MAX20343/MAX20344：超低靜態(tài)電流、低噪聲3.5W升降壓調(diào)節(jié)器的深度解析

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，一款性能出色的升降壓調(diào)節(jié)器對(duì)于確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和高效性能至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討Analog Devices公司推出的MAX20343/MAX20344超低靜態(tài)電流、低噪聲3.5W升降壓調(diào)節(jié)器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX20343/MAX20344專為需要長時(shí)間運(yùn)行且能承受高電流突發(fā)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它是一款具有1A電流能力（3.5V時(shí)）的非反相升降壓轉(zhuǎn)換器。其獨(dú)特的控制算法能夠在降壓、升降壓和升壓模式之間無縫切換，有效減少輸出電壓紋波中的不連續(xù)性和次諧波。該器件的啟動(dòng)輸入電壓低至1.9V，幾乎為零的最低工作電壓能讓用戶從能源源中盡可能多地提取能量。同時(shí)，低電感和輸出電容要求使其非常適合空間受限的應(yīng)用。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 生物識(shí)別光學(xué)傳感

在包括光電容積脈搏波描記法（PPG）在內(nèi)的生物識(shí)別光學(xué)傳感應(yīng)用中，MAX20343/MAX20344的小輕載輸出電壓紋波特性，可使PPG系統(tǒng)在低LED電流下無干擾運(yùn)行。此外，其工作模式之間的無縫切換還能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓縮放（DVS），從而最小化LED的裕量并節(jié)省系統(tǒng)功率。

2. IoT和LPWAN

在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）應(yīng)用中，如LTE/NB - IoT、LTE/Cat - M1等，該器件的低噪聲和高效率特性使其成為為無線電設(shè)備供電的理想選擇。在需要超級(jí)電容器緩沖低功率密度電池以提供大電流突發(fā)的應(yīng)用中，其超低工作電壓能讓用戶從超級(jí)電容器中提取盡可能多的能量。

3. 工業(yè)傳感器

在工業(yè)傳感器應(yīng)用中，MAX20343/MAX20344能夠?yàn)閭鞲衅魈峁┓€(wěn)定的電源，確保傳感器的精確測量和可靠運(yùn)行。

三、特性與優(yōu)勢

1. 延長系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間

• 超低的靜態(tài)電流，典型值僅為3.5μA，有助于降低系統(tǒng)功耗，延長電池續(xù)航時(shí)間。
• 在500mV輸入電壓下可提供250mW輸出功率，展現(xiàn)了其在低電壓輸入下的出色性能。

  2. 動(dòng)態(tài)電壓縮放（DVS）

  支持動(dòng)態(tài)電壓縮放功能，可根據(jù)系統(tǒng)的不同工作模式調(diào)整輸出電壓，提高系統(tǒng)效率。

  3. 低噪聲和連續(xù)噪聲特性

  具有低連續(xù)噪聲特性，能有效減少對(duì)其他電路的干擾，適用于對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用。

  4. 消除工作電壓范圍內(nèi)的不連續(xù)性

  獨(dú)特的控制算法確保在不同工作模式之間無縫切換，消除輸出電壓紋波中的不連續(xù)性，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。

  5. 自適應(yīng)負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

  能夠快速響應(yīng)負(fù)載變化，最小化負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間，確保系統(tǒng)在負(fù)載突變時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行。

  6. 靈活的控制選項(xiàng)

  提供高度可配置的I2C串行接口或單引腳啟用的固定編程版本，滿足不同應(yīng)用的控制需求。

  7. 寬工作溫度范圍

  MAX20343的工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，MAX20344為 - 40°C至 + 125°C，適用于各種惡劣的工作環(huán)境。

  8. 小尺寸封裝

  采用16凸點(diǎn)、1.77mm x 2.01mm、0.4mm間距WLP封裝和12引腳、2.50mm x 2.50mm、0.5mm間距FC2QFN封裝，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用。

四、電氣特性

1. 輸入電壓范圍

啟動(dòng)所需的輸入電壓范圍為1.9V至5.5V，啟動(dòng)后內(nèi)部自舉功能可使器件在低至0.5V的輸入電壓下繼續(xù)工作。

2. 靜態(tài)電流

在不同工作條件下，靜態(tài)電流表現(xiàn)出色。例如，在SwoFrcIN = 1、TA = + 85°C（MAX20343）時(shí)，靜態(tài)電流典型值為3.51μA；在SwoFrcIN = 1、TA = + 125°C（MAX20344）時(shí)，靜態(tài)電流為12.5μA。

3. 最大輸出功率

在不同配置下，最大輸出功率有所不同。例如，在積分器啟用、VIN > 2.7V、VOUT ≥ 3.2V、BBstFETScale = 0、L = 1μH、COUT = 8μF時(shí)，最大輸出功率可達(dá)3.5W。

五、典型應(yīng)用電路

1. 光學(xué)心率LED電源

在光學(xué)心率LED電源應(yīng)用中，可采用積分器禁用的配置，以滿足快速響應(yīng)的需求。此時(shí)，MAX20343/MAX20344可為LED提供穩(wěn)定的電源，確保PPG系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2. LPWAN無線電電源

在LPWAN無線電電源應(yīng)用中，可啟用積分器，以提高負(fù)載調(diào)節(jié)性能。該器件能夠?yàn)長PWAN無線電設(shè)備提供高效、穩(wěn)定的電源，確保通信的可靠性。

六、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 輸入和輸出電容選擇

為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和低噪聲性能，輸入電容應(yīng)選擇有效電容值不小于5μF且不小于根據(jù)偏置電壓和電容降額曲線確定的值；輸出電容在BBstFETScale = 1時(shí)應(yīng)等于根據(jù)最低預(yù)期VOUT從降額曲線確定的值，在BBstFETScale = 0時(shí)應(yīng)為此值的兩倍。

2. 電感選擇

電感的選擇應(yīng)根據(jù)FET縮放設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)BBstFETScale = 1時(shí)，需要2.2μH的電感；當(dāng)BBstFETScale = 0時(shí)，需要1μH的電感。同時(shí)，還應(yīng)考慮電感的物理尺寸、直流電阻（DCR）、最大平均電流和飽和電流等因素。

3. I2C接口通信

MAX20343/MAX20344支持I2C接口通信，可與主機(jī)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在進(jìn)行I2C通信時(shí)，需要注意時(shí)鐘頻率、起始和停止條件、數(shù)據(jù)傳輸和確認(rèn)位等參數(shù)的設(shè)置。

七、總結(jié)

MAX20343/MAX20344升降壓調(diào)節(jié)器憑借其超低靜態(tài)電流、低噪聲、高效能和靈活的控制選項(xiàng)等優(yōu)點(diǎn)，在生物識(shí)別光學(xué)傳感、IoT、LPWAN和工業(yè)傳感器等眾多應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出了卓越的性能。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)電源管理電路時(shí)，我們可以充分利用該器件的特性，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效的電源解決方案。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，我們還需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇輸入和輸出電容、電感等元件，并正確配置I2C接口通信參數(shù)，以確保系統(tǒng)的最佳性能。你在使用類似的升降壓調(diào)節(jié)器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。