MAX16945：适用于 EMI 敏感汽车应用的 30mA 反相电荷泵

在电子设计领域，特别是对于汽车和工业应用，找到一款能在小尺寸封装下提供高效性能且符合 EMI 要求的电荷泵并非易事。Maxim Integrated 的 MAX16945 就是这样一款出色的产品，下面就为大家详细介绍。

文件下载：MAX16945.pdf

产品概述

MAX16945 是一款超小型、单片式 CMOS 电荷泵电压反相器，输入电压范围为 +1.4V 至 +5.5V。它具有超低的 12Ω 输出电阻，在 +105°C 时可提供高达 30mA 的负载电流，且效率极高。该器件工作频率为 125kHz，允许使用小型外部组件，再加上微功耗关断模式和较宽的温度范围，使其非常适合汽车和工业应用。

产品特性

宽输入电压范围

+1.4V 至 +5.5V 的输入电压范围，能适应多种不同的电源环境，增加了产品的适用性。

高输出电流

在 +105°C 时能保证 30mA 的输出电流，满足大多数应用的功率需求。

低 EMI 设计

通过压摆率限制来降低 EMI，这对于对电磁干扰敏感的汽车应用来说至关重要。

低功耗关断模式

逻辑控制的关断电流低至 0.1µA，有效节省了能源。

低输出电阻

仅 12Ω 的输出电阻，有助于提高输出效率。

限流保护

启动电流受限，可防止过大电流对器件造成损坏。

小封装

采用 6 引脚 SOT23 封装，节省了电路板空间。

汽车级认证

符合 AEC - Q100 标准，适用于汽车电子应用。

应用领域

• 汽车和工业设备：满足这些领域对稳定性和可靠性的高要求。
• 小型 LCD 面板：为其提供合适的负电源。
• 从 +5V 或 +3.3V 逻辑电源产生负电源：方便系统的电源设计。
• GaAsFET 偏置电源：为相关器件提供稳定的偏置电压。
• 手持终端和 PDA：适用于对尺寸和功耗有严格要求的设备。

电气特性

电源电压范围

在不同温度下，电源电压范围有所不同，在 0°C 至 +105°C 时为 1.5V 至 5.5V。

静态和关断电流

静态供电电流在不同温度下有相应的数值，关断供电电流在 VSHDN = 0 时极低，仅 0.002 - 1µA（TA = +25°C）。

短路电流

输出短路到地时，短路电流为 170mA（TA = +25°C）。

振荡器频率

在 TA = +25°C 时，振荡器频率为 70 - 180kHz，典型值为 125kHz。

电压转换效率

在 IOUT = 0，TA = +25°C 时，电压转换效率高达 99 - 99.9%。

输出电阻

在不同温度和输出电流条件下，输出电阻有所变化，在 TA = +25°C 且 IOUT = 30mA 时为 12Ω。

典型应用电路及设计要点

典型应用电路

典型应用电路仅需几个外部电容，包括飞跨电容 C1、储能电容 C2 和输入旁路电容 C3（如有必要）。

电容选择

• 飞跨电容（C1）：增加其值可降低输出电阻，但超过一定值后效果不明显，因为此时输出电阻主要受内部开关电阻和电容 ESR 影响。
• 输出电容（C2）：增大其值可降低输出纹波电压，减小 ESR 可同时降低输出电阻和纹波。
• 输入旁路电容（C3）：建议使用与 C1 相同值的电容，以降低输入电源的交流阻抗和开关噪声的影响。

效率考量

MAX16945 的效率在低输出电流时主要受静态供电电流（IQ）影响，在高输出电流时主要受输出阻抗（ROUT）影响。效率计算公式为：(eta cong frac{I{OUT }}{I{OUT }+I{Q}}left(1-frac{I{OUT } × R{OUT }}{V{IN }}right))，其中输出阻抗近似为：(R{OUT } cong frac{1}{left(f{OSC }right) × C 1}+2 R{SW}+4 ESR{C 1}+ESR_{C 2})。

多种应用方式

级联设备

两个 MAX16945 级联可产生更大的负电压，但需注意输出电阻会增加，且第 n 级级联电路的最大负载电流和启动电流不能超过第 (n - 1) 级电路的最大输出电流能力。

并联设备

并联多个 MAX16945 可降低输出电阻，每个设备需要自己的电荷泵电容（C1），而储能电容（C2）为所有设备共用。

组合倍压/反相器

在特定电路中，可同时实现反相和倍压功能，但要确保两个输出端的电流总和不超过 30mA。

重负载连接到正电源

在重负载情况下，若有较高电源向 OUT 端提供电流，需在 GND 和 OUT 之间连接一个肖特基二极管（如 1N5817），以防止 OUT 端电源被拉到高于地电位。

布局和接地

良好的布局对于降低噪声至关重要。应将所有组件尽可能靠近安装，缩短走线以减少寄生电感和电容，并使用接地层。

总结

MAX16945 以其出色的性能、小封装和丰富的应用方式，为 EMI 敏感的汽车和工业应用提供了一个优秀的解决方案。电子工程师在设计相关产品时，可以考虑这款电荷泵，以实现高效、稳定的电源设计。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎一起交流探讨。