探索MAX1878：PDA雙輸出電源解決方案

引言

在如今的電子設備領域，PDA、MP3播放器、GPS接收器等產品對電源管理的要求越來越高。既需要高效穩(wěn)定的供電，又要兼顧體積和成本。Maxim推出的MAX1878雙輸出電源芯片，就是這樣一款能滿足多種應用需求的優(yōu)秀解決方案。今天我們就來深入了解一下這款芯片。

文件下載：MAX1878.pdf

MAX1878概述

MAX1878采用小巧的12引腳TQFN封裝，集成了降壓和升壓DC - DC轉換器，專為PDA等設備設計。其輸入電壓范圍為2.0V至5.5V，適用于由兩節(jié)堿性電池或單節(jié)鋰離子電池供電的系統(tǒng)。降壓轉換器可為邏輯電路提供低至1.25V、超過500mA的輸出電流；升壓轉換器則能為液晶顯示器（LCD）提供高達28V、超過15mA的輸出電流。

它具有快速開關頻率，允許使用小型電感和電容，典型靜態(tài)電流低至19μA，使系統(tǒng)在待機模式下也能保持高效率。每個輸出都可獨立使能，還提供評估套件，可加快設計進程。

產品特性亮點

多應用適配

適用于個人數字助理（PDA）、電子記事本/翻譯器、MP3播放器和GPS接收器等多種設備，應用范圍廣泛。

雙輸出電壓

• 主輸出：范圍為1.25V至輸入電壓，可靈活滿足不同邏輯電路的供電需求。
• LCD輸出：最高可達28V，能為LCD提供穩(wěn)定的高壓供電。

低功耗特性

• 靜態(tài)電源電流低至19μA，關機電源電流僅1μA，有效延長設備電池續(xù)航時間。

高頻設計與小封裝

• 高開關頻率可使用小型外部組件，減小電路板占用空間。
• 采用0.75mm高、4mm x 4mm的12引腳TQFN封裝，節(jié)省空間且無需外部FET。

關鍵技術參數

絕對最大額定值

對芯片各個引腳的電壓、電流等參數給出了明確的上限，如FB、FBLCD等引腳到AGND的電壓范圍為 - 0.3V至 + 6V，LX電流最大為800mA等。超過這些額定值可能會對芯片造成永久性損壞。

電氣特性

• 輸入電壓范圍：2.0V至5.5V，確保在不同電池供電條件下穩(wěn)定工作。
• 欠壓鎖定閾值：上升閾值約為2.0V，下降閾值約為1.82V，并有100mV的滯回，防止電壓波動時芯片誤操作。
• 輸出特性：主輸出可在1.25V至輸入電壓范圍內調整，LCD輸出可在輸入電壓 + 1V至28V范圍內調整，同時給出了不同條件下的輸出電流、負載調整率、線路調整率等參數。

典型應用電路與引腳配置

典型應用電路

文檔給出了詳細的典型應用電路圖，包含輸入、輸出電容，電感，反饋電阻等元件的連接方式。通過合理選擇這些元件的值，可以實現所需的輸出電壓和性能。

引腳配置

對12個引腳的功能進行了詳細說明，如IN為降壓轉換器電源輸入，LX為降壓轉換器開關節(jié)點，AIN1和AIN2為模擬輸入電源等。正確理解引腳功能是進行電路設計的基礎。

控制方案解析

降壓轉換器控制方案

采用專有的電流限制控制方案，確保高效率、快速瞬態(tài)響應和使用小型外部組件。通過控制高側開關的導通和關斷時間，在不同負載情況下實現良好的性能。輕載時，減小峰值電感電流，提高效率和降低輸出電壓紋波；中高負載時，調整導通或關斷時間，保持恒定頻率運行和低輸出電壓紋波。

升壓轉換器控制方案

具有最小關斷時間和電流限制控制方案，開關頻率最高可達500kHz，取決于負載和輸入電壓。內部N溝道MOSFET的峰值電流限制為280mA，保證了升壓過程的穩(wěn)定性。

開關控制

通過拉低ON引腳可將降壓轉換器置于關機模式，拉低ONLCD引腳可將升壓轉換器置于關機模式，關機時芯片功耗極低，僅為1μA。

軟啟動功能

內部軟啟動電路可限制啟動時的電流，減少輸入源上的瞬態(tài)變化。降壓轉換器通過電流限制實現軟啟動，升壓轉換器通過LXLCD最小關斷時間實現軟啟動，使輸出電壓逐漸建立，避免沖擊。

設計要點與元件選擇

輸出電壓設置

通過連接電阻分壓器到FB和FBLCD引腳來設置降壓和升壓轉換器的輸出電壓。選擇合適的反饋電阻值，可根據給定的公式進行計算，同時要考慮輸入偏置電流對輸出電壓的影響。

電感選擇

MAX1878在整個工作范圍內優(yōu)化使用10μH電感。較小電感值物理尺寸小，但可能導致輸出功率降低；較大電感值可在較低輸入電壓下啟動，且紋波較小。電感飽和電流應大于峰值開關電流，可適當偏置到飽和以提高效率。

升壓轉換器二極管選擇

由于開關頻率高達500kHz，需要選擇高速整流二極管，如1N4148。二極管平均電流額定值應大于峰值開關電流，反向擊穿電壓應大于輸出電壓，不推薦使用肖特基二極管。

電容選擇

• 輸入旁路電容：使用10μF低ESR陶瓷電容旁路VIN到PGND和PGNDLCD，使用1μF低ESR陶瓷電容旁路AIN1和AIN2到AGND，以減少輸入電壓源的峰值電流和噪聲。
• 輸出濾波電容：使用0.1μF陶瓷電容旁路VLCD到PGNDLCD，使用10μF至47μF鉭電容旁路VMAIN到PGND，選擇合適ESR的電容可提供穩(wěn)定的開關和最小的輸出紋波。

紋波調節(jié)

為確保FB和FBLCD引腳有足夠的紋波（大于25mV），使用R6和C6注入紋波到FB，連接C5確保FBLCD有足夠紋波。

PCB布局與接地

由于開關頻率高，PCB布局對設計至關重要。良好的布局可減少反饋路徑上的EMI和接地平面的電壓梯度，避免不穩(wěn)定或調節(jié)誤差。應將電感、輸入和輸出濾波電容靠近芯片放置，保持走線短、直、寬，反饋網絡靠近反饋引腳，將嘈雜走線與反饋網絡分開。同時，TQFN封裝的外露焊盤和角焊盤連接到模擬接地平面，可提高散熱性能。

總結

MAX1878是一款功能強大、性能優(yōu)越的雙輸出電源芯片，適用于多種便攜式電子設備。在設計過程中，工程師需要充分理解其特性、參數和控制方案，合理選擇元件和進行PCB布局，以實現最佳的性能和穩(wěn)定性。大家在使用MAX1878進行設計時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。