MAX1722/MAX1723/MAX1724：高效升壓DC - DC轉換器的卓越之選

在電子設備的電源管理領域，高效、緊湊的升壓DC - DC轉換器一直是工程師們追求的目標。今天我們要探討的主角——MAX1722/MAX1723/MAX1724系列，就是這樣一款能滿足多種應用需求的優秀產品。

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一、產品概述

MAX1722/MAX1723/MAX1724是一系列緊湊、高效的升壓DC - DC轉換器，采用微小的5引腳TSOT封裝，也有μDFN封裝可供選擇。其顯著特點是極低的1.5μA靜態電源電流，這一特性確保了在輕負載情況下能實現盡可能高的效率。該系列產品針對1 - 2節堿性或鎳氫（NiMH）電池，或單節Li +電池供電的應用進行了優化，非常適合對靜態電流要求極低且對尺寸有嚴格限制的場景。

1. 應用領域廣泛

這些芯片在眾多領域都有出色的表現，如尋呼機、遙控器、遠程無線發射器、個人醫療設備、單電池供電設備、低功耗手持儀器、MP3播放器、個人數字助理（PDA）以及數碼相機等。

2. 突出優勢盡顯

• 高效率：最高可達90%的轉換效率，能有效減少能量損耗。
• 元件需求少：無需外部二極管或場效應管，簡化了電路設計，降低了成本和電路板空間。
• 低靜態電流：僅1.5μA的靜態電源電流，有助于延長電池續航時間。
• 精準控制：輸出電壓精度高達±1%，確保了穩定的輸出。
• 多輸出類型：MAX1724提供固定輸出電壓選項，而MAX1722/MAX1723則支持可調輸出電壓，滿足不同應用的需求。
• 大輸出電流：最高可達150mA的輸出電流，能為負載提供足夠的功率。
• 寬輸入范圍：輸入電壓范圍為0.8V至5.5V，可適應多種電池類型。
• 低啟動電壓：MAX1722/MAX1724保證在0.91V的電壓下能夠啟動。
• 低噪聲設計：MAX1722/MAX1724內置EMI抑制電路，可有效降低電磁干擾。
• 小巧封裝：提供TSOT（典型高度0.9mm）和μDFN（2mm x 2mm x 0.75mm）兩種封裝形式，滿足不同的空間要求。

二、電氣特性

1. 絕對最大額定值

芯片各引腳的電壓和電流都有嚴格的限制，例如OUT、SHDN、BATT、LX到GND的電壓范圍為 - 0.3V至 + 6V，OUT、LX電流最大為1A等。同時，對工作溫度、結溫、存儲溫度以及焊接溫度也有規定，使用時必須嚴格遵守這些參數，否則可能會對器件造成永久性損壞。

2. 電氣參數表

文件中詳細列出了在不同條件下的各項電氣參數，如最小輸入電壓、工作輸入電壓、最小啟動輸入電壓、輸出電壓、反饋電壓、開關導通電阻、開關電流限制等。這些參數對于工程師進行電路設計和性能評估非常重要，大家在實際應用中可以根據具體需求參考相應的數據。比如說，在設計時需要根據負載的要求來選擇合適的輸出電壓類型和范圍，同時要考慮輸入電壓的變化對芯片性能的影響。

三、典型工作特性

1. 效率與負載電流關系

通過圖表可以清晰地看到，在不同的輸入電壓和輸出電壓條件下，效率隨負載電流的變化情況。一般來說，在一定的負載范圍內，效率會隨著負載電流的增加而提高，但達到一定值后可能會有所下降。這就需要我們在設計電路時，根據實際的負載需求來選擇合適的工作點，以實現最佳的效率。

2. 最大輸出電流與輸入電壓關系

從圖表中可以分析出，輸入電壓的變化會對最大輸出電流產生影響。在實際應用中，如果需要較大的輸出電流，就需要保證足夠的輸入電壓。

3. 啟動電壓與負載電流、溫度關系

啟動電壓會受到負載電流和溫度的影響。在低溫環境下，啟動電壓可能會升高，因此在設計時要充分考慮這些因素，確保芯片在各種條件下都能正常啟動。

四、內部電路設計

1. PFM控制方案

采用強制不連續、電流限制的脈沖頻率調制（PFM）控制方案，這是該系列芯片的關鍵特性之一。這種方案無需振蕩器，通過0.5A的N通道電流限制或5μs的開關最大導通時間來限制電感電流。只有當電感電流降為零后，下一個周期才會開始，從而實現了超低靜態電流和寬輸出電流范圍內的高效率。大家可以思考一下，這種控制方案在不同負載情況下是如何實現高效工作的呢？

2. 同步整流

內部同步整流器的設計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。在電感放電時，P通道MOSFET導通，分流MOSFET體二極管，顯著降低了整流電壓降，提高了效率，同時無需額外的外部元件。

3. 低壓啟動電路

芯片包含低壓啟動電路，可控制DC - DC操作，直到輸出電壓超過1.5V（典型值）。MAX1722/MAX1724的啟動電路由BATT引腳供電，能保證在低至0.91V的輸入電壓下啟動；而MAX1723的啟動電路通過OUT引腳供電，在單電池應用中，需要在P通道同步整流器上并聯一個肖特基二極管，以實現低至1.2V的啟動電壓。當輸入電壓大于1.8V時，則無需外部肖特基二極管。

4. 關機功能（MAX1723/MAX1724）

當SHDN引腳被拉低時，MAX1723/MAX1724進入關機狀態。在關機期間，P通道MOSFET的體二極管允許電流從電池流向輸出，VOUT降至約VIN - 0.6V，LX保持高阻抗。關機引腳的電壓最高可拉至6V，與BATT或OUT的電壓無關。在正常工作時，將SHDN連接到輸入即可。

5. 阻尼開關（MAX1722/MAX1724）

MAX1722/MAX1724內置阻尼開關，可最小化LX處的振鈴并降低EMI。當電感能量不足以向輸出提供電流時，LX處的電容和電感會形成諧振電路，導致振鈴。阻尼開關提供了一條快速耗散能量的路徑，抑制了LX處的振鈴，雖然不會降低輸出紋波，但能在對效率影響最小的情況下降低EMI。

五、設計要點

1. 輸出電壓設置（MAX1722/MAX1723）

對于MAX1722/MAX1723，可以使用外部電阻R1和R2將輸出電壓從2V調整到5.5V。由于FB引腳的泄漏電流最大為20nA，建議選擇100kΩ至1MΩ范圍內的反饋電阻R1，然后根據公式 (R 2=R 1left(frac{V{OUT }}{V{FB}}-1right)) 計算R2的值，其中 (V_{F B}=1.235 V)。

2. 電感選擇

電感的選擇需要考慮多個因素，如輸入電壓、輸出電壓、最大導通時間和電流限制等。一般來說，電感值應滿足 (L{BATT } t{ON(MAX) }}{I_{LIM }}) ，同時要根據具體應用來確定合適的電感值，以確保芯片的正常工作。

3. 電容選擇

輸入和輸出電容的選擇要能夠為輸入和輸出峰值電流提供支持，并將電壓紋波控制在可接受的范圍內。輸入濾波電容（ (C_{IN}) ）可減少從電池汲取的峰值電流，提高效率，建議選擇低等效串聯電阻（ESR）的電容，如陶瓷電容、鉭電容或聚合物電容。輸出電壓紋波由電容存儲電荷的變化和電容ESR上的電壓降兩部分組成，在設計時要綜合考慮這些因素。對于寬工作溫度范圍的應用，還需要考慮電容的電容值和ESR隨溫度的變化。

4. PCB布局考慮

精心的PCB布局對于最小化接地反彈和噪聲至關重要。要使用接地平面，使IC的GND引腳與輸入和輸出電容的接地引腳之間的距離小于0.2英寸（5mm），同時盡量縮短所有與FB（僅MAX1722/MAX1723）和LX的連接。

總之，MAX1722/MAX1723/MAX1724系列升壓DC - DC轉換器以其高效、緊湊、低功耗等優點，為電子工程師在電源管理設計中提供了一個優秀的解決方案。在實際應用中，我們需要根據具體的需求和條件，合理選擇芯片型號，并按照設計要點進行電路設計和PCB布局，以充分發揮其性能優勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎一起交流探討。