探索MAX1686/MAX1686H：SIM卡3V至5V调节电荷泵的卓越解决方案

在当今的便携式电子设备中，如GSM手机、PCS手机等，稳定且高效的电源管理至关重要。MAX1686和MAX1686H作为MAXIM推出的用于SIM卡的3V至5V调节电荷泵，为这些设备提供了可靠的电源解决方案。下面，我们就来深入了解这两款电荷泵的特点、性能及应用。

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一、产品概述

MAX1686专为便携式应用中的双电压用户识别模块（SIM）卡供电而设计，例如GSM手机。它采用1MHz的电荷泵，能将2.7V至4.2V的输入电压转换为稳定的5V输出。其中，MAX1686H的标称输出电压为5.0V，而MAX1686则设定为4.75V，以降低SIM卡的电流消耗。该电荷泵的静态电源电流仅为45µA，当为3V的SIM卡供电且电荷泵禁用时，电流可降至3µA。此外，内部的输入/输出短路开关可为3V的SIM卡提供电源。

二、产品特性

1. 宽输入电压范围

支持2.7V至4.2V的输入电压范围，能适应多种电源环境。

2. 低功耗

• 静态电源电流低至45µA，关机模式下电源电流仅0.1µA，有效降低了设备的功耗。
• 当为3V的SIM卡供电且电荷泵禁用时，电流可进一步降低至3µA。

  3. 稳定的输出电压

• MAX1686H提供5.0V的稳压输出，MAX1686提供4.75V的稳压输出，满足不同SIM卡的电压需求。
• 输出电流最小可达12mA，能为SIM卡提供充足的电力。

  4. 小尺寸与少外部元件

  采用超小的8引脚µMAX封装，仅需三个外部电容，节省了电路板空间。

  5. 保护功能

  具备软启动和短路保护功能，提高了设备的可靠性和稳定性。

三、应用领域

• GSM蜂窝电话：为SIM卡提供稳定的电源，确保手机通信的正常运行。
• PCS手机：满足PCS手机对SIM卡电源的需求。
• 便携式POS终端：为POS终端中的SIM卡提供可靠的电源支持。
• 个人通信器：保障个人通信器中SIM卡的正常工作。

四、电气特性

1. 输入电压与欠压锁定

输入电压范围为2.7V至4.2V，输入欠压锁定阈值电压在0.8V至1.6V之间。

2. 电源电流

• 电荷泵启用且无负载时，静态电源电流典型值为45µA。
• 电荷泵禁用且无负载时，电源电流低至3µA。
• 关机模式下，电源电流仅0.1µA。

  3. 输出电压

• MAX1686在输入电压为2.7V至4.2V、负载为0至12mA时，输出电压范围为4.55V至5.25V，典型值为4.75V。
• MAX1686H的输出电压范围为4.75V至5.25V，典型值为5.00V。

  4. 开关电阻与短路电流

• 输入到输出开关导通电阻在2.5Ω至5Ω之间。
• 输出放电开关导通电阻在80Ω至200Ω之间。
• 输出短路电流在20mA至200mA之间。

  5. 逻辑输入与电荷泵频率

• 逻辑输入低电压为0.3VIN至0.5VIN，高电压为0.5VIN至0.7VIN。
• 电荷泵频率在700kHz至1300kHz之间，典型值为1000kHz。

五、工作模式与控制

1. 3V与5V模式

MAX1686/MAX1686H提供3V和5V两种工作模式。在3V模式下，输入通过2.5Ω的开关连接到输出；在5V模式下，MAX1686的输出电压稳定在4.75V（MAX1686H为5.00V），并能提供超过12mA的负载电流。

2. 电荷泵控制

采用Skip Mode控制方案，当比较器检测到输出电压过低时，1MHz的振荡器启用，电荷泵开始工作；当输出电压高于调节值时，振荡器禁用，电荷泵停止工作。这种控制方式能在较宽的输出电流范围内实现高效调节。

3. 软启动

在5V模式下，启动电流通过软启动控制限制在典型值200mA，直到输出电压达到VIN / 2。在此期间，输入通过50Ω的P沟道MOSFET连接到输出，电荷泵禁用。当输出电压在VIN / 2和4.75V（MAX1686H为5.00V）之间时，电荷泵开始工作，但开关S2的导通电阻限制在50Ω，以限制启动时的电流浪涌。软启动完成后，开关S2的导通电阻减小，以降低损耗。 在3V模式下，启动电流通过连接在输入和输出之间的50Ω P沟道MOSFET限制，直到输出电压达到VIN / 2，之后导通电阻降至2.5Ω。

4. 关机模式

将SHDN引脚拉低可使设备进入关机模式，此时振荡器、控制逻辑和参考电压禁用，无负载电源电流降至小于1µA，输出通过内部N沟道FET主动放电并与输入断开。在正常工作时，SHDN引脚应拉高或连接到输入。

六、应用信息

1. 电容选择

MAX1686仅需三个外部电容，电容值与输出电流能力、噪声和开关频率密切相关。一般来说，传输电容（CX）最小，输入电容（CIN）是CX的两倍，输出电容（COUT）是CX的10至50倍。建议的电容值为CIN = 0.1µF，CX = 0.047µF，COUT = 2.2µF。对于低至2.7V的输入电压，推荐CIN = 0.47µF，CX = 0.22µF，COUT = 10µF。此外，在输出端添加一个0.1µF的电容可提高满载启动能力并降低高输入电压下的输出纹波。

2. 布局考虑

由于开关频率高和峰值电流大，PCB布局至关重要。所有电容应靠近IC焊接，接地和电源地应通过短而低阻抗的走线连接。在多层板上，应使用元件侧铜填充来布线星型接地，然后通过过孔连接到内部接地平面。确保负载直接连接在输出滤波电容两端。

七、总结

MAX1686/MAX1686H作为专为SIM卡设计的3V至5V调节电荷泵，具有宽输入电压范围、低功耗、稳定输出电压、小尺寸和保护功能等优点。在实际应用中，合理选择电容和优化PCB布局能充分发挥其性能。希望通过本文的介绍，能帮助电子工程师更好地了解和应用这两款电荷泵。你在使用类似电荷泵时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。