探索MAX1687/MAX1688：適用于GSM的精準(zhǔn)自適應(yīng)電流限制升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器

在電子設(shè)備不斷發(fā)展的今天，對于電源管理芯片的要求也越來越高。特別是在GSM手機(jī)、無線局域網(wǎng)等應(yīng)用中，需要能夠高效處理突發(fā)負(fù)載的電源解決方案。MAX1687/MAX1688升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器正是這樣一款滿足需求的產(chǎn)品，下面我們就來深入了解一下它。

文件下載：MAX1687.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX1687/MAX1688能夠從單節(jié)鋰離子電池或三節(jié)鎳氫電池中提供高達(dá)2W的功率，非常適合像GSM手機(jī)和無線局域網(wǎng)這類需要短時間高電流突發(fā)的突發(fā)負(fù)載應(yīng)用。它通過緩慢給儲能電容充電，減少電池浪涌電流，為負(fù)載突發(fā)提供必要的峰值能量，從而限制了電池峰值電流，延長了電池壽命，減少了電池電壓驟降和瞬態(tài)跌落。

內(nèi)部的同步整流器提供了超過90%的轉(zhuǎn)換效率，并且無需外部肖特基二極管。邏輯關(guān)斷模式可將關(guān)斷電流降低至僅3μA，還能在電流突發(fā)（RF發(fā)射模式）期間禁用設(shè)備以消除開關(guān)噪聲。

二、產(chǎn)品特性

1. 低峰值電池電流

僅450mA的低峰值電池電流，卻能提供2A、5V的GSM突發(fā)電流。

2. 高效率

高達(dá)90%的轉(zhuǎn)換效率，得益于內(nèi)部功率MOSFET和電流檢測電阻。

3. 關(guān)斷特性

關(guān)斷時輸出與輸入斷開，關(guān)斷電流僅3μA。

4. 精準(zhǔn)的電流限制和自適應(yīng)能力

MAX1687具有精準(zhǔn)的電壓控制電流限制，而MAX1688則具備更先進(jìn)的自適應(yīng)恒定充電時間算法，可最大化電池壽命。

5. 輸出電壓可調(diào)

輸出電壓可在1.25V至6V之間調(diào)節(jié)，輸入范圍為2.7V至6V，適用于單節(jié)鋰離子電池或三節(jié)鎳氫電池。

6. 高開關(guān)頻率

開關(guān)頻率可超過1MHz，并且在傳輸突發(fā)期間可通過待機(jī)模式禁用DC - DC轉(zhuǎn)換器。

7. 低浪涌電流

啟動時具有低浪涌電流特性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

• GSM手機(jī)：滿足GSM系統(tǒng)高功率、12%占空比的RF突發(fā)需求。
• 無線手持設(shè)備：為無線設(shè)備提供穩(wěn)定的電源支持。
• PC卡（PCMCIA）：適用于對電源有特定要求的PC卡應(yīng)用。

四、引腳配置

MAX1687/MAX1688有16引腳TSSOP（最大高度1.1mm）或標(biāo)準(zhǔn)8引腳SO封裝。不同引腳具有不同的功能，例如IN引腳為電源電壓輸入，需連接電池并通過至少47uF的電容旁路到地；LX1和LX2引腳用于連接電感等。具體引腳功能可參考文檔中的詳細(xì)表格。

五、電氣特性

在不同的工作條件下，MAX1687/MAX1688具有一系列明確的電氣特性參數(shù)。例如，輸入電壓范圍為2.7V至6V，輸入欠壓鎖定在IN上升且有1%遲滯時，典型值為2.5V等。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計電路時提供了重要的參考依據(jù)。

六、典型工作特性

1. 效率與負(fù)載關(guān)系

通過一系列圖表展示了效率與GSM突發(fā)負(fù)載、負(fù)載電流、直流負(fù)載電流的關(guān)系。不同輸入電壓下，效率隨負(fù)載電流的變化情況清晰可見，這有助于工程師根據(jù)實際負(fù)載需求選擇合適的工作條件。

2. 開關(guān)頻率與電感關(guān)系

開關(guān)頻率與電感值有關(guān)，可通過公式 (f = V{IN}[1 - (V{IN} / V{OUT})] / (L cdot I{RIPPLE})) 計算。較低的電感值可提高頻率并減小電感的物理尺寸，典型頻率范圍為150kHz至1MHz。

3. 其他特性

還包括參考電壓與參考電流、溫度的關(guān)系，峰值電池電流與RCHG的關(guān)系等，這些特性為工程師全面了解芯片性能提供了依據(jù)。

七、詳細(xì)工作原理

1. 啟動序列

MAX1687/MAX1688在啟動時采用四個連續(xù)的操作階段：線性調(diào)節(jié)器模式、偽降壓模式、偽升壓模式和升壓模式。通過這些模式的轉(zhuǎn)換，可減少電池的浪涌電流，保持電池輸入電流相對恒定。

2. 磁滯電感電流控制

邏輯電路控制電感紋波電流，典型值為200mA。LIM（CHG）引腳的電壓可設(shè)置峰值電流，電感電流在峰值電流 - 200mA和峰值電流之間振蕩。

3. 待機(jī)/關(guān)斷模式

當(dāng)ON引腳為低電平時，設(shè)備進(jìn)入待機(jī)模式，電感電流降為零，輸出與輸入斷開。若ON引腳持續(xù)低電平超過1.2ms（典型值），設(shè)備關(guān)斷，靜態(tài)電流降至3μA（典型值）。

4. 同步ON引腳

在高電流需求期間將ON引腳置低，可消除開關(guān)噪聲對敏感RF電路的影響，此時輸出儲能電容為負(fù)載提供電流。

5. 降壓能力

當(dāng)輸入電壓高于輸出電壓時，MAX1687/MAX1688可作為降壓轉(zhuǎn)換器工作，但此模式下效率并非最優(yōu)。

八、應(yīng)用信息

1. 輸出電壓調(diào)整

可通過兩個外部電阻調(diào)整輸出電壓，選擇R2在10kΩ至100kΩ之間，根據(jù)公式 (R1 = R2 cdot (V{OUT} / V{FB}) / V_{FB}) 計算R1，其中VFB標(biāo)稱值為1.25V。

2. 電流限制調(diào)整（MAX1687）

MAX1687具有可調(diào)電流限制，可通過在LIM引腳施加0至1V的電壓來設(shè)置。電流限制在 (V{LIM}=0) 至0.25V時為200mA，可使用公式 (I{LIM}=V{LIM}(0.86A / V) - 0.06A) 計算，其中 (V{LIM}=0.25V) 至1V。

3. 充電時間設(shè)置（MAX1688）

MAX1688具有充電功能，通過CHG引腳與地之間的外部電阻控制輸出充電時間。電阻值可根據(jù)特定公式計算，不同的電阻值會影響峰值電感電流和恢復(fù)時間。

4. 電感選擇

電感值決定開關(guān)頻率，可根據(jù)公式計算。選擇合適的電感值對于優(yōu)化電路性能至關(guān)重要。

5. 輸出（儲能）電容

輸出電容的大小決定了RF突發(fā)期間可提供給功率放大器的功率，以及恒定負(fù)載時的紋波電壓。可通過特定公式計算電容大小。

九、典型應(yīng)用電路

1. MAX1687

可通過外部DAC設(shè)置電流限制，適用于與微控制器接口的系統(tǒng)，也可使用固定電流限制。

2. MAX1688

可監(jiān)測輸出電壓的下降來設(shè)置電流限制，適用于需要可變突發(fā)電流和可變輸入電壓的系統(tǒng)。

十、布局注意事項

由于MAX1687/MAX1688的高頻操作和高峰值電流，PC板布局對于最小化接地反彈和噪聲至關(guān)重要。應(yīng)將輸入旁路和輸出濾波電容盡可能靠近設(shè)備引腳，所有連接到OUT和FB的線路應(yīng)盡可能短，使用低電感接地平面，并將輸入電容、輸出電容和PGND引腳的接地引線以星形配置連接到接地平面。

總之，MAX1687/MAX1688升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器為GSM等應(yīng)用提供了一個高效、可靠的電源解決方案。工程師在設(shè)計電路時，需要充分考慮其特性、工作原理和應(yīng)用信息，以實現(xiàn)最佳的電路性能。你在使用這類電源芯片時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。