高效驅(qū)動2至10顆白光LED的MAX1553/MAX1554升壓轉(zhuǎn)換器

在如今的手持設(shè)備如手機(jī)、PDA等中，顯示屏背光的高效驅(qū)動至關(guān)重要。MAX1553/MAX1554作為高集成度、靈活的解決方案，為白光LED背光應(yīng)用提供了出色的性能。下面就帶大家深入了解這兩款升壓轉(zhuǎn)換器。

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1. 產(chǎn)品概述

MAX1553/MAX1554能夠以恒定電流串聯(lián)驅(qū)動白光LED，為手機(jī)、PDA等手持設(shè)備提供高效的顯示屏背光。其內(nèi)部集成了40V、低RDSON的N溝道MOSFET開關(guān)，有助于提高效率和延長電池壽命。

電流限制差異

MAX1553的電流限制為480mA，可驅(qū)動2至6顆白光LED；而MAX1554的電流限制為970mA，最多能驅(qū)動10顆白光LED。

亮度調(diào)節(jié)與控制

通過單一的模擬/PWM雙模式輸入，可實現(xiàn)兩種簡單的亮度調(diào)節(jié)方式。同時，獨立的使能輸入提供開/關(guān)控制功能。軟啟動功能則能有效減小啟動時的浪涌電流。

封裝形式

這兩款轉(zhuǎn)換器采用節(jié)省空間的8引腳TDFN 3mm x 3mm封裝。在驅(qū)動9顆LED（20mA，(V_{CC}=3.6V) ）時，效率最高可達(dá)82%。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

• 手機(jī)：為手機(jī)顯示屏提供穩(wěn)定的背光。
• PDA、掌上電腦和無線手持設(shè)備：滿足彩色顯示屏背光需求。

3. 特性與優(yōu)勢

高度集成與靈活性

適用于廣泛的背光應(yīng)用，為不同的設(shè)計需求提供了可能。

恒流調(diào)節(jié)

確保LED照明均勻，內(nèi)部的40V MOSFET開關(guān)能夠驅(qū)動多達(dá)10顆LED。

寬輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。

亮度控制方式多樣

支持模擬或PWM控制LED亮度，可根據(jù)實際需求靈活選擇。

低輸入紋波優(yōu)化

優(yōu)化設(shè)計使得輸入紋波較低，保證了電源的穩(wěn)定性。

軟啟動功能

軟啟動可最小化浪涌電流，保護(hù)電路元件。

高效節(jié)能

提高電池使用壽命，驅(qū)動6顆LED時效率最高可達(dá)88%。

節(jié)省空間

采用微小的8引腳、3mm x 3mm TDFN封裝，節(jié)省電路板空間。

外部元件要求低

使用小型、薄型的外部元件，降低了設(shè)計成本和復(fù)雜度。

4. 電氣特性

電源電壓

MAX1553的電源電壓范圍為2.7V至5.5V，MAX1554為3.15V至5.50V。

欠壓鎖定閾值

典型滯后為35mV，范圍在2.35V至2.65V之間。

靜態(tài)電流

不開關(guān)時，典型值為0.33mA，最大值為0.65mA；開關(guān)時，典型值為0.44mA，最大值為0.9mA。

關(guān)斷電源電流

在不同溫度下有不同表現(xiàn)，如(T{A}= +25°C)時，最大值為1μA；(T{A}= +85°C)時，最大值為10μA。

過壓閾值

上升沿閾值范圍為1.18V至1.33V。

其他參數(shù)

還包括BRT輸入電阻、定時控制參數(shù)（最大導(dǎo)通時間、導(dǎo)通時間常數(shù)、最小關(guān)斷時間）、誤差放大器參數(shù)（FB閾值、FB輸入偏置電流）、N溝道開關(guān)參數(shù)（LX導(dǎo)通電阻、LX電流限制）以及關(guān)斷控制參數(shù)（EN邏輯高電平和低電平、EN輸入電流）等。

5. 典型工作特性

效率與負(fù)載電流關(guān)系

通過不同輸入電壓和電感值的測試，展示了驅(qū)動6顆和9顆白光LED時效率隨負(fù)載電流的變化曲線。這有助于工程師根據(jù)實際負(fù)載需求選擇合適的工作條件，以達(dá)到最佳效率。

LED電流相關(guān)特性

包括LED電流與輸入電壓、BRT占空比、BRT電壓的關(guān)系曲線。這些曲線能幫助工程師更好地理解LED電流的變化規(guī)律，從而實現(xiàn)精確的亮度控制。

開關(guān)波形

展示了連續(xù)和不連續(xù)工作模式下的開關(guān)波形，為分析電路的工作狀態(tài)提供了直觀的依據(jù)。

6. 引腳說明

7. 詳細(xì)工作原理

控制方案

采用最小關(guān)斷時間、電流限制的控制方案。當(dāng)FB電壓低于調(diào)節(jié)閾值時，內(nèi)部低端MOSFET導(dǎo)通，電感電流上升至電流限制值。電流限制比較器觸發(fā)后，低端MOSFET關(guān)斷最小關(guān)斷時間（250ns）。之后，若FB電壓高于調(diào)節(jié)閾值，MOSFET保持關(guān)斷；若低于調(diào)節(jié)點，則再次導(dǎo)通，循環(huán)重復(fù)。這種非固定頻率且可跳過脈沖的調(diào)節(jié)控制方案，使MAX1553/MAX1554具有很高的效率。

軟啟動

通過外部電容C3設(shè)置軟啟動時間，以最小化浪涌電流。公式為(C3 = frac{t_{SS}}{2 × 10^{5}}) ，例如0.1μF的電容可提供20ms的軟啟動時間。

關(guān)斷

當(dāng)EN為低電平時，IC關(guān)斷，電源電流降至約0.1μA；正常工作時，EN需驅(qū)動為高電平或連接到VCC。

過壓保護(hù)

具有可調(diào)的過壓保護(hù)電路。當(dāng)OV電壓達(dá)到過壓閾值（典型值1.25V）時，保護(hù)電路阻止內(nèi)部MOSFET開關(guān)，使輸出電壓衰減。過壓保護(hù)事件中的峰值輸出電壓通過連接到OV的電阻分壓器（R2和R3）設(shè)置，公式為(R2 = R3 × (frac{V{OUT(PEAK)}}{V{OV}} - 1)) 。

8. 元件選擇

電容選擇

• 大多數(shù)應(yīng)用推薦使用0.47μF陶瓷輸出電容（C2）。
• 驅(qū)動6顆或更少LED的電路，使用4.7μF陶瓷輸入電容（C1）；驅(qū)動超過6顆LED的電路，使用10μF輸入電容（C1）。
• 為在寬溫度范圍內(nèi)獲得最佳穩(wěn)定性，建議使用X5R、X7R或更好電介質(zhì)的電容。

  電感選擇

• MAX1553：電感電流限制為480mA，可驅(qū)動多達(dá)6顆20mA的LED或9顆15mA的LED。電感值在4.7μH至47μH之間均可，較大值效率更高，較小值電感尺寸更小。例如，47μH的TOKO D62或D62L系列效率最佳；4.7μH的Murata LQH32C尺寸最小。
• MAX1554：電感電流限制為970mA，可驅(qū)動多達(dá)10顆20mA的LED。電感值在4.7μH至22μH之間合適，驅(qū)動9或10顆LED時，22μH的TOKO D62系列是高效且小尺寸的不錯選擇。
• 為防止飽和，電感的電流額定值應(yīng)與設(shè)備的LX電流限制匹配，但在對尺寸要求特別高時，允許電感在10%飽和狀態(tài)下工作。同時，為獲得最佳效率，電感的直流電阻應(yīng)盡可能低。

  二極管選擇

  由于MAX1553/MAX1554的開關(guān)頻率高，需要高速整流二極管（D1）以實現(xiàn)最佳效率。推薦使用肖特基二極管，因其恢復(fù)時間快且正向壓降小。二極管的平均和峰值電流額定值應(yīng)超過平均輸出電流和峰值電感電流，反向擊穿電壓必須超過VOUT。

9. 應(yīng)用信息

低輸入電壓應(yīng)用

MAX1553的最小輸入電壓為2.7V，MAX1554為3.15V。但只要VCC保持在工作范圍內(nèi)，較低的電池電壓仍可用于驅(qū)動LED。在大多數(shù)系統(tǒng)中，當(dāng)顯示屏開啟并背光時，3.3V系統(tǒng)電源處于激活狀態(tài)，可使用該邏輯電源為VCC供電，同時將電池電源直接連接到升壓電感。當(dāng)EN為低電平時，不消耗電池電流。

PCB布局

由于存在快速開關(guān)波形和高電流路徑，需要精心設(shè)計PCB布局。評估套件（MAX1553EVKIT）可作為正確布局的示例。布局時，應(yīng)盡量減小IC與電感、二極管、輸入電容、輸出電容和R1之間的走線長度，保持走線短、直且寬。將嘈雜的走線（如LX節(jié)點走線）遠(yuǎn)離FB。VCC旁路電容（C1）應(yīng)盡可能靠近IC放置，C1和C2的接地連接應(yīng)盡可能靠近。R1、R3、C3和BRT電壓源的接地應(yīng)盡可能靠近IC進(jìn)行星形連接。如果需要，從VCC到C1、從C2到LED以及從LED到R1的走線可以適當(dāng)延長。

10. 芯片及封裝信息

芯片信息

• 晶體管數(shù)量：740
• 工藝：BiCMOS

封裝信息

可訪問www.maximintegrated.com/packages獲取最新的封裝外形信息和焊盤圖案。注意，封裝代碼中的“+”、“#”或“-”僅表示RoHS狀態(tài)。

11. 總結(jié)

MAX1553/MAX1554是用于驅(qū)動2至10顆白光LED的高效40V升壓轉(zhuǎn)換器，具有高集成度、靈活的控制方式和多種保護(hù)功能。在設(shè)計時，需要根據(jù)具體應(yīng)用需求合理選擇元件，并注意PCB布局，以確保其性能和穩(wěn)定性。你在使用這兩款轉(zhuǎn)換器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。