MAX8901A/MAX8901B：小封裝高功效的WLED驅(qū)動(dòng)芯片

在電子設(shè)備日新月異的今天，對(duì)于小尺寸、高性能的電子元件需求愈發(fā)迫切。尤其是在手機(jī)、PDA等手持設(shè)備的LCD背光應(yīng)用中，需要一款能夠高效驅(qū)動(dòng)多個(gè)串聯(lián)白色LED（WLED）的芯片。Maxim Integrated推出的MAX8901A/MAX8901B就很好地滿足了這一需求。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款芯片。

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芯片概述

MAX8901A/MAX8901B是兩款升壓轉(zhuǎn)換器，能夠以恒定電流驅(qū)動(dòng)2到6個(gè)串聯(lián)的WLED，為手機(jī)、PDA和其他手持設(shè)備的LCD背光提供均勻的亮度。它們采用了2mm x 2mm的TDFN封裝，尺寸非常小巧，同時(shí)還具備諸多出色的特性。

關(guān)鍵特性與優(yōu)勢(shì)

高效節(jié)能

• 固定頻率操作：以750kHz（典型值）的固定開(kāi)關(guān)頻率工作，允許使用微小的外部組件，并且在整個(gè)單節(jié)Li+/Li - Poly電池電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了盡可能高的效率，最高可達(dá)91%，有效延長(zhǎng)了電池續(xù)航時(shí)間。
• 低靜態(tài)電流：在關(guān)機(jī)模式下，靜態(tài)電流僅為0.01μA（典型值），且當(dāng)WLED正向電壓大于輸入電源電壓時(shí)，關(guān)機(jī)狀態(tài)下無(wú)WLED電流，進(jìn)一步降低了功耗。

靈活調(diào)光

• MAX8901A：采用直接PWM調(diào)光方式，WLED電流與PWM占空比成正比，可通過(guò)施加PWM信號(hào)精確調(diào)節(jié)WLED亮度。
• MAX8901B：使用單總線串行脈沖調(diào)光，能將WLED亮度以32個(gè)線性步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿量程WLED電流為24.75mA，每步調(diào)節(jié)0.75mA。

多重保護(hù)

• 輸入過(guò)壓保護(hù)：當(dāng)輸入電壓超過(guò)6.2V（最小值）時(shí)，芯片停止開(kāi)關(guān)操作，防止高輸入電壓對(duì)芯片造成損壞。當(dāng)電壓降至6V（最小值）以下時(shí)，芯片重新啟動(dòng)并進(jìn)入軟啟動(dòng)模式。
• WLED過(guò)壓保護(hù)：當(dāng)WLED輸出電壓超過(guò)25V（典型值）時(shí)，芯片會(huì)鎖存關(guān)閉，需通過(guò)循環(huán)輸入電壓或切換ON引腳來(lái)重新啟動(dòng)。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：當(dāng)芯片溫度達(dá)到+160°C（典型值）時(shí)，熱關(guān)斷功能會(huì)將芯片關(guān)閉，待溫度降低后，可通過(guò)切換ON引腳或循環(huán)輸入電壓來(lái)重啟芯片。
• 欠壓鎖定：具備輸入欠壓鎖定功能，確保芯片在合適的電壓范圍內(nèi)工作。

軟啟動(dòng)功能

芯片內(nèi)置軟啟動(dòng)功能，在啟動(dòng)過(guò)程中逐漸增加WLED電流，避免了浪涌電流的產(chǎn)生，保護(hù)了芯片和WLED。

電氣特性

電壓與電流參數(shù)

• 輸入電壓范圍：2.6V至5.5V，適應(yīng)多種電源供電。
• 輸出電壓范圍：最高可達(dá)25V，能夠滿足多個(gè)WLED串聯(lián)的需求。
• 靜態(tài)電流：不同工作模式下，靜態(tài)電流有所不同，如在無(wú)負(fù)載（不開(kāi)關(guān)）時(shí)，MAX8901A為115 - 135μA，MAX8901B為70 - 185μA。

調(diào)光與頻率參數(shù)

• PWM調(diào)光頻率：MAX8901A的PWM調(diào)光頻率為100kHz。
• 開(kāi)關(guān)頻率：固定工作頻率為700 - 800kHz（典型值750kHz）。

典型應(yīng)用電路與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

應(yīng)用電路

MAX8901A和MAX8901B的典型應(yīng)用電路分別如圖4和圖5所示。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要注意各個(gè)元件的選擇和布局。

元件選擇

• 電感：推薦電感值范圍為10μH至47μH，22μH的電感在大多數(shù)應(yīng)用中能優(yōu)化效率并保持低輸入電壓紋波。在選擇電感時(shí)，要確保其飽和電流額定值超過(guò)應(yīng)用中的峰值電感電流，可通過(guò)公式(PEAK=frac{V{OUT(MAX)} × I{LED(MAX)}}{900 × V{IN(MIN)}}+frac{V{IN(MIN) × 1.2}}{2 × L})計(jì)算峰值電感電流。
• 肖特基二極管：由于芯片的高開(kāi)關(guān)頻率，需要使用高速整流二極管，肖特基二極管因其快速恢復(fù)時(shí)間和低正向電壓降而被推薦。要確保二極管的平均和峰值電流額定值超過(guò)平均輸出電流和峰值電感電流，且反向擊穿電壓超過(guò)輸出電壓。RMS二極管電流可通過(guò)公式(DIODE(RMS)=sqrt{I{LED} × I{PEAK }})近似計(jì)算。
• 電容：建議使用具有X5R、X7R或更好介電性能的陶瓷電容，以確保在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。輸入電容典型值為1μF，輸出電容MAX8901A為0.1μF，MAX8901B為1μF。補(bǔ)償電容通常選擇0.022μF，用于穩(wěn)定轉(zhuǎn)換器和控制軟啟動(dòng)。
• 電流感測(cè)電阻（僅MAX8901A）：MAX8901A通過(guò)連接在CS和GND之間的感測(cè)電阻（RCS）來(lái)設(shè)置100% PWM占空比時(shí)的最大WLED電流，可通過(guò)公式(R{CS}=frac{500}{I{LED(MAX)}})計(jì)算RCS的值。

PCB布局

由于芯片存在快速開(kāi)關(guān)波形和大電流路徑，PCB布局需要格外小心。要盡量減小芯片與電感、二極管、輸入電容和輸出電容之間的走線長(zhǎng)度；對(duì)于MAX8901A，還要減小芯片與RCS之間的走線長(zhǎng)度。走線應(yīng)短而直且寬，將LX節(jié)點(diǎn)等噪聲較大的走線與CS走線分開(kāi)。輸入旁路電容應(yīng)盡可能靠近芯片放置，CIN和COUT的接地連接應(yīng)盡量靠近，PGND和GND應(yīng)在輸入電容接地端連接在一起。

應(yīng)用場(chǎng)景

MAX8901A/MAX8901B適用于多種需要WLED背光的設(shè)備，如手機(jī)、PDA、智能手機(jī)、MP3和便攜式媒體播放器、便攜式導(dǎo)航設(shè)備以及數(shù)碼相機(jī)等。

總結(jié)

MAX8901A/MAX8901B以其高效節(jié)能、靈活調(diào)光、多重保護(hù)等特性，成為了2到6個(gè)串聯(lián)WLED驅(qū)動(dòng)的理想選擇。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇外部元件和優(yōu)化PCB布局，能夠充分發(fā)揮芯片的性能，為各類手持設(shè)備的背光應(yīng)用提供穩(wěn)定、高質(zhì)量的解決方案。各位工程師在實(shí)際應(yīng)用中，不妨考慮一下這款芯片，相信它會(huì)給你帶來(lái)不錯(cuò)的體驗(yàn)。你在使用類似芯片時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。