探索MAX1686/MAX1686H：SIM卡3V至5V調(diào)節(jié)電荷泵的卓越解決方案

在當(dāng)今的便攜式電子設(shè)備中，如GSM手機(jī)、PCS手機(jī)等，穩(wěn)定且高效的電源管理至關(guān)重要。MAX1686和MAX1686H作為MAXIM推出的用于SIM卡的3V至5V調(diào)節(jié)電荷泵，為這些設(shè)備提供了可靠的電源解決方案。下面，我們就來(lái)深入了解這兩款電荷泵的特點(diǎn)、性能及應(yīng)用。

文件下載：MAX1686HEUA+T.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX1686專(zhuān)為便攜式應(yīng)用中的雙電壓用戶(hù)識(shí)別模塊（SIM）卡供電而設(shè)計(jì)，例如GSM手機(jī)。它采用1MHz的電荷泵，能將2.7V至4.2V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的5V輸出。其中，MAX1686H的標(biāo)稱(chēng)輸出電壓為5.0V，而MAX1686則設(shè)定為4.75V，以降低SIM卡的電流消耗。該電荷泵的靜態(tài)電源電流僅為45μA，當(dāng)為3V的SIM卡供電且電荷泵禁用時(shí)，電流可降至3μA。此外，內(nèi)部的輸入/輸出短路開(kāi)關(guān)可為3V的SIM卡提供電源。

二、產(chǎn)品特性

1. 寬輸入電壓范圍

支持2.7V至4.2V的輸入電壓范圍，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。

2. 低功耗

• 靜態(tài)電源電流低至45μA，關(guān)機(jī)模式下電源電流僅0.1μA，有效降低了設(shè)備的功耗。
• 當(dāng)為3V的SIM卡供電且電荷泵禁用時(shí)，電流可進(jìn)一步降低至3μA。

  3. 穩(wěn)定的輸出電壓

• MAX1686H提供5.0V的穩(wěn)壓輸出，MAX1686提供4.75V的穩(wěn)壓輸出，滿足不同SIM卡的電壓需求。
• 輸出電流最小可達(dá)12mA，能為SIM卡提供充足的電力。

  4. 小尺寸與少外部元件

  采用超小的8引腳μMAX封裝，僅需三個(gè)外部電容，節(jié)省了電路板空間。

  5. 保護(hù)功能

  具備軟啟動(dòng)和短路保護(hù)功能，提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

• GSM蜂窩電話：為SIM卡提供穩(wěn)定的電源，確保手機(jī)通信的正常運(yùn)行。
• PCS手機(jī)：滿足PCS手機(jī)對(duì)SIM卡電源的需求。
• 便攜式POS終端：為POS終端中的SIM卡提供可靠的電源支持。
• 個(gè)人通信器：保障個(gè)人通信器中SIM卡的正常工作。

四、電氣特性

1. 輸入電壓與欠壓鎖定

輸入電壓范圍為2.7V至4.2V，輸入欠壓鎖定閾值電壓在0.8V至1.6V之間。

2. 電源電流

• 電荷泵啟用且無(wú)負(fù)載時(shí)，靜態(tài)電源電流典型值為45μA。
• 電荷泵禁用且無(wú)負(fù)載時(shí)，電源電流低至3μA。
• 關(guān)機(jī)模式下，電源電流僅0.1μA。

  3. 輸出電壓

• MAX1686在輸入電壓為2.7V至4.2V、負(fù)載為0至12mA時(shí)，輸出電壓范圍為4.55V至5.25V，典型值為4.75V。
• MAX1686H的輸出電壓范圍為4.75V至5.25V，典型值為5.00V。

  4. 開(kāi)關(guān)電阻與短路電流

• 輸入到輸出開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻在2.5Ω至5Ω之間。
• 輸出放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻在80Ω至200Ω之間。
• 輸出短路電流在20mA至200mA之間。

  5. 邏輯輸入與電荷泵頻率

• 邏輯輸入低電壓為0.3VIN至0.5VIN，高電壓為0.5VIN至0.7VIN。
• 電荷泵頻率在700kHz至1300kHz之間，典型值為1000kHz。

五、工作模式與控制

1. 3V與5V模式

MAX1686/MAX1686H提供3V和5V兩種工作模式。在3V模式下，輸入通過(guò)2.5Ω的開(kāi)關(guān)連接到輸出；在5V模式下，MAX1686的輸出電壓穩(wěn)定在4.75V（MAX1686H為5.00V），并能提供超過(guò)12mA的負(fù)載電流。

2. 電荷泵控制

采用Skip Mode控制方案，當(dāng)比較器檢測(cè)到輸出電壓過(guò)低時(shí)，1MHz的振蕩器啟用，電荷泵開(kāi)始工作；當(dāng)輸出電壓高于調(diào)節(jié)值時(shí)，振蕩器禁用，電荷泵停止工作。這種控制方式能在較寬的輸出電流范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效調(diào)節(jié)。

3. 軟啟動(dòng)

在5V模式下，啟動(dòng)電流通過(guò)軟啟動(dòng)控制限制在典型值200mA，直到輸出電壓達(dá)到VIN / 2。在此期間，輸入通過(guò)50Ω的P溝道MOSFET連接到輸出，電荷泵禁用。當(dāng)輸出電壓在VIN / 2和4.75V（MAX1686H為5.00V）之間時(shí)，電荷泵開(kāi)始工作，但開(kāi)關(guān)S2的導(dǎo)通電阻限制在50Ω，以限制啟動(dòng)時(shí)的電流浪涌。軟啟動(dòng)完成后，開(kāi)關(guān)S2的導(dǎo)通電阻減小，以降低損耗。 在3V模式下，啟動(dòng)電流通過(guò)連接在輸入和輸出之間的50Ω P溝道MOSFET限制，直到輸出電壓達(dá)到VIN / 2，之后導(dǎo)通電阻降至2.5Ω。

4. 關(guān)機(jī)模式

將SHDN引腳拉低可使設(shè)備進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，此時(shí)振蕩器、控制邏輯和參考電壓禁用，無(wú)負(fù)載電源電流降至小于1μA，輸出通過(guò)內(nèi)部N溝道FET主動(dòng)放電并與輸入斷開(kāi)。在正常工作時(shí)，SHDN引腳應(yīng)拉高或連接到輸入。

六、應(yīng)用信息

1. 電容選擇

MAX1686僅需三個(gè)外部電容，電容值與輸出電流能力、噪聲和開(kāi)關(guān)頻率密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，傳輸電容（CX）最小，輸入電容（CIN）是CX的兩倍，輸出電容（COUT）是CX的10至50倍。建議的電容值為CIN = 0.1μF，CX = 0.047μF，COUT = 2.2μF。對(duì)于低至2.7V的輸入電壓，推薦CIN = 0.47μF，CX = 0.22μF，COUT = 10μF。此外，在輸出端添加一個(gè)0.1μF的電容可提高滿載啟動(dòng)能力并降低高輸入電壓下的輸出紋波。

2. 布局考慮

由于開(kāi)關(guān)頻率高和峰值電流大，PCB布局至關(guān)重要。所有電容應(yīng)靠近IC焊接，接地和電源地應(yīng)通過(guò)短而低阻抗的走線連接。在多層板上，應(yīng)使用元件側(cè)銅填充來(lái)布線星型接地，然后通過(guò)過(guò)孔連接到內(nèi)部接地平面。確保負(fù)載直接連接在輸出濾波電容兩端。

七、總結(jié)

MAX1686/MAX1686H作為專(zhuān)為SIM卡設(shè)計(jì)的3V至5V調(diào)節(jié)電荷泵，具有寬輸入電壓范圍、低功耗、穩(wěn)定輸出電壓、小尺寸和保護(hù)功能等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，合理選擇電容和優(yōu)化PCB布局能充分發(fā)揮其性能。希望通過(guò)本文的介紹，能幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用這兩款電荷泵。你在使用類(lèi)似電荷泵時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。