MAX17673/MAX17673A：高效集成電源管理IC的卓越之選

在電子設計領域，電源管理一直是至關重要的環節。一款性能出色的電源管理集成電路（PMIC）能夠顯著提升系統的穩定性和效率。今天，我們就來深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX17673/MAX17673A PMIC。

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一、產品概述

MAX17673/MAX17673A集成了一個60V高壓（HV）、高效同步DC - DC降壓調節器和兩個5.5V低壓（LV）高效同步DC - DC降壓調節器，所有三個調節器都集成了功率MOSFET。HV調節器的輸入電壓范圍為4.5V至60V，支持高達1.5A的負載電流，輸出電壓可在0.9V至5.5V之間調節；LV調節器的輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，支持高達1A的負載電流，輸出電壓可在0.75V至4.8V之間調節。

二、關鍵特性

（一）減少外部組件和總成本

1. 同步操作：采用同步操作模式，實現了高效率的電源轉換，降低了能量損耗。
2. 內部補償：具備內部補償功能，可適應廣泛的輸出電壓范圍，減少了外部補償組件的使用。
3. 全陶瓷電容：支持使用全陶瓷電容，不僅可以實現緊湊的布局，還能提高系統的穩定性和可靠性。
4. 集成三個DC - DC調節器：將三個調節器集成在一個芯片中，減少了電路板空間和組件數量，降低了成本。

（二）降低功耗

1. 低靜態電流：在PFM模式下靜態電流僅為550μA，在PWM模式下為10.2mA，有效降低了功耗。
2. 高峰值效率：峰值效率超過92%，提高了電源轉換效率。
3. 輔助自舉LDO：采用輔助自舉LDO，進一步提高了效率。
4. PFM模式：在輕載時采用PFM模式，可顯著提高輕載效率。
5. 低關斷電流：關斷電流僅為7.4μA，減少了待機功耗。

（三）惡劣工業環境下可靠運行

1. 過流保護：具備峰值電流限制保護和打嗝模式過載保護，可有效保護芯片免受過載和短路的影響。
2. 軟啟動功能：HV調節器具有可調軟啟動功能，LV調節器具有內部固定軟啟動功能，可減少啟動時的浪涌電流。
3. 輸出電壓監控：內置輸出電壓監控功能，通過POKH、POKA和POKB信號可實時監控輸出電壓。
4. 單調啟動：能夠在預偏置負載下實現單調啟動，確保系統的穩定性。
5. 過溫保護：具備過溫保護功能，當芯片溫度超過165°C時，自動關閉芯片，待溫度下降20°C后重新啟動。
6. 動態模式切換：支持PFM和PWM模式之間的動態切換，可根據負載情況自動調整工作模式。
7. 寬工作溫度范圍：工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，可適應惡劣的工業環境。
8. 電磁兼容性：符合CISPR22（EN55022）Class B傳導和輻射發射標準，減少了電磁干擾。

三、電氣特性

（一）輸入電源

HV調節器的輸入電壓范圍為4.5V至60V，LV調節器的輸入電壓范圍為2.7V至5.5V。在關斷模式下，INH的關斷電流最大為15μA，INA和INB的關斷電流最大為1.5μA。在正常開關的PWM模式下，INH的靜態電流典型值為10.2mA，INA和INB的靜態電流典型值為8.8mA。

（二）使能/欠壓鎖定

HV調節器的使能閾值上升為1.175V至1.225V，下降為1.055V至1.105V；LV調節器的使能閾值上升為1.2V，下降為0.4V。

（三）VCC LDO

VCC輸出電壓范圍為4.75V至5.25V，電流限制典型值為54mA，壓降最大為0.5V，欠壓鎖定上升閾值為2.50V至2.70V，下降閾值為2.43V至2.55V。

（四）外部電源

EXTVCC的切換電壓上升為2.83V至3.00V，下降為2.80V至2.95V，電流限制典型值為40mA，壓降最大為125mV。

（五）MOSFET驅動

HV調節器的高端MOSFET導通電阻典型值為290mΩ，低端MOSFET導通電阻典型值為170mΩ；LV調節器的高端MOSFET導通電阻典型值為120mΩ，低端MOSFET導通電阻典型值為60mΩ。

（六）軟啟動

HV調節器的軟啟動電流典型值為5.00μA，LV調節器的軟啟動時間為4096個周期。

（七）反饋

HV調節器的FBH調節電壓典型值為0.900V，LV調節器的FBA和FBB調節電壓典型值為0.750V。

（八）PFM/休眠模式

FBH的PFM跳過閾值典型值為102.75%，恢復閾值典型值為101%；FBA和FBB的PFM跳過閾值典型值為102.5%，恢復閾值典型值為101.7%。

（九）電流限制

HV調節器的峰值電流限制閾值典型值為2.7A，負電流限制閾值典型值為1.1A，PFM電流限制典型值為0.82A；LV調節器的峰值電流限制閾值典型值為1.70A，負電流限制閾值典型值為0.75A，PFM電流限制典型值為0.54A。

（十）RT/FDIV和時序

LV調節器的開關頻率可在1MHz至4MHz之間調節，HV調節器的開關頻率可通過FDIV引腳進行編程，為LV調節器開關頻率的分數倍。

四、典型應用特性

文檔中給出了大量的典型應用特性曲線，包括HV和LV降壓調節器的效率與負載電流關系、輸出電壓與負載電流關系、負載瞬態響應、穩態開關波形等。通過這些曲線，我們可以直觀地了解芯片在不同工作條件下的性能表現。例如，在不同輸入電壓和輸出電壓下，調節器的效率隨著負載電流的變化而變化，我們可以根據這些曲線選擇合適的工作點，以實現最佳的效率和性能。

五、引腳配置和功能

MAX17673/MAX17673A采用28引腳的5mm x 5mm TQFN封裝，各引腳具有不同的功能。例如，FBB和FBA為LV調節器的反饋輸入引腳，用于設置輸出電壓；POKH、POKA和POKB為電源好信號輸出引腳，用于監控調節器的輸出狀態；MODE/SYNC引腳用于選擇工作模式，MAX17673A還可通過該引腳實現外部時鐘同步。

六、詳細工作原理

（一）線性調節器和外部電源輸入

芯片內部集成了一個低壓差（LDO）線性調節器，可從INH或EXTVCC輸入生成VCC電源。當INH高于EXTVCC且EXTVCC低于切換閾值（3V）時，LDO使用INH；當INH低于EXTVCC時，LDO禁用，使用EXTVCC生成VCC。

（二）調節器使能

三個內部調節器都有獨立的使能引腳。HV調節器的使能輸入（ENH）具有可編程的欠壓鎖定閾值，LV調節器的使能輸入（ENA和ENB）具有數字邏輯閾值。

（三）開關頻率選擇

LV調節器的開關頻率可通過連接RT引腳到GND的電阻進行設置，范圍為1MHz至4MHz。HV調節器的開關頻率為LV調節器開關頻率的分數倍，可通過連接FDIV引腳到GND的電阻進行編程。

（四）工作模式選擇

芯片支持PWM和PFM兩種工作模式。將MAX17673的MODE引腳或MAX17673A的MODE/SYNC引腳連接到GND，芯片工作在PWM模式；連接到VCC或懸空，芯片工作在PFM模式。MAX17673A還支持外部時鐘同步，外部同步頻率必須在0.9 x fsw_LV和1.1 x fsw_LV之間。

（五）電源好信號

芯片為三個內部調節器提供獨立的電源好信號（POKH、POKA和POKB）。當調節器的輸出電壓達到設定值的95%（典型值）且軟啟動完成后，電源好信號被拉高；在軟啟動期間或故障條件下，電源好信號被拉低。

（六）過流和打嗝模式

芯片具備強大的過流保護功能。當高端開關電流超過內部限制時，逐周期峰值電流限制會關閉高端MOSFET。如果反饋電壓下降到調節值的64%，則觸發打嗝模式，轉換器暫停開關32,768個開關周期，然后重新嘗試軟啟動。

（七）預偏置輸出

當芯片啟動到預偏置輸出時，高端和低端開關都關閉，直到PWM比較器發出第一個PWM脈沖，開關才開始工作，輸出電壓逐漸上升到目標值。

（八）熱關斷保護

當芯片的結溫超過165°C時，片上熱傳感器會關閉芯片，待溫度下降20°C后重新啟動。

七、應用信息

（一）輸入電容選擇

為了減少從輸入電源汲取的峰值電流，降低輸入端子的噪聲和電壓紋波，應在每個輸入端子（INH、INA和INB）附近放置輸入電容。輸入電容的RMS電流要求可通過公式計算，應選擇在RMS輸入電流下溫度上升小于 + 10°C的電容，推薦使用低ESR陶瓷電容，如X7R電容。

（二）電感選擇

三個調節器的電感值應根據開關頻率和輸出電壓進行選擇，計算公式為 (L=frac{1.5 × V{OUT }}{f{SW}}) 。應選擇低直流電阻（DCR）且飽和電流額定值高于調節器峰值電流限制的電感。

（三）輸出電容選擇

推薦使用X7R陶瓷輸出電容，其輸出電容的大小應能支持應用中最大輸出電流50%的階躍負載，使輸出電壓偏差控制在輸出電壓設定值的3%以內。最小所需輸出電容可通過公式計算。

（四）軟啟動電容選擇

HV調節器的軟啟動時間可通過連接SSH引腳到GND的電容進行編程，LV調節器具有內部固定軟啟動時間。軟啟動電容的大小應根據所選輸出電容和輸出電壓進行選擇。

（五）設置HV調節器的輸入欠壓鎖定電平

可通過連接從VINH到GND的電阻分壓器來設置HV調節器的輸入欠壓鎖定電平，將分壓器的中心節點連接到ENH引腳。

（六）調整輸出電壓

可通過使用從輸出電壓到相應反饋（FB_）引腳的電阻分壓器來設置三個調節器的輸出電壓，根據不同的調節器類型，使用不同的公式計算電阻分壓器的值。

（七）功率耗散

芯片內部的功率耗散會導致結溫升高，應確保芯片的結溫不超過 + 125°C。可通過公式計算IC在滿載時的功率損耗，并根據熱性能指標估算芯片的結溫。

（八）PCB布局指南

PCB布局對芯片的性能和可靠性有重要影響。所有承載脈沖電流的連接應盡可能短且寬，以減少電感。應在IC的IN_引腳附近放置陶瓷輸入濾波電容，在VCC引腳附近放置旁路電容。模擬小信號地和開關電流的功率地應分開，在開關活動最小的點連接。應在芯片的暴露焊盤下方提供多個熱過孔，以提高散熱效率。

八、典型應用電路

文檔中給出了一個典型應用電路，展示了如何使用MAX17673/MAX17673A實現電源管理。該電路包括HV和LV調節器的輸入電容、電感、輸出電容、反饋電阻等組件，可根據實際需求進行調整。

九、總結

MAX17673/MAX17673A是一款功能強大、性能卓越的電源管理IC，具有集成度高、效率高、可靠性強等優點。它廣泛應用于工業控制電源、FPGA/CPLD電源、分布式電源調節、基站電源、高壓單板系統等領域。在設計過程中，我們需要根據具體的應用需求，合理選擇輸入電容、電感、輸出電容等組件，優化PCB布局，以確保芯片的性能和可靠性。同時，我們還需要注意芯片的功率耗散和熱管理，避免芯片因過熱而損壞。大家在實際應用中遇到過哪些電源管理方面的問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享交流。