MAX662A：高性能 +12V 电荷泵 DC - DC 转换器的设计与应用

在电子设计领域，为特定应用选择合适的电源转换芯片至关重要。今天要给大家介绍的 MAX662A 是一款 regulated +12V、30mA 输出的电荷泵 DC - DC 转换器，它在诸多方面展现出了独特的优势，下面我们就来详细了解一下。

文件下载：MAX662A.pdf

一、产品概述

MAX662A 能够从低至 4.75V 的输入提供稳定的 +12V ±5% 输出，以满足字节宽闪存编程的需求。与传统的转换器不同，它无需电感，仅需几个廉价的电容就能实现功能，并且整个电路完全可以采用表面贴装技术，占用的电路板空间小于 (0.1in^2)。它是 MAX662 的引脚兼容升级版，具有更低的静态电流和关断电流，能在全温度范围内保证输出电流。

二、应用场景

1. +12V 闪存编程电源：为闪存编程提供稳定的 +12V 电源，确保编程过程的准确性和可靠性。
2. 紧凑型 +12V 运算放大器电源：满足运算放大器对 +12V 电源的需求，且因其体积小，适合用于对空间要求较高的设计。
3. 低压系统中的开关 MOSFET：在低压系统中为 MOSFET 提供合适的驱动电压，实现开关功能。
4. 双输出 +12V 和 +20V 电源：通过特定的电路设计，可以同时提供 +12V 和 +20V 两种输出电压，满足不同负载的需求。

三、典型特性

1. 输出电压：提供稳定的 +12V ±5% 输出电压，确保在不同负载和输入电压条件下都能保持输出电压的稳定。
2. 电源电压范围：支持 4.5V 至 5.5V 的电源电压范围，具有较好的适应性。
3. 输出电流：保证 30mA 的输出电流，能够满足大多数应用的需求。
4. 无电感设计：仅使用 4 个电容，无需电感，降低了成本和电路板空间的占用。
5. 低静态电流：静态电流仅为 185µA，在待机状态下能有效降低功耗。
6. 逻辑控制关断：通过逻辑控制，关断电流可低至 0.5µA，进一步节省能源。
7. 封装形式：提供 8 引脚窄 SO 和 DIP 封装，方便不同的电路板布局和焊接工艺。

四、工作原理

MAX662A 采用内部电荷泵和外部电容来产生 +12V 电压。当 S1 开关闭合、S2 开关断开时，电容 C1 和 C2 充电至 VCC；然后 S1 开关断开、S2 开关闭合，C1 和 C2 串联在 VCC 和 VOUT 之间，实现电压三倍功能。通过脉冲跳过反馈方案将输出电压调整到 12V ±5%。在一个振荡周期内，能量从电荷泵电容转移到输出滤波电容和负载。随着负载电流增加或输入电源电压降低，给定时间内的周期数会增加。在极限情况下，电荷泵连续工作，振荡频率约为 500kHz。

五、关断模式

当 SHDN 为逻辑高电平时，MAX662A 进入关断模式。SHDN 是一个 TTL/CMOS 兼容的输入信号，内部上拉至 VCC。在关断模式下，电荷泵开关动作停止，VIN 通过一个 1kΩ 开关连接到 VOUT。进入关断状态时，VOUT 通常在 13ms 内下降到 VCC。将 SHDN 连接到地可实现正常工作。当 (VCC = 5V) 时，SHDN 变为低电平后，输出通常在 400µs 内达到 12V。

六、电容选择

1. 电荷泵电容 C1 和 C2：电容值至关重要，建议使用 0.22µF 至 1.0µF 范围内的陶瓷或钽电容。对于需要在宽温度范围或军事温度范围内工作的应用，建议使用 1.0µF 的钽电容。
2. 输入和输出电容 C4 和 C5：输入旁路电容（C4）和输出滤波电容（C5）的类型会影响性能。建议使用钽电容、陶瓷电容或铝电解电容。为了实现最小尺寸，可使用 Sprague 595D475X9016A7 表面贴装电容；为了降低纹波，可使用低 ESR 的通孔陶瓷或钽电容；为了降低成本，可使用铝电解或钽电容。

七、布局考虑

由于 MAX662A 的振荡频率较高，布局设计非常关键。良好的布局可以确保稳定性，并有助于在重负载下保持输出电压。为了获得最佳性能，应使用非常短的连接到电容，重要性顺序为：C4、C5、C1、C2。

八、应用电路设计

1. 闪存 EEPROM 应用：图 3a 所示的电路是一个 +12V ±5% 30mA 的闪存 EEPROM 编程电源。微处理器通过 SHDN 引脚控制编程电压。当 SHDN 为低电平时，输出电压上升到 +12V 以促进闪存编程；当 SHDN 为高电平时，输出电压通过内部 1kΩ 电阻连接到 (VIN)。
2. 并联设备：两个 MAX662A 可以并联以增加输出驱动能力。VCC、VOUT 和 GND 引脚可以并联，减少引脚数量。如果两个设备可以靠近放置，可以使用单个旁路电容和单个输出滤波电容，电容值加倍；如果不能靠近放置，则使用单独的旁路和输出电容。无论并联设备的数量如何，最大连续电流不得超过 50mA。
3. 12V 和 20V 双输出电源：使用图 4 所示的电荷泵电压倍增电路，MAX662A 可以从单个 +5V 电源产生 +20V 电源。图 5 显示了 +20V 电源的电流能力。

九、总结

MAX662A 是一款功能强大、性能稳定的电荷泵 DC - DC 转换器，适用于多种应用场景。在设计过程中，我们需要根据具体的应用需求选择合适的电容，注意布局设计，以确保其性能的发挥。大家在实际应用中有没有遇到过类似芯片的使用问题呢？可以一起交流探讨。