MAX1576：高效驅(qū)動(dòng)多顆LED的電荷泵芯片

各位電子工程師朋友們，今天給大家介紹一款非常實(shí)用的芯片——MAX1576，它是一款480mA的白色LED 1x/1.5x/2x電荷泵，適用于多種需要LED驅(qū)動(dòng)的場景。

文件下載：MAX1576.pdf

一、芯片概述

MAX1576能夠驅(qū)動(dòng)多達(dá)8顆白色LED，并且可以提供穩(wěn)定的恒定電流，確保LED發(fā)光強(qiáng)度均勻。它將LED分為主組（LED1 - LED4）和閃光燈組（LED5 - LED8），主組每顆LED驅(qū)動(dòng)電流最高可達(dá)30mA，用于背光照明；閃光燈組總驅(qū)動(dòng)電流最高可達(dá)400mA。

該芯片采用自適應(yīng)1x/1.5x/2x電荷泵模式和極低壓降的電流調(diào)節(jié)器，在單節(jié)鋰電池的整個(gè)電壓范圍內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)高效率。1MHz的固定開關(guān)頻率允許使用小型外部組件，同時(shí)優(yōu)化的調(diào)節(jié)方案確保了低電磁干擾（EMI）和低輸入紋波。

二、芯片特性

1. 驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)

• 可驅(qū)動(dòng)多達(dá)8顆LED，背光每顆LED驅(qū)動(dòng)電流最高30mA，閃光燈總驅(qū)動(dòng)電流最高400mA。
• 在鋰電池放電過程中，平均效率（PLED / PBATT）可達(dá)85%。

2. 電流匹配精準(zhǔn)

典型的LED電流匹配精度為0.7%，保證了各LED發(fā)光的一致性。

3. 自適應(yīng)模式切換

具備自適應(yīng)1x/1.5x/2x模式切換功能，能根據(jù)輸入電壓自動(dòng)調(diào)整工作模式，提高效率。

4. 靈活的亮度控制

• 支持單線串行脈沖接口（5% - 100%）和2位（3級）對數(shù)邏輯兩種亮度控制方式。

5. 低干擾

輸入紋波和EMI較低，關(guān)機(jī)電流僅0.1μA，功耗低。

6. 寬電壓范圍與保護(hù)功能

• 供電電壓范圍為2.7V至5.5V，軟啟動(dòng)功能可限制浪涌電流。
• 具備輸出過壓保護(hù)和熱關(guān)斷保護(hù)功能，提高了芯片的可靠性。

7. 小巧封裝

采用24引腳薄型QFN封裝，尺寸為4mm x 4mm，適合小型化設(shè)計(jì)。

三、應(yīng)用場景

• 攝像頭手機(jī)：為攝像頭閃光燈和LCD背光提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。
• LCD背光：確保LCD屏幕亮度均勻。
• LED攝像頭閃光燈：提供足夠的閃光強(qiáng)度。
• 手機(jī)和智能手機(jī)：滿足其對LED照明的需求。
• PDA、數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)：為這些設(shè)備的LED提供驅(qū)動(dòng)。

四、電氣特性

1. 電壓與電流參數(shù)

• 輸入工作電壓范圍為2.7V至5.5V，欠壓鎖定閾值為2.25 - 2.60V，過壓保護(hù)閾值為5V。
• 不同工作模式下的電源電流不同，例如1MHz開關(guān)、無負(fù)載、1.5x或2x模式下為3.8 - 6.0mA，1x模式10%設(shè)置且LED5 - LED8關(guān)閉時(shí)為0.3mA，關(guān)機(jī)電源電流僅0.1 - 3μA。

2. 其他參數(shù)

• 軟啟動(dòng)時(shí)間為2ms，SET_偏置電壓為0.604V，關(guān)機(jī)時(shí)SET_泄漏電流為0.01 - 1μA。
• SETM和SETF電流范圍分別為40 - 130μA和40 - 145μA，SETM到主LED電流比（ILED / ISETM）為233A/A，SETF到閃光燈LED電流比（ILED / ISETF）為708A/A。

五、工作模式與控制

1. 模式切換

• 1x到1.5x切換：當(dāng)VIN高于VOUT時(shí)，芯片工作在1x模式，VOUT被拉高至VIN；隨著VIN下降，VLED最終低于100mV的切換閾值，芯片開始以1.5x模式切換；當(dāng)輸入電壓比VOUT高約50mV時(shí)，切換回1x模式。
• 1.5x到2x切換：當(dāng)VIN小于VOUT但大于三分之二VOUT時(shí)，芯片工作在1.5x模式；隨著VIN下降，VLED低于100mV的切換閾值，芯片開始以2x模式切換；當(dāng)輸入電壓比三分之二VOUT高約50mV時(shí)，切換回1.5x模式。

2. 軟啟動(dòng)

芯片包含軟啟動(dòng)電路，可在啟動(dòng)時(shí)限制浪涌電流。輸入電壓施加后，輸出電容通過斜坡電流源直接從輸入充電，直到輸出電壓接近輸入電壓，然后電荷泵確定所需的工作模式。

3. 真關(guān)機(jī)模式

當(dāng)ENM1、ENM2、ENF1和ENF2同時(shí)置低時(shí)，芯片在0.5ms的關(guān)機(jī)延遲后關(guān)閉，輸入與輸出隔離，關(guān)機(jī)時(shí)OUT通過5kΩ內(nèi)部上拉至GND。

4. 熱關(guān)斷

芯片包含熱限制電路，在約+160°C時(shí)關(guān)閉，溫度下降約20°C后重新開啟。

六、輸出電流設(shè)置與調(diào)光

1. 輸出電流設(shè)置

• 主輸出電流：SETM控制LED1 - LED4的偏置電流，流入LED1 - LED4的電流是流出SETM電流的倍數(shù)，計(jì)算公式為(LED1 = ILED2 = ILED3 = ILED 4=K times(0.604 V / RSETM ))，其中K值根據(jù)ENM1和ENM2的狀態(tài)而定。
• 閃光燈輸出電流：SETF控制LED5 - LED8的偏置電流，流入LED5 - LED8的電流是流出SETF電流的倍數(shù)，計(jì)算公式為(LED5 = ILED 6= ILED7 = ILED8 =N times(0.604 V / RSETF ))，其中N值根據(jù)ENF1和ENF2的狀態(tài)而定。

2. 調(diào)光方式

• 單線脈沖調(diào)光：將ENM1和ENM2（或ENF1和ENF2）連接在一起，可實(shí)現(xiàn)主（或閃光燈）LED的單線脈沖調(diào)光。每次低電平脈沖（500ns至250μs脈沖寬度）可使LED電流降低10%，第10個(gè)脈沖使電流降低5%，第11個(gè)脈沖使電流恢復(fù)到初始值。
• 簡單開關(guān)控制：若不需要調(diào)光控制，可將ENM1連接到ENM2（或ENF1連接到ENF2）進(jìn)行簡單的開關(guān)控制，LED電流由RSETM（或RSETF）的值設(shè)定。
• PWM調(diào)光：使用ENM2進(jìn)行關(guān)機(jī)控制，用PWM信號驅(qū)動(dòng)ENM1，可根據(jù)PWM信號的占空比調(diào)節(jié)LED亮度。
• DAC或?yàn)V波PWM調(diào)光：主LED和閃光燈LED都允許使用DAC或?yàn)V波PWM進(jìn)行調(diào)光，可通過DAC輸出將電流求和到SET_節(jié)點(diǎn)，或使用高頻PWM信號驅(qū)動(dòng)SET_上的RCR濾波器。

七、其他注意事項(xiàng)

1. 驅(qū)動(dòng)較少LED的連接方式

當(dāng)驅(qū)動(dòng)少于8顆LED時(shí)，有兩種連接方式。一種是將LED連接到相鄰LED，可增加通過LED的電流；另一種是使用標(biāo)準(zhǔn)白色LED并連接少于8顆，確保未使用的LED_正確端接。

2. 輸入紋波

對于LED驅(qū)動(dòng)器，輸入紋波比輸出紋波更重要。輸入紋波高度依賴于電源的阻抗，可通過添加低通濾波器或增加CIN電容來降低輸入紋波。

3. 組件選擇

建議使用具有X5R、X7R或更好介電常數(shù)的陶瓷電容器，參考文檔中的推薦組件列表進(jìn)行選擇。

4. PCB布局和布線

由于MAX1576是高頻開關(guān)電容電壓調(diào)節(jié)器，為獲得最佳電路性能，應(yīng)使用實(shí)心接地平面，并將CIN、COUT、C2、C3和C4盡可能靠近MAX1576放置，CIN上不應(yīng)有過孔，將GND1、GND2和PGND連接到IC下方的暴露焊盤。

總之，MAX1576是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的LED驅(qū)動(dòng)芯片，在多種應(yīng)用場景中都能發(fā)揮出色的作用。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以根據(jù)具體需求合理選擇和使用。各位工程師朋友，你們在使用類似芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。