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輸出穩(wěn)壓的電荷泵反轉器MAX889

發(fā)布時間:2010-6-25 16:58    發(fā)布者:techieboy
關鍵詞: MAX889 , 電荷泵
MAX889是一種輸出穩(wěn)壓的電荷泵反轉器電路,輸入電壓2.7~5.5V,輸出電壓可設定為-2.5V~VIN,輸出電流可達200mA。開關頻率有0.5MHz、1MHz及2MHz三種,分別用T、S、R后綴表示;泵電容僅需1μF(MAX889T);有關閉控制,在關閉狀態(tài)時耗電典型值為0.1μA;有過流限制、軟啟動、過熱保護及短路保護;工作溫度范圍-40℃~+85℃;8腳SO封裝。MAX889適用于TFT液晶顯示屏、硬盤驅動器、數(shù)碼相機、測量儀器及電池供電的電子產品。
兩種輸出模式

MAX889有兩種輸出模式:穩(wěn)壓輸出(輸出電壓可外接R1、R2分壓器來設定);不穩(wěn)壓輸出(輸出電壓接近-VIN)。

穩(wěn)壓輸出模式

MAX889是通過控制泵電容的充電率的變化來調節(jié)輸出電壓。具體做法是改變在泵電容充電時的模擬開關的導通電阻,即改變時間常數(shù)。當在模擬開關的柵極電壓高時,導通電阻小;當柵極電壓低時則導通電阻大。例如,當輸出電壓有下降趨勢時,增加柵極驅動電壓使泵電容CFLY充電充得更高一些,使輸出保持基本不變。由于器件的開關工作是連續(xù)的,其輸出紋波電壓較小。

要求輸出的電壓VOUT與R1、R2有關。

  VOUT=-VREF(R2/R1)

此處VREF可以是VIN(分壓器電阻接VIN與VOUT之間)或另外的正基準電壓VREF(VREF可外接,分壓器電阻接在VREF與OUT之間)。

一般流過分壓器的電流最少為30μA較為合適,可以根據(jù)VIN的大小來大致估算一下R1+R2值或按下式來確定:

  R1≤VREF/30μA

不穩(wěn)壓輸出模式

MAX889也可用作不穩(wěn)輸出。此時將FB連接到IN處即可。在不穩(wěn)壓輸出時,其內阻R0的典型值為2Ω,基輸出電壓VOUT為:

  VOUT=-(VIN-IOUT·R0 )

在不穩(wěn)壓輸出模式時,可以不外接兩分壓器電阻,可減小占印刷板的面積,適用于對負壓變化不敏感的電路。

典型應用電路

采用VIN為基準電壓的電路如圖1所示,采用單獨VREF的應用電路如圖2所示。

輸入+2.7~+5.5V,輸出穩(wěn)壓的負電壓2.5~-VIN,輸出電流可達200mA。

  VOUT=-VIN(R2/R1)

式中R1可按下式選取

  R1≤VIN/30μA

或R1取100kΩ或更小一些的值。

若需要獲得更高的輸出精度,可采用單獨的基準電壓VREF,如圖2所示。則VOUT為:

  VOUT=-VREF(R2/R1)
  R1、R2的取值與上相同。

電容的選取

圖1及圖2中的輸入電容CIN、輸出電容COUT及泵電容CFLY的值與所選的振蕩器頻率有關,如表1所示。

表1
型號工作頻率CFLYCOUTCI穩(wěn)壓CIN不穩(wěn)壓
MAX889R0.5MHZ4.7μF22μF22μF4.7μF
MAX889S1MHZ2.2μF10μF10μF2.2μF
MAX889T2MHZ1μF4.7μF4.7μF
1μF

CIN、COUT及CFLY電容器應優(yōu)先選用小尺寸、低價位、低ESR的貼片式多層陶瓷電容器,為保證在工作溫度范圍內性能的穩(wěn)定,應選用低溫度系數(shù)的X7R介質材料。

電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)不僅影響不穩(wěn)壓電壓反轉器的輸出電阻R0,同時也影響輸出紋波電壓。例如,不穩(wěn)壓電壓反轉器的輸出電阻R0為
  R0≈[1/(fosc×CFLY)]+2RSW-4ESRCFLY+ESRCOUT

式中fosc為振蕩器工作頻率,CFLY為泵電容,RSW為開關的導通電阻(5V電壓時的典型值為0.8Ω),ESRCFLY為泵電容CFLY的等效串聯(lián)電阻,ESRCOUT為輸出電容COUT的等效串聯(lián)電阻。

由上式所知,若采用1μF~10μF多層陶瓷電容,在1MΩ到10MHz工作頻率范圍,其ESR典型值為0.02Ω,則上式中ESR項僅占0.02×5=0.1Ω。

COUT的ESR對輸出紋波電壓的影響如下式

  VRIPPLE=(IOUT/2 fosc Cout)+2IOUT ESRCOUT

式中IOUT為輸出電流。由公式可知,輸出電容容量越大,ESR越小,則輸出紋波電壓越小。

轉換效率

MAX889的轉換效率如圖3、圖4所示。工作電流在50mA以下效率較低,工作電流在50mA以上效率較高;不同輸入電壓及不同輸出電壓的效率有一些差別,一般65%~75%之間。

   

三種型號的選擇

工作頻率高,則用的電容容量小,但消耗的電流也隨頻率的提高而增加,如表2所示。

表2 靜態(tài)電流IQ
模式
條件
型號
典型
最大
單位
輸出不穩(wěn)壓
無負荷輸出,
VFB=VIN
MAX889R
6
12
mA
MAX778S
12
24
MAX889T
24
48
輸出穩(wěn)壓
無負荷輸出,
VOUT 調整到-3.3V
MAX889R
3.3
7
mA
MAX889S
5.5
12
MAX889T
11
22

從表2可以看出,其靜態(tài)電流是較大的,這是其最大的缺點。所以MAX889比較適用于需要時暫短的工作(平時由μP或μC控制在SHDN模式),并且適用于輸大的輸出電流場合,才有較高的效率。

若不要求尺寸的限制,采用0.5MHz的MAX889R較為省電。
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