MAX1729：ECB和LCD显示偏置电源的理想之选

在电子设备中，ECB和LCD显示屏的性能表现至关重要，而合适的偏置电源则是保障其稳定工作的关键因素。今天，我们就来深入了解一款专为ECB和LCD显示偏置供电设计的芯片——MAX1729。

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一、产品概述

MAX1729是一款微功耗升压/降压DC - DC转换器，它采用独特的架构，先通过升压DC - DC转换器，再经过线性稳压器，实现了升压/降压电压转换，同时有效降低了输出纹波。相较于竞争的SEPIC和反激拓扑，它允许使用更小的电感器，大大节省了空间。其静态电流低至67μA（典型值），逻辑控制的关断模式可将静态电流进一步降低至0.4μA（典型值）。

该芯片具有一个可动态调整输出电压的输入，能控制显示颜色或对比度。它提供内部和外部两种反馈模式，内部反馈模式下输出电压范围为2.5V至16V，且能将温度漂移控制在±11ppm/°C；外部反馈模式则可根据不同显示屏定制输出电压范围。此外，片上温度传感器带有正温度系数，能为LCD/ECB显示的温度特性提供补偿。

二、产品特性

高精度与稳定性

• 高精度参考电压：参考电压精度达到±1%，确保了输出电压的准确性。
• 低输出电压漂移：输出电压漂移仅为±11ppm/°C，在不同温度环境下能保持稳定的输出。
• 片上温度传感器输出：可对LCD/ECB显示的温度特性进行补偿，保证显示颜色和对比度的一致性。

宽输入输出范围

• 输入电压范围：支持+2.7V至+5.5V的输入电压，能适应多种电源环境。
• 输出电压范围：内部反馈模式下为+2.5V至+16V，外部反馈模式下可根据需求编程调整。

低功耗设计

• 低供电电流：正常工作时供电电流为67μA，关断电流低至0.4μA，有效降低了功耗。

封装与评估

• 小巧封装：采用10引脚的µMAX封装，最大高度仅1.09mm，节省了电路板空间。
• 评估套件：提供评估套件（MAX1729EVKIT），方便工程师进行测试和开发。

三、应用领域

MAX1729广泛应用于多个领域，如ECB显示偏置与颜色调整、LCD显示偏置与对比度调整，以及手机、个人数字助理等设备中。

四、电气特性

电压与电流参数

• 工作电压范围：2.7V至5.5V，确保了在不同电源条件下的稳定工作。
• 欠压锁定阈值：2.0V至2.6V，当输入电压低于此阈值时，升压和LDO输出将被禁用。
• 供电电流：IN引脚供电电流典型值为37μA，PS引脚供电电流典型值为30μA，关断供电电流低至0.4μA。
• 输出电压：最小输出电压在不同温度下有所变化，最大输出电压可达16.4V。

温度系数与增益

• 输出电压温度系数：在0°C至+85°C范围内为±11ppm/°C，在 - 40°C至+85°C范围内为±18ppm/°C。
• CTLIN到VOUT增益：在不同温度和占空比条件下，增益范围为13.60V/100%至14.20V/100%。

其他参数

• 最大输出电流：可达2.5mA，能满足大多数显示设备的需求。
• TC输出电压：在+25°C时为1.178V至1.278V，TC输出温度系数在不同温度范围内有所变化。

五、典型工作电路与特性

典型工作电路

典型工作电路中，输入电压VIN范围为2.7V至5.5V，输出电压VOUT范围为+2.5V至+16V。通过数字PWM控制器和相关引脚的配合，实现对输出电压的控制。

典型工作特性

• 空载供电电流与电源电压关系：随着电源电压的变化，空载供电电流也会相应改变。
• 效率与输出电流关系：在不同输出电压和电源电压条件下，效率会随着输出电流的变化而变化。
• 最大输出电流与电源电压关系：最大输出电流受电源电压的影响。
• PS到OUT的电源抑制比：能有效抑制电源干扰，提高输出电压的稳定性。

六、引脚说明

引脚	名称	功能
1	IN	电源输入，需用0.1μF电容旁路到地，并连接到电感器（L1）的电源端。
2	TC	温度传感器输出，用1000pF电容旁路到地。
3	REF	参考电压输出，用0.1μF电容旁路到地。
4	COMP	补偿引脚，内部反馈模式下用1μF电容旁路，外部反馈模式下是CTLIN的缓冲反相版本。
5	FB	反馈和模式控制输入，连接到地可实现内部反馈模式操作。
6	CTLIN	控制输入，驱动低电平超过1.2ms可使器件进入关断模式。
7	OUT	用1.0μF电容旁路到地。
8	PS	升压转换器的输出和LDO的输入，用0.068μF电容旁路到地。
9	LX	内部MOSFET开关的漏极。
10	GND	接地。

七、详细设计与应用

升压转换器

MAX1729的DC - DC升压转换器由片上N沟道MOSFET、二极管和误差比较器组成。其独特的PFM控制系统根据输入和输出电压值调整开关的导通和关断时间，维持不连续导通，设置峰值电感电流。当误差比较器检测到线性稳压器两端的压降小于约0.6V时，内部开关导通，电感电流上升；开关关断后，电感电流下降，VPS升高。

线性稳压器

PNP低压差线性稳压器将升压转换器的输出调节到所需的输出电压。升压转换器的调节电路使线性稳压器的输入电压比输出电压高约0.6V，以避免稳压器进入压差状态，增强纹波抑制能力。同时，线性稳压器具有短路保护功能，可将输出电流限制在约6mA。

温度传感器输出

温度传感器输出电压VTC随温度变化，典型变化率为16.5mV/°C，在室温下与参考电压近似相等。该输出可用于补偿温度变化引起的ECB颜色或LCD对比度变化，可通过ADC读取并用于修改外部PWM控制信号，或在外部反馈模式下直接加入反馈电阻网络。

控制信号

外部生成的PWM控制信号在内部反馈模式下控制VOUT，在外部反馈模式下影响VOUT。若CTLIN保持低电平超过1.24ms，MAX1729进入关断模式，降低供电电流。推荐CTLIN频率在2kHz至12kHz之间。

内部反馈模式

在内部反馈模式下，CTLIN信号经过反相缓冲、电平转换后通过电阻输出到COMP，再经过内部电阻（典型值33kΩ）和C6滤波后，由内部反馈网络设置VOUT。若使用温度补偿，可通过ADC读取温度传感器输出电压来调整PWM控制信号的占空比。

外部反馈模式

在外部反馈模式下，MAX1729的输出电压由PWM控制信号的占空比和外部电阻网络控制。CTLIN信号经过反相、电平转换后直接送到COMP，经过R3、R4和C6滤波后加入反馈节点。

设计步骤

内部反馈模式设计

对于3kHz的PWM控制信号，C6使用1μF低漏电陶瓷电容；对于更高频率的PWM控制信号，可将C6的值减小到1μF至0.22μF之间。VOUT由公式(V{OUT }=V{OUT(MIN) }+ Duty Cycle cdot Gain)确定，其中(V{OUT(MIN)})为2.45V，Gain标称值为13.95V/100%。若使用DC控制信号调整输出电压，VOUT由公式(V{OUT } approx 24.67 V{FB}-22.71 V{COMP })确定。

外部反馈模式设计

假设流入FB引脚的电流为零，FB引脚电压为1.228V，通过对流入FB的电流求和可求解VOUT： (V{OUT }=R 1left(frac{1}{R 1}+frac{1}{R 2}+frac{1}{R 3+R 4}+frac{1}{R 5}right) V{FB}-left(frac{R 1}{R 3+R 4}right) V{COMP }-left(frac{R 1}{R 5}right) V{TC})

同时，可根据以下公式计算外部组件值：

1. 选择最大反馈电流，求解R1：(R 1=frac{V{MAX }-V{FB}}{I_{FB}})
2. 计算R3和R4：(R4 = R3)，(R 3=1 / 2left(frac{R 1}{V{MAX }-V{MIN }}right) V_{FB})
3. 若需要一阶温度补偿，计算R5：(R 5=left(frac{R 1}{ Tempco }right) 16.5 mV /^{circ} C)
4. 求解VCOMP：(V{COMP }=V{FB}left[1-left( Duty Cycle cdot frac{R 4}{R 3+R 4}right)right])
5. 求解R2：(frac{1}{R 2}=frac{1}{V{FB}}left(frac{V{OUT }}{R 1}+frac{V{COMP }}{R 3}+frac{V{FB}}{R 5}right)-left(frac{1}{R 1}+frac{1}{R 3}+frac{1}{R 5}right))

组件选择

电感器

为了最大化输出电流（典型值2.5mA），可使用220μH的电感器，其直流电阻应小于10Ω，饱和电流应超过35mA。若需要降低峰值电感电流，可使用470μH的电感器，其直流电阻应小于20Ω，饱和电流应超过18mA，此时输出电流通常限制在1mA以下。

电容器

输出电容器C2的等效串联电阻（ESR）直接影响输出纹波，为了最小化输出纹波，应使用低ESR电容器。常见的陶瓷电容器体积小、成本低，能在大多数应用中产生可接受的输出纹波。

八、PCB布局考虑

合理的PCB布局对于降低输出纹波和提高效率至关重要。建议使用接地平面，尽量减小C1、C2与MAX1729的GND之间的间距，并将电感器尽可能靠近LX和IN引脚。可参考MAX1729评估套件的PCB布局示例。

综上所述，MAX1729凭借其高精度、低功耗、宽输入输出范围等优点，为ECB和LCD显示偏置供电提供了优秀的解决方案。在实际设计中，工程师们可以根据具体需求，合理选择工作模式和组件，以实现最佳的性能表现。你在使用MAX1729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。