MAX662A：高性能 +12V 電荷泵 DC - DC 轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為特定應(yīng)用選擇合適的電源轉(zhuǎn)換芯片至關(guān)重要。今天要給大家介紹的 MAX662A 是一款 regulated +12V、30mA 輸出的電荷泵 DC - DC 轉(zhuǎn)換器，它在諸多方面展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，下面我們就來詳細(xì)了解一下。

文件下載：MAX662A.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX662A 能夠從低至 4.75V 的輸入提供穩(wěn)定的 +12V ±5% 輸出，以滿足字節(jié)寬閃存編程的需求。與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器不同，它無需電感，僅需幾個(gè)廉價(jià)的電容就能實(shí)現(xiàn)功能，并且整個(gè)電路完全可以采用表面貼裝技術(shù)，占用的電路板空間小于 (0.1in^2)。它是 MAX662 的引腳兼容升級(jí)版，具有更低的靜態(tài)電流和關(guān)斷電流，能在全溫度范圍內(nèi)保證輸出電流。

二、應(yīng)用場(chǎng)景

1. +12V 閃存編程電源：為閃存編程提供穩(wěn)定的 +12V 電源，確保編程過程的準(zhǔn)確性和可靠性。
2. 緊湊型 +12V 運(yùn)算放大器電源：滿足運(yùn)算放大器對(duì) +12V 電源的需求，且因其體積小，適合用于對(duì)空間要求較高的設(shè)計(jì)。
3. 低壓系統(tǒng)中的開關(guān) MOSFET：在低壓系統(tǒng)中為 MOSFET 提供合適的驅(qū)動(dòng)電壓，實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。
4. 雙輸出 +12V 和 +20V 電源：通過特定的電路設(shè)計(jì)，可以同時(shí)提供 +12V 和 +20V 兩種輸出電壓，滿足不同負(fù)載的需求。

三、典型特性

1. 輸出電壓：提供穩(wěn)定的 +12V ±5% 輸出電壓，確保在不同負(fù)載和輸入電壓條件下都能保持輸出電壓的穩(wěn)定。
2. 電源電壓范圍：支持 4.5V 至 5.5V 的電源電壓范圍，具有較好的適應(yīng)性。
3. 輸出電流：保證 30mA 的輸出電流，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。
4. 無電感設(shè)計(jì)：僅使用 4 個(gè)電容，無需電感，降低了成本和電路板空間的占用。
5. 低靜態(tài)電流：靜態(tài)電流僅為 185μA，在待機(jī)狀態(tài)下能有效降低功耗。
6. 邏輯控制關(guān)斷：通過邏輯控制，關(guān)斷電流可低至 0.5μA，進(jìn)一步節(jié)省能源。
7. 封裝形式：提供 8 引腳窄 SO 和 DIP 封裝，方便不同的電路板布局和焊接工藝。

四、工作原理

MAX662A 采用內(nèi)部電荷泵和外部電容來產(chǎn)生 +12V 電壓。當(dāng) S1 開關(guān)閉合、S2 開關(guān)斷開時(shí)，電容 C1 和 C2 充電至 VCC；然后 S1 開關(guān)斷開、S2 開關(guān)閉合，C1 和 C2 串聯(lián)在 VCC 和 VOUT 之間，實(shí)現(xiàn)電壓三倍功能。通過脈沖跳過反饋方案將輸出電壓調(diào)整到 12V ±5%。在一個(gè)振蕩周期內(nèi)，能量從電荷泵電容轉(zhuǎn)移到輸出濾波電容和負(fù)載。隨著負(fù)載電流增加或輸入電源電壓降低，給定時(shí)間內(nèi)的周期數(shù)會(huì)增加。在極限情況下，電荷泵連續(xù)工作，振蕩頻率約為 500kHz。

五、關(guān)斷模式

當(dāng) SHDN 為邏輯高電平時(shí)，MAX662A 進(jìn)入關(guān)斷模式。SHDN 是一個(gè) TTL/CMOS 兼容的輸入信號(hào)，內(nèi)部上拉至 VCC。在關(guān)斷模式下，電荷泵開關(guān)動(dòng)作停止，VIN 通過一個(gè) 1kΩ 開關(guān)連接到 VOUT。進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，VOUT 通常在 13ms 內(nèi)下降到 VCC。將 SHDN 連接到地可實(shí)現(xiàn)正常工作。當(dāng) (VCC = 5V) 時(shí)，SHDN 變?yōu)榈碗娖胶?，輸出通常?400μs 內(nèi)達(dá)到 12V。

六、電容選擇

1. 電荷泵電容 C1 和 C2：電容值至關(guān)重要，建議使用 0.22μF 至 1.0μF 范圍內(nèi)的陶瓷或鉭電容。對(duì)于需要在寬溫度范圍或軍事溫度范圍內(nèi)工作的應(yīng)用，建議使用 1.0μF 的鉭電容。
2. 輸入和輸出電容 C4 和 C5：輸入旁路電容（C4）和輸出濾波電容（C5）的類型會(huì)影響性能。建議使用鉭電容、陶瓷電容或鋁電解電容。為了實(shí)現(xiàn)最小尺寸，可使用 Sprague 595D475X9016A7 表面貼裝電容；為了降低紋波，可使用低 ESR 的通孔陶瓷或鉭電容；為了降低成本，可使用鋁電解或鉭電容。

七、布局考慮

由于 MAX662A 的振蕩頻率較高，布局設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。良好的布局可以確保穩(wěn)定性，并有助于在重負(fù)載下保持輸出電壓。為了獲得最佳性能，應(yīng)使用非常短的連接到電容，重要性順序?yàn)椋篊4、C5、C1、C2。

八、應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

1. 閃存 EEPROM 應(yīng)用：圖 3a 所示的電路是一個(gè) +12V ±5% 30mA 的閃存 EEPROM 編程電源。微處理器通過 SHDN 引腳控制編程電壓。當(dāng) SHDN 為低電平時(shí)，輸出電壓上升到 +12V 以促進(jìn)閃存編程；當(dāng) SHDN 為高電平時(shí)，輸出電壓通過內(nèi)部 1kΩ 電阻連接到 (VIN)。
2. 并聯(lián)設(shè)備：兩個(gè) MAX662A 可以并聯(lián)以增加輸出驅(qū)動(dòng)能力。VCC、VOUT 和 GND 引腳可以并聯(lián)，減少引腳數(shù)量。如果兩個(gè)設(shè)備可以靠近放置，可以使用單個(gè)旁路電容和單個(gè)輸出濾波電容，電容值加倍；如果不能靠近放置，則使用單獨(dú)的旁路和輸出電容。無論并聯(lián)設(shè)備的數(shù)量如何，最大連續(xù)電流不得超過 50mA。
3. 12V 和 20V 雙輸出電源：使用圖 4 所示的電荷泵電壓倍增電路，MAX662A 可以從單個(gè) +5V 電源產(chǎn)生 +20V 電源。圖 5 顯示了 +20V 電源的電流能力。

九、總結(jié)

MAX662A 是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的電荷泵 DC - DC 轉(zhuǎn)換器，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的電容，注意布局設(shè)計(jì)，以確保其性能的發(fā)揮。大家在實(shí)際應(yīng)用中有沒有遇到過類似芯片的使用問題呢？可以一起交流探討。