池电流，却能提供2A、5V的GSM突发电流。

2. 高效率

高达90%的转换效率，得益于内部功率MOSFET和电流检测电阻。

3. 关断特性

关断时输出与输入断开，关断电流仅3µA。

4. 精准的电流限制和自适应能力

MAX1687具有精准的电压控制电流限制，而MAX1688则具备更先进的自适应恒定充电时间算法，可最大化电池寿命。

5. 输出电压可调

输出电压可在1.25V至6V之间调节，输入范围为2.7V至6V，适用于单节锂离子电池或三节镍氢电池。

6. 高开关频率

开关频率可超过1MHz，并且在传输突发期间可通过待机模式禁用DC - DC转换器。

7. 低浪涌电流

启动时具有低浪涌电流特性。

三、应用领域

• GSM手机：满足GSM系统高功率、12%占空比的RF突发需求。
• 无线手持设备：为无线设备提供稳定的电源支持。
• PC卡（PCMCIA）：适用于对电源有特定要求的PC卡应用。

四、引脚配置

MAX1687/MAX1688有16引脚TSSOP（最大高度1.1mm）或标准8引脚SO封装。不同引脚具有不同的功能，例如IN引脚为电源电压输入，需连接电池并通过至少47uF的电容旁路到地；LX1和LX2引脚用于连接电感等。具体引脚功能可参考文档中的详细表格。

五、电气特性

在不同的工作条件下，MAX1687/MAX1688具有一系列明确的电气特性参数。例如，输入电压范围为2.7V至6V，输入欠压锁定在IN上升且有1%迟滞时，典型值为2.5V等。这些参数为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。

六、典型工作特性

1. 效率与负载关系

通过一系列图表展示了效率与GSM突发负载、负载电流、直流负载电流的关系。不同输入电压下，效率随负载电流的变化情况清晰可见，这有助于工程师根据实际负载需求选择合适的工作条件。

2. 开关频率与电感关系

开关频率与电感值有关，可通过公式 (f = V{IN}[1 - (V{IN} / V{OUT})] / (L cdot I{RIPPLE})) 计算。较低的电感值可提高频率并减小电感的物理尺寸，典型频率范围为150kHz至1MHz。

3. 其他特性

还包括参考电压与参考电流、温度的关系，峰值电池电流与RCHG的关系等，这些特性为工程师全面了解芯片性能提供了依据。

七、详细工作原理

1. 启动序列

MAX1687/MAX1688在启动时采用四个连续的操作阶段：线性调节器模式、伪降压模式、伪升压模式和升压模式。通过这些模式的转换，可减少电池的浪涌电流，保持电池输入电流相对恒定。

2. 磁滞电感电流控制

逻辑电路控制电感纹波电流，典型值为200mA。LIM（CHG）引脚的电压可设置峰值电流，电感电流在峰值电流 - 200mA和峰值电流之间振荡。

3. 待机/关断模式

当ON引脚为低电平时，设备进入待机模式，电感电流降为零，输出与输入断开。若ON引脚持续低电平超过1.2ms（典型值），设备关断，静态电流降至3µA（典型值）。

4. 同步ON引脚

在高电流需求期间将ON引脚置低，可消除开关噪声对敏感RF电路的影响，此时输出储能电容为负载提供电流。

5. 降压能力

当输入电压高于输出电压时，MAX1687/MAX1688可作为降压转换器工作，但此模式下效率并非最优。

八、应用信息

1. 输出电压调整

可通过两个外部电阻调整输出电压，选择R2在10kΩ至100kΩ之间，根据公式 (R1 = R2 cdot (V{OUT} / V{FB}) / V_{FB}) 计算R1，其中VFB标称值为1.25V。

2. 电流限制调整（MAX1687）

MAX1687具有可调电流限制，可通过在LIM引脚施加0至1V的电压来设置。电流限制在 (V{LIM}=0) 至0.25V时为200mA，可使用公式 (I{LIM}=V{LIM}(0.86A / V) - 0.06A) 计算，其中 (V{LIM}=0.25V) 至1V。

3. 充电时间设置（MAX1688）

MAX1688具有充电功能，通过CHG引脚与地之间的外部电阻控制输出充电时间。电阻值可根据特定公式计算，不同的电阻值会影响峰值电感电流和恢复时间。

4. 电感选择

电感值决定开关频率，可根据公式计算。选择合适的电感值对于优化电路性能至关重要。

5. 输出（储能）电容

输出电容的大小决定了RF突发期间可提供给功率放大器的功率，以及恒定负载时的纹波电压。可通过特定公式计算电容大小。

九、典型应用电路

1. MAX1687

可通过外部DAC设置电流限制，适用于与微控制器接口的系统，也可使用固定电流限制。

2. MAX1688

可监测输出电压的下降来设置电流限制，适用于需要可变突发电流和可变输入电压的系统。

十、布局注意事项

由于MAX1687/MAX1688的高频操作和高峰值电流，PC板布局对于最小化接地反弹和噪声至关重要。应将输入旁路和输出滤波电容尽可能靠近设备引脚，所有连接到OUT和FB的线路应尽可能短，使用低电感接地平面，并将输入电容、输出电容和PGND引脚的接地引线以星形配置连接到接地平面。

总之，MAX1687/MAX1688升压DC - DC转换器为GSM等应用提供了一个高效、可靠的电源解决方案。工程师在设计电路时，需要充分考虑其特性、工作原理和应用信息，以实现最佳的电路性能。你在使用这类电源芯片时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享。