MAX1910/MAX1912：1.5x/2x高效白光LED電荷泵的全面解析

在電子設(shè)備的設(shè)計中，白光LED的應(yīng)用越來越廣泛，如手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備的背光。而MAX1910/MAX1912作為高效的白光LED電荷泵，為這些應(yīng)用提供了出色的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這兩款芯片。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1910/MAX1912可以從2.7V至5.3V的非穩(wěn)壓輸入電源為功率LED提供穩(wěn)壓輸出電壓或電流（最大可達(dá)120mA）。它們是完整的DC - DC轉(zhuǎn)換器，僅需四個小陶瓷電容，無需電感。獨特的調(diào)節(jié)方案能在寬負(fù)載范圍內(nèi)保持750kHz的固定開關(guān)頻率，從而將輸入紋波降至最低。此外，還具備邏輯電平關(guān)斷和軟啟動功能，可減少啟動時的輸入電流浪涌。

1. 工作模式

MAX1910有1.5x和2x兩種自動選擇的工作模式。在較高輸入電壓下，1.5x模式可提高效率；而在較低輸入電壓下，2x模式能維持穩(wěn)壓。MAX1912則僅工作在1.5x模式。

2. 封裝形式

兩款芯片均采用節(jié)省空間的10引腳μMAX封裝。

二、產(chǎn)品特性

1. 高效電荷泵

具備1.5x/2x高效電荷泵，能有效提高能源利用率。

2. 低輸入紋波

750kHz的工作頻率可實現(xiàn)低輸入紋波，為系統(tǒng)提供更穩(wěn)定的電源。

3. 低功耗

200mV的電流檢測閾值可降低功率損耗。

4. 靈活的調(diào)節(jié)方式

可進(jìn)行電流或電壓調(diào)節(jié)，輸出電流最大可達(dá)120mA。

5. 元件簡單

無需電感，只需小陶瓷電容，簡化了電路設(shè)計。

6. 精準(zhǔn)的LED電流調(diào)節(jié)

LED電流可調(diào)節(jié)至±5%，保證了LED亮度的一致性。

7. 關(guān)斷功能

關(guān)斷時負(fù)載斷開，關(guān)斷電流僅為1μA，降低了功耗。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

該產(chǎn)品適用于多種設(shè)備，如白光LED背光、手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器以及備用電池升壓轉(zhuǎn)換器等。

四、電氣特性

1. 絕對最大額定值

各引腳的電壓范圍有明確規(guī)定，如IN1、IN2、OUT、SHDN、SET到GND的電壓為 - 0.3V至 + 6V等。連續(xù)功率耗散在TA = +70°C時，10引腳μMAX封裝為444mW（高于 +70°C時，每升高1°C降額5.6mW）。

2. 工作溫度范圍

工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，存儲溫度范圍為 - 65°C至 + 150°C，引腳焊接溫度（10s）為 + 300°C。

3. 典型電氣參數(shù)

以VIN = 3.6V等特定條件為例，輸入電壓工作范圍為2.7V至5.3V，無負(fù)載輸入電流典型值為1.5mA，關(guān)斷時電源電流最大值為10μA等。

這些典型電氣參數(shù)會受到多種因素的影響，比如溫度、輸入電壓的穩(wěn)定性等。工程師們在實際應(yīng)用中，是否考慮過這些因素對芯片性能的具體影響呢？又該如何應(yīng)對呢？

五、工作原理

1. 電荷泵工作模式

MAX1910的1.5x模式中，充電階段，轉(zhuǎn)移電容C1和C2從輸入電壓串聯(lián)充電；轉(zhuǎn)移階段，C1和C2并聯(lián)并從OUT連接到IN，將電荷轉(zhuǎn)移到COUT。當(dāng)輸入電壓下降到一定程度時，工作模式從1.5x切換到2x倍壓模式，此時C2不使用。當(dāng)VIN大于約75%的VOUT且持續(xù)超過32個時鐘周期（滿負(fù)載時），設(shè)備退出倍壓模式。而MAX1912僅工作在1.5x電荷泵模式。

2. 輸出調(diào)節(jié)

通過控制轉(zhuǎn)移電容的充電速率來調(diào)節(jié)輸出。由于開關(guān)頻率和占空比恒定，輸出噪聲頻譜可預(yù)測，輸入和輸出紋波比其他電荷泵拓?fù)湫　?/p>

3. 軟啟動

芯片包含軟啟動電路，可限制啟動時的浪涌電流。當(dāng)輸出電壓為零時，輸出電容通過斜坡電流源直接從輸入充電，直到輸出電壓接近輸入電壓才開始電荷泵工作。若輸出短路接地，芯片會保持此模式直至短路消除。

4. 關(guān)斷模式

當(dāng)SHDN引腳為低電平時，電荷泵關(guān)閉，靜態(tài)電流降至約0.1μA，輸出呈高阻態(tài)。將SHDN引腳置為高電平或連接到IN可正常工作。

5. 熱關(guān)斷

當(dāng)芯片管芯溫度達(dá)到 + 160°C時，芯片會自動關(guān)斷，管芯冷卻15°C后恢復(fù)正常工作，可防止因過載或輸出短路而損壞。

軟啟動電路在MAX1910/MAX1912中起到了關(guān)鍵作用，能夠有效限制啟動時的浪涌電流。在設(shè)計軟啟動電路時，我們需要考慮充電電容的選擇、電流信號的產(chǎn)生與控制等要點。例如，充電電容的容值會影響軟啟動的時間，而合適的電流信號產(chǎn)生方式能確保輸出電容平穩(wěn)充電。大家在實際設(shè)計中，是否遇到過軟啟動電路效果不佳的情況呢？又是如何解決的呢？

六、設(shè)計步驟

1. 設(shè)置輸出電流

MAX1910/MAX1912的SET電壓閾值為0.2V，用于LED電流調(diào)節(jié)。通過公式ILED = 0.2 / RSET可計算通過電阻和LED的電流。若連接多個匹配的LED和鎮(zhèn)流電阻，每個LED的電流相同。還可采用不同的連接方式來調(diào)節(jié)LED電流，如調(diào)節(jié)所有LED的平均電流、提高鎮(zhèn)流電阻以改善LED電流匹配等，但這些方式可能會影響效率和最小輸入電壓要求。

2. 設(shè)置輸出電壓

MAX1910可通過連接電阻分壓器來設(shè)置輸出電壓，輸出電壓可在VIN至5V之間調(diào)節(jié)。選擇R2的值小于20kΩ，然后根據(jù)公式R1 = R2((VOUT / 0.2) - 1)計算R1的值。

3. 電容選擇

推薦使用低ESR的陶瓷電容，轉(zhuǎn)移電容值為0.47μF，輸入電容值為2.2μF至10μF，輸出電容值為2.2μF至4.7μF。為確保在寬溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性，建議使用X7R電介質(zhì)的陶瓷電容，并將電容盡可能靠近IC放置。增加輸入和輸出電容的值可進(jìn)一步降低輸入和輸出紋波。

電容選擇在MAX1910/MAX1912的設(shè)計中至關(guān)重要，若選擇不當(dāng)，可能會對電路性能產(chǎn)生諸多不利影響。比如，若電容的ESR值過高，會導(dǎo)致電路中的功率損耗增加，降低芯片的效率；若電容的容量不合適，可能無法有效降低輸入和輸出紋波，影響LED的發(fā)光穩(wěn)定性。在實際應(yīng)用中，大家是否遇到過因電容選擇不當(dāng)而導(dǎo)致的問題呢？

七、應(yīng)用信息

1. 調(diào)節(jié)LED亮度

可使用DAC或數(shù)字輸入進(jìn)行LED亮度調(diào)節(jié)。使用DAC時，根據(jù)公式RL ≈ 0.2 / I(M A X)估算RL，再根據(jù)公式IL = (0.2 / RL) - ((VDAC - 0.2) × RB) / (RL × RA)計算不同DAC輸出電壓下的總LED電流。使用數(shù)字輸入進(jìn)行兩級調(diào)光控制時，邏輯低輸入使LED最亮，邏輯高輸入使LED變暗，總LED電流根據(jù)公式IL = (0.2 / RL) - ((VLOGIC - 0.2) × RB) / (RL × RA)計算。

2. PCB布局

MAX1910/MAX1912是高頻開關(guān)電容電壓調(diào)節(jié)器，為獲得最佳電路性能，應(yīng)使用接地層，并使CIN、COUT、C1、C2和反饋電阻（若使用）靠近器件。若使用外部反饋，應(yīng)將反饋電阻靠近SET放置，以減小反饋節(jié)點的尺寸。

八、總結(jié)

MAX1910/MAX1912 1.5x/2x高效白色LED電荷泵具有高效、低輸入紋波、無需電感等優(yōu)點，適用于多種白色LED背光應(yīng)用。在設(shè)計過程中，需根據(jù)具體需求設(shè)置輸出電流和電壓，合理選擇電容，并注意PCB布局。同時，要充分考慮芯片的電氣參數(shù)和工作原理，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。各位工程師在使用MAX1910/MAX1912時，是否還有其他的經(jīng)驗或技巧可以分享呢？歡迎在評論區(qū)留言交流。