高效低噪的電源解決方案：MAX77231 超低壓噪聲升壓調(diào)節(jié)器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理模塊的性能往往直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。尤其是在對(duì)空間和噪聲要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景下，選擇一款合適的升壓調(diào)節(jié)器至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入了解一下 Maxim Integrated 推出的 MAX77231 升壓調(diào)節(jié)器，看看它是如何在小尺寸下實(shí)現(xiàn)超低噪聲輸出的。

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一、MAX77231 概述

MAX77231 專為升壓應(yīng)用而優(yōu)化，特別適用于對(duì)紋波/噪聲要求極低且 PCB 空間有限的場(chǎng)景。它通過(guò) PMOS 線性后置調(diào)節(jié)器將輸出紋波和噪聲抑制至 35μVRMS（1MHz 帶寬內(nèi)），該調(diào)節(jié)器設(shè)置在升壓調(diào)節(jié)器輸出電壓以下 0.5V，在優(yōu)化效率的同時(shí)有效抑制噪聲。

二、關(guān)鍵特性與優(yōu)勢(shì)

1. 超小尺寸解決方案

MAX77231 采用 9 凸點(diǎn)晶圓級(jí)封裝（WLP），結(jié)合電感和外部電容后，總解決方案尺寸小于 7mm2，為空間受限的設(shè)計(jì)提供了理想選擇。

2. 超低輸出紋波/噪聲

典型輸出紋波/噪聲僅為 35μVRMS，能夠滿足對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用需求，如低噪聲偏置電源和傳感器偏置電源。

3. 靈活的輸出電壓

可提供 11.2V/10mA 的輸出，并且輸出電壓可在工廠進(jìn)行調(diào)整，范圍從 11.2V 到 16.2V，滿足不同應(yīng)用的電壓要求。

4. 低功耗設(shè)計(jì)

無(wú)負(fù)載時(shí)的電源電流僅為 125μA，關(guān)機(jī)時(shí)的電源電流小于 1μA，有效降低了系統(tǒng)功耗。

5. 真正的關(guān)機(jī)負(fù)載斷開(kāi)

在關(guān)機(jī)時(shí)，線性調(diào)節(jié)器（LDO）能夠?qū)⒇?fù)載與升壓電路斷開(kāi)，使輸出電壓降至 0V，實(shí)現(xiàn)真正的關(guān)機(jī)功能。

6. 可選的主動(dòng)放電功能

用戶可以根據(jù)需要選擇是否啟用主動(dòng)放電功能，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性。

三、工作原理

1. 升壓轉(zhuǎn)換器

MAX77231 的升壓轉(zhuǎn)換器采用電流限制、最大導(dǎo)通時(shí)間和最小關(guān)斷時(shí)間的 PFM 架構(gòu)，能夠保證快速的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定的運(yùn)行。當(dāng)輸出電壓低于 11.7V 時(shí)，內(nèi)部 NMOS 開(kāi)關(guān)將輸入電壓施加到電感上，當(dāng)電感電流達(dá)到 350mA 時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電感將 LX 引腳拉高，直到內(nèi)部肖特基二極管導(dǎo)通，電感電流通過(guò)二極管輸送到升壓輸出端。

2. 線性調(diào)節(jié)器

升壓轉(zhuǎn)換器之后是一個(gè) 11.2V 的線性調(diào)節(jié)器，它能夠?qū)⑸龎狠敵鲭娏鱾鬟f到負(fù)載，同時(shí)抑制不需要的紋波和降低噪聲。該線性調(diào)節(jié)器能夠提供 50dB 的紋波抑制（1MHz），并且在 100kHz 帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn) 35μVRMS 的噪聲輸出。

四、電氣特性

1. 輸入輸出范圍

輸入電壓范圍為 2.75V 至 4.8V，輸出電壓為 11.2V（可工廠調(diào)整至 16.2V），輸出電流為 10mA。

2. 電源電流

關(guān)機(jī)時(shí)的電源電流小于 1μA，無(wú)負(fù)載時(shí)的電源電流為 125μA。

3. 紋波和噪聲

總輸出噪聲和紋波在 100Hz 至 10MHz 范圍內(nèi)為 35μVRMS，瞬態(tài)負(fù)載調(diào)節(jié)為 20mVP - P，瞬態(tài)線調(diào)節(jié)為 5mVP - P。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

MAX77231 適用于多種對(duì)噪聲和空間要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如：

• 低噪聲偏置電源：為對(duì)噪聲敏感的電路提供穩(wěn)定的偏置電壓。
• 傳感器偏置電源：確保傳感器能夠準(zhǔn)確地采集數(shù)據(jù)，減少噪聲干擾。

六、組件選擇建議

1. 輸入輸出電容

建議使用 X5R 或 X7R 電介質(zhì)的陶瓷電容，CIN 為 2.2μF/6.3V，COUT 和 CBST 為 2.2μF/25V。考慮到電容在高電壓下的降額，MAX77231 設(shè)計(jì)能夠容忍 COUT 和 CBST 降額后最小為 0.22μF 的電容值。

2. 電感

推薦使用 1μH/400mA 的電感，雖然也可以使用高達(dá) 10μH 的電感，但在空間受限的應(yīng)用中，較小的電感值更為合適。不建議使用小于 1μH 的電感，因?yàn)檩^高的 dI/dt 可能會(huì)超出電流比較器的限流能力。

七、總結(jié)

MAX77231 作為一款高性能的升壓調(diào)節(jié)器，憑借其超小尺寸、超低噪聲和靈活的輸出電壓調(diào)整能力，為電子工程師在電源設(shè)計(jì)方面提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。無(wú)論是在對(duì)空間和噪聲要求苛刻的移動(dòng)設(shè)備，還是對(duì)穩(wěn)定性和可靠性要求較高的工業(yè)應(yīng)用中，MAX77231 都能夠發(fā)揮出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似的電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)？你會(huì)考慮選擇 MAX77231 來(lái)解決這些問(wèn)題嗎？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。