深入解析MAX1817：緊湊高效的雙輸出升壓DC-DC轉換器

在便攜式設備的電源設計中，高效、緊湊且功能強大的DC-DC轉換器至關重要。今天我們要探討的主角——MAX1817，就是這樣一款滿足多種需求的雙輸出升壓DC-DC轉換器，它能為便攜式設備同時提供主邏輯電源和LCD偏置電壓。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1817采用小巧的10引腳μMAX封裝，輸入電壓范圍為+1.5V至+5.5V，這使得它可以適配2或3節(jié)堿性電池，或者1節(jié)鋰離子電池。其主要特點包括：

• 雙升壓轉換器：主輸出可提供高達125mA的負載電流，輸出電壓可以是固定的3.3V，也能在2.5V至5.5V之間進行調(diào)節(jié)，效率最高可達88%；次級升壓轉換器則為LCD提供偏置電壓，可調(diào)節(jié)至+28V。
• 低功耗設計：具有0.1μA的關斷狀態(tài)，能最大程度減少電池消耗；靜態(tài)工作電流低至15μA，有助于延長電池使用壽命。
• 外部元件少：快速的開關頻率能夠減小外部元件的尺寸，降低設計成本和電路板空間。
• 獨立控制：兩個輸出可以獨立關斷，提高了設計的靈活性。

二、電氣特性

MAX1817的電氣特性涵蓋了多個方面，包括輸入輸出電壓范圍、啟動電壓、靜態(tài)電流、輸出電壓調(diào)節(jié)、開關參數(shù)等。在不同的工作條件下，這些參數(shù)會有所變化。例如，在溫度范圍為-40°C至+85°C時，輸入電壓范圍為1.5V至5.5V；主輸出在固定模式下輸出電壓為3.14V至3.47V，可調(diào)模式下反饋調(diào)節(jié)電壓為1.20V至1.30V。同時，要注意到一些參數(shù)在特定溫度下是通過設計保證而非生產(chǎn)測試的。這里大家可以思考一下，這些電氣特性在實際應用中會受到哪些因素的影響呢？

三、典型工作特性

通過典型工作特性曲線，我們可以更直觀地了解MAX1817的性能。這些曲線展示了主輸出效率與負載電流的關系、LCD輸出效率與負載電流的關系、啟動電壓與負載電流的關系以及無負載電源電流與輸入電壓的關系等。從這些曲線中可以看出，在不同的輸入電壓和輸出電壓條件下，轉換器的效率和性能會有所不同。比如在某些負載電流下，效率可以達到較高水平，這對于提高電池的使用效率非常重要。大家不妨思考一下，如何根據(jù)這些曲線來選擇合適的工作條件呢？

四、引腳說明

MAX1817的每個引腳都有特定的功能，正確理解和使用這些引腳是設計成功的關鍵。例如：

• FB引腳：主輸出反饋輸入。當FB接地時，主輸出電壓預設為3.3V；若要設置其他輸出電壓，可使用電阻分壓器。
• ON引腳：主升壓轉換器的開關控制。將ON連接到OUT可實現(xiàn)自動啟動，連接到GND則使IC進入關斷模式。
• ONLCD引腳：LCD輸出的開關控制。將ONLCD連接到OUT可啟用LCD輸出，連接到GND則禁用。但要注意，主輸出電壓必須≥2.4V才能啟用LCD輸出。
• FBLCD引腳：LCD輸出反饋輸入。通過從LCD輸出到FBLCD的電阻分壓器來設置電壓。

五、詳細工作原理

MAX1817的主升壓轉換器和LCD升壓轉換器的工作原理有所不同。

• 主升壓轉換器：工作在+1.5V至+5.5V的輸入電壓范圍內(nèi)，根據(jù)負載需求進行開關操作，以提供足夠的功率。當誤差放大器檢測到輸出電壓低于反饋閾值時，內(nèi)部N溝道MOSFET導通，開始一個導通時間。當達到0.75A的電流限制或最大導通時間時，MOSFET關斷，直到電感電流降為0。此外，它還使用啟動振蕩器，能夠從低至+1.2V的輸入電壓啟動。
• LCD升壓轉換器：通過一個500mA、1.1Ω的內(nèi)部N溝道開關MOSFET產(chǎn)生高達28V的LCD偏置電壓。其控制電路由主升壓轉換器的輸出供電，因此主輸出電壓必須高于欠壓鎖定電壓才能正常工作。在啟動時，它會延長最小關斷時間，以限制初始浪涌電流。

六、設計步驟

在實際設計中，需要根據(jù)具體需求設置主輸出電壓和LCD輸出電壓。

• 設置主輸出電壓：主升壓轉換器的反饋輸入（FB）具有雙模式操作。當FB接地時，主輸出電壓預設為3.3V；若要外部調(diào)節(jié)，可選擇10kΩ至100kΩ的電阻R4，并根據(jù)公式(R3 = R4[(VOUT / VFB) - 1])計算R3的值，其中(VFB = 1.25V)，(VOUT)范圍為2.5V至5.5V。
• 設置LCD輸出電壓：使用兩個外部電阻R1和R2來設置LCD輸出電壓。先選擇10kΩ至100kΩ范圍內(nèi)的R2，再根據(jù)公式(R1 = R2[(VLCD / VFBLCD) - 1])計算R1，其中(VFBLCD = 1.25V)，(VLCD)范圍為(VIN)至28V。

七、應用注意事項

在使用MAX1817進行設計時，還需要注意以下幾個方面：

• 電感選擇：高開關頻率允許使用小尺寸的表面貼裝電感，推薦使用10μH的電感，但4.7μH至47μH的電感也適用。較小的電感值可使電路尺寸更小，但輸出電流能力可能較低；較大的電感值則相反。同時，電感的飽和電流額定值應大于峰值開關電流。為了獲得最佳效率，應選擇電阻不大于每個升壓轉換器內(nèi)部N溝道FET電阻的電感。大家可以思考一下，如何根據(jù)具體的應用場景來選擇合適的電感值呢？
• 外部整流器：由于MAX1817的最大開關頻率較高，需要使用高速整流器，推薦使用肖特基二極管，其平均電流額定值應大于峰值開關電流。對于LCD輸出，也可以使用結型二極管，效率損失較小。
• 輸入和輸出旁路電容：輸入需要在靠近電感處進行局部大容量旁路，使用低等效串聯(lián)電阻（ESR）的輸入電容可以降低峰值電池電流和輸入反射噪聲。主轉換器輸出和LCD輸出應分別使用22μF及以上和1μF及以上的陶瓷電容，以減小輸出紋波電壓。
• LCD補償：LCD升壓轉換器的反饋需要一個4.7pF的前饋電容，對于可調(diào)輸出電壓的電路，可能需要更大的值，但要注意較大的電容會略微降低負載調(diào)節(jié)性能。
• 布局考慮：高頻操作對PCB布局要求較高，應使用單獨的模擬和功率接地平面，并在靠近IC的單點連接。盡量使用表面貼裝元件，減少引腳長度和走線電阻，反饋電阻的走線應盡可能短。

總之，MAX1817是一款性能出色的雙輸出升壓DC-DC轉換器，在便攜式設備電源設計中具有很大的優(yōu)勢。通過深入了解其特性和應用注意事項，我們可以更好地利用它來實現(xiàn)高效、緊湊的電源解決方案。大家在實際應用中遇到過哪些問題呢？歡迎一起交流探討。