探索MAX1947：低輸入/輸出電壓升壓DC - DC轉換器的卓越之選

在電子設備的電源管理領域，高效、緊湊且功能強大的DC - DC轉換器一直是工程師們追求的目標。今天，我們將深入探討MAX1947這款低輸入/輸出電壓升壓DC - DC轉換器，看看它究竟有何獨特之處。

文件下載：MAX1947.pdf

一、產品概述

MAX1947是一款緊湊、高效的升壓DC - DC轉換器，專為1節和2節堿性/NiMH/NiCd電池供電系統設計，可將輸出電壓穩定調節在1.8V至3.3V之間，為μP/DSP內核、內存和I/O軌提供電力。它具有內部800mA開關和同步整流器，效率高達94%，無需外部肖特基二極管，大大簡化了電路設計。

二、產品特性亮點

1. 低輸入輸出電壓能力

能夠在低至0.7V的輸入電壓下啟動，并提供低至1.8V的輸出電壓，非常適合電池供電的應用場景。

2. 高效同步整流

內部同步整流器不僅提高了效率，還節省了成本和電路板空間。在轉換過程中，p溝道MOSFET在關斷期間導通，分流MOSFET體二極管，使轉換效率最高可達94%。

3. 固定輸出電壓選項

提供1.8V、2.5V、3.0V和3.3V的固定輸出電壓，無需反饋或補償網絡，方便工程師進行設計。

4. 高頻開關特性

高達2MHz的開關頻率，帶來低紋波和小尺寸的外部組件。同時，輕載時的自動脈沖跳過功能可將電源電流降低至僅70μA，延長電池使用壽命。

5. 低功耗模式

Maxim的專有True Shutdown?技術可將電源電流降低至僅2μA，并將輸出完全放電至地，有效降低功耗。

6. RESET輸出標志

75ms的RESET輸出標志可用于上電復位（POR）和欠壓檢測，為系統提供可靠的復位信號。

三、應用領域廣泛

MAX1947的應用范圍十分廣泛，涵蓋了MP3播放器、尋呼機、CD播放器、PDA和組織者、數碼相機、無繩電話、無線鼠標/鍵盤、便攜式醫療設備等眾多電池供電系統。

四、電氣特性分析

1. 啟動電壓與工作電壓

最小啟動電壓在RLOAD = 1kΩ、TA = +25°C時為0.8V，典型值為0.95V，啟動電壓溫度系數為 - 2.1mV/°C。最大輸入工作電壓為3.6V，最小輸入工作電壓為0.7V。

2. 輸出電壓與負載調節

不同型號的MAX1947在特定負載電流下具有穩定的輸出電壓，負載調節率在無負載到滿載時為1.2%。

3. 開關特性

LX開關的最大導通時間為0.7 - 1.3μs，最小關斷時間為0.2 - 0.3μs，最大導通時間與最小關斷時間之比根據輸出電壓有所不同。

4. 電流限制與泄漏電流

NFET電流限制在不同溫度范圍內有所變化，TA = 0°C至 + 85°C時為600 - 1000mA，TA = - 40°C至 + 85°C時為580 - 1000mA。LX泄漏電流在TA = +25°C、SHDN = GND、VOUT = 0V、VLx = 3.6V時為0.1 - 1μA。

五、典型應用電路與引腳配置

1. 典型應用電路

典型應用電路中，輸入電壓VIN范圍為0.7V至VOUT，通過4.7μH電感和2.2μF電容進行濾波，輸出電壓VOUT可選擇1.8V、2.5V、3.0V或3.3V，輸出端需連接10μF電容進行旁路。

2. 引腳配置

MAX1947采用8引腳TDFN封裝，各引腳功能明確。例如，RESET為低電平有效推挽復位輸出；SHDN為關斷輸入，連接到BATT或邏輯1進行正常操作，連接到GND或邏輯0進入低靜態電流關斷模式；OUT為調節器輸出，需用10μF陶瓷電容旁路到GND以實現滿載能力。

六、工作模式解析

1. 控制方案

MAX1947采用自舉設計，啟動時，啟動振蕩器將輸出電壓提升到足夠高，使主DC - DC電路開始運行。當輸出電壓達到1.62V（典型值）時，主DC - DC電路開啟，將輸出電壓提升到最終調節點。其獨特的最小關斷時間、電流限制控制方案，結合了脈寬調制（PWM）設備的高輸出功率和效率以及傳統脈沖跳過控制器的超低靜態電流。

2. 跟蹤模式

當BATT大于輸出電壓調節點時，MAX1947進入跟蹤模式。在此模式下，同步整流器100%導通，輸出電壓跟蹤電池電壓。當輸出電壓低于輸出電壓調節點時，退出跟蹤模式。

3. 同步整流

內部同步整流器消除了對外部肖特基二極管的需求，降低了成本和電路板空間，顯著提高了效率。

4. RESET功能

MAX1947的RESET輸出為低電平有效推挽式，用于與微控制器（μC）配合使用。啟動時，RESET保持低電平；當達到RESET閾值（輸出調節電壓的90%）時，75ms（最小）定時器開始計數，定時器到期后，RESET變為高電平。

5. 關斷模式

當SHDN引腳被拉低時，MAX1947進入關斷模式。在此模式下，同步整流器斷開輸出與輸入的連接，輸出通過內部500Ω電阻主動放電至地，靜態電流降低至2μA。將SHDN引腳拉高可恢復正常操作，SHDN變高后約650μs輸出達到調節狀態。

七、元件選擇與PCB布局

1. 電感選擇

大多數應用中，4.7μH的電感表現良好，也可使用2.2μH至6.8μH范圍內的電感。較小的電感值通常具有較小的物理尺寸，但輸出電流能力較低；較大的電感值則具有較高的輸出電流能力，但尺寸較大。電感的增量飽和電流額定值應大于峰值開關電流限制，一般允許電感飽和20%，但會略微降低效率。

2. 電容選擇

MAX1947專為使用小型、廉價、低ESR的陶瓷電容而設計。在寬溫度范圍內工作時，建議使用X5R和X7R電介質。使用最大負載電流時，輸出端需用10μF電容旁路；使用小于最大負載電流能力的一半時，輸出電容可減小至4.7μF。輸入端需用2.2μF或更大的陶瓷電容旁路。

3. PCB布局和接地

精心的PCB布局對于最小化接地反彈和噪聲至關重要。應將IC的GND引腳和輸入輸出濾波電容的接地引腳緊密連接在一起，將GND和PGND直接連接到暴露的焊盤。此外，應盡量縮短所有連接到OUT和LX引腳的線路長度。為了最大化輸出功率和效率并最小化輸出紋波電壓，應使用短而寬的輸入輸出走線。

八、總結

MAX1947以其高效、緊湊、低功耗等特性，成為電池供電系統中電源管理的理想選擇。無論是在小型消費電子設備還是便攜式醫療設備中，它都能為系統提供穩定可靠的電源。作為電子工程師，在設計電源電路時，不妨考慮MAX1947，它或許能為你的項目帶來意想不到的效果。你在使用DC - DC轉換器時遇到過哪些挑戰呢？歡迎在評論區分享你的經驗。