MAX8570 - MAX8575：高效LCD升压转换器的设计与应用

在电子设备的设计中，电源管理是至关重要的一环。对于小型LCD面板等设备，需要高效、稳定的升压转换器来提供合适的电压。今天，我们就来详细探讨一下MAX8570 - MAX8575系列的LCD升压转换器。

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一、产品概述

MAX8570系列LCD升压转换器采用内部n沟道开关和内部p沟道输出隔离开关，可在2.7V至5.5V的电源电压下工作，输出电压最高可达28V。其独特的控制方案能在广泛的负载条件下实现最高效率，内部MOSFET开关减少了外部元件数量，高达800kHz的高开关频率允许使用微小的表面贴装元件。

该系列有三种电流限制选项：

• MAX8570和MAX8572使用110mA电流限制，适用于低电流应用，可减少纹波和元件尺寸。
• MAX8574和MAX8575使用500mA电流限制，能满足高功率需求，可在20V时提供高达20mA的电流。
• MAX8571和MAX8573使用250mA电流限制，在纹波和功率之间取得平衡。

此外，该系列还具备低静态电流和True Shutdown™模式以节省功率。部分型号允许用户将输出电压设置在3V至28V之间，而部分型号则预设为15V输出。

二、产品特性

1. 输出电压

有15V固定输出或最高可达28V的可调输出电压两种选择，能满足不同应用的需求。

2. 安全特性

具备保护功能，可防止输出故障，确保设备在异常情况下的安全性。

3. 供电能力

可从单节Li+电池在20V时提供20mA电流，为设备提供稳定的电源。

4. 高效节能

True Shutdown模式可有效降低功耗，效率高达87%。

5. 高开关频率

高达800kHz的开关频率，允许使用小型元件，减小电路板尺寸。

6. 封装形式

采用小型6引脚SOT23和µDFN（仅MAX8570）封装，节省空间。

三、应用领域

• LCD偏置发生器：为LCD面板提供稳定的偏置电压。
• 聚合物LED（OLED）：满足OLED的供电需求。
• 手机或无绳电话：为移动设备提供高效的电源转换。
• 掌上电脑：为掌上电脑的LCD屏幕提供合适的电压。
• 个人数字助理（PDA）：确保PDA的正常运行。
• 组织者：为组织者设备的显示部分提供电源。
• 手持终端：适用于各种手持终端设备。

四、引脚配置

不同型号的引脚配置有所不同，主要引脚包括VCC（输入电压供应）、FB（用于设置输出电压的反馈引脚）、SHDN（关断输入）、LX（电感开关连接）、SW（隔离开关输出）和GND（接地）等。在实际应用中，需要根据具体型号和电路要求正确连接引脚。

五、电气特性

1. 电压范围

VCC输入电压范围为2.70V至5.50V，能适应多种电源供应。

2. 电流参数

VCC供电电流典型值为35μA，关断电流低至0.05μA，有效降低功耗。

3. 调节特性

线路调节和负载调节性能良好，确保输出电压的稳定性。

4. 开关特性

LX开关电流限制根据不同型号有所不同，开关频率最高可达800kHz。

六、典型工作特性

通过一系列图表展示了输出电压与电源电压、负载电流、温度等参数的关系，以及效率与电池电压、负载电流的关系等。这些特性曲线有助于工程师在设计时更好地了解产品的性能，从而优化电路设计。

七、详细工作原理

1. 控制方案

采用最小关断时间电流限制控制方案，工作在不连续模式。内部p沟道MOSFET开关在转换器工作时将VCC连接到SW为电感供电，关断时将输入电源与电感断开。n沟道MOSFET开关用于提升输出电压，当电流达到电流限制时，开关关闭，电感电流通过二极管为输出供电。

2. 输出电压设置

MAX8570、MAX8571和MAX8574的输出电压可通过电阻分压器从VCC调节到28V，计算公式为 (R 1=R 2left(frac{V{OUT }}{V{FB}}-1right)) ，其中 (VFB = 1.226V) 。MAX8572、MAX8573和MAX8575则具有固定的15V输出。

3. 关断模式

将SHDN引脚拉低可进入关断模式，此时电源电流降至0.05μA（典型值），输出与输入断开，LX进入高阻抗状态。True Shutdown模式通过内部p沟道MOSFET开关在关断时断开输出与输入的连接，消除了关断期间的输入功率消耗。

4. 软启动

采用两种软启动机制，当使用True Shutdown功能时，内部高端p沟道开关的栅极缓慢开启以防止浪涌电流；当VFB小于0.5V时，内部n沟道开关的最小关断时间从1μs增加到5μs以控制浪涌电流。

5. 电感独立供电

IC和电感可以使用独立的电源，允许使用低至0.8V或高于转换器VCC工作范围的电压。但在这种配置下，关断时输出不再与输入断开。

八、保护特性

MAX8570系列具备多种保护特性，能够应对常见的应用故障，如输出电容缺失、反馈电阻断开、二极管故障等。与其他升压转换器相比，该系列在遇到故障时能更好地保护自身和下游电路，避免元件损坏。

九、设计步骤

1. 电感选择

较小的电感值通常具有较小的物理尺寸，但较大的电感值可能提供更多的输出功率。电感的饱和电流额定值应大于峰值开关电流，推荐电感值范围为10μH至100μH。

2. 电流限制选择

根据应用所需的最大输出功率和最小电源电压计算所需的峰值LX电流限制，选择具有合适电流限制的IC。

3. 二极管选择

由于开关频率高达800kHz，需要使用高速整流器，推荐使用肖特基二极管，其平均电流额定值应大于峰值开关电流，反向击穿电压应大于输出电压。

4. 电容选择

推荐使用具有X7R或X5R温度特性的小型陶瓷表面贴装电容，因其尺寸小、成本低、等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）低。对于输出和VCC旁路电容，通常使用1μF陶瓷电容；对于SW或电感电源，推荐使用4.7μF或更大的陶瓷电容。

十、应用信息

1. 负输出电压

通过添加二极管/电容电荷泵可以生成负输出电压，用于LCD偏置。但需要注意防止正输出负载较小时负输出电压漂移的问题，可通过预加载正输出来解决。

2. PCB布局

仔细的印刷电路板布局对于最小化接地反弹和噪声至关重要。应将GND引脚和输入、输出电容的接地焊盘尽可能靠近，连接到LX的线路应尽可能短，反馈电阻应靠近FB引脚，反馈走线应远离嘈杂区域。

总之，MAX8570 - MAX8575系列LCD升压转换器以其高效、稳定的性能和丰富的功能，为电子工程师在设计小型LCD面板等设备时提供了可靠的电源解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理选择型号，并按照设计步骤进行电路设计和布局，以充分发挥该系列产品的优势。你在使用这类升压转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。