MAX1748/MAX8726：TFT - LCD的高效三輸出DC - DC轉(zhuǎn)換器

在TFT - LCD的電源設(shè)計(jì)中，高效且穩(wěn)定的DC - DC轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。今天要給大家介紹的MAX1748/MAX8726三輸出DC - DC轉(zhuǎn)換器，就是這樣一款能滿足多種需求的優(yōu)秀產(chǎn)品。

文件下載：MAX1748.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX1748/MAX8726采用超薄TSSOP封裝（最大高度1.1mm），能將+3.3V至+5V的輸入電源電壓轉(zhuǎn)換為三個(gè)獨(dú)立的輸出電壓，為有源矩陣薄膜晶體管（TFT）液晶顯示器（LCD）提供所需的穩(wěn)壓。它包含一個(gè)高功率DC - DC轉(zhuǎn)換器和兩個(gè)低功率電荷泵。

主要特性

1. 三個(gè)集成的DC - DC轉(zhuǎn)換器：一個(gè)1MHz電流模式PWM升壓調(diào)節(jié)器和兩個(gè)電荷泵輸出。
2. 高功率主輸出：主升壓轉(zhuǎn)換器可產(chǎn)生高達(dá)13V的輸出電壓（VMAIN），精度達(dá)±1%，效率最高可達(dá)93%。
3. 電荷泵輸出：正電荷泵輸出最高可達(dá)+40V，負(fù)電荷泵輸出最低可達(dá) - 40V。
4. 內(nèi)部電源排序：電源開啟順序?yàn)閂MAIN先，VNEG其次，最后是VPOS。MAX1748在每個(gè)電源完成后立即軟啟動(dòng)下一個(gè)電源，而MAX8726在VMAIN和VNEG、VNEG和VPOS的啟動(dòng)之間增加了延遲。
5. 其他特性：內(nèi)部功率MOSFET、+2.7V至+5.5V輸入電源、0.1μA關(guān)斷電流、0.6mA靜態(tài)電流、內(nèi)部軟啟動(dòng)、電源就緒輸出以及使用超小外部組件。

二、電氣特性

輸入電源相關(guān)

輸入電源范圍為2.7V至5.5V，輸入欠壓閾值典型值為2.4V（上升沿，40mV遲滯）。靜態(tài)電流方面，IN引腳在特定條件下為0.6 - 1mA，SUPP和SUPN引腳在相應(yīng)條件下為0.4 - 0.8mA。關(guān)斷電流在VSHDN = 0時(shí)，各引腳均低至0.1 - 10μA。

主升壓轉(zhuǎn)換器

輸出電壓范圍從輸入電壓到13V，F(xiàn)B調(diào)節(jié)電壓在0°C至+85°C為1.235 - 1.261V。工作頻率為0.85 - 1.15MHz，振蕩器最大占空比為78 - 90%。負(fù)載調(diào)節(jié)和線性調(diào)節(jié)性能良好，分別為0.2%和0.1% / V。LX開關(guān)導(dǎo)通電阻在ILX = 100mA時(shí)為0.35 - 0.7Ω，LX泄漏電流在VLX = 13V時(shí)為0.01 - 20μA。

正電荷泵

VSUPP輸入電源范圍為2.7 - 13.0V，工作頻率為0.5 x fOSC。FBP調(diào)節(jié)電壓為1.20 - 1.30V，DRVP的PCH和NCH導(dǎo)通電阻在不同條件下有所不同。

負(fù)電荷泵

VSUPN輸入電源范圍為2.7 - 13.0V，工作頻率同樣為0.5 x fOSC。FBN調(diào)節(jié)電壓為 - 50 - +50mV，DRVN的PCH和NCH導(dǎo)通電阻也因條件而異。

參考電壓

參考電壓在 - 2μA < IREF < +50μA時(shí)為1.231 - 1.269V，參考欠壓閾值在上升沿為0.9 - 1.2V。

邏輯信號

SHDN輸入低電壓典型值為0.9V（0.4V遲滯），高電壓為2.1V。SHDN輸入電流為0.01 - 1μA，RDY輸出低電壓在ISINK = 2mA時(shí)為0.25 - 0.5V，高電壓時(shí)泄漏電流為0.01 - 1μA。

三、工作原理

主升壓轉(zhuǎn)換器

以1MHz的內(nèi)部振蕩器頻率開關(guān)，通過調(diào)制MOSFET開關(guān)脈沖寬度來控制每個(gè)開關(guān)周期的功率傳輸并調(diào)節(jié)輸出電壓。在PWM操作期間，內(nèi)部時(shí)鐘上升沿觸發(fā)觸發(fā)器，開啟n溝道MOSFET，當(dāng)電壓誤差、斜率補(bǔ)償和電流反饋信號之和觸發(fā)多輸入比較器時(shí)，開關(guān)關(guān)閉。

雙電荷泵調(diào)節(jié)器

包含兩個(gè)獨(dú)立的低功率電荷泵。負(fù)電荷泵在第一個(gè)半周期，p溝道MOSFET開啟，飛跨電容C5充電；第二個(gè)半周期，p溝道MOSFET關(guān)閉，n溝道MOSFET開啟，實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移。正電荷泵在第一個(gè)半周期，n溝道MOSFET開啟給飛跨電容C3充電；第二個(gè)半周期，n溝道MOSFET關(guān)閉，p溝道MOSFET開啟，完成電荷轉(zhuǎn)移。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

主升壓轉(zhuǎn)換器

1. 輸出電壓選擇：通過連接從輸出（VMAIN）到FB再到GND的分壓器來調(diào)整輸出電壓，R2選擇在10kΩ至20kΩ范圍，根據(jù)公式(R1 = R2 [ (VMAIN / VREF ) - 1])計(jì)算R1，其中VREF = 1.25V。
2. 反饋補(bǔ)償：為保證穩(wěn)定性，在FB到GND之間添加由串聯(lián)電阻（RCOMP）和電容（CCOMP）組成的零極點(diǎn)對，RCOMP為R2的一半。
3. 電感選擇：電感選擇需考慮輸入電壓、輸出電壓、最大電流、開關(guān)頻率等因素。選擇LIR在0.3至0.5之間，通過公式計(jì)算峰值電感電流和電感值。建議使用鐵氧體磁芯電感，其最大電流額定值應(yīng)超過IPEAK，直流電阻應(yīng)小于內(nèi)部n溝道FET電阻。
4. 輸出電容：多數(shù)應(yīng)用中10μF電容效果良好，低ESR陶瓷電容可提高性能，高容量低ESR鉭電容適用于高峰值電流負(fù)載瞬變。
5. 輸入電容：輸入電容（CIN）可減少輸入電源的電流峰值和噪聲注入，一般CIN與COUT取相同值。
6. 積分電容：連接470pF電容到INTG可啟用電流積分器以提高直流負(fù)載調(diào)節(jié)精度；將INTG連接到REF并添加100kΩ電阻到GND可禁用積分器以減少峰 - 峰瞬態(tài)電壓。
7. 整流二極管：使用肖特基二極管，平均電流額定值應(yīng)等于或大于峰值電感電流，電壓額定值至少為主輸出電壓（VMAIN）的1.5倍。

電荷泵

1. 效率考慮：效率特性類似于線性調(diào)節(jié)器，最大效率可近似計(jì)算，負(fù)電荷泵為(Efficiency cong V{N E G} /left[V{I N} × Nright])，正電荷泵為(Efficiency cong V{POS} /left[V{IN} times(N+1)right])，N為電荷泵級數(shù)。
2. 輸出電壓選擇：通過連接從輸出到FBP或FBN再到GND或REF的分壓器來調(diào)整輸出電壓，R4和R6選擇在50kΩ至100kΩ范圍，根據(jù)公式計(jì)算其他電阻。
3. 飛跨電容：初始選擇0.1μF陶瓷電容，低電流應(yīng)用可使用較小值。
4. 電荷泵輸出電容：增加輸出電容或降低ESR可減少輸出紋波電壓和峰 - 峰瞬態(tài)電壓，根據(jù)公式(COUT geq[ IOUT /(500 kHz × VRIPPLE)])近似計(jì)算所需電容值。
5. 電荷泵輸入電容：使用值等于或大于飛跨電容的旁路電容，靠近IC放置并直接連接到PGND。
6. 整流二極管：使用肖特基二極管，電流額定值等于或大于平均輸出電流的4倍，正電荷泵電壓額定值至少為VSUPP的1.5倍，負(fù)電荷泵為VSUPN的1.5倍。

五、PCB布局和接地

精心的印刷電路板布局對于減少接地反彈和噪聲至關(guān)重要。主升壓轉(zhuǎn)換器輸出二極管和輸出電容應(yīng)靠近LX和PGND引腳，電荷泵輸入引腳附近放置0.1μF陶瓷旁路電容。反饋電阻分壓器應(yīng)靠近相應(yīng)反饋引腳，PCB應(yīng)設(shè)置單獨(dú)的GND和PGND區(qū)域并在IC下方單點(diǎn)連接，使用寬功率接地跡線以提高輸出功率和效率。

六、應(yīng)用拓展

對于需要輸出電壓大于13V的應(yīng)用，可級聯(lián)一個(gè)外部n溝道MOSFET。選擇導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）低于內(nèi)部n溝道MOSFET且漏極電壓額定值高于主輸出電壓（VMAIN）的MOSFET。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，大家是否遇到過類似DC - DC轉(zhuǎn)換器在布局或參數(shù)選擇上的難題呢？不妨在評論區(qū)分享一下你的經(jīng)驗(yàn)和問題。