深入解析MAX1817：紧凑高效的双输出升压DC-DC转换器

深入解析MAX1817：紧凑高效的双输出升压DC-DC转换器

在便携式设备的电源设计中，高效、紧凑且功能强大的DC-DC转换器至关重要。今天我们要探讨的主角——MAX1817，就是这样一款满足多种需求的双输出升压DC-DC转换器，它能为便携式设备同时提供主逻辑电源和LCD偏置电压。

文件下载：MAX1817.pdf

一、产品概述

MAX1817采用小巧的10引脚µMAX封装，输入电压范围为+1.5V至+5.5V，这使得它可以适配2或3节碱性电池，或者1节锂离子电池。其主要特点包括：

• 双升压转换器：主输出可提供高达125mA的负载电流，输出电压可以是固定的3.3V，也能在2.5V至5.5V之间进行调节，效率最高可达88%；次级升压转换器则为LCD提供偏置电压，可调节至+28V。
• 低功耗设计：具有0.1µA的关断状态，能最大程度减少电池消耗；静态工作电流低至15µA，有助于延长电池使用寿命。
• 外部元件少：快速的开关频率能够减小外部元件的尺寸，降低设计成本和电路板空间。
• 独立控制：两个输出可以独立关断，提高了设计的灵活性。

二、电气特性

MAX1817的电气特性涵盖了多个方面，包括输入输出电压范围、启动电压、静态电流、输出电压调节、开关参数等。在不同的工作条件下，这些参数会有所变化。例如，在温度范围为-40°C至+85°C时，输入电压范围为1.5V至5.5V；主输出在固定模式下输出电压为3.14V至3.47V，可调模式下反馈调节电压为1.20V至1.30V。同时，要注意到一些参数在特定温度下是通过设计保证而非生产测试的。这里大家可以思考一下，这些电气特性在实际应用中会受到哪些因素的影响呢？

三、典型工作特性

通过典型工作特性曲线，我们可以更直观地了解MAX1817的性能。这些曲线展示了主输出效率与负载电流的关系、LCD输出效率与负载电流的关系、启动电压与负载电流的关系以及无负载电源电流与输入电压的关系等。从这些曲线中可以看出，在不同的输入电压和输出电压条件下，转换器的效率和性能会有所不同。比如在某些负载电流下，效率可以达到较高水平，这对于提高电池的使用效率非常重要。大家不妨思考一下，如何根据这些曲线来选择合适的工作条件呢？

四、引脚说明

MAX1817的每个引脚都有特定的功能，正确理解和使用这些引脚是设计成功的关键。例如：

• FB引脚：主输出反馈输入。当FB接地时，主输出电压预设为3.3V；若要设置其他输出电压，可使用电阻分压器。
• ON引脚：主升压转换器的开关控制。将ON连接到OUT可实现自动启动，连接到GND则使IC进入关断模式。
• ONLCD引脚：LCD输出的开关控制。将ONLCD连接到OUT可启用LCD输出，连接到GND则禁用。但要注意，主输出电压必须≥2.4V才能启用LCD输出。
• FBLCD引脚：LCD输出反馈输入。通过从LCD输出到FBLCD的电阻分压器来设置电压。

五、详细工作原理

MAX1817的主升压转换器和LCD升压转换器的工作原理有所不同。

• 主升压转换器：工作在+1.5V至+5.5V的输入电压范围内，根据负载需求进行开关操作，以提供足够的功率。当误差放大器检测到输出电压低于反馈阈值时，内部N沟道MOSFET导通，开始一个导通时间。当达到0.75A的电流限制或最大导通时间时，MOSFET关断，直到电感电流降为0。此外，它还使用启动振荡器，能够从低至+1.2V的输入电压启动。
• LCD升压转换器：通过一个500mA、1.1Ω的内部N沟道开关MOSFET产生高达28V的LCD偏置电压。其控制电路由主升压转换器的输出供电，因此主输出电压必须高于欠压锁定电压才能正常工作。在启动时，它会延长最小关断时间，以限制初始浪涌电流。

六、设计步骤

在实际设计中，需要根据具体需求设置主输出电压和LCD输出电压。

• 设置主输出电压：主升压转换器的反馈输入（FB）具有双模式操作。当FB接地时，主输出电压预设为3.3V；若要外部调节，可选择10kΩ至100kΩ的电阻R4，并根据公式(R3 = R4[(VOUT / VFB) - 1])计算R3的值，其中(VFB = 1.25V)，(VOUT)范围为2.5V至5.5V。
• 设置LCD输出电压：使用两个外部电阻R1和R2来设置LCD输出电压。先选择10kΩ至100kΩ范围内的R2，再根据公式(R1 = R2[(VLCD / VFBLCD) - 1])计算R1，其中(VFBLCD = 1.25V)，(VLCD)范围为(VIN)至28V。

七、应用注意事项

在使用MAX1817进行设计时，还需要注意以下几个方面：

• 电感选择：高开关频率允许使用小尺寸的表面贴装电感，推荐使用10µH的电感，但4.7µH至47µH的电感也适用。较小的电感值可使电路尺寸更小，但输出电流能力可能较低；较大的电感值则相反。同时，电感的饱和电流额定值应大于峰值开关电流。为了获得最佳效率，应选择电阻不大于每个升压转换器内部N沟道FET电阻的电感。大家可以思考一下，如何根据具体的应用场景来选择合适的电感值呢？
• 外部整流器：由于MAX1817的最大开关频率较高，需要使用高速整流器，推荐使用肖特基二极管，其平均电流额定值应大于峰值开关电流。对于LCD输出，也可以使用结型二极管，效率损失较小。
• 输入和输出旁路电容：输入需要在靠近电感处进行局部大容量旁路，使用低等效串联电阻（ESR）的输入电容可以降低峰值电池电流和输入反射噪声。主转换器输出和LCD输出应分别使用22µF及以上和1µF及以上的陶瓷电容，以减小输出纹波电压。
• LCD补偿：LCD升压转换器的反馈需要一个4.7pF的前馈电容，对于可调输出电压的电路，可能需要更大的值，但要注意较大的电容会略微降低负载调节性能。
• 布局考虑：高频操作对PCB布局要求较高，应使用单独的模拟和功率接地平面，并在靠近IC的单点连接。尽量使用表面贴装元件，减少引脚长度和走线电阻，反馈电阻的走线应尽可能短。

总之，MAX1817是一款性能出色的双输出升压DC-DC转换器，在便携式设备电源设计中具有很大的优势。通过深入了解其特性和应用注意事项，我们可以更好地利用它来实现高效、紧凑的电源解决方案。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎一起交流探讨。