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输出稳压的电荷泵反转器MAX889(图)
MAX889是一种输出稳压的电荷泵反转器电路，输入电压2.7～5.5V，输出电压可设定为-2.5V～VIN，输出电流可达200mA。开关频率有0.5MHz、1MHz及2MHz三种，分别用T、S、R后缀表示；泵电容仅需1μF(MAX889T)；有关闭控制，在关闭状态时耗电典型值为0.1μA；有过流限制、软启动、过热保护及短路保护；工作温度范围-40℃～+85℃；8脚SO封装。MAX889适用于TFT液晶显示屏、硬盘驱动器、数码相机、测量仪器及电池供电的电子产品。
两种输出模式
MAX889有两种输出模式：稳压输出(输出电压可外接R1、R2分压器来设定)；不稳压输出（输出电压接近-VIN）。
稳压输出模式
MAX889是通过控制泵电容的充电率的变化来调节输出电压。具体做法是改变在泵电容充电时的模拟开关的导通电阻，即改变时间常数。当在模拟开关的栅极电压高时，导通电阻小；当栅极电压低时则导通电阻大。例如，当输出电压有下降趋势时，增加栅极驱动电压使泵电容CFLY充电充得更高一些，使输出保持基本不变。由于器件的开关工作是连续的，其输出纹波电压较小。
要求输出的电压VOUT与R1、R2有关。
VOUT=-VREF(R2/R1)
此处VREF可以是VIN(分压器电阻接VIN与VOUT之间)或另外的正基准电压VREF(VREF可外接，分压器电阻接在VREF与OUT之间)。
一般流过分压器的电流最少为30μA较为合适，可以根据VIN的大小来大致估算一下R1+R2值或按下式来确定：
R1≤VREF/30μA
不稳压输出模式
MAX889也可用作不稳输出。此时将FB连接到IN处即可。在不稳压输出时，其内阻R0的典型值为2Ω，基输出电压VOUT为：
VOUT=-(VIN-IOUT·R0 )
在不稳压输出模式时，可以不外接两分压器电阻，可减小占印刷板的面积，适用于对负压变化不敏感的电路。
典型应用电路
采用VIN为基准电压的电路如图1所示，采用单独VREF的应用电路如图2所示。
输入+2.7～+5.5V，输出稳压的负电压2.5～-VIN，输出电流可达200mA。
VOUT=-VIN(R2/R1)
式中R1可按下式选取
R1≤VIN/30μA
或R1取100KΩ或更小一些的值。
若需要获得更高的输出精度，可采用单独的基准电压VREF，如图2所示。则VOUT为：
VOUT=-VREF(R2/R1)
R1、R2的取值与上相同。
电容的选取
图1及图2中的输入电容CIN、输出电容COUT及泵电容CFLY的值与所选的振荡器频率有关，如表1所示。
表1
| 型号 |
工作频率 |
CFLY |
COUT |
CI稳压 |
CIN不稳压 |
| MAX889R |
0.5MHZ |
4.7μF |
22μF |
22μF |
4.7μF |
| MAX889S |
1MHZ |
2.2μF |
10μF |
10μF |
2.2μF |
| MAX889T |
2MHZ |
1μF |
4.7μF |
4.7μF |
1μF |
CIN、COUT及CFLY电容器应优先选用小尺寸、低价位、低ESR的贴片式多层陶瓷电容器，为保证在工作温度范围内性能的稳定，应选用低温度系数的X7R介质材料。
电容器的等效串联电阻(ESR)不仅影响不稳压电压反转器的输出电阻R0，同时也影响输出纹波电压。例如，不稳压电压反转器的输出电阻R0为
R0≈[1/(fosc×CFLY)]+2RSW-4ESRCFLY+ESRCOUT
式中fosc为振荡器工作频率，CFLY为泵电容，RSW为开关的导通电阻(5V电压时的典型值为0.8Ω)，ESRCFLY为泵电容CFLY的等效串联电阻，ESRCOUT为输出电容COUT的等效串联电阻。
由上式所知，若采用1μF～10μF多层陶瓷电容，在1MΩ到10MHz工作频率范围，其ESR典型值为0.02Ω，则上式中ESR项仅占0.02×5=0.1Ω。
COUT的ESR对输出纹波电压的影响如下式
VRIPPLE=(IOUT/2 fosc Cout)+2IOUT ESRCOUT
式中IOUT为输出电流。由公式可知，输出电容容量越大，ESR越小，则输出纹波电压越小。
转换效率
MAX889的转换效率如图3、图4所示。工作电流在50mA以下效率较低，工作电流在50mA以上效率较高；不同输入电压及不同输出电压的效率有一些差别，一般65％～75％之间。
 
三种型号的选择
工作频率高，则用的电容容量小，但消耗的电流也随频率的提高而增加，如表2所示。
表2 静态电流IQ
|
模式 |
条件 |
型号 |
典型 |
最大 |
单位 |
|
输出不稳压 |
无负荷输出，
VFB=VIN |
MAX889R |
6 |
12 |
mA |
|
MAX778S |
12 |
24 |
|
MAX889T |
24 |
48 |
|
输出稳压 |
无负荷输出，
VOUT 调整到-3.3V |
MAX889R |
3.3 |
7 |
mA |
|
MAX889S |
5.5 |
12 |
|
MAX889T |
11 |
22 |
从表2可以看出，其静态电流是较大的，这是其最大的缺点。所以MAX889比较适用于需要时暂短的工作（平时由μP或μC控制在SHDN模式），并且适用于输大的输出电流场合，才有较高的效率。
若不要求尺寸的限制，采用0.5MHz的MAX889R较为省电。
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