MAX1802：数字相机降压电源的理想之选

一、引言

在数字相机和视频相机等设备的设计中，稳定、高效的电源供应是至关重要的。MAX1802作为一款专为数字相机设计的降压电源芯片，集成了两个高效降压DC - DC转换器和三个辅助升压控制器，为数字相机提供了完整的电源解决方案。今天，我们就来深入了解一下MAX1802的特点、性能以及设计要点。

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二、产品概述

2.1 主要功能

MAX1802集成了两个高效降压DC - DC转换器（主转换器和核心转换器）和三个辅助升压控制器，适用于使用3 - 4节碱性电池或2节锂离子电池的应用。主降压DC - DC控制器输入电压范围为2.5V - 11V，输出电压可通过电阻调节在2.7V - 5.5V之间，采用同步整流技术，效率高达94%，且工作频率可调（最高1MHz）。核心降压DC - DC转换器输入电压范围为2.7V - 5.5V，输出电压可调节在1.25V - 5.5V之间，可提供500mA电流，效率同样高达94%。三个辅助升压控制器可用于为数字相机的CCD、LCD和背光灯供电。

2.2 应用领域

广泛应用于数码相机、数码摄像机、手持设备、互联网接入平板电脑、PDA、DVD播放器等。

三、产品特性

3.1 输入电压范围广

输入电压范围为2.5V - 11V，能适应多种电源供电情况。

3.2 高效转换

主DC - DC控制器和核心DC - DC转换器效率均高达94%，能有效降低功耗。

3.3 输出电压可调

主输出电压可在2.7V - 5.5V之间调节，核心输出电压可在1.25V - 5.5V之间调节，满足不同设备的电压需求。

3.4 独立关闭功能

各转换器和控制器都具有独立的关闭功能，方便进行电源管理。

3.5 过载保护

所有DC - DC转换器都具备过载保护功能，提高了设备的可靠性。

3.6 紧凑封装

采用32引脚TQFP封装（5mm x 5mm），节省空间。

四、电气特性

4.1 绝对最大额定值

明确了各引脚的电压、电流和功率限制，如VDDM、VH、ONM到GND的电压范围为 - 0.3V到 + 12V等，使用时需严格遵守这些限制，以避免芯片损坏。

4.2 电气参数

详细给出了输入电压范围、电源电流、VL调节器、参考输出电压、振荡器、逻辑输入、主DC - DC转换器、核心DC - DC转换器、辅助DC - DC控制器等各项电气参数的典型值和极限值。例如，主DC - DC转换器在特定条件下的电源电流范围等，这些参数为电路设计提供了重要依据。

五、典型工作特性

5.1 效率与负载电流关系

给出了主转换器和核心转换器的效率与负载电流的关系曲线，通过这些曲线可以直观地了解不同负载情况下的转换效率，为设计时选择合适的负载范围提供参考。

5.2 其他特性曲线

还包括默认最大占空比与频率、振荡器频率与ROSC、关机电流与输入电压、参考电压与温度、参考电压与参考电流等关系曲线，这些曲线有助于工程师全面了解芯片在不同条件下的性能。

六、引脚描述

详细介绍了32个引脚的名称和功能，如FBM是主DC - DC转换器反馈输入，用于设置主输出电压；COMPM是主控制器补偿引脚等。正确理解引脚功能是进行电路设计的基础。

七、详细工作原理

7.1 主从配置

MAX1802支持MAX1801“从”控制器，从控制器直接从MAX1802“主”DC - DC转换器获取输入电源、电压参考和振荡器信号，这种主从配置可减少系统成本，同步转换器开关还能控制噪声的谐波含量。

7.2 主DC - DC转换器

主转换器将2.5V - 11V的电池输入电压转换为2.7V - 5.5V的输出电压。采用同步整流技术，在低噪声、恒定频率PWM电流模式下工作。在轻负载时，主输出会切换到空闲模式以提高效率。同时，通过内部比较器控制N通道同步整流器的开关，防止过早关闭影响效率。

7.3 核心DC - DC转换器

核心转换器从主控制器输出获取电压，产生1.25V - 5.5V的输出电压。采用内部P通道MOSFET功率开关和N通道MOSFET同步整流器，内部监测电感电流进行输出电压调节、过载保护、自动空闲模式切换等，轻负载时切换到空闲模式可提高效率。

7.4 辅助DC - DC控制器

三个辅助控制器在低噪声、固定频率PWM模式下工作，通过调制外部N通道MOSFET开关的驱动信号脉冲宽度来调节输出电压。在主输出启动后才开始工作。

7.5 上电顺序

当ONM输入为低电平时，MAX1802处于关机状态。ONM变为高电平时，内部线性稳压器从VDDM输入产生3V的VL输出为内部电路供电。VL上升超过2.4V欠压锁定阈值后，内部参考和振荡器开始工作，主DC - DC转换器开始软启动。主DC - DC转换器完成软启动后，核心DC - DC转换器和辅助DC - DC控制器才被启用。

7.6 参考和振荡器

芯片内部有1.248V、1%的参考电压，需在REF引脚连接0.1µF旁路电容。振荡器通过外部定时电阻和电容产生振荡信号，振荡频率在VL电压恒定时保持恒定。

7.7 最大占空比和软启动

辅助控制器通过OSC产生的锯齿波信号、DCON_电压和内部比较器来限制最大占空比，可防止磁性元件饱和。所有转换器都具有软启动功能，通过在1024个振荡周期内将内部参考输入从0提升到1.25V参考电压，限制启动时的浪涌电流，防止电池过度负载。

7.8 过载保护

三个辅助控制器具有故障保护功能，当输出电压在1024个振荡时钟周期内超出调节范围时，辅助控制器会被禁用，可通过将ON_或DCON_电压循环到地再恢复到开启状态来重启控制器。

八、设计要点

8.1 设置开关频率

选择合适的开关频率可优化外部元件尺寸和电路效率，400kHz - 500kHz的开关频率在元件尺寸和电路效率之间能取得较好的平衡。开关频率通过外部定时电阻（ROSC）和电容（COSC）设置。

8.2 设置输出电压

通过连接电阻分压器从输出电压到相应的FB_输入来设置各转换器的输出电压，FB_输入偏置电流小于100nA，可选择合适的电阻值来实现所需的输出电压。

8.3 设置最大占空比

辅助控制器的最大占空比可通过OSC信号和DCON_电压调节，可调范围为40% - 90%，默认最大占空比在特定条件下为76%。

8.4 电感选择

主和核心降压转换器在电感电流连续时效率最佳，可根据相关公式计算理想电感值。辅助升压控制器在电感电流连续时效率最佳，当升压比大于一定值时可使用不连续电流模式。

8.5 输入和输出滤波电容

输入电容用于减少从电池或输入电源汲取的电流峰值，输出电容用于保持输出电压纹波小并确保调节控制回路稳定。钽电容和陶瓷电容是常用的选择，需根据具体情况选择合适的电容值和耐压值。

8.6 MOSFET选择

主转换器和辅助控制器驱动外部逻辑电平P - 和/或N通道MOSFET，选择时需考虑导通电阻、最大漏源电压、总栅极电荷、反向传输电容等参数。

8.7 二极管选择

主和核心转换器使用同步整流器，一般不需要二极管，但在特定情况下可连接肖特基二极管提高效率。辅助控制器需要外部整流器，低输出电压应用可使用肖特基二极管，高电压、高温应用可使用超快结整流器。

8.8 补偿设计

每个DC - DC转换器都有内部跨导误差放大器，通过在COMP_到GND之间插入串联电阻和电容形成零极点对来补偿控制回路。不同类型的转换器（主转换器、核心转换器、辅助控制器）补偿方法有所不同，需根据具体情况进行设计。

九、应用信息

9.1 使用MAX1801与MAX1802配合

MAX1801是从DC - DC控制器，可与MAX1802配合使用以产生额外的输出电压，其操作和设计与MAX1802辅助控制器类似。

9.2 辅助控制器的不同配置

可将辅助控制器用于SEPIC配置、多输出反激电路、电荷泵电路等，以满足不同的应用需求。

9.3 PCB设计

良好的PCB布局对于MAX1802的性能至关重要，应尽量缩短承载不连续电流的导体长度，加宽承载高电流的导体，将参考和信号接地的低噪声接地平面与电源接地平面仅在一点连接，保持电压反馈网络靠近芯片，减小高dv/dt节点的面积并远离高阻抗节点。

十、总结

MAX1802以其丰富的功能、高效的转换性能和灵活的设计特点，为数字相机等设备的电源设计提供了优秀的解决方案。作为电子工程师，在使用MAX1802进行设计时，需要深入理解其工作原理和设计要点，结合具体应用需求，合理选择元件和进行电路设计，以确保设备的稳定运行和高性能表现。大家在实际设计过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。