MAX619：高效的5V电荷泵DC - DC转换器

在电子设备的电源设计中，如何高效地将低电压转换为稳定的高电压是一个关键问题。特别是对于小型、便携式和电池供电的应用，对电源转换芯片的尺寸、效率和性能都有很高的要求。MAX619作为一款专门设计的电荷泵DC - DC转换器，为这些应用提供了出色的解决方案。

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1. 产品概述

MAX619是一款升压电荷泵DC - DC转换器，能够在2V至3.6V的输入电压范围内（适用于两节电池），提供稳定的5V ±4%输出电压，最大输出电流可达50mA。它具有以下显著特点：

• 小尺寸：整个电路仅需四个外部电容（两个0.22µF的飞跨电容以及输入和输出各一个10µF的电容），占用的电路板空间小于0.1平方英寸。
• 低功耗：工作时的最大电源电流为150µA，关断时的最大电源电流仅为1µA，非常适合电池供电的应用。
• 多种封装：提供8引脚DIP和SO封装，方便不同的应用需求。

2. 应用场景

MAX619的应用范围广泛，包括但不限于以下几个方面：

• 电压转换：将两节电池的电压转换为5V，或者实现本地3V到5V的转换。
• 便携式设备：如便携式仪器、手持终端等，为其提供稳定的5V电源。
• 微处理器系统：为基于电池供电的微处理器系统提供5V电源。
• 闪存编程：作为5V闪存编程器的电源。
• 运算放大器供电：为紧凑型5V运算放大器提供电源。

3. 引脚配置与功能

3.1 引脚配置

引脚编号	引脚名称	功能
1	C1+	电容C1的正端
2	IN	输入电源电压
3	OUT	+5V输出电压，关断模式下输出电压为0V
4	C2+	电容C2的正端
5	C2 -	电容C2的负端
6	GND	接地
7	SHDN	高电平有效CMOS逻辑电平关断输入
8	C1 -	电容C1的负端

3.2 工作原理

MAX619通过内部电荷泵和外部电容，将2V至3.6V的输入电压转换为稳定的5V输出。内部采用脉冲跳跃控制器来调节输出电压，当输出电压开始下降时，电荷泵启动工作。为了在整个输入电压范围内保持最高效率，内部电荷泵根据输入电压的不同采用不同的工作模式：

• 当输入电压在3.0V至3.6V之间时，作为电压倍增器工作。
• 当输入电压在2.0V至2.5V之间时，作为电压三倍增器工作。
• 当输入电压在2.5V至3.0V之间时，在倍增器和三倍增器模式之间交替切换。

此外，内部比较器会选择输入电压（VIN）或输出电压（VOUT）中较高的一个来运行内部电路，进一步提高效率。例如，当VIN = 2V且输出电流为20mA时，效率通常可达80%。

4. 电气特性

4.1 电压与电流参数

• 输入电压范围：2V至3.6V
• 输出电压：在不同的输入电压和输出电流条件下，输出电压稳定在5V ±4%。例如，当2.0V ≤ VIN ≤ 3.6V且0mA ≤ IOUT ≤ 20mA时，输出电压在4.8V至5.2V之间。
• 输出纹波：在空载到满载的情况下，输出纹波最大为100mV。
• 无负载电源电流：在2V ≤ VIN ≤ 3.6V且IOUT = 0mA时，最大为170µA。
• 关断电源电流：不同型号有所不同，MAX619C/E最大为1µA，MAX619M最大为10µA。

4.2 效率与频率参数

• 效率：在不同的输入电压和输出电流条件下，效率表现良好。例如，当VIN = 3V且IOUT = 20mA或30mA时，效率可达82%；当VIN = 2V且IOUT = 20mA时，效率为80%。
• 开关频率：满载时开关频率为500kHz。

5. 电容选择与布局考虑

5.1 电容选择

• 电荷泵电容C1和C2：其值在0.22µF至1.0µF之间，建议使用陶瓷或钽电容。较大的电容（最大可达50µF）可以使用，但会增加输出纹波。
• 输入和输出电容C3和C4：电容类型（钽电容、陶瓷电容或铝电解电容）对性能有影响。为了实现最小尺寸，可以使用Sprague 595D106X0010A2表面贴装电容；为了降低纹波，建议使用大的、低等效串联电阻（ESR）的陶瓷或钽电容；为了降低成本，可以使用铝电解或钽电容。当使用陶瓷电容时，C3和C4的值可以分别降低到2µF和1µF。

5.2 布局考虑

由于MAX619的振荡器频率较高，良好的布局非常重要。应使用非常短的连接到电容，以确保稳定性并在重负载下保持输出电压。

5.3 并联设备

两个MAX619可以并联以增加输出驱动能力。IN、OUT和GND引脚可以并联，但C1和C2引脚不能。输入旁路电容和输出滤波电容在一定程度上可以共享，具体取决于电路的物理距离和输出纹波的要求。

6. 总结

MAX619是一款功能强大、性能出色的5V电荷泵DC - DC转换器，适用于各种小型、便携式和电池供电的应用。通过合理选择电容和优化布局，可以充分发挥其优势，为电子设备提供稳定、高效的电源解决方案。在实际应用中，你是否遇到过类似的电源转换问题？你是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。