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MAX8758ETG+

器件型号:MAX8758ETG+
厂商名称:Maxim Integrated
厂商官网:https://www.maximintegrated.com/en.html
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Step-Up Regulator with Switch Control and Operational Amplifier for TFT LCD

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MAX8758ETG+器件文档内容

19-3699; Rev 1; 9/05

Step-Up Regulator with Switch Control and
               Operational Amplifier for TFT LCD

                       General Description                                                                Features                            MAX8758

The MAX8758 includes a high-performance step-up regu-            1.8V to 5.5V Input Voltage Range
lator, a high-speed operational amplifier, and a logic-
controlled, high-voltage switch-control block with pro-          Input Undervoltage Lockout
grammable delay. The device is optimized for thin-film
transistor (TFT) liquid-crystal display (LCD) applications.      0.5mA Quiescent Current

The step-up DC-DC regulator provides the regulated sup-          640kHz/1.2MHz Current-Mode Step-Up Regulator
ply voltage for the panel source driver ICs. The converter            Fast Transient Response
is a high-frequency (640kHz/1.2MHz), current-mode regu-               High-Accuracy Output Voltage (1.5%)
lator with an integrated 14V n-channel power MOSFET.                  Built-In 14V, 2.5A, 115m MOSFET
The high-switching frequency allows the use of ultra-small            High Efficiency
inductors and ceramic capacitors. The current-mode con-               Programmable Soft-Start
trol architecture provides fast transient response to pulsed          Current Limit with Lossless Sensing
loads. The regulator achieves efficiencies over 85% by                Timer-Delay Fault Latch
bootstrapping the supply rail of the internal gate driver
from the step-up regulator output. The step-up regulator         High-Speed Operational Amplifier
features undervoltage lockout (UVLO), soft-start, and                 150mA Output Current
internal current limit. The high-current operational amplifier        7.5V/s Slew Rate
is designed to drive the LCD backplane (VCOM). The                    12MHz, -3dB Bandwidth
amplifier features high output current (150mA), fast slew            Rail-to-Rail Inputs/Outputs
rate (7.5V/s), wide bandwidth (12MHz), and rail-to-rail
inputs and outputs.                                              Dual-ModeTM, Logic-Controlled, High-Voltage
                                                                   Switch with Programmable Delay
The MAX8758 is available in a 24-pin, 4mm x 4mm, thin
QFN package with a maximum thickness of 0.8mm for                Thermal-Overload Protection
ultra-thin LCD panels. The device operates over the
-40C to +85C temperature range.                                24-Pin, 4mm x 4mm, Thin QFN Package

                                    Applications                           Simplified Operating Circuit

         Notebook Displays                                      VGOFF

         LCD Monitors

                                                                VIN                                                                    VMAIN

                      Ordering Information                                                                 LX      TO VCOM
                                                                                                                   BACKPLANE
                                                                       IN                                      FB

      PART            TEMP RANGE      PIN-PACKAGE                      FREQ                                GND
MAX8758ETG            -40C to +85C
MAX8758ETG+           -40C to +85C  24 Thin QFN-EP*                  SHDN                       MAX8758  PGND
                                      4mm x 4mm                        COMP                                 OUT
                                                                                                           SUPB
                                      24 Thin QFN-EP*                  LDO
                                      4mm x 4mm

*EP = Exposed pad.                                                                          SS             POSB
+Denotes lead-free package.                                                                                NEGB
                                                                                            MODE           OUTB
Pin Configuration appears at end of data sheet.
                                                                       FROM TCON CTL                        THR
DualMode is a trademark of Maxim Integrated Products, Inc.                                  DRN             DLP

                                                                               VGON                         SRC
                                                                                            GON

                           ________________________________________________________________ Maxim Integrated Products 1

For pricing, delivery, and ordering information, please contact Maxim/Dallas Direct! at
1-888-629-4642, or visit Maxim's website at www.maxim-ic.com.
         Step-Up Regulator with Switch Control and
         Operational Amplifier for TFT LCD

MAX8758  ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

         IN, SHDN, CTL, LDO to GND ...................................-0.3V to +6V            OUTB RMS Current Rating .............................................. 60mA
         SUPB, LX, OUT to GND..........................................-0.3V to +14V          LX RMS Current Rating .........................................................1.6A
         OUTB, NEGB, POSB to GND ..................-0.3V to (SUPB + 0.3V)                     Continuous Power Dissipation (TA = +70C)
         THR, DLP, MODE, FREQ, COMP, FB,
                                                                                                 24-Pin, 4mm x 4mm Thin QFN
            SS to GND..............................................-0.3V to VLDO + 0.3V          (derate 16.9mW/C above +70C) ..........................1349.1mW
         PGND to GND ......................................................-0.3V to + 0.3V    Operating Temperature Range ...........................-40C to +85C
         SRC to GND ..........................................................-0.3V to + 30V  Junction Temperature ......................................................+150C
         GON, DRN to GND ....................................-0.3V to VSRC + 0.3V             Storage Temperature Range .............................-65C to +160C
         GON RMS Current Rating................................................ 50mA         Lead Temperature (soldering, 10s) .................................+300C

         Stresses beyond those listed under "Absolute Maximum Ratings" may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional
         operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to
         absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

         ELECTRICAL CHARACTERISTICS

         (VIN = V SHDN = +3V, OUT = +10V, FREQ = GND, TA = 0C to +85C, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25C.)

                         PARAMETER                                      CONDITIONS               MIN TYP MAX UNITS
         IN Input Voltage Range
         IN Quiescent Current                 VIN = 3V, VFB = 1.5V                               1.8         5.5   V
                                              IN rising, 200mV hysteresis, LX remains off below
         IN Undervoltage Lockout              this level                                               27    40    A

                                                                                                       1.3 1.75    V

         LDO Output Voltage                   6V  VOUT  13V, ILDO = 12.5mA, VFB = 1.5V (Note1) 4.8     5.0   5.2   V

         LDO Undervoltage Lockout Voltage LDO rising, 200mV hysteresis                           2.4   2.7   3.0   V

         OUT Supply Voltage Range             (Note 1)                                           4.5         13.0  V

         OUT Overvoltage Fault Threshold                                                         13.2 13.6 14.0    V

         OUT Undervoltage Fault Threshold                                                                    1.4   V

         OUT Supply Current                   VFB = 1.5V, no load                                      0.5   2.0   mA
                                              VFB = 1.1V, no load
                                                                                                       4     10.0

         Shutdown Supply Current              VIN = VOUT = VSUPB = 3V                                  4     10    A
         (Total of IN, OUT, and SUPB)

         Thermal Shutdown                     Temperature rising, 15C hysteresis                      +160        C
         STEP-UP REGULATOR
                                              FREQ = GND                                         512   600   768   kHz
         Operating Frequency                  FREQ = IN
                                              FREQ = GND                                         1020 1200 1380
         Oscillator Maximum Duty Cycle        FREQ = IN
                                                                                                 91    95    99    %
         FB Regulation Voltage                Falling edge
         FB Fault Trip Level                  FREQ = GND                                         88    92    96
                                              FREQ = IN
         Duration to Trigger Fault Condition  0 < ILOAD < 200mA, transient only                  1.228 1.24 1.252  V
                                              VIN = 1.8V to 5.5V
         FB Load Regulation                   VFB = 1.3V                                         0.96  1.0   1.04  V
         FB Line Regulation                   I = 5A at COMP
         FB Input Bias Current                FB to COMP                                         43    51    64    ms
         FB Transconductance                  ILX = 200mA
         FB Voltage Gain                                                                         47    55    65
         LX On-Resistance
                                                                                                       -1          %

                                                                                                 -0.15 -0.08 +0.15 %/V

                                                                                                       125   200   nA

                                                                                                 75    160   280   S

                                                                                                       700         V/V

                                                                                                       115   200   m

         2 _______________________________________________________________________________________
Step-Up Regulator with Switch Control and
               Operational Amplifier for TFT LCD

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)                                                                                         MAX8758

(VIN = V SHDN = +3V, OUT = +10V, FREQ = GND, TA = 0C to +85C, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25C.)

PARAMETER                                             CONDITIONS                    MIN TYP MAX UNITS

LX Leakage Current                VLX = 13V                                               0.01   20     A
LX Current Limit                  65% duty cycle
                                                                                    2.0   2.5    3.0    A

Current-Sense Transresistance                                                       0.19  0.3    0.40   V/A

SS Source Current                                                                   3.0   4.0    5.5    A

POSITIVE GATE DRIVER TIMING AND CONTROL SWITCHES

CTL Input Low Voltage             VIN = 1.8V to 5.5V                                             0.6    V
CTL Input High Voltage            VIN = 1.8V to 2.4V
CTL Input Leakage Current         VIN = 2.4V to 5.5V                                1.4
                                  VCTL = 0 or VIN                                                                           V

                                                                                    2.0

                                                                                    -1           +1     A

CTL-to-SRC Propagation Delay      GON rising, VMODE = 1.24V, VCTL = 0 to 3V step,         100
                                  no load on GON                                                                     ns

                                  GON falling, VMODE = 1.24V, VCTL = 3V to 0 step,        100
                                  no load on GON

SRC Input Voltage                 VDLP = 0, VIN = 3V                                      2500         
SRC Input Current                 MODE = DLP = CTL = LDO
                                                                                          150    250    A

DRN Input Current                 MODE = DLP = LDO, VDRN = 8V, VCTL = 0                   150    250    A
SRC-to-GON Switch On-Resistance   DLP = CTL = LDO
                                                                                          15     30     

DRN-to-GON Switch On-Resistance   DLP = LDO, VCTL = 0                                     65     130   
GON-to-PGND Switch On-Resistance  VDLP = 0, VIN = 3V
MODE Switch On-Resistance         VDLP = 0, VIN = 3V                                      2500         

                                                                                          1000         

MODE 1 Voltage Threshold          MODE rising                                             0.9 x         V
                                                                                          VLDO

MODE Capacitor Charge Current     VMODE = 1.5V                                      40    50     62     A
(MODE 2)

MODE 2 Switch Transition Voltage  GON connected to DRN                              2.3   2.5    2.7    V
Threshold

MODE Current-Source Stop          MODE rising                                       3.3   3.5    3.7    V
Threshold                         During startup, VDLP = 1.0V
DLP Capacitor Charge Current                                                        4     5      6      A
DLP Turn-On Threshold             VGON = 12V, VTHR = 1.2V
THR-to-GON Voltage Gain                                                             2.375 2.500 2.625   V
OPERATIONAL AMPLIFIER             Buffer configuration, VPOSB = 4V, no load
SUPB Supply Range                 VNEGB, VPOSB = VSUPB/2, TA = +25C                9.7 10.0 10.3       V/V
SUPB Supply Current               VNEGB, VPOSB = VSUPB/2
Input Offset Voltage                                                                4.5          13.0   V
Input Bias Current
Input Common-Mode Voltage Range                                                                  1.0    mA

                                                                                                 12     mV

                                                                                    -50          +50    nA

                                                                                    0            VSUPB  V

                    _______________________________________________________________________________________ 3
         Step-Up Regulator with Switch Control and
         Operational Amplifier for TFT LCD

MAX8758  ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)

         (VIN = V SHDN = +3V, OUT = +10V, FREQ = GND, TA = 0C to +85C, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25C.)

                         PARAMETER                  CONDITIONS                           MIN                  TYP  MAX UNITS

         Output Voltage Swing High  IOUTB = 100A                                      VSUPB -                                   mV
                                                                                          15
         Output Voltage Swing Low   IOUTB = 5mA                                                                     15
         Slew Rate                                                                     VSUPB -                                   mV
         -3dB Bandwidth             IOUTB = -100A                                       150
         Gain-Bandwidth Product     IOUTB = -5mA                                                                   150
         Short-Circuit Current                                                                                                  V/s
         CONTROL INPUTS                                                                                       7.5               MHz
         FREQ Input Low Voltage                                                                                                 MHz
         FREQ Input High Voltage                                                                              12                 mA
         FREQ Pulldown Current
         SHDN Input Low Voltage                                                                               8

         SHDN Input High Voltage    OUTB shorted to VSUPB/2, sourcing                  75                     150
                                    OUTB shorted to VSUPB/2, sinking
         SHDN Input Current                                                            75                     150
                                    VIN = 1.8V to 5.5V
                                    VIN = 1.8V to 2.4V                                                             0.6   V
                                    VIN = 2.4V to 5.5V
                                    VFREQ = 1.0V                                       1.4
                                    VIN = 1.8V to 5.5V                                                                         V
                                    VIN = 1.8V to 2.4V
                                    VIN = 2.4V to 3.6V                                 2.0
                                    VIN = 3.6V to 5.5V
                                                                                       3.5                    5.0  6.0   A

                                                                                                                   0.6   V

                                                                                       1.4

                                                                                       2.0                               V

                                                                                       2.9

                                                                                                              0.001 1.0  A

         ELECTRICAL CHARACTERISTICS

         (VIN = V SHDN = +3V, OUT = +10V, FREQ = GND, TA = -40C to +85C, unless otherwise noted.) (Note 2)

                         PARAMETER                            CONDITIONS               MIN TYP                     MAX   UNITS
         IN Input Voltage Range                                                        1.8                          5.5     V
         IN Quiescent Current       VIN = 3V, VFB = 1.5V                                                            30     A
                                    IN rising, 200mV hysteresis, LX remains off below
         IN Undervoltage Lockout    this level                                                                     1.75     V

         LDO Output Voltage         6V  VOUT  13V, ILDO = 12.5mA, VFB = 1.5V           4.8                         5.2   V

                                    (Note 1)

         LDO Undervoltage Lockout Voltage LDO rising, 200mV hysteresis                 2.4                         3.0   V

         OUT Supply Voltage Range   (Note 1)                                           4.5                         13.0  V

         OUT Supply Current         VFB = 1.5V, no load                                                            2.0
         STEP-UP REGULATOR          VFB = 1.1V, no load                                                                          mA

                                                                                                                   10.0

         Operating Frequency        FREQ = GND                                         512                         768
                                                                                                                                 kHz
                                    FREQ = IN                                          990
                                                                                                                   1380

         4 _______________________________________________________________________________________
Step-Up Regulator with Switch Control and
               Operational Amplifier for TFT LCD

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)                                                                                         MAX8758

(VIN = V SHDN = +3V, OUT = +10V, FREQ = GND, TA = -40C to +85C, unless otherwise noted.) (Note 2)

PARAMETER                                         CONDITIONS                MIN TYP                           MAX    UNITS
                                                                              91                                99
Oscillator Maximum Duty Cycle    FREQ = GND                                   88                                96      %
                                 FREQ = IN                                  1.220
                                                                              75                              1.252     V
FB Regulation Voltage                                                        2.0                               280     S
                                                                                                               200     m
FB Transconductance              I = 5A at COMP                             9.7                               3.0      A
                                                                             4.5
LX On-Resistance                 ILX = 200mA
                                                                              0
LX Current Limit                 65% duty cycle

POSITIVE GATE DRIVER TIMING AND CONTROL SWITCHES

SRC Input Voltage Range                                                                                       28     V

SRC Input Current                MODE = DLP = CTL = LDO                                                       250    A

DRN Input Current                MODE = DLP = LDO, VDRN = 8V, VCTL = 0                                        250    A

SRC-to-GON Switch On-Resistance DLP = CTL = LDO                                                               30     

DRN-to-GON Switch On-Resistance DLP = LDO, VCTL = 0                                                           130   

THR-to-GON Voltage Gain          VGON = 12V, VTHR = 1.2V                                                      10.3   V/V

OPERATIONAL AMPLIFIER

SUPB Supply Range                                                                                             13.0   V

SUPB Supply Current              Buffer configuration, VPOSB = 4V, no load                                    1.0    mA

Input Offset Voltage             VNEGB, VPOSB = VSUPB / 2                                                     18     mV

Input Common-Mode Voltage Range                                                                               VSUPB  V

Output Voltage Swing High        IOUTB = 100A                              VSUPB                                    mV
                                 IOUTB = 5mA                                 - 15

                                                                            VSUPB
                                                                            - 150

Output Voltage Swing Low         IOUTB = -100A                                                               15
                                 IOUTB = -5mA                                                                              mV

Short-Circuit Current            OUTB shorted to VSUPB/2, sourcing          75                                150
                                                                                                                           mA
                                 OUTB shorted to VSUPB/2, sinking           75

Note 1: OUT and SUP can operate down to 4.5V. LDO will be out of regulation, but IC will function correctly.
Note 2: -40C specs are guaranteed by design, not production tested.

                      _______________________________________________________________________________________ 5
Step-Up Regulator with Switch Control and
Operational Amplifier for TFT LCD

MAX8758                                                                                   Typical Operating Characteristics

             EFFICIENCY (%)(Circuit of Figure 1, VIN = 3.3V, VMAIN = 8.5V, FREQ = SHDN = IN, TA = +25C, unless otherwise noted.)

                                                      STEP-UP REGULATOR EFFICIENCY     MAX8758 toc01                               STEP-UP REGULATOR EFFICIENCY                                          MAX8758 toc02                         STEP-UP REGULATOR OUTPUT VOLTAGE                                   MAX8758 toc03
                                                      vs. LOAD CURRENT (VMAIN = 8.5V)                                              vs. LOAD CURRENT (VMAIN = 8.5V)                                                                                vs. LOAD CURRENT (VMAIN = 8.5V)
                                                                                              EFFICIENCY (%)                                                                                                    OUTPUT VOLTAGE (V)
                                               95                                                                           95                                                                                                             8.6

                                               90 fOSC = 1.2MHz  VIN = 5.5V                                                 90                                VIN = 5.5V                                                                   8.5
                                                       L = 4.7H
                                                                                                                            85
                                               85

                                               80                                                                           80                                                                                                             8.4

                                               75                                                                           75                                                VIN = 1.8V                                                   8.3

                                               70                                                                           70                                                                                                             8.2

                                               65                VIN = 1.8V                                                 65                                            VIN = 3.3V                                                       8.1

                                               60                                                                           60                                                                                                                       fOSC = 1.2Hz
                                                                                                                                                                                                                                                     VIN = 3.3V
                                               55                VIN = 3.3V                                                 55                                                            fOSC = 640kHz                                    8.0
                                                                                                                                                                                          L = 10H
                                                                                                                            50
                                               50     10         100                   1000                                     1                                  10                     100        1000                                  7.9                     10            100                   1000
                                                   1                                                                                                                                                                                            1

                                                      LOAD CURRENT (mA)                                                                                            LOAD CURRENT (mA)                                                                      LOAD CURRENT (mA)

                                                            IN QUIESCENT CURRENT                 MAX8758 toc04                           IN QUIESCENT CURRENT                                            MAX8758 toc05                                    SWITCHING FREQUENCY                                     MAX8758 toc06
                                                              vs. SUPPLY VOLTAGE                                                            vs. TEMPERATURE                                                                                                  vs. INPUT VOLTAGE
                                                                                                        SUPPLY CURRENT (A)                                                                                      SWITCHING FREQUENCY (kHz)
                                               50                                                                           30                                                                                                             1200

                           SUPPLY CURRENT (A)  40                                                                           29                                                                                                                              FREQ = VIN
                                                        CURRENT INTO IN PIN                                                 28 CURRENT INTO IN PIN                                                                                         1000

                                               30                                                                           27                                                                                                             800

                                               20                                                                           26                                                                                                                       FREQ = AGND

                                               10                                                                           25                                                        VIN = 3.3V                                           600
                                                                                    NOT SWITCHING                                                                                     NOT SWITCHING
                                                                                    VFB - 1.5V                              24                                                                                                                       IMAIN = 200mA
                                                                                                                               -40                                                    VFB - 1.5V
                                                0
                                                  1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5                                                                                                                                                      400
                                                                            VIN (V)
                                                                                                                                                              -15         10          35       60        85                                     1.5  2.5                3.5           4.5              5.5

                                                                                                                                                                   TEMPERATURE (C)                                                                                     VIN (V)

                                                                 STEP-UP REGULATOR HEAVY-LOAD                                                                                                                STEP-UP REGULATOR LOAD TRANSIENT

                                                                              SOFT-START                                                                                                                                      RESPONSE

                                                                                                                                       MAX8758 toc07                                                                                                                                    MAX8758 toc08

                                                                                                                                                      VIN                                        L = 4.7H                                                                                              VMAIN
                                                                                                                                                      2V/div                                                                                                                                           AC-COUPLED
                                                                                                                                                                                          RCOMP = 100k
                                                                                                                                                      VMAIN                               CCOMP1 = 220pF                                                                                               200mV/div
                                                                                                                                                      5V/div                               CCOMP2 = 47pF

                                                                                                             IL                                                                                    50mA                                                                                                IMAIN
                                                                                                             500mAV/div                                                                                0                                                                                               500mA/div

                                                                             1ms                                                                                                                                                                                                                       IL
                                                                                                                                                                                                                                                                                                       1AV/div

                                                                                                                                                                                                                                                     20s/div

                           6 _______________________________________________________________________________________
            Step-Up Regulator with Switch Control and
                           Operational Amplifier for TFT LCD

                                           Typical Operating Characteristics (continued)                                                                                                                                                                                                                         MAX8758

(Circuit of Figure 1, VIN = 3.3V, VMAIN = 8.5V, FREQ = SHDN = IN, TA = +25C, unless otherwise noted.)

                   L = 4.7H  STEP-UP REGULATOR PULSED LOAD                                                                              TIMER-DELAY LATCH RESPONSE
                                     TRANSIENT RESPONSE                                                                                            TO OVERLOAD
            RCOMP = 100k
            CCOMP1 = 220pF                                                                          MAX8758 toc09                                                                                         MAX8758 toc10
             CCOMP2 = 47pF
                                                                                     IL                                                                                                      VMAIN
                                                                                     1AV/div                                                                                                 5V/div
                                                                                                                                                                                             0V
                                                                                      VMAIN                                                                                                  LX
                                                                                      AC-COUPLED                                                                                             5V/div
                                                                                                                                                                                             0V
                                                                                      200mV/div

                                                                                      IMAIN                                                                                                                                     IL
                                                                                      1A/div                                                                                                                                    2A/div

                                                                                                                                                                                                                                0A

                             20s/div                                                                                                                                                                 20ms/div

                           SUPB SUPPLY CURRENT                                                                     SUPB SUPPLY CURRENT                                                                   OPERATIONAL AMPLIFIER FREQUENCY
                              vs. SUPB VOLTAGE                                                                                                                                                                RESPONSE FOR VARIOUS CLOAD
                                                                                                                   vs. TEMPERATURE
            0.30                                                                                                                                                                                     10
                      NO LOAD                        MAX8758 toc11              0.30                                                                                          MAX8758 toc12                                                                                                       MAX8758 toc13
                      BUFFER CONFIGURATION                                                NO LOAD
                      POS_ = VSUPB / 2                                                                                                                                               MAGNITUDE (dB)
                                                                                          BUFFER CONFIGURATION                                                                                       0
            0.25
                                                                                          VPOSB = VSUPB / 2
            0.20
                                                                                0.25                                    VSUPB = 12V
            0.15
ISUPB (mA)                                                          ISUPB (mA)  0.20                                    VSUPB = 8V                                                                   -10
            0.10                                                                                                                                                                                                                                      1000pF
                  4.5 6.0 7.5 9.0 10.5 12.0 13.5 15.0
                                         VSUPB (V)                                                                                                                                                   -20

                     POWER-SUPPLY REJECTION RATIO                                                                                                                                                    -30
                                vs. FREQUENCY
                                                                                0.15                                    VSUPB = 5V                                                                             VSUP = 8.5V      56pF
             120                                                                                                                                                                                     -40 AV = 1
                                                                                                                                                                                                               RL = 10k
             100
                                                                                0.10                               -10  20           50 70                                                           -50                    1k          10k                   100k
              80                                                                     -40                                                                                                                 100

              60                                                                                                   TEMPERATURE (C)                                                                                         FREQUENCY (Hz)

              40                                                                      OP-AMP RAIL-TO-RAIL INPUT/OUTPUT                                                                                    OP-AMP LOAD TRANSIENT RESPONSE

              20                                                                                                                                               MAX8758 toc15                                                                                                       MAX8758 toc16
                      VSUPB = 8.5V
                                                     MAX8758 toc14
               0
                   1 10 100 1k 10k 100k 1M                                                                                                                                    VPOSB                  0
                                     FREQUENCY (Hz)
                                                                                                                                                                              5V/div                                                                                                                             IOUTB
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 50mA/div
PSRR (dB)                                                                                                                                                                     VOUTB
                                                                                                                                                                              5V/div                                                                                                                             VOUTB
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 2V/div

                                                                                                                        100s/div                                                                                                1s/div

                             _______________________________________________________________________________________ 7
Step-Up Regulator with Switch Control and
Operational Amplifier for TFT LCD

                                           Typical Operating Characteristics (continued)

(Circuit of Figure 1, VIN = 3.3V, VMAIN = 8.5V, FREQ = SHDN = IN, TA = +25C, unless otherwise noted.)
MAX8758
OP-AMP LARGE-SIGNAL STEP RESPONSE                                                                      OP-AMP SMALL-SIGNAL STEP RESPONSE                                                                       HIGH-VOLTAGE SWITCH CONTROL FUNCTION
                                                                                      OUTPUT VOLTAGE (V)                                                                                                                            (MODE 1)
                                                                                                                                                                                                                                                                       MAX8758 toc21MAX8758 toc17MAX8758 toc18
                                                                                                                                                                                                                                                                                               MAX8758 toc19
                                                                                                                                                                      OUTPUT VOLTAGE (V)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                MAX8758 toc22VMODE

                                                                                           VOUTB                                                                                                   VPOSB                                                                                                                                                                                                                       VCTL
                                                                                           2V/div                                                                                                  100mV/div                                                                                                                                                                                                                   VGON
                                                                                                                                                                                                   AC-COUPLED

                                                                                                                                                                                                   VOUTB
                                                                                                                                                                                                   200mV/div
                                                                                                                                                                                                   AC-COUPLED

1s/div                                                                                                                   200ns/div                                                                                                      400s/div

HIGH-VOLTAGE SWITCH CONTROL FUNCTION                                                                POSITIVE CHARGE-PUMP OUTPUT VOLTAGE                                                                        NEGATIVE CHARGE-PUMP OUTPUT VOLTAGE
                     (MODE 2)                                                                             vs. CHARGE-PUMP LOAD CURRENT                                                                                         vs. LOAD CURRENT

                                                                                MAX8758 toc20      25                                                                                                          -5

                                                            VMODE                                  24                                                                                                          -6

                                                            VCTL                                   23                                                                                                          -7

                                                            VGON                                   22                                                                                                          -8

                         400s/div                                                                  21                                                                                                          -9

                                                                                                          VIN = 3.3V                                                                                                     VIN = 3.3V
                                                                                                          fOSC = 1.2MHz                                                                                                  fOSC = 1.2MHz

                                                                                                   20                                                                                                          -10

                                                                                                       0  5              10         15   20                                                                        0  5                 10        15  20

                                                                                                          CHARGE-PUMP LOAD CURRENT (mA)                                                                               CHARGE-PUMP LOAD CURRENT (mA)

8 _______________________________________________________________________________________
     Step-Up Regulator with Switch Control and
                    Operational Amplifier for TFT LCD

                                                                                     Pin Description                 MAX8758

PIN  NAME                                               FUNCTION

1    GND   Analog Ground

           Internal High-Voltage-Switch Common Connection. GON is the output of the high-voltage-switch-

2    GON   control block. GON is internally pulled to PGND through a 1k resistor in shutdown. See the High-

           Voltage Switch Control section for details.

3    CTL   High-Voltage, Switch-Control Block Timing Pin. See the High-Voltage Switch Control section for details.

           High-Voltage, Switch-Control Block Delay Pin. Connect a capacitor from DLP to GND to set the delay

4    DLP   time. A 5A current source charges CDLP. DLP is internally pulled to GND by a resistor in shutdown.

           See the High-Voltage Switch Control section for details.

           GON Falling Regulation Adjustment Pin. Connect THR to the center of a resistive voltage-divider

5    THR   between LDO or OUT and GND to adjust the VGON falling regulation level. The actual regulation level

           is 10 x VTHR. See the High-Voltage Switch Control section for details.

6    SUPB Operational Amplifier Supply Input. Bypass SUPB to GND with a 0.1F capacitor.

7    OUTB Operational Amplifier Output

8    NEGB Operational Amplifier Inverting Input

9    POSB Operational Amplifier Noninverting Input

10   N.C.  No Connection. Not internally connected.

11   LDO   5V Internal Linear Regulator Output. This regulator powers all internal circuitry except the operational

           amplifier. Bypass LDO to GND with a 0.22F or greater ceramic capacitor.

12   OUT   Internal Linear Regulator Supply Pin. OUT is the supply input of the internal 5V linear regulator.

           Connect OUT directly to the output of the step-up regulator.

13   I.C.  Internally Connected. Make no connection to this pin.

14   SS    Soft-Start Control Pin. Connect a capacitor between SS and GND to set the soft-start period of the
           step-up regulator. See the Bootstrapping and Soft-Start section for details.

15   COMP Error Amplifier Compensation Pin. See the Step-Up Regulator Loop Compensation section for details.

16   FREQ  Frequency-Select Pin. Connect FREQ to GND for 600kHz operation, and connect FREQ to IN for

           1.2MHz operation.

17   IN    Supply Pin. Bypass IN to GND with a 1F ceramic capacitor. Place the capacitor close to the IN pin.

18   LX    Switching Node. LX is the drain of the internal power MOSFET. Connect the inductor and the Schottky
           diode to LX and minimize trace area for low EMI.

19   SHDN  Shutdown Control Pin. Pull SHDN low to turn off the step-up regulator, the operational amplifier, and

           the switch control block.

           Feedback Pin. The FB regulation point is 1.24V (typ). Connect FB to the center of a resistive voltage-

20   FB    divider between the step-up regulator output and GND to set the step-up regulator output voltage.

           Place the divider close to the FB pin.

21   PGND Power Ground

           High-Voltage, Switch-Control Block-Mode Selection Timing-Adjustment Pin. See the High-Voltage

22   MODE Switch Control section for details. MODE is high impedance when it is connected to LDO. MODE is

           internally pulled down by a 1k resistor during UVLO, when VDLP < 0.5 x VLDO, or in shutdown.

23   DRN   High-Voltage, Switch-Control Input. DRN is the drain of the internal high-voltage p-channel MOSFET
           connected to GON.

24   SRC   High-Voltage Switch-Control Input. SRC is the source of the internal high-voltage p-channel MOSFET.

     _______________________________________________________________________________________ 9
         Step-Up Regulator with Switch Control and
         Operational Amplifier for TFT LCD

MAX8758                  Typical Operating Circuit                                         driver supplies. The input voltage range for the IC is
                                                                                           from +1.8V to +5.5V, but the Figure 1 circuit is
         The typical operating circuit (Figure 1) of the MAX8758                           designed to run from 2.7V to 3.6V. Table 1 lists some
         is a power-supply solution for TFT LCD panels in note-                            selected components and Table 2 lists the contact
         book computers. The circuit generates a +8.5V source                              information of component suppliers.
         driver supply, and approximately +22V and -7V gate

                                                                                                                           D4

                                                                                 C17
                                                                                0.1F

                                                               D2                                     D3

              VGOFF                                                     C6       C18
           -8V/20mA                                                    0.1F     0.1F

               VIN                C15                                                                                          C19
         +1.8V TO +5.5V         0.1F                                                                                           0.1F

                            C1                                         L1                                                                             VMAIN
                        3.3F                                                                                                                      +8.5V/300mA
                                                                       4.7H                D1
                          6.3V
                                C2                                                                                             C3    C4     C5
                                                                                                                               4.7F  4.7F   4.7F
                                3.3F          R4                                                          R1                   10V   10V    10V
                                 6.3V                                                                     200k
                                              10                                                          1%
                                                                                LX
                                          R10                  IN                      FB                 R2
                                       100k                                                               34.0k
                                                               FREQ                                       1%
                                                       C6      SHDN
                                                      1F       COMP

                                                               LDO              GND

                                                R3             SS      MAX8758  PGND
                                              100k
                                          C7                   MODE             OUT
                                       220pF       C8
                                                 33pF

                                                  C9                            SUPB           C12        R5
                                              0.22F                                            0.1F       100k
                                                                                POSB
                                                  C10                           NEGB                       R6
                                              0.022F                            OUTB                       100k

                                                C11                              THR                                 TO VCOM         R7
                                              150pF                              DLP                                 BACKPLANE       51.1k
                                                                                                                                     1%
                                              FROM TCON        CTL                             C13
                                                                                               0.033F                                R8
                                                           R9                                                                        20.0k
                                                                                                                                     1%
                                              20k

                                                               DRN

                                                 VGON                           SRC
                                              +24V/20mA
                                                                                                 C14
                                                                  GON                            0.1F

         Figure 1. Typical Operating Circuit
         10 ______________________________________________________________________________________
        Step-Up Regulator with Switch Control and
                       Operational Amplifier for TFT LCD

             VIN                                                         LX                                              MAX8758
                                                                         PGND
                                           MAX8758

                                           IN
                                           LDO

                                            LINEAR             STEP-UP       FB
                                         REGULATOR           REGULATOR   COMP
                                      AND BOOTSTRAP          CONTROLLER
                                                                             SS
                              SHDN                                       SUPB

                              FREQ

                              SRC

                              GON                                        NEGB

                              DRN                   SWITCH               OUTB
                              CTL                   CONTROL              POSB
                              THR                                         GND
                              MODE
                              DLP

Figure 2. Functional Diagram

Table 1. Component List                                                             Detailed Description

DESIGNATION                   DESCRIPTION                    The MAX8758 is designed primarily for TFT LCD panels
                                                             used in notebook computers. It contains a high-perfor-
C1, C2       3.3F 10%, 6.3V X5R ceramic capacitors         mance step-up regulator, a high-speed operational
             (0603)                                          amplifier, a logic-controlled, high-voltage switch-control
             TDK C1608X5R0J335M                              block with programmable delay, and an internal linear
                                                             regulator for bootstrapping operation. Figure 2 shows
C3, C4, C5   4.7F 20%, 10V X5R ceramic capacitors          the MAX8758 functional block diagram.
             (1206)
             TDK C3216X5R1A475M                                                                      Step-Up Regulator
                                                             The step-up regulator is designed to generate the LCD
     D1      3A, 30V Schottky diode (M-flat)                 source driver supply. It employs a current-mode, fixed-
D2, D3, D4   Toshiba CMS02 (top mark S2)                     frequency PWM architecture to maximize loop band-
                                                             width and provide fast transient response to pulsed
     L1      200mA, 100V dual diodes (SOT23)                 loads typical of TFT LCD panel source drivers. The inter-
             Fairchild MMBD4148SE (top mark D4)              nal oscillator offers two pin-selectable frequency options
                                                             (640kHz/1.2MHz), allowing users to optimize their
             4.2H, 1.9A inductor                            designs based on the specific application requirements.
             Sumida CDRH6D12-4R2

             ______________________________________________________________________________________ 11
         Step-Up Regulator with Switch Control and
         Operational Amplifier for TFT LCD

MAX8758  Table 2. Component Suppliers

                      SUPPLIER        PHONE                                      FAX                                WEBSITE
         Fairchild Semiconductor  408-822-2000                             408-822-2102               www.fairchildsemi.com
         Sumida                   847-545-6700                             847-545-6720               www.sumida.com
         TDK                      847-803-6100                             847-390-4405               www.component.tdk.com
         Toshiba                  949-455-2000                             949-859-3963               www.toshiba.com/taec

         The internal n-channel power MOSFET reduces the                   CLOCK                                               LX
         number of external components. The supply rail of the                                                                 PGND
         internal gate driver is bootstrapped to the internal linear                       LOGIC AND
         regulator output to improve the efficiency at low-input                             DRIVER                            SS
         voltages. The external-capacitor, soft-start function
         effectively controls inrush currents. The output voltage                           ILIM
         can be set from VIN to 13V with an external resistive                         COMPARATOR
         voltage-divider.
                                                                                                      SOFT-  ILIMIT
                                                        PWM Control Block                             START
         Figure 3 is the block diagram of the step-up regulator.
         The regulator controls the output voltage and the power           OSCILLATOR  SLOPE COMP            CURRENT
         delivered to the output by modulating the duty cycle (D)                                             SENSE
         of the internal power MOSFET in each switching cycle.                                PWM     
         The duty cycle of the MOSFET is approximated by:                                COMPARATOR

                                 D  VOUT - VIN                                             FAULT
                                              VOUT                                     COMPARATOR

         where VOUT is the output voltage of the step-up regulator.        TO FAULT LOGIC                    ERROR AMP

         On the rising edge of the internal oscillator clock, the                                     1.0V                     FB
         controller sets a flip-flop, turning on the n-channel
         MOSFET and applying the input voltage across the                                                               1.24V
         inductor. The current through the inductor ramps up lin-
         early, storing energy in its magnetic field. A transcon-                                                              COMP
         ductance error amplifier compares the FB voltage with                                                                 FREQ
         a 1.24V (typ) reference voltage. The error amplifier
         changes the COMP voltage by charging or discharging               Figure 3. Step-Up Regulator Block Diagram
         the COMP capacitor. The COMP voltage is compared
         with a ramp, which is the sum of the current-sense sig-                                            Bootstrapping and Soft-Start
         nal and a slope compensation signal. Once the ramp                The MAX8758 features bootstrapping operation. In nor-
         signal exceeds the COMP voltage, the controller resets            mal operation, the internal linear regulator supplies
         the flip-flop and turns off the MOSFET. Since the induc-          power to the internal circuitry. The input of the linear
         tor current is continuous, a transverse potential devel-          regulator (OUT) should be directly connected to the
         ops across the inductor that turns on the Schottky                output of the step-up regulator. The step-up regulator is
         diode (D1 in Figure 1). The voltage across the inductor           enabled when the input voltage at OUT is above 1.75V,
         then becomes the difference between the output volt-              SHDN is high, and the fault latch is not set.
         age and the input voltage. This discharge condition
         forces the current through the inductor to ramp down,             After being enabled, the regulator starts open-loop
         transferring the energy stored in the magnetic field to           switching to generate the supply voltage for the linear
         the output capacitor and the load. The MOSFET                     regulator with a controlled duty cycle. The internal ref-
         remains off for the rest of the clock cycle.                      erence block turns on when the LDO voltage exceeds
                                                                           2.7V (typ). When the reference voltage reaches regula-
                                                                           tion, the PWM controller and the current-limit circuit are
                                                                           enabled and the step-up regulator enters soft-start.

         12 ______________________________________________________________________________________
Step-Up Regulator with Switch Control and
               Operational Amplifier for TFT LCD

The soft-start timing can be adjusted with an external        Table 3. Frequency Selection                                     MAX8758
capacitor connected between SS and GND. After the
step-up regulator is enabled, the SS pin is immediately       FREQ  SWITCHING FREQUENCY (kHz)
charged to 0.5V. Then the capacitor is charged at a           GND                       600
constant current of 4A (typ). During this time, the SS                                1200
voltage directly controls the peak inductor current,            IN
allowing a linear ramp from zero up to the full current
limit. The maximum load current is available after the                                           Operational Amplifier
voltage on SS exceeds 1.5V. The soft-start capacitor is       The MAX8758's operational amplifier is typically used
discharged to ground when SHDN is low. The soft-start         to drive the LCD backplane (VCOM) or the gamma-cor-
routine minimizes inrush current and voltage overshoot        rection-divider string. The operational amplifier features
and ensures a well-defined startup behavior (see the          150mA output short-circuit current, 7.5V/s slew rate,
Step-Up Regulator Heavy Load Soft-Start waveform in           and 12MHz bandwidth. The rail-to-rail input and output
the Typical Operating Characteristics).                       capability maximizes system flexibility.

                                            Fault Protection                                      Short-Circuit Current Limit
During steady-state operation, the MAX8758 monitors the       The operational amplifier limits short-circuit current to
FB voltage. If the FB voltage is below 1V (typ), the          approximately 150mA if the output is directly shorted to
MAX8758 activates an internal fault timer. If there is a      SUPB or to GND. If the short-circuit condition persists,
continuous fault for the fault-timer duration, the MAX8758    the junction temperature of the IC rises until it reaches
sets the fault latch, shutting down all the outputs. Once     the thermal shutdown threshold (+160C typ). Once the
the fault condition is removed, cycle the input voltage to    junction temperature reaches the thermal shutdown
clear the fault latch and reactivate the device. The fault-   threshold, an internal thermal sensor immediately sets
detection circuit is disabled during the soft-start time.     the thermal fault latch, shutting off all the IC's outputs.
                                                              The device remains inactive until the input voltage is
The MAX8758 monitors the OUT voltage for undervoltage         cycled or SHDN is toggled.
and overvoltage conditions. If the OUT voltage is below
1.4V (typ) or above 13.5V (typ), the MAX8758 disables                                         Driving Pure Capacitive Load
the gate driver of the step-up regulator and prevents the     The operational amplifier is typically used to drive the
internal MOSFET from switching. The OUT undervoltage          LCD backplane (VCOM) or the gamma-correction
and overvoltage conditions do not set the fault latch.        divider string. The LCD backplane consists of a distrib-
                                                              uted series capacitance and resistance, a load that can
                       Thermal-Overload Protection            be easily driven by the operational amplifier. However,
The thermal-overload protection prevents excessive            if the operational amplifier is used in an application with
power dissipation from overheating the MAX8758.               a pure capacitive load, steps must be taken to ensure
When the junction temperature exceeds TJ = +160C, a          stable operation.
thermal sensor immediately activates the fault protec-
tion, which sets the fault latch and shuts down all the       As the operational amplifier's capacitive load increases,
outputs, allowing the device to cool down. Once the           the amplifier's bandwidth decreases and gain peaking
device cools down by approximately 15C, cycle the            increases. A 5 to 50 small resistor placed between
input voltage or toggle SHDN to clear the fault latch         OUTB and the capacitive load reduces peaking but also
and restart the device.                                       reduces the gain. An alternative method of reducing
                                                              peaking is to place a series RC network (snubber) in par-
The thermal-overload protection protects the controller       allel with the capacitive load. The RC network does not
in the event of fault conditions. For continuous opera-       continuously load the output or reduce the gain. Typical
tion, do not exceed the absolute maximum junction             values of the resistor are between 100 and 200 and
temperature rating of TJ = +150C.                            the typical value of the capacitor is 10pF.

                                  Frequency Selection (FREQ)                          High-Voltage Switch Control
The FREQ pin selects the switching frequency. Table 3         The MAX8758's high-voltage switch-control block (Figure
shows the switching frequency based on the FREQ con-          5) consists of two high-voltage, p-channel MOSFETs: Q1,
nection. High-frequency (1.2MHz) operation optimizes          between SRC and GON and Q2, between GON and
the application for the smallest component size, trading      DRN. The switch-control block is enabled when VDLP
off efficiency due to higher switching losses. Low-fre-       exceeds VLDO/2 and then Q1 and Q2 are controlled by
quency (600kHz) operation offers the best overall efficien-   CTL and MODE. There are two different modes of opera-
cy at the expense of component size and board space.          tion (see the Typical Operating Characteristics section.)

______________________________________________________________________________________ 13
         Step-Up Regulator with Switch Control and
         Operational Amplifier for TFT LCD

MAX8758  Activate the first mode by connecting MODE to LDO.                                        Design Procedure
         When CTL is logic high, Q1 turns on and Q2 turns off,
         connecting GON to SRC. When CTL is logic low, Q1                                                      Step-Up Regulator
         turns off and Q2 turns on, connecting GON to DRN.
         GON can then be discharged through a resistor con-                                 Step-Up Regulator Inductor Selection
         nected between DRN and PGND or AVDD. Q2 turns off             The inductance value, peak-current rating, and series
         and stops discharging GON when VGON reaches 10                resistance are factors to consider when selecting the
         times the voltage on THR.                                     inductor. These factors influence the converter's effi-
                                                                       ciency, maximum output-load capability, transient
         When VMODE is less than 0.9 x VLDO, the switch control        response time, and output voltage ripple. Physical size
         block works in the second mode. The rising edge of            and cost are also important factors to be considered.
         VCTL turns on Q1 and turns off Q2, connecting GON to
         SRC. An internal n-channel MOSFET Q3 between                  The maximum output current, input voltage, output volt-
         MODE and GND is also turned on to discharge an                age, and switching frequency determine the inductor
         external capacitor between MODE and GND. The                  value. Very high inductance values minimize the cur-
         falling edge of VCTL turns off Q3, and an internal 50A       rent ripple and, therefore, reduce the peak current,
         current source starts charging the MODE capacitor.            which decreases core losses in the inductor and I2R
         Once VMODE exceeds 0.5 x VREF, the switch control             losses in the entire power path. However, large induc-
         block turns off Q1 and turns on Q2, connecting GON to         tor values also require more energy storage and more
         DRN. GON can then be discharged through a resistor            turns of wire, which increase physical size and can
         connected between DRN and GND or AVDD. Q2 turns               increase I2R losses in the inductor. Low inductance val-
         off and stops discharging GON when VGON reaches 10            ues decrease the physical size but increase the current
         times the voltage on THR.                                     ripple and peak current. Finding the best inductor
                                                                       involves choosing the best compromise between circuit
         The timing of enabling the switch control block can be        efficiency, inductor size, and cost.
         adjusted with an external capacitor connected between
         DLP and GND. An internal current source starts charg-         The equations used here include a constant LIR, which
         ing the DLP capacitor if the input voltage is above           is the ratio of the inductor peak-to-peak ripple current
         1.75V (typ), SHDN is high, and the fault latch is not set.    to the average DC inductor current at the full-load cur-
         The voltage on DLP linearly rises because of the con-         rent. The best trade-off between inductor size and cir-
         stant-charging current. When VDLP goes above 2.5V             cuit efficiency for step-up regulators generally has an
         (typ), the switch control block is enabled. The switch        LIR between 0.3 and 0.5. However, depending on the
         control block is disabled and DLP is held low when the        AC characteristics of the inductor core material and
         MAX8758 is shut down or in a fault state.                     ratio of inductor resistance to other power-path resis-
                                                                       tances, the best LIR can shift up or down. If the induc-
                                          Linear Regulator (LDO)       tor resistance is relatively high, more ripple can be
         The MAX8758 includes an internal 5V linear regulator.         accepted to reduce the number of turns required and
         OUT is the input of the linear regulator and should be        increase the wire diameter. If the inductor resistance is
         directly connected to the output of the step-up regulator.    relatively low, increasing inductance to lower the peak
         The input voltage range is between 4.5V and 13V. The          current can decrease losses throughout the power
         output of the linear regulator (LDO) is set to 5V (typ). The  path. If extremely thin high-resistance inductors are
         regulator powers all the internal circuitry including the     used, as is common for LCD panel applications, the
         gate driver. This feature significantly improves the effi-    best LIR can increase to between 0.5 and 1.0.
         ciency at low input voltages. Bypass the LDO pin to
         GND with a 0.22F or greater ceramic capacitor.

         14 ______________________________________________________________________________________
      Step-Up Regulator with Switch Control and
                     Operational Amplifier for TFT LCD

                                                      REF         FAULT                                                MAX8758
                                                              5A  SHDN
                                                                  REF_OK
DLP
                                                    Q4            1k      9R                        SRC
                                                                                  Q1
                             0.5 x VREF                                   Q3 R
                                                                                                    GON
                                      REF
                                    R                                           Q2
                        50A
                                                                                                    DRN
                                   4R                                                               THR

MODE

      1k  5R

                                     Q5
           CTL

Figure 4. Switch Control
                            ______________________________________________________________________________________ 15
         Step-Up Regulator with Switch Control and
         Operational Amplifier for TFT LCD

MAX8758  In Figure 1's Typical Operating Circuit, the LCD's gate-    Considering the Typical Operating Circuit, the maxi-
         on and gate-off voltages are generated from two unreg-      mum load current (IMAIN(MAX)) is 300mA for the step-
         ulated charge pumps driven by the step-up regulator's       up regulator, 20mA for the two-stage positive charge
         LX node. The additional load on LX must therefore be        pump, and 20mA for the one-stage negative charge
         considered in the inductance calculation. The effective     pump. Altogether, the effective maximum output cur-
         maximum output current IMAIN(EFF) becomes the sum           rent, IMAIN(EFF) is 360mA with an 8.5V output and a
         of the maximum load current on the step-up regulator's      typical input voltage of 3.3V. The switching frequency is
         output plus the contributions from the positive and neg-    set to 1.2MHz. Choosing an LIR of 0.4 and estimating
         ative charge pumps:                                         efficiency of 85% at this operating point:

                     IMAIN(EFF) = IMAIN(MAX) + nNEG x INEG           L  =   3.3V  2     8.5V - 3.3V             0.85     4.2H
                                     + (nPOS + 1) x IPOS                    8.5V         0.36A 1.2MHz           0.4

         where IMAIN(MAX) is the maximum output current, nNEG        Using the circuit's minimum input voltage (3V) and esti-
         is the number of negative charge-pump stages, nPOS is       mating efficiency of 80% at that operating point:
         the number of positive charge-pump stages, INEG is
         the negative charge-pump output current, and IPOS is              IIN(DC,MAX)  =  0.36A 8.5V           1.28A
         the positive charge-pump output current, assuming the                                3V 0.8
         pump source for IPOS is VMAIN.
                                                                     The ripple current and the peak current are:
         The required inductance can then be calculated as
         follows:

                   VIN    2           VMAIN   - VIN          TYP                            3V (8.5V - 3V)
                 VMAIN            IMAIN(EFF)   fOSC          LIR                       4.2H 8.5V 1.2MHz
         L  =                                                           IRIPPLE    =                                   0.4 A

         where VIN is the typical input voltage and TYP is the             IPEAK        = 1.28A + 0.4A            1.48A
         expected efficiency obtained from the appropriate                                                 2

         curve in the Typical Operating Characteristics.

         Choose an available inductor value from an appropriate      The peak-inductor current does not exceed the guaran-
                                                                     teed minimum value of the LX current limit in the
         inductor family. Calculate the maximum DC input cur-        Electrical Characteristics table.

         rent at the minimum input voltage VIN(MIN) using con-               Step-Up Regulator Output Capacitor Selection
         servation of energy and the expected efficiency at that     The total output voltage ripple has two components: the
         operating point (MIN) taken from an appropriate curve       capacitive ripple caused by the charging and discharg-
         in the Typical Operating Characteristics:                   ing of the output capacitance, and the ohmic ripple due
                                                                     to the capacitor's equivalent series resistance (ESR):
                 IIN(DC,MAX)    =  IMAIN(EFF) VMAIN
                                     VIN(MIN) MIN                             VRIPPLE = VRIPPLE(C) + VARIPPLE(ESR)

         Calculate the ripple current at that operating point and                          IMAIN      VMAIN      -      VIN
         the peak current required for the inductor:                                       CMAIN      VMAIN             fSW
                                                                                                                 
            ( ) IRIPPLE                                                    VRIPPLE(C)            

                 =           VIN(MIN) VMAIN - VIN(MIN)             and
                                    L VMAIN fOSC

                                                                                     VRIPPLE(ESR)  IPEAK x RESR

                 IPEAK       =  IIN(DC,MAX)   +  IRIPPLE             where IPEAK is the peak inductor current (see the Step-
                                                     2               Up Regulator Inductor Selection section). For ceramic
                                                                     capacitors, the output voltage ripple is typically dominat-
         The inductor's saturation current rating and the guaran-    ed by VRIPPLE(C). The voltage rating and temperature
                                                                     characteristics of the output capacitor must also be con-
         teed minimum value of the MAX8758's LX current limit        sidered.

         (ILIM) should exceed IPEAK and the inductor's DC current
         rating should exceed IIN(DC,MAX). For good efficiency,
         choose an inductor with less than 0.1 series resistance.

         16 ______________________________________________________________________________________
Step-Up Regulator with Switch Control and
               Operational Amplifier for TFT LCD

           Step-Up Regulator Input Capacitor Selection       Place CCOMP2 (C8 in Figure 1) from COMP to GND to            MAX8758
The input capacitor reduces the current peaks drawn          add an additional high-frequency pole. UseCCOMP2
from the input supply and reduces noise injection into       between 10pF and 47pF.
the IC. Two 10F ceramic capacitors are used in the
Typical Applications Circuit (Figure 1) because of the                          Step-Up Regulator Soft-Start Capacitor
high source impedance seen in typical lab setups.            The soft-start capacitor should be large enough that it
Actual applications usually have much lower source           does not reach final value before the output has
impedance since the step-up regulator often runs             reached regulation. Calculate the soft-start capacitor
directly from the output of another regulated supply.        (CSS) value using:
Typically, the input capacitance can be reduced below
the values used in the Typical Applications Circuit.         CSS = 21 10-6 CMAIN

                          Step-Up Regulator Rectifier Diode           V2MAIN -   VIN VMAIN      
The MAX8758's high switching frequency demands a                        IINRUSH  - IMAIN VMAIN  
high-speed rectifier. Schottky diodes are recommend-              VIN                              
ed for most applications because of their fast recovery         
time and low forward voltage. In general, a 2A Schottky
diode complements the internal MOSFET well.                  where CMAIN is the total output capacitance, VMAIN is
                                                             the maximum output voltage, and IINRUSH is the peak
           Step-Up Regulator Output Voltage Selection        inrush current allowed, IMAIN is the maximum output
The output voltage of the step-up regulator can be           current, and VIN is the minimum input voltage.
adjusted by connecting a resistive voltage-divider from
the output (VOUT) to GND with the center tap connect-        The load must wait for the soft-start cycle to finish
ed to FB (see Figure 1). Select R2 in the 10k to 50k         before drawing a significant amount of load current.
range. Calculate R1 with the following equation:             The duration after which the load can begin to draw
                                                             maximum load current is:

                                                                                  tMAX = 6.77 x 105 x CSS

       R1  =  R2     VMAIN  -                                                                              Charge Pumps
                       VFB      1
                                                                      Selecting the Number of Charge-Pump Stages
where VFB, the step-up regulator's feedback set point,       For highest efficiency, always choose the lowest num-
is 1.25V. Place R1 and R2 close to the IC.                   ber of charge-pump stages that meet the output volt-
                                                             age requirement.

                                                             The number of positive charge-pump stages is given by:

                  Step-Up Regulator Loop Compensation        nPOS      =   VGON - VMAIN
Choose RCOMP (R3 in Figure 1) to set the high-frequen-                    VMAIN - 2 VD
cy integrator gain for fast transient response. Choose
CCOMP (C7 in Figure 1) to set the integrator zero to         where nPOS is the number of positive-charge-pump
maintain loop stability.                                     stages, VGON is the positive-charge-pump output,
                                                             VMAIN is the main step-up regulator output, and VD is
For low-ESR output capacitors, use the following equa-       the forward voltage drop of the charge-pump diode.
tions to obtain stable performance and good transient
response:

                                                             The number of negative charge-pump stages is given by:

RCOMP      315   VIN VMAIN CMAIN
                  L IMAIN(MAX)
                                                             nNEG      =        -VGOFF
                                                                          VMAIN - 2    VD

CCOMP              VMAIN CMAIN                             where nNEG is the number of negative-charge-pump
           10 IMAIN(MAX) RCOMP                           stages, VGOFF is the negative charge-pump output,
                                                             VMAIN is the main step-up regulator output, and VD is
To further optimize transient response, vary RCOMP in        the forward voltage drop of the charge-pump diode.
20% steps and CCOMP in 50% steps while observing
transient-response waveforms.

           ______________________________________________________________________________________ 17
         Step-Up Regulator with Switch Control and
         Operational Amplifier for TFT LCD

MAX8758                               Charge-Pump Flying Capacitors           the positive terminal of the input capacitor to the
         Increasing the flying capacitor (C6, C17, C18) value                 inductor, to the IC's LX pin, out of PGND, and to
         lowers the effective source impedance and increases                  the input capacitor's negative terminal. The high-
         the output-current capability. Increasing the capaci-                current output loop is from the positive terminal of
         tance indefinitely has a negligible effect on output-cur-            the input capacitor to the inductor, to the output
         rent capability because the diode impedance places a                 diode (D1), to the positive terminal of the output
         lower limit on the source impedance. Ceramic capaci-                 capacitors, reconnecting between the output
         tors of 0.1F or greater work well in most applications              capacitor and input capacitor ground terminals.
         that require output currents in the order of 10mA to                 Connect these loop components with short, wide
         20mA.                                                                connections. Avoid using vias in the high-current
                                                                              paths. If vias are unavoidable, use many vias in
         The flying capacitor's voltage rating must exceed the                parallel to reduce resistance and inductance.
         following:
                                                                        2) Create a power ground island (PGND) for the
                                    VC > n x VMAIN                            step-up regulator, consisting of the input and out-
                                                                              put capacitor grounds and the PGND pin.
         where n is the stage number in which the flying capaci-              Maximizing the width of the power ground traces
         tor appears, and VMAIN is the output voltage of the                  improves efficiency and reduces output voltage
         main step-up regulator.                                              ripple and noise spikes. Create an analog ground
                                                                              plane (GND) consisting of the GND pin, the feed-
                                      Charge-Pump Output Capacitor            back-divider ground connection, the COMP and
         Increasing the output capacitance or decreasing the                  DLP capacitor ground connections, and the
         ESR reduces the output voltage ripple and the peak-to-               device's exposed backside pad. Connect the
         peak voltage during load transients. With ceramic                    PGND and GND islands by connecting the two
         capacitors, the output voltage ripple is dominated by                ground pins directly to the exposed backside pad.
         the capacitance value. Use the following equation to                 Make no other connections between these sepa-
         approximate the required capacitor value:                            rate ground planes.

         CMAIN_ CP    2     ILOAD_ CP                                  3) Place the feedback voltage-divider resistors as
                          fOSC VRIPPLE_ CP                                  close to the feedback pin as possible. The
                                                                              divider's center trace should be kept short.
         where CMAIN_CP is the output capacitor of the charge                 Placing the resistors far away causes the FB trace
         pump, ILOAD_CP is the load current of the charge                     to become antennas that can pick up switching
         pump, and VRIPPLE_CP is the peak-to-peak value of the                noise. Care should be taken to avoid running the
         output ripple.                                                       feedback trace near LX.

         The charge-pump output capacitor is typically also the         4) Place the IN pin bypass capacitor as close to the
         input capacitor for a linear regulator. Often, its value must        device as possible. The ground connection of the
         be increased to maintain the linear regulator's stability.           IN bypass capacitor should be connected directly
                                                                              to the GND pin with a wide trace.
                                        Charge-Pump Rectifier Diodes
         Use low-cost, silicon-switching diodes with a current          5) Minimize the length and maximize the width of the
         rating equal to or greater than two times the average                traces between the output capacitors and the load
         charge-pump input current. If it helps avoid an extra                for best transient responses.
         stage, some or all of the diodes can be replaced with
         Schottky diodes with equivalent current ratings.               6) Minimize the size of the LX node while keeping it
                                                                              wide and short. Keep the LX node away from
                           PC Board Layout and Grounding                      feedback node (FB) and analog ground. Use DC
         Careful PC board layout is important for proper operation.           traces as shield if necessary.
         Use the following guidelines for good PC board layout:
                                                                        Refer to the MAX8758 evaluation kit for an example of
         1) Minimize the area of high-current loops by placing          proper board layout.
               the step-up regulator's inductor, diode, and output
               capacitors near its input capacitors, its LX, and
               PGND pin. The high-current input loop goes from

         18 ______________________________________________________________________________________
           Step-Up Regulator with Switch Control and
                          Operational Amplifier for TFT LCD

TOP VIEW                Pin Configuration                                                         Chip Information  MAX8758

           18 17 16 15 14 13                                         TRANSISTOR COUNT: 3208
           LX                                                        PROCESS: BiCMOS
                   IN
                            FREQ
                                     COMP
                                             SS
                                                      I.C.

SHDN 19    MAX8758                                          12 OUT
    FB 20                                                   11 LDO
                                                            10 N.C.
PGND 21                                                     9 POSB
MODE 22                                                     8 NEGB
                                                            7 OUTB
DRN 23
  SRC 24

           1 234 56

           GND
                   GON
                            CTL
                                     DLP
                                             THR
                                                      SUPB

            THIN QFN
           4mm x 4mm

           ______________________________________________________________________________________ 19
Step-Up Regulator with Switch Control and
Operational Amplifier for TFT LCD

                                                                                     Package Information

(The package drawing(s) in this data sheet may not reflect the most current specifications. For the latest package outline information,
go to www.maxim-ic.com/packages.)
MAX8758
                                                                                                                                                                                                                                QFN THIN.EPSD2

                                D                                                                                                           CL                    b     0.10 M C A B
                                            D/2
                                                                                                                                                D2/2
                    XXXXX
                                                                                                                    k

MARKING                                                                                                                                                              L

                                                     E/2                                                (NE-1) X e                                                   E2/2
                                                              E                                                                                                            CL E2

     PIN # 1                                                                                            DETAIL A                                             e/2              PIN # 1 I.D.
     I.D.                                                                                                                                     e                               0.35x45
                                                                                                                                            (ND-1) X e
                     C                                                                                                                                               DETAIL B
-DRAWING NOT TO SCALE-
                                                 e                                                                                      CL                                       CL
                                                                                       L1 L                         L                                                                               L

                                                                            0.10 C                                                     e                                     e
                                                                  A

                                                                               0.08 C
                                                    A1 A3

                                                                                                                                            PACKAGE OUTLINE,

                                                                                                                                            16, 20, 28, 32, 40L THIN QFN, 5x5x0.8mm

                                                                                                                                                                  21-0140                         1

                                                                                                                                                                                            H2

                    COMMON DIMENSIONS                                                                                  EXPOSED PAD VARIATIONS

PKG.     16L 5x5                  20L 5x5        28L 5x5         32L 5x5                     40L 5x5    PKG.                                 D2                    E2          L            DOWN
                                                                                                        CODES                                                     NOM. MAX.                 BONDS
SYMBOL MIN. NOM. MAX. MIN. NOM. MAX. MIN. NOM. MAX. MIN. NOM. MAX. MIN. NOM. MAX.                                   MIN.                    NOM. MAX. MIN.                   0.15          ALLOWED
                                                                                                        T1655-1                                                   3.10 3.20
A 0.70 0.75 0.80 0.70 0.75 0.80 0.70 0.75 0.80 0.70 0.75 0.80 0.70 0.75 0.80                            T1655-2     3.00                    3.10 3.20 3.00        3.10 3.20    **              NO
                                                                                                        T1655N-1    3.00                    3.10 3.20 3.00        3.10 3.20    **             YES
A1     0 0.02 0.05 0 0.02 0.05 0 0.02 0.05 0 0.02 0.05 0 0.02 0.05                                                  3.00                    3.10 3.20 3.00                     **              NO
                                                                                                        T2055-2                                                   3.10 3.20    **
A3       0.20 REF.                0.20 REF.      0.20 REF.       0.20 REF.  0.20 REF.                   T2055-3     3.00                    3.10 3.20 3.00        3.10 3.20                    NO
                                                                                                        T2055-4     3.00                    3.10 3.20 3.00        3.10 3.20    **             YES
b      0.25 0.30 0.35 0.25 0.30 0.35 0.20 0.25 0.30 0.20 0.25 0.30 0.15 0.20 0.25                       T2055-5     3.00                    3.10 3.20 3.00        3.25 3.35    **              NO
                                                                                                        T2855-1     3.15                    3.25 3.35 3.15        3.25 3.35  0.40             YES
D      4.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.10                       T2855-2     3.15                    3.25 3.35 3.15        2.70 2.80
                                                                                                        T2855-3     2.60                    2.70 2.80 2.60        3.25 3.35    **              NO
E      4.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.10                       T2855-4     3.15                    3.25 3.35 3.15        2.70 2.80    **              NO
                                                                                                        T2855-5     2.60                    2.70 2.80 2.60        2.70 2.80    **             YES
e        0.80 BSC.                0.65 BSC.      0.50 BSC.       0.50 BSC.                   0.40 BSC.  T2855-6     2.60                    2.70 2.80 2.60        3.25 3.35    **             YES
                                                                                                        T2855-7     3.15                    3.25 3.35 3.15        2.70 2.80    **              NO
k      0.25 - - 0.25 - - 0.25 - - 0.25 - - 0.25 0.35 0.45                                               T2855-8     2.60                    2.70 2.80 2.60        3.25 3.35    **
                                                                                                        T2855N-1    3.15                    3.25 3.35 3.15        3.25 3.35    **              NO
L      0.30 0.40 0.50 0.45 0.55 0.65 0.45 0.55 0.65 0.30 0.40 0.50 0.40 0.50 0.60                       T3255-2     3.15                    3.25 3.35 3.15        3.10 3.20  0.40             YES
                                                                                                        T3255-3     3.00                    3.10 3.20 3.00        3.10 3.20    **             YES
L1       - - - - - - - - - - - - 0.30 0.40 0.50                                                         T3255-4     3.00                    3.10 3.20 3.00        3.10 3.20    **              NO
                                                                                                        T3255N-1    3.00                    3.10 3.20 3.00        3.10 3.20    **              NO
N        16                       20             28              32                          40         T4055-1     3.00                    3.10 3.20 3.00        3.30 3.40    **             YES
                                                                                                                    3.20                    3.30 3.40 3.20                     **              NO
ND       4                        5              7               8                           10                                                                                **              NO

NE       4                        5              7               8                           10                                                                                               YES

JEDEC    WHHB                     WHHC           WHHD-1          WHHD-2                      -----

NOTES:                                                                                                                                                           ** SEE COMMON DIMENSIONS TABLE
     1. DIMENSIONING & TOLERANCING CONFORM TO ASME Y14.5M-1994.
     2. ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS. ANGLES ARE IN DEGREES.                                                                           PACKAGE OUTLINE,
     3. N IS THE TOTAL NUMBER OF TERMINALS.                                                                                                 16, 20, 28, 32, 40L THIN QFN, 5x5x0.8mm
     4. THE TERMINAL #1 IDENTIFIER AND TERMINAL NUMBERING CONVENTION SHALL
           CONFORM TO JESD 95-1 SPP-012. DETAILS OF TERMINAL #1 IDENTIFIER ARE                                                                                    21-0140                         2
           OPTIONAL, BUT MUST BE LOCATED WITHIN THE ZONE INDICATED. THE TERMINAL #1
           IDENTIFIER MAY BE EITHER A MOLD OR MARKED FEATURE.                                                                                                                               H2
     5. DIMENSION b APPLIES TO METALLIZED TERMINAL AND IS MEASURED BETWEEN
           0.25 mm AND 0.30 mm FROM TERMINAL TIP.
     6. ND AND NE REFER TO THE NUMBER OF TERMINALS ON EACH D AND E SIDE RESPECTIVELY.
     7. DEPOPULATION IS POSSIBLE IN A SYMMETRICAL FASHION.
     8. COPLANARITY APPLIES TO THE EXPOSED HEAT SINK SLUG AS WELL AS THE TERMINALS.
     9. DRAWING CONFORMS TO JEDEC MO220, EXCEPT EXPOSED PAD DIMENSION FOR T2855-1,
           T2855-3, AND T2855-6.

   10. WARPAGE SHALL NOT EXCEED 0.10 mm.
   11. MARKING IS FOR PACKAGE ORIENTATION REFERENCE ONLY.
   12. NUMBER OF LEADS SHOWN ARE FOR REFERENCE ONLY.
   13. LEAD CENTERLINES TO BE AT TRUE POSITION AS DEFINED BY BASIC DIMENSION "e", 0.05.

-DRAWING NOT TO SCALE-

Maxim cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in a Maxim product. No circuit patent licenses are
implied. Maxim reserves the right to change the circuitry and specifications without notice at any time.

20 ____________________Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 408-737-7600

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