MAX77837：一款適用于可穿戴和物聯網應用的高性能Buck-Boost轉換器

在當今的電子設備設計中，尤其是可穿戴設備和物聯網應用，對電源管理芯片的要求越來越高，不僅需要高效穩定的電壓轉換，還對功耗和尺寸有著嚴格的限制。Analog Devices推出的MAX77837納米功率Buck-Boost轉換器，就是為滿足這些需求而設計的一款優秀產品。

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一、產品概述

MAX77837是業界最小的納米功率Buck-Boost轉換器，專為可穿戴和物聯網應用中使用的單節電池化學設計進行了優化。它的輸入電壓范圍為1.8V至5.5V，輸出電壓可通過連接到兩個硬件控制引腳的電阻在1.8V至5.2V之間設置。該IC可以在連續導通模式（CCM）、跳過模式和低功耗模式下運行，以確保在寬負載電流范圍內實現高效率。此外，它還具有超低的典型靜態電流430nA和典型關斷電流10nA，非常適合需要長待機時間的電池供電應用。

二、產品特性與優勢

1. 寬輸入輸出電壓范圍

輸入電壓范圍為1.8V至5.5V，輸出電壓組合從1.8V到5.2V，能夠適應多種電池供電和負載需求。

2. 高效率

峰值效率可達95%（5.5V輸入，3.8V輸出），有效減少了能量損耗，延長了電池續航時間。

3. 低功耗

典型靜態電流430nA，關斷電流僅10nA，大大降低了系統在待機狀態下的功耗。

4. 靈活的配置

通過SEL1和SEL2兩個硬件控制引腳，可以靈活選擇輸出電壓、開關電流限制、動態電壓縮放（DVS）功能以及保護模式等。

5. 多種保護功能

具備輸入欠壓鎖定（UVLO）、過流保護（OCP）和熱關斷等保護功能，提高了系統的可靠性和穩定性。

6. 小尺寸封裝

提供1.84mm x 1.03mm的8凸點晶圓級封裝（WLP）和2.5mm x 2.0mm的8引腳倒裝芯片QFN封裝（FC2QFN），適合對空間要求較高的應用。

三、工作模式與原理

1. 啟動過程

當EN引腳變為高電平且輸入電壓 (V{IN}) 大于輸入欠壓鎖定上升閾值 (V{UVLO_R}) 時，IC啟動偏置電路，然后依次讀取兩個SEL引腳的電阻值。通常在EN信號上升沿后1.6ms開始軟啟動過程，軟啟動期間輸出電壓以2V/ms的斜率上升，開關電流限制為設定值的50%，當輸出電壓達到目標值時，軟啟動完成，開關電流限制恢復到正常水平。

2. 動態電壓縮放（DVS）

通過SEL2引腳可以實現動態電壓縮放功能，在軟啟動完成后，SEL2引腳變為邏輯輸入引腳。當SEL2引腳拉高時，輸出電壓從OUT1切換到OUT2；當SEL2引腳拉低時，輸出電壓從OUT2切換到OUT1。需要注意的是，DVS功能只能將輸出電壓升高，當從較高電壓切換到較低電壓時，IC停止開關，等待輸出電壓因負載或泄漏達到較低目標值后再重新開始工作。

3. Buck-Boost控制方案

采用自適應導通時間電流模式控制，利用H橋拓撲通過單個電感器和輸出電容器調節輸出電壓。H橋拓撲有三個開關階段，根據輸入電壓和輸出電壓的關系，在不同階段進行能量存儲和釋放，以實現電壓的調節。

4. 低功耗模式

當負載電流非常低時，MAX77837自動進入低功耗模式（LPM），此時誤差放大器和其他內部模塊停用，以降低功耗。通過低功率電壓比較器監測輸出電壓，當輸出電壓達到目標值的103%時，IC產生預定長度的導通時間。

5. 跳過模式和CCM模式

當負載足夠高且開關頻率高于典型值58kHz時，IC退出低功耗模式進入跳過模式。在跳過模式下，當輸出電壓比目標值高1%時，觸發預定長度的導通時間。當輸出負載電流更高，電感電流沒有過零時，IC進入CCM模式，采用自適應導通時間控制調節輸出電壓。

四、保護機制

1. 熱關斷

當結溫超過典型值165°C時，熱保護觸發，Buck-Boost轉換器輸出禁用，直到結溫降至典型值145°C以下，IC重新啟動。

2. 欠壓鎖定

當輸入電壓 (V{IN}) 低于典型值1.7V時，Buck-Boost調節器禁用，所有寄存器復位，同時啟用有源放電功能。只有當 (V{IN}) 上升到典型值1.75V以上時，IC才準備重新啟動。

3. 開關電流限制

提供逐周期開關電流限制，通過RSEL2可以設置400mA（下限）和1050mA（上限）兩種開關電流限制。在軟啟動后，如果設置為自動重啟模式，當檢測到開關電流達到限制值2ms時，輸出禁用14ms后重新啟動；如果設置為鎖存關閉模式，連續檢測到開關電流達到限制值4ms后，IC鎖存關閉，需要切換EN引腳或重新上電才能恢復。

4. 有源放電

當EN引腳設置為低電平或 (V{IN}{UVLO_F}) 時，MAX77837停止開關，并打開一個100Ω的內部開關，將輸出電容器中存儲的能量放電到地。