MAX17606：反激式轉(zhuǎn)換器的次級(jí)同步MOSFET驅(qū)動(dòng)器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，反激式轉(zhuǎn)換器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，在中低功率應(yīng)用中備受青睞。然而，在高輸出電流應(yīng)用場(chǎng)景下，次級(jí)二極管整流器的高功耗以及由此帶來(lái)的熱管理難題，一直是個(gè)困擾。MAX17606這款次級(jí)同步驅(qū)動(dòng)器和控制器的出現(xiàn)，無(wú)疑為解決這一問(wèn)題提供了有效的方案。

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一、產(chǎn)品概述

MAX17606專(zhuān)為工作在不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）或邊界導(dǎo)通模式（BCM）的隔離反激式拓?fù)涠O(shè)計(jì)。它能用MOSFET替代次級(jí)二極管，顯著提高效率，簡(jiǎn)化熱管理。其7V的VDRV電壓，既能驅(qū)動(dòng)邏輯電平MOSFET，也能驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)MOSFET用于反激同步整流。36V的輸入電壓，使其既可以由輸出電壓驅(qū)動(dòng)，也能由次級(jí)MOSFET的整流漏極電壓驅(qū)動(dòng)。可編程的最小導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，能靈活應(yīng)對(duì)變壓器寄生元件引起的振鈴問(wèn)題。2A/4A的源/灌電流，非常適合驅(qū)動(dòng)低導(dǎo)通電阻（RDS(on)）的功率MOSFET，實(shí)現(xiàn)快速的柵極轉(zhuǎn)換時(shí)間。

二、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)與特性

（一）寬輸入電壓范圍

4.5V至36V的寬輸入電壓范圍，使MAX17606能適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，增強(qiáng)了其在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的通用性。

（二）強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)電流

2A/4A的峰值源/灌柵極驅(qū)動(dòng)電流，能夠快速地對(duì)MOSFET的柵極進(jìn)行充電和放電，實(shí)現(xiàn)快速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，減少開(kāi)關(guān)損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。

（三）多模式適用

適用于不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）和邊界導(dǎo)通模式（BCM），這兩種模式在不同的負(fù)載條件下都能實(shí)現(xiàn)較好的性能表現(xiàn)，使MAX17606能在更廣泛的負(fù)載范圍內(nèi)保持高效運(yùn)行。

（四）低靜態(tài)電流

典型320μA的低靜態(tài)電流，有助于降低系統(tǒng)的功耗，提高能源利用率，特別是在輕載或待機(jī)狀態(tài)下，能顯著減少不必要的能量消耗。

（五）可編程功能

可編程的關(guān)斷觸發(fā)點(diǎn)和最小關(guān)斷時(shí)間，讓工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求和變壓器的特性，靈活調(diào)整電路的工作參數(shù)，更好地應(yīng)對(duì)變壓器寄生元件引起的振鈴問(wèn)題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（六）熱關(guān)斷保護(hù)

具備熱關(guān)斷保護(hù)功能，當(dāng)芯片溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，防止芯片因過(guò)熱而損壞，提高了產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

（七）小封裝

采用6引腳SOT - 23封裝，體積小巧，占用PCB空間少，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX17606主要應(yīng)用于高效隔離反激式轉(zhuǎn)換器。在需要高輸出電流的應(yīng)用中，如一些工業(yè)控制電源、通信設(shè)備電源等，它能夠有效降低功耗，提高系統(tǒng)效率，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

四、電氣特性

（一）輸入電壓（VIN）

• 工作范圍：4.5V至36V，能適應(yīng)多種電源輸入。
• 靜態(tài)電流：在DRN = 2V且無(wú)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，典型值為320μA，最大值為450μA。
• 開(kāi)關(guān)電流：在DRN從 - 150mV切換到 + 2V，頻率為300kHz，占空比為50%的情況下，典型值為600μA。

（二）驅(qū)動(dòng)電壓（VDRV）

• 穩(wěn)壓輸出：在負(fù)載電流為1mA至20mA時(shí)，穩(wěn)壓輸出范圍為6.6V至7.4V，典型值為7.0V。
• 壓差：當(dāng)負(fù)載電流為20mA，輸入電壓為4.5V時(shí)，壓差典型值為4.3V。
• 限流：當(dāng)VDRV = 6V，VIN = 8.5V時(shí)，限流典型值為55mA。
• 欠壓鎖定：VDRV上升時(shí)，欠壓閾值典型值為4.25V；下降時(shí)，鎖定閾值典型值為4V。

（三）漏極（DRN）

• 最大工作電壓：最大漏極工作電壓為60V。
• 柵極開(kāi)啟檢測(cè)閾值：典型值為 - 94mV。
• 柵極關(guān)斷檢測(cè)閾值：典型值為30mV。
• 關(guān)斷使能閾值：DRN電壓上升時(shí)，關(guān)斷使能閾值典型值為0.87V。

（四）開(kāi)關(guān)特性

• 柵極輸出電阻：上拉電阻典型值為1.5Ω，下拉電阻典型值為0.5Ω。
• 傳播延遲：導(dǎo)通傳播延遲典型值為26ns，關(guān)斷傳播延遲典型值為32ns。
• 關(guān)斷時(shí)間可編程范圍：可編程范圍為115ns至1550ns。
• 最小導(dǎo)通時(shí)間：典型值為240ns。

五、工作原理

MAX17606利用同步nMOSFET的體二極管正向電壓來(lái)判斷何時(shí)將柵極引腳拉高，從而開(kāi)啟nMOSFET。當(dāng)nMOSFET兩端的電壓低于地電位94mV（典型值）時(shí)，柵極被拉高至VDRV。為了使器件不受次級(jí)電流振鈴（由變壓器漏感引起）的影響，柵極會(huì)保持高電平至少240ns（典型值）。需要注意的是，振鈴時(shí)間不應(yīng)超過(guò)150ns，可通過(guò)使用RC緩沖器、RCD鉗位電路或兩者結(jié)合來(lái)限制振鈴。

在關(guān)斷方面，理想情況下應(yīng)在次級(jí)電流為零時(shí)關(guān)斷柵極。但由于MOSFET封裝存在較大的內(nèi)部電感，高的次級(jí)電流變化率（di/dt）會(huì)在MOSFET兩端產(chǎn)生正電壓。為了考慮關(guān)斷傳播延遲并避免交叉導(dǎo)通，需要在有正向電流流過(guò)MOSFET時(shí)將其關(guān)斷。通過(guò)在外部MOSFET的漏極與IC的DRN引腳之間連接一個(gè)串聯(lián)電阻（RDRAIN），并結(jié)合精確的內(nèi)部電流源，可以對(duì)關(guān)斷觸發(fā)點(diǎn)進(jìn)行編程。當(dāng)DRN引腳電壓高于 + 30mV（典型值）時(shí)，柵極被拉低至地。其編程公式為： [V{turn - off }=30 mV-frac{1.21}{R{TOFF }} × R{DRAIN }-L{LEAD } × frac{di{sec }}{dt}] 其中，(R{TOFF}) 是連接在TOFF引腳與地之間的電阻，(R{DRAIN}) 是連接在DRN引腳與MOSFET漏極之間的電阻，(L{LEAD}) 是MOSFET封裝源極和漏極的引線電感之和，(frac{di{sec}}{dt}) 等于 (V{OUT} /(L{PRI } ×K^{2})) ，(K=N{sec} / N{PRI}) ，(V{turn - off}) 是期望關(guān)斷次級(jí)電流時(shí)的 (R_{DS(on)}) 乘以次級(jí)電流。

六、PCB布局指南

在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，合理的布局至關(guān)重要，它直接影響到電路的性能和穩(wěn)定性。以下是一些PCB布局的建議：

1. 減小脈沖電流環(huán)路面積：攜帶脈沖電流的路徑環(huán)路面積應(yīng)盡可能小，以減少電磁干擾和寄生電感的影響。
2. 旁路電容布局：VDRV和VIN的旁路電容應(yīng)靠近相應(yīng)的引腳連接，并返回至IC的地引腳，且該環(huán)路面積也應(yīng)盡量小。這樣可以有效濾除電源噪聲，保證芯片的穩(wěn)定供電。
3. MOSFET電壓檢測(cè)：準(zhǔn)確檢測(cè)MOSFET的漏源電壓對(duì)于該IC的正常工作至關(guān)重要。RDRAIN應(yīng)采用開(kāi)爾文連接方式連接到同步MOSFET的漏極，MOSFET的源極引腳也應(yīng)采用開(kāi)爾文連接方式連接到IC的地引腳，以確保電壓檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
4. TOFF電阻連接：將RTOFF電阻直接連接在TOFF引腳和IC的地引腳之間，且返回路徑不應(yīng)連接到接地平面，避免引入額外的干擾。

七、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了24V轉(zhuǎn)5V、3A隔離反激式轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用電路示例。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們可以參考這些電路，并根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如，根據(jù)不同的輸入輸出電壓、負(fù)載電流等參數(shù)，選擇合適的元器件值。

八、訂購(gòu)信息與芯片信息

（一）訂購(gòu)信息

MAX17606AZT + 的工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，采用6引腳薄型SOT23封裝，“+” 表示無(wú)鉛（Pb）/符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的封裝。

（二）芯片信息

該芯片采用BCD工藝，關(guān)于最新的封裝外形信息和焊盤(pán)圖案（焊盤(pán)尺寸），可訪問(wèn)www.maximintegrated.com/packages查詢。

在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師們可以根據(jù)MAX17606的這些特性和參數(shù)，結(jié)合具體的設(shè)計(jì)需求，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定的反激式轉(zhuǎn)換器電路。大家在使用MAX17606的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么特別的問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。