MAX8647/MAX8648：3mm x 3mm 超薄 QFN 封裝的超高效六通道白/ RGB LED 電荷泵

在如今的電子設(shè)備中，LED 照明的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從手機(jī)屏幕的背光源到相機(jī)的閃光燈，LED 以其高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了眾多電子設(shè)備的首選光源。而如何高效地驅(qū)動(dòng)這些 LED，成為了電子工程師們需要解決的重要問(wèn)題。今天，我們就來(lái)介紹一款來(lái)自美信（Maxim）的超高效電荷泵——MAX8647/MAX8648。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8647/MAX8648 是兩款專門(mén)為驅(qū)動(dòng)多達(dá)六個(gè)白光 LED 或兩組 RGB LED 而設(shè)計(jì)的集成電路，適用于顯示背光源和趣味照明等應(yīng)用。這兩款芯片采用了反相電荷泵和極低壓降的自適應(yīng)電流調(diào)節(jié)器，在單節(jié)鋰離子電池的整個(gè)電壓范圍內(nèi)，甚至在 LED 正向電壓存在較大失配的情況下，都能實(shí)現(xiàn)極高的效率。其 1MHz 的固定頻率開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，使得外部元件可以選用微小尺寸的型號(hào)。同時(shí)，該調(diào)節(jié)方案經(jīng)過(guò)優(yōu)化，能夠確保低電磁干擾（EMI）和低輸入紋波。此外，MAX8647/MAX8648 還具備熱關(guān)斷、開(kāi)路和短路保護(hù)等功能，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。

不同之處

MAX8647 具備 I2C 串行端口，而 MAX8648 則采用三線串行脈沖邏輯接口。兩者都支持主背光源和副背光源的獨(dú)立開(kāi)關(guān)和調(diào)光功能，調(diào)光范圍從 24mA 到 0.1mA，呈偽對(duì)數(shù)關(guān)系，且可分為 32 個(gè)調(diào)節(jié)步長(zhǎng)。另外，它們還包含溫度降額功能，在環(huán)境溫度高于 +60°C 時(shí)，能夠自動(dòng)降低電流，從而保護(hù) LED，同時(shí)在室溫下允許安全地設(shè)置 24mA 的滿量程輸出電流。這兩款芯片均采用 16 引腳、3mm x 3mm 的超薄 QFN 封裝（最大高度 0.8mm），節(jié)省了電路板空間，非常適合對(duì)尺寸要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

二、產(chǎn)品特性

2.1 六通道自適應(yīng)電流調(diào)節(jié)器

為每個(gè) LED 提供獨(dú)立的電壓源，確保每個(gè) LED 都能獲得穩(wěn)定的供電，從而實(shí)現(xiàn)均勻的亮度。這對(duì)于需要多個(gè) LED 同時(shí)工作的顯示背光源應(yīng)用來(lái)說(shuō)尤為重要，可以有效避免因電壓不一致而導(dǎo)致的亮度差異問(wèn)題。

2.2 獨(dú)立的 LED 亮度控制

MAX8647 通過(guò) I2C 接口實(shí)現(xiàn)亮度控制，而 MAX8648 則采用串行脈沖調(diào)光邏輯。調(diào)光范圍為 24mA 到 0.1mA，具有 ±2% 的精度和 ±0.4% 的典型匹配度，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的亮度調(diào)節(jié)，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)亮度的需求。

2.3 低靜態(tài)電流

靜態(tài)電流低至 70μA，關(guān)機(jī)電流僅為 1μA，有效降低了功耗，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。這對(duì)于依靠電池供電的便攜式設(shè)備來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常重要的特性。

2.4 浪涌電流限制

可以防止在啟動(dòng)或切換過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)大的電流沖擊，保護(hù)芯片和 LED 不受損壞，提高了設(shè)備的可靠性。

2.5 溫度降額功能

當(dāng)環(huán)境溫度高于 +60°C 時(shí)，自動(dòng)降低 LED 電流，保護(hù) LED 免受熱損壞。這一功能在高溫環(huán)境下尤為重要，可以確保 LED 在惡劣條件下也能正常工作，延長(zhǎng)其使用壽命。

2.6 小巧的封裝

采用 16 引腳、3mm x 3mm 的超薄 QFN 封裝，節(jié)省了電路板空間，適用于對(duì)尺寸要求較高的應(yīng)用。這使得該芯片可以輕松集成到各種小型電子設(shè)備中，如手機(jī)、平板電腦等。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 白光 LED 背光源

無(wú)論是單顯示屏還是雙顯示屏，MAX8647/MAX8648 都能提供高效、穩(wěn)定的背光驅(qū)動(dòng)，確保顯示屏的亮度均勻、色彩鮮艷。

3.2 寬色域 RGB LED 顯示背光源

能夠精確控制 RGB LED 的亮度和顏色，實(shí)現(xiàn)寬色域的顯示效果，為用戶帶來(lái)更加生動(dòng)、逼真的視覺(jué)體驗(yàn)。

3.3 相機(jī)閃光燈或 RGB 指示燈

快速響應(yīng)和高亮度輸出，滿足相機(jī)閃光燈的瞬間高功率需求，同時(shí)也可用于 RGB 指示燈的信號(hào)指示。

3.4 手機(jī)和智能手機(jī)

其低功耗和小巧的封裝設(shè)計(jì)，非常適合手機(jī)和智能手機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景，可有效延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間，同時(shí)節(jié)省內(nèi)部空間。

3.5 PDA、數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)

為這些設(shè)備的顯示屏和閃光燈提供可靠的驅(qū)動(dòng)，確保在各種環(huán)境下都能正常工作。

四、電氣特性

4.1 工作電壓范圍

IN 工作電壓范圍為 2.7V 至 5.5V，VDD 工作電壓范圍為 1.7V 至 5.5V，能夠適應(yīng)不同的電源供應(yīng)，具有較強(qiáng)的通用性。

4.2 欠壓鎖定（UVLO）

閾值為 2.35V 至 2.55V，滯后為 100mV，可防止在電源電壓過(guò)低時(shí)芯片誤操作，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.3 關(guān)機(jī)電流

IN 關(guān)機(jī)供應(yīng)電流在 +25°C 時(shí)典型值為 0.4μA，在 +85°C 時(shí)最大值為 2.5μA；VDD 關(guān)機(jī)供應(yīng)電流在 +25°C 和 +85°C 時(shí)最大值均為 1.0μA，有效降低了待機(jī)功耗。

4.4 工作電流

在電荷泵不工作且兩個(gè) LED 以 0.1mA 設(shè)置啟用時(shí)，IN 工作供應(yīng)電流典型值為 70μA；在電荷泵工作且所有 LED 以 0.1mA 設(shè)置啟用時(shí)，IN 工作供應(yīng)電流為 1.6mA。VDD 工作供應(yīng)電流在不同條件下也有相應(yīng)的數(shù)值，具體可參考文檔中的詳細(xì)表格。

4.5 熱關(guān)斷

閾值為 +160°C，滯后為 20°C，當(dāng)芯片溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)關(guān)斷，保護(hù)芯片不受損壞。

4.6 I2C 接口（MAX8647）

支持標(biāo)準(zhǔn)的 I2C 協(xié)議，邏輯輸入高電壓為 0.7 x VDD，邏輯輸入低電壓為 0.3 x VDD，時(shí)鐘頻率為 400kHz，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

4.7 串行脈沖邏輯（MAX8648）

邏輯輸入高電壓為 1.4V，邏輯輸入低電壓為 0.4V，通過(guò)脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn) LED 的調(diào)光控制，簡(jiǎn)單方便。

4.8 電荷泵

開(kāi)關(guān)頻率為 1MHz，軟啟動(dòng)時(shí)間為 0.5ms，調(diào)節(jié)電壓為 4.3V 至 5.0V，能夠快速穩(wěn)定地為 LED 提供所需的電壓。

4.9 LED 電流調(diào)節(jié)器

電流設(shè)置范圍為 0.1mA 至 24.0mA，具有高精度的電流控制能力，能夠確保每個(gè) LED 的亮度一致性。

五、典型應(yīng)用電路及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了 MAX8647/MAX8648 的典型應(yīng)用電路圖，包括元件的連接方式和參數(shù)選擇。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要注意輸入電壓的范圍、電容的選擇和布局等因素，以確保電路的性能和穩(wěn)定性。

5.2 輸入紋波

對(duì)于 LED 驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，輸入紋波比輸出紋波更為重要。可以通過(guò)添加低通濾波器或增加輸入電容的方式來(lái)進(jìn)一步降低輸入紋波。例如，將 CIN 增加到 2.2μF 或 4.7μF，可以將輸入紋波減半或減為原來(lái)的四分之一，同時(shí)只會(huì)稍微增加電路板的尺寸。

5.3 電容選擇

建議選用陶瓷電容，因?yàn)樗鼈兙哂畜w積小、成本低、等效串聯(lián)電阻（ESR）低等優(yōu)點(diǎn)。在選擇電容時(shí)，要確保其在溫度和直流偏置下能夠保持穩(wěn)定的電容值，具有 X5R 或 X7R 溫度特性的電容通常表現(xiàn)較好。

5.4 多電源驅(qū)動(dòng) LED

LED 的陽(yáng)極不一定需要連接到 IN，可以使用單獨(dú)的電源為不同的 LED 組供電。文檔中給出了一個(gè)使用多個(gè)電源驅(qū)動(dòng) MAX8648 的 LED 組的示例，這種設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同 LED 的需求提供合適的電源，提高了電路的靈活性。

5.5 PCB 布局和布線

由于 MAX8647/MAX8648 具有高頻開(kāi)關(guān)電容電壓逆變器，為了獲得最佳的電路性能，建議使用實(shí)心銅平面，并將 C1 - C4 盡可能靠近芯片放置。合理的 PCB 布局和布線可以減少電磁干擾和信號(hào)干擾，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。

六、總結(jié)

MAX8647/MAX8648 是兩款性能卓越的 LED 驅(qū)動(dòng)芯片，具有高效、低功耗、高精度、小巧封裝等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種 LED 照明應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇芯片和外圍元件，并注意 PCB 布局和布線等細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮芯片的性能優(yōu)勢(shì)，為用戶帶來(lái)更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品體驗(yàn)。你在使用類似芯片的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。