用MAX1606設(shè)計(jì)高效率升壓電源

　　MAX1606簡(jiǎn)介

　　MAX1606是Maxim公司生產(chǎn)的電流控制型升壓開關(guān)穩(wěn)壓電源專用集成電路，采用超小型扁平雙列8腳封裝，外圍電路簡(jiǎn)單。用其設(shè)計(jì)制作的升壓開關(guān)穩(wěn)壓電源體積小、效率高，特別適合于便攜式儀表使用。MAX1606是低功耗CMOS型集成電路，內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。

圖1

　　各引腳功能如下：1腳BATT為外接電源電壓輸入端，接電源正極，輸入電壓范圍0.8～5.5V，極限電壓為6V，內(nèi)部接PMOS電源開關(guān)控制管，在關(guān)閉狀態(tài)下漏電流約為0.1μA；2腳FB為反饋電壓輸入端，內(nèi)部接誤差放大器的同相輸入端，反向輸入端的基準(zhǔn)電壓是1.25V；3腳Vcc為開關(guān)穩(wěn)壓電源脈寬調(diào)制器的電源電壓輸入端，PWM的工作頻率是500kHz，工作電壓范圍為2.4～5.5V，極限電壓為6V，正常工作電流約為160μA，在關(guān)閉狀態(tài)下漏電流約為0.1μA；4腳GND為接地端；5腳LX內(nèi)接NMOS主開關(guān)管漏極，外接升壓電感，開關(guān)管的最大允許電流為0.5A，極限電壓為30V；6腳LIM為開關(guān)管最大工作電流限制設(shè)置輸入端，接Vcc時(shí)，開關(guān)管最大限制電流為500mA，懸空時(shí)，開關(guān)管最大限制電流為250mA，接地時(shí)，開關(guān)管最大限制電流為125mA；7腳SHDN為開關(guān)電源啟/?？刂贫?，高電平開啟，低電平關(guān)閉，在關(guān)閉狀態(tài)下電路的耗電可忽略不計(jì)；8腳SW為升壓電感外接端，在工作狀態(tài)相當(dāng)于直接與1腳相連。

　　典型應(yīng)用電路

　　MAX1606的典型應(yīng)用電路如圖2所示。C1、C2采用超小型高頻低損耗電解電容。L為高頻小型電感器，電感量為10～100μH。如L的電感量大，可減小輸出電壓的紋波，同時(shí)電源的效率也略有提高。D最好選用正向壓降小、開關(guān)特性好的肖特基二極管。如果負(fù)載的工作電流很?。ㄈ鐢?shù)字萬(wàn)用表的工作電流為3～5mA），也可采用開關(guān)二極管（如1N4148），只是電源的效率略有降低。輸出電壓Vo＝1.25（1＋R1/R2），改變R1與R2的比值可調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。

圖2

　　設(shè)計(jì)電路板時(shí)應(yīng)使各元件的連線盡可能短，為防止開關(guān)穩(wěn)壓電源的高頻電磁輻射對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生干擾，電源部分可加屏蔽罩，并且遠(yuǎn)離A/D轉(zhuǎn)換器。

　　對(duì)于采用電池供電的便攜式儀表，考慮到電池供電電壓的不穩(wěn)定性，都允許有較寬的電壓波動(dòng)范圍。如數(shù)字萬(wàn)用表的標(biāo)稱供電電壓為9V，實(shí)際供電電壓在7.5V以上時(shí)就可保證其測(cè)量精度。由于MAX1606具有穩(wěn)壓功能，對(duì)標(biāo)稱供電電壓為9V的數(shù)字萬(wàn)用表，只要將升壓開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓設(shè)計(jì)為8V就可以了，可延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。

　　MAX1606內(nèi)部脈寬調(diào)制器的電源電壓Vcc的范圍是2.4～5.5V，若Vin使用3節(jié)1.2V的充電電池，可做成充電式交、直兩用的便攜式儀表。如果用干電池供電，要用3節(jié)干電池串聯(lián)。對(duì)于數(shù)字萬(wàn)用表來(lái)說(shuō)，如果使用3節(jié)5號(hào)干電池，由于儀表本身體積的限制，只能用7號(hào)電池，其經(jīng)濟(jì)性與9V層疊電池相比優(yōu)勢(shì)不大。如果使用2節(jié)5號(hào)干電池供電，則電壓降到2.4V以下時(shí)電路將自動(dòng)關(guān)閉，電池的能量不能全部使用。因此，該電路不適宜采用2節(jié)干電池供電。

　　MAX1606的改進(jìn)應(yīng)用電路

　　MAX1606的改進(jìn)應(yīng)用電路如圖3所示，該電路可采用兩節(jié)干電池供電。電路中的D2、C3構(gòu)成開機(jī)瞬間Vcc的升壓電路，利用集成電路內(nèi)部的電源啟/?？刂贫斯δ?，當(dāng)K撥在下端時(shí)，SHDN＝0，電源關(guān)閉，C3被充電到Vc3≈Vin－0.6V，此時(shí)電路的耗電量可忽略不計(jì)；當(dāng)K撥在上端的瞬間，Vcc＝Vin＋Vc3，同時(shí)SHDN＝1，電路啟動(dòng)，啟動(dòng)后由Vout對(duì)Vcc端供電，供電電壓約為4.4V。

圖3

　　由于C3的升壓作用，即使Vin降低到1.6V，在啟動(dòng)瞬間Vcc端的電壓可達(dá)到2.6V，電路仍能正常啟動(dòng)。因此，電源電路的有效輸入電壓Vin的下限可降低到1.6V。兩節(jié)5號(hào)干電池或兩節(jié)1.2V的充電電池的能量可全部得到釋放，提高了電池能量的利用率。同時(shí)使電源電路可采用兩節(jié)5號(hào)干電池或兩節(jié)1.2V的充電電池供電。

　　實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析

　　實(shí)驗(yàn)時(shí)用DT980D數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試電池的放電時(shí)間。從DT980D數(shù)字萬(wàn)用表的低電壓驅(qū)動(dòng)電路，引出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到報(bào)警電路，當(dāng)萬(wàn)用表的工作電壓降到7.5V，萬(wàn)用表顯示低電壓指示符時(shí)報(bào)警器同時(shí)報(bào)警。放電時(shí)間是從裝入電池按下萬(wàn)用表的電源開關(guān)到萬(wàn)用表顯示低電壓指示符為止的時(shí)間。

測(cè)試兩種不同型號(hào)的全新9V疊層電池的放電時(shí)間，分別是40小時(shí)和30小時(shí)，平均放電時(shí)間為35小時(shí)。測(cè)試兩種不同型號(hào)的全新兩節(jié)5號(hào)干電池的放電時(shí)間，分別是145小時(shí)和135小時(shí)，平均放電時(shí)間為140小時(shí)。

　　兩節(jié)5號(hào)干電池的的價(jià)格和一塊9V疊層電池的價(jià)格差不多，但兩節(jié)5號(hào)干電池在數(shù)字萬(wàn)用表中的使用時(shí)間是一塊9V疊層電池的4倍。因此，用兩節(jié)5號(hào)干電池給數(shù)字萬(wàn)用表供電的費(fèi)用是用一塊9V疊層電池供電的1/4。

　　將數(shù)字萬(wàn)用表類便攜式儀表的供電方式，由9V疊層電池供電改為兩節(jié)5號(hào)干電池或兩節(jié)1.2V的充電電池供電，不論是經(jīng)濟(jì)性還是使用的方便性都是有利的，而且供電電壓穩(wěn)定，可提高產(chǎn)品的檔次。若生產(chǎn)廠家將用疊層電池供電的便攜式儀表設(shè)計(jì)成用兩節(jié)5號(hào)干電池或兩節(jié)1.2V的充電電池供電，一定會(huì)受到用戶的歡迎，贏得更多的用戶。

　　在圖3的MAX1606的改進(jìn)應(yīng)用電路中，改變電路中反饋電阻的比例，輸出電壓可在6～22V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用兩節(jié)1.2V的充電電池供電，輸出電壓在22V時(shí)，輸出電流可達(dá)20mA以上，可用于工作電流小、內(nèi)部電路要求用較高電壓供電的各種便攜式儀器儀表。