MAX17634A/MAX17634B/MAX17634C：高效同步降壓DC - DC轉換器的卓越之選

在電子設計領域，DC - DC轉換器是電源管理的關鍵組件。今天，我們聚焦于Maxim Integrated推出的MAX17634A/MAX17634B/MAX17634C系列，這是一款高性能的同步降壓DC - DC轉換器，能滿足多種應用場景的需求。

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產品概述

MAX17634x是一款高效、高壓的同步降壓DC - DC轉換器，集成了MOSFET，輸入電壓范圍為4.5V至36V，最大可輸出4.25A電流。該系列有三個變體：MAX17634A固定輸出3.3V，MAX17634B固定輸出5V，MAX17634C輸出電壓可調，范圍從0.9V到輸入電壓的90%。其內置的補償功能省去了外部補償組件，在 - 40°C至 + 125°C的溫度范圍內，反饋電壓調節(jié)精度為±1.3%。

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產品特性

減少外部組件和總成本

• 同步操作：無需肖特基二極管，采用同步操作，降低了成本和功耗。
• 內部補償：內置補償組件，減少了外部元件數量，簡化了設計。
• 全陶瓷電容：使用全陶瓷電容，實現緊湊布局，減小了電路板空間。

減少庫存壓力

• 寬輸入電壓范圍：4.5V至36V的寬輸入電壓范圍，適用于多種電源場景。
• 可調輸出范圍：輸出電壓可調，從0.9V到輸入電壓的90%，滿足不同應用需求。
• 可調頻率：400kHz至2.2MHz的可調頻率，可通過外部同步，靈活性高。
• 緊湊封裝：采用20引腳、4mm x 4mm的TQFN封裝，節(jié)省空間。

降低功耗

• 高效率：峰值效率可達94%，在輕載和滿載條件下都能保持高效。
• 多種工作模式：支持PFM和DCM模式，提高輕載效率。
• 輔助引導電源：EXTVCC輔助引導電源，進一步提高效率。
• 低關斷電流：關斷電流僅為2.8μA，降低功耗。

適應惡劣工業(yè)環(huán)境

• 過流保護：采用打嗝模式過載保護，確保在過載和短路情況下的安全。
• 可調啟動：可調節(jié)啟動過程，適應預偏置輸出電壓。
• 輸出電壓監(jiān)控：內置輸出電壓監(jiān)控和復位功能，提高系統(tǒng)可靠性。
• 可編程閾值：EN/UVLO閾值可編程，增強了靈活性。
• 過溫保護：具備過溫保護功能，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，結溫范圍為 - 40°C至 + 150°C。

工作模式

PWM模式

PWM模式下，電感電流允許為負，提供恒定頻率操作，適用于對開關頻率敏感的應用。但在輕載時，效率低于PFM和DCM模式。

PFM模式

PFM模式禁用負電感電流，在輕載時跳過脈沖以提高效率。當輸出電壓達到設定值的102.3%時，高低側FET關閉，進入休眠狀態(tài)；當輸出電壓降至設定值的101.1%時，重新啟動。該模式在輕載時效率高，但輸出電壓紋波較大，開關頻率不恒定。

DCM模式

DCM模式在輕載時禁用負電感電流，實現比PFM模式更低負載下的恒定頻率操作。其效率介于PWM和PFM模式之間，輸出電壓紋波與PWM模式相當，相對PFM模式較低。

關鍵參數計算

開關頻率設置

通過在RT引腳連接電阻，可以將開關頻率編程為400kHz至2.2MHz。開關頻率與電阻值的關系為： [R{RT} cong frac{21000}{f{SW}} - 1.7] 其中，(R{RT})單位為kΩ，(f{SW})單位為kHz。若RT引腳懸空，默認開關頻率為500kHz。

輸入電壓范圍

最小和最大輸入電壓計算公式如下： [V{IN(MIN)} = frac{V{OUT} + (I{OUT(MAX)} times (R{DCR(MAX)} + R{DS - ONL(MAX)}))}{1 - (f{SW(MAX)} times t{OFF - MIN(MAX)})} + (I{OUT(MAX)} times (R{DS - ONH(MAX)} - R{DS - ONL(MAX)}))] [V{IN(MAX)} = frac{V{OUT}}{f{SW(MAX)} times t{ON - MIN(MAX)}}] 其中，(V{OUT})為穩(wěn)態(tài)輸出電壓，(I{OUT(MAX)})為最大負載電流，(R{DCR})為電感的最壞情況直流電阻，(f{SW(MAX)})為最大開關頻率，(t{OFF - MIN(MAX)})為最壞情況最小開關關斷時間（160ns），(t{ON - MIN(MAX)})為最壞情況最小開關導通時間（80ns），(R{DS - ONL(MAX)})和(R{DS - ONH(MAX)})分別為低側和高側內部MOSFET的最壞情況導通電阻。

元件選擇

輸入電容

輸入電容的RMS電流計算公式為： [I{RMS} = I{OUT(MAX)} times frac{sqrt{V{OUT} times (V{IN} - V{OUT})}}{V{IN}}] 當輸入電壓等于輸出電壓的兩倍時，(I{RMS})達到最大值，即(I{RMS(MAX)} = I{OUT(MAX)} / 2)。應選擇在RMS輸入電流下溫度上升小于 + 10°C的輸入電容，推薦使用低ESR、高紋波電流能力的X7R陶瓷電容。輸入電容值計算公式為： [C{IN} = frac{I{OUT(MAX)} times D times (1 - D)}{n times f{SW} times Delta V{IN}}] 其中，(D = V{OUT} / V{IN})為轉換器的占空比，(f{SW})為開關頻率，(Delta V_{IN})為允許的輸入電壓紋波，(n)為效率。

電感

電感的關鍵參數包括電感值（L）、飽和電流（(I{SAT})）和直流電阻（(R{DCR})）。電感值計算公式為： [L = frac{0.7 times V{OUT}}{f{SW}}] 應選擇最接近計算值、低損耗、直流電阻盡可能小的電感，且電感的飽和電流額定值應高于峰值電流限制值（典型值6.7A）。

輸出電容

推薦使用X7R陶瓷輸出電容，其容量應能支持最大輸出電流的50%作為動態(tài)階躍負載，并將輸出電壓偏差控制在輸出電壓的±3%以內。最小輸出電容計算公式為： [C{OUT} = frac{1}{2} times frac{I{STEP} times t{RESPONSE}}{Delta V{OUT}}] [t{RESPONSE} cong frac{0.35}{f{C}}] 其中，(I{STEP})為負載電流階躍，(t{RESPONSE})為控制器的響應時間，(Delta V{OUT})為允許的輸出電壓偏差，(f{C})為目標閉環(huán)交叉頻率，(f{SW})為開關頻率。對于開關頻率小于等于800kHz的情況，選擇(f{C})為(f{SW})的1/10；對于開關頻率大于800kHz的情況，選擇(f{C})為80kHz。同時，應考慮陶瓷電容在直流偏置電壓下的降額情況。

軟啟動電容

軟啟動電容用于減少浪涌電流，其最小值計算公式為： [C{SS} geq 28 times 10^{-6} times C{SEL} times V{OUT}] 軟啟動時間(t{SS})與軟啟動電容(C{SS})的關系為： [t{SS} = frac{C_{SS}}{5.55 times 10^{-6}}]

輸入欠壓鎖定設置

通過連接從IN到SGND的電阻分壓器，可以設置輸入欠壓鎖定電平。將分壓器的中心節(jié)點連接到EN/UVLO引腳，選擇(R{TOP})為3.3MΩ，(R{BOTTOM})計算公式為： [R{BOTTOM} = frac{R{TOP} times 1.215}{(V{INU} - 1.215)}] 其中，(V{INU})為設備需要開啟的電壓，應確保(V{INU})高于0.8 x (V{OUT})，以避免在緩慢上電或下電時出現打嗝現象。

輸出電壓調節(jié)

對于MAX17634C，通過連接從輸出電壓節(jié)點（(V{OUT})）到SGND的電阻分壓器來設置輸出電壓。將分壓器的中心節(jié)點連接到FB引腳，電阻(R{U})計算公式為： [R{U} = frac{320}{f{C} times C{OUT_SEL}}] 電阻(R{B})計算公式為： [R{B} = frac{R{U} times 0.9}{(V{OUT} - 0.9)}] 應選擇合適的(f{C})和(C{OUT})，使(R{B})和(R_{U})的并聯組合小于50kΩ。

PCB布局指南

• 減少電感：所有承載脈沖電流的連接應盡可能短且寬，以減少電感。小電流環(huán)路面積有助于降低輻射EMI。
• 電容放置：陶瓷輸入濾波電容應靠近IC的IN引腳，INTVCC引腳的旁路電容也應靠近該引腳，以減少走線電感的影響。
• 接地分離：模擬小信號地和開關電流的電源地應分開，并在開關活動最小的點連接，保持接地平面連續(xù)。
• 熱性能：在器件的暴露焊盤下方提供多個連接到大地平面的熱過孔，以提高散熱效率。

典型應用電路

文檔中給出了可調3.3V輸出、可調5V輸出、固定3.3V輸出和固定5V輸出的典型應用電路，為工程師提供了設計參考。

總結

MAX17634A/MAX17634B/MAX17634C系列同步降壓DC - DC轉換器以其高效、靈活和可靠的特點，適用于工業(yè)控制電源、通用負載點、分布式電源調節(jié)等多種應用場景。在設計過程中，合理選擇元件和優(yōu)化PCB布局是確保系統(tǒng)性能的關鍵。你在使用這款轉換器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗。