MAX1748/MAX8726：TFT - LCD的高效三输出DC - DC转换器

在TFT - LCD的电源设计中，高效且稳定的DC - DC转换器至关重要。今天要给大家介绍的MAX1748/MAX8726三输出DC - DC转换器，就是这样一款能满足多种需求的优秀产品。

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一、产品概述

MAX1748/MAX8726采用超薄TSSOP封装（最大高度1.1mm），能将+3.3V至+5V的输入电源电压转换为三个独立的输出电压，为有源矩阵薄膜晶体管（TFT）液晶显示器（LCD）提供所需的稳压。它包含一个高功率DC - DC转换器和两个低功率电荷泵。

主要特性

1. 三个集成的DC - DC转换器：一个1MHz电流模式PWM升压调节器和两个电荷泵输出。
2. 高功率主输出：主升压转换器可产生高达13V的输出电压（VMAIN），精度达±1%，效率最高可达93%。
3. 电荷泵输出：正电荷泵输出最高可达+40V，负电荷泵输出最低可达 - 40V。
4. 内部电源排序：电源开启顺序为VMAIN先，VNEG其次，最后是VPOS。MAX1748在每个电源完成后立即软启动下一个电源，而MAX8726在VMAIN和VNEG、VNEG和VPOS的启动之间增加了延迟。
5. 其他特性：内部功率MOSFET、+2.7V至+5.5V输入电源、0.1µA关断电流、0.6mA静态电流、内部软启动、电源就绪输出以及使用超小外部组件。

二、电气特性

输入电源相关

输入电源范围为2.7V至5.5V，输入欠压阈值典型值为2.4V（上升沿，40mV迟滞）。静态电流方面，IN引脚在特定条件下为0.6 - 1mA，SUPP和SUPN引脚在相应条件下为0.4 - 0.8mA。关断电流在VSHDN = 0时，各引脚均低至0.1 - 10µA。

主升压转换器

输出电压范围从输入电压到13V，FB调节电压在0°C至+85°C为1.235 - 1.261V。工作频率为0.85 - 1.15MHz，振荡器最大占空比为78 - 90%。负载调节和线性调节性能良好，分别为0.2%和0.1% / V。LX开关导通电阻在ILX = 100mA时为0.35 - 0.7Ω，LX泄漏电流在VLX = 13V时为0.01 - 20µA。

正电荷泵

VSUPP输入电源范围为2.7 - 13.0V，工作频率为0.5 x fOSC。FBP调节电压为1.20 - 1.30V，DRVP的PCH和NCH导通电阻在不同条件下有所不同。

负电荷泵

VSUPN输入电源范围为2.7 - 13.0V，工作频率同样为0.5 x fOSC。FBN调节电压为 - 50 - +50mV，DRVN的PCH和NCH导通电阻也因条件而异。

参考电压

参考电压在 - 2µA < IREF < +50µA时为1.231 - 1.269V，参考欠压阈值在上升沿为0.9 - 1.2V。

逻辑信号

SHDN输入低电压典型值为0.9V（0.4V迟滞），高电压为2.1V。SHDN输入电流为0.01 - 1µA，RDY输出低电压在ISINK = 2mA时为0.25 - 0.5V，高电压时泄漏电流为0.01 - 1µA。

三、工作原理

主升压转换器

以1MHz的内部振荡器频率开关，通过调制MOSFET开关脉冲宽度来控制每个开关周期的功率传输并调节输出电压。在PWM操作期间，内部时钟上升沿触发触发器，开启n沟道MOSFET，当电压误差、斜率补偿和电流反馈信号之和触发多输入比较器时，开关关闭。

双电荷泵调节器

包含两个独立的低功率电荷泵。负电荷泵在第一个半周期，p沟道MOSFET开启，飞跨电容C5充电；第二个半周期，p沟道MOSFET关闭，n沟道MOSFET开启，实现电荷转移。正电荷泵在第一个半周期，n沟道MOSFET开启给飞跨电容C3充电；第二个半周期，n沟道MOSFET关闭，p沟道MOSFET开启，完成电荷转移。

四、设计要点

主升压转换器

1. 输出电压选择：通过连接从输出（VMAIN）到FB再到GND的分压器来调整输出电压，R2选择在10kΩ至20kΩ范围，根据公式(R1 = R2 [ (VMAIN / VREF ) - 1])计算R1，其中VREF = 1.25V。
2. 反馈补偿：为保证稳定性，在FB到GND之间添加由串联电阻（RCOMP）和电容（CCOMP）组成的零极点对，RCOMP为R2的一半。
3. 电感选择：电感选择需考虑输入电压、输出电压、最大电流、开关频率等因素。选择LIR在0.3至0.5之间，通过公式计算峰值电感电流和电感值。建议使用铁氧体磁芯电感，其最大电流额定值应超过IPEAK，直流电阻应小于内部n沟道FET电阻。
4. 输出电容：多数应用中10µF电容效果良好，低ESR陶瓷电容可提高性能，高容量低ESR钽电容适用于高峰值电流负载瞬变。
5. 输入电容：输入电容（CIN）可减少输入电源的电流峰值和噪声注入，一般CIN与COUT取相同值。
6. 积分电容：连接470pF电容到INTG可启用电流积分器以提高直流负载调节精度；将INTG连接到REF并添加100kΩ电阻到GND可禁用积分器以减少峰 - 峰瞬态电压。
7. 整流二极管：使用肖特基二极管，平均电流额定值应等于或大于峰值电感电流，电压额定值至少为主输出电压（VMAIN）的1.5倍。

电荷泵

1. 效率考虑：效率特性类似于线性调节器，最大效率可近似计算，负电荷泵为(Efficiency cong V{N E G} /left[V{I N} × Nright])，正电荷泵为(Efficiency cong V{POS} /left[V{IN} times(N+1)right])，N为电荷泵级数。
2. 输出电压选择：通过连接从输出到FBP或FBN再到GND或REF的分压器来调整输出电压，R4和R6选择在50kΩ至100kΩ范围，根据公式计算其他电阻。
3. 飞跨电容：初始选择0.1µF陶瓷电容，低电流应用可使用较小值。
4. 电荷泵输出电容：增加输出电容或降低ESR可减少输出纹波电压和峰 - 峰瞬态电压，根据公式(COUT geq[ IOUT /(500 kHz × VRIPPLE)])近似计算所需电容值。
5. 电荷泵输入电容：使用值等于或大于飞跨电容的旁路电容，靠近IC放置并直接连接到PGND。
6. 整流二极管：使用肖特基二极管，电流额定值等于或大于平均输出电流的4倍，正电荷泵电压额定值至少为VSUPP的1.5倍，负电荷泵为VSUPN的1.5倍。

五、PCB布局和接地

精心的印刷电路板布局对于减少接地反弹和噪声至关重要。主升压转换器输出二极管和输出电容应靠近LX和PGND引脚，电荷泵输入引脚附近放置0.1µF陶瓷旁路电容。反馈电阻分压器应靠近相应反馈引脚，PCB应设置单独的GND和PGND区域并在IC下方单点连接，使用宽功率接地迹线以提高输出功率和效率。

六、应用拓展

对于需要输出电压大于13V的应用，可级联一个外部n沟道MOSFET。选择导通电阻（RDS(ON)）低于内部n沟道MOSFET且漏极电压额定值高于主输出电压（VMAIN）的MOSFET。

在实际设计中，大家是否遇到过类似DC - DC转换器在布局或参数选择上的难题呢？不妨在评论区分享一下你的经验和问题。