MAX865：紧凑型双输出电荷泵的深度解析

在电子设计领域，电源管理是一个至关重要的环节。今天，我们将深入探讨一款非常实用的电荷泵——MAX865，它由Maxim集成产品公司推出，以其紧凑的设计和出色的性能在众多应用中崭露头角。

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产品概述

MAX865是一款采用超小µMAX封装的CMOS电荷泵DC - DC转换器。它能够从单个正输入产生正输出和负输出，并且只需要四个电容器，这大大简化了电路设计。其输入电压范围为+1.5V至+6.0V，内部振荡器频率保证在20kHz至38kHz之间，既能将噪声保持在音频范围之上，又能消耗最小的电源电流。75Ω的输出阻抗允许高达20mA的有用输出电流。

关键特性

封装优势

MAX865采用1.11mm高的8引脚µMAX封装，占用的电路板面积仅为标准8引脚SOIC的一半，这对于对空间要求较高的设计来说是一个巨大的优势。

电路简洁

只需要四个电容器，就能实现正、负双输出，大大减少了外部元件的数量，降低了成本和电路板空间。

宽输入电压范围

+1.5V至+6.0V的输入电压范围，使得它可以适应多种电源供电情况，增加了其应用的灵活性。

低噪声设计

内部振荡器频率高于音频范围，有效降低了音频干扰，适用于对噪声敏感的应用。

应用场景

• 无线手持设备：可用于低电压GaAsFET偏置、VCO和GaAsFET电源。
• 电源系统：能为数据采集系统、模拟电路等提供低成本的正负电源。
• 显示设备：适用于LCD面板的电源供应。

电气特性

电压参数

最小供应电压在负载电阻为10kΩ时为2.0V（典型值1.5V），最大供应电压为6.0V。

电流参数

在室温（+25°C）下，电源电流典型值为0.6mA，最大为1.05mA；在-40°C至+85°C温度范围内，最大为1.15mA。

振荡器频率

室温下典型值为24kHz，在-40°C至+85°C温度范围内，频率范围为18kHz至34kHz。

输出电阻

在不同条件下，输出电阻有所不同。例如，在IV+ = 1mA，IV- = 0mA，室温下为150Ω，最大为200Ω；在不同温度和负载条件下，输出电阻会有所变化。

效率参数

功率效率在负载电流为5mA时可达85%，电压转换效率在不同输出和负载条件下也有较好的表现。

工作原理

正电压倍增器

MAX865内部的振荡器产生50%占空比的时钟信号。在时钟信号的前半个周期，开关S2和S4打开，S1和S3闭合，电容C1充电至输入电压VIN；在后半个周期，S1和S3打开，S2和S4闭合，电容C1的电压向上平移VIN，电荷从C1转移到C3，使C3上的电压达到2VIN，从而产生正电源输出V+。

负转换器

负转换器的开关与正转换器相位相反。在时钟信号的后半个周期，开关S6和S8打开，S5和S7闭合，电容C2从V+（由正电荷泵提升至2VIN）充电至GND；在时钟信号的前半个周期，S5和S7打开，S6和S8闭合，电容C2上的电荷转移到C4，产生负电源输出V-。

设计要点

电容选择

为了保持最低的输出电阻，应使用具有低等效串联电阻（ESR）的电容器。电荷泵的输出电阻是C1、C2、C3和C4的ESR的函数，因此最小化电荷泵电容器的ESR可以最小化总输出电阻。在大多数应用中，四个电容器通常选用低成本的3.3µF极化电解电容器；对于对电路板空间要求较高且电流较小的应用，可以使用1µF的电容器。

并联使用

多个MAX865并联可以降低正、负转换器的输出电阻，有效输出电阻为单个器件输出电阻除以并联器件的数量。每个MAX865需要单独的C1和C2电荷泵电容器，但可以共享C3和C4储能电容器。

重负载处理

当处于重负载状态，V+向V-提供电流时，要防止V-电源高于地电位。在大电流从V+流向V-的应用中，可以在GND和V-之间使用肖特基二极管（如1N5817）进行保护。

布局和接地

良好的布局对于降低噪声非常重要。应尽量将所有组件安装在一起，缩短走线长度以减少寄生电感和电容，并使用接地平面。

总结

MAX865以其紧凑的设计、简洁的电路和出色的性能，为电子工程师提供了一个优秀的电源管理解决方案。无论是在无线手持设备、数据采集系统还是显示设备等领域，它都能发挥重要作用。在设计过程中，合理选择电容器、考虑并联使用、处理重负载情况以及优化布局和接地等要点，将有助于充分发挥MAX865的性能优势。你在使用MAX865的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。