探索MAX856 - MAX859：高效升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計秘籍

在設(shè)計電子設(shè)備時，直流 - 直流（DC - DC）轉(zhuǎn)換器的選擇至關(guān)重要，尤其是在處理小功率、低輸入電壓或電池供電的系統(tǒng)時。MAXIM的MAX856 - MAX859系列升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，以其高效、低功耗的特性，成為眾多應(yīng)用場景中的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下這個系列的轉(zhuǎn)換器。

文件下載：MAX856.pdf

一、器件概述

（一）基本特性

MAX856 - MAX859是一系列高效的CMOS升壓DC - DC開關(guān)穩(wěn)壓器。它們具有極寬的輸入電壓范圍，從0.8V到6.0V，能適應(yīng)多種電池供電的應(yīng)用。其典型啟動電壓低至0.8V，這意味著即使在電池電量較低時，設(shè)備依然可以正常啟動。該系列的轉(zhuǎn)換器效率典型值超過85%，在100mA負(fù)載下能保持出色的效率表現(xiàn)。此外，靜態(tài)工作電流僅為25μA，關(guān)機模式下更是低至1μA，大大延長了電池的使用壽命。

（二）產(chǎn)品分類及電流限制

• 固定輸出型：MAX856 / MAX858可接受0.8V至輸出電壓（VOUT）之間的正輸入電壓，通過引腳選擇輸出3.3V或5V的電壓，適用于對輸出電壓有固定要求的設(shè)備。
• 可調(diào)輸出型：MAX857 / MAX859的輸入電壓范圍為0.8V至6.0V，可在2.7V至6.0V范圍內(nèi)產(chǎn)生可調(diào)的輸出電壓，以滿足更靈活的設(shè)計需求。
• 電流限制：MAX856 / MAX857的峰值電感電流限制為500mA，而MAX858 / MAX859為125mA。不同的電流限制為不同功率需求的應(yīng)用提供了選擇。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）電壓轉(zhuǎn)換應(yīng)用

在3.3V到5V的升壓轉(zhuǎn)換場景中，如掌上電腦、便攜式數(shù)據(jù)采集設(shè)備、個人數(shù)據(jù)通信器/計算機等，這些設(shè)備通常需要穩(wěn)定的5V電源來驅(qū)動特定的電路或外設(shè)，MAX856 - MAX859能夠高效地完成電壓轉(zhuǎn)換任務(wù)。

（二）電池供電設(shè)備

對于由2 - 3節(jié)電池供電的設(shè)備，如血糖儀、醫(yī)療儀器等，該系列轉(zhuǎn)換器的低功耗和寬輸入電壓范圍特性，使得它們能夠利用電池的全部電量，延長設(shè)備的使用時間。

三、器件特性

（一）電氣特性

• 輸出電壓精度：在不同的負(fù)載和輸入電壓條件下，輸出電壓能夠保持較高的精度。例如，當(dāng)MAX856的3/5引腳為0V，負(fù)載電流在0mA至100mA范圍內(nèi)時，輸出5V電壓的精度在±4%以內(nèi)。
• 啟動和工作電壓：最低啟動電壓和工作電壓均為0.8V，確保了在電池電量較低時設(shè)備的正常啟動和運行。
• 靜態(tài)電流和關(guān)斷電流：靜態(tài)工作電流小，關(guān)機模式下電流極低，有效降低了功耗。

（二）工作頻率和參考電壓

• 最高可達(dá)500kHz的開關(guān)頻率，結(jié)合內(nèi)部設(shè)定的峰值電感電流限制，允許使用小型、低成本的電感。
• 參考電壓為1.25V，在不同的負(fù)載條件下，參考電壓的調(diào)節(jié)精度在±1.5%以內(nèi)。

（三）電池檢測功能

內(nèi)置低電池檢測器（LBI/LBO），當(dāng)電池電壓低于設(shè)定閾值時，LBO引腳輸出低電平，可用于觸發(fā)報警或采取其他保護(hù)措施。

四、設(shè)計要點

（一）輸出電壓選擇

• 固定輸出型：對于MAX856 / MAX858，通過將3/5引腳連接到GND或OUT來選擇輸出3.3V或5V的電壓。在5V輸出模式下，內(nèi)部電源電壓較高，開關(guān)晶體管的導(dǎo)通電阻較低，輸出功率和效率略有提高。
• 可調(diào)輸出型：對于MAX857 / MAX859，通過兩個電阻R1和R2組成的分壓器來設(shè)置輸出電壓，計算公式為(V{OUT }=V{REF }left(frac{R 1 + R 2}{R 2}right))，其中(V_{REF}=1.25V)。

（二）低電池檢測

利用內(nèi)部的比較器，通過兩個電阻R3和R4設(shè)置低電池檢測閾值。當(dāng)LBI引腳電壓低于1.25V時，LBO引腳導(dǎo)通，可外接上拉電阻來驅(qū)動CMOS電路。

（三）電感和電容選擇

• 電感：一般推薦使用47μH的電感，但在10μH至100μH范圍內(nèi)均可正常工作。較小的電感值物理尺寸小，但輸出電壓紋波較大；較大的電感值輸出電流能力強，但尺寸較大。電感的增量飽和電流額定值應(yīng)大于開關(guān)電流峰值限制。
• 電容：輸出濾波電容建議使用低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容，如68μF、10V、0.85Ω的表面貼裝鉭電容，可有效降低輸出紋波。對于不同的型號和負(fù)載情況，可選擇合適容量的電容。

（四）整流二極管和PCB布局

• 為了獲得最佳性能，建議使用開關(guān)肖特基二極管，如1N5817。對于低輸出功率應(yīng)用，PN結(jié)開關(guān)二極管也可使用，但效率會有所降低。
• PCB布局對于減少接地反彈和噪聲非常重要。應(yīng)盡量縮短IC的GND引腳與C1、C2的接地引腳之間的距離，以及FB和LX引腳的連接長度。同時，使用接地平面并將IC的GND引腳直接焊接到接地平面上，可提高輸出功率和效率，降低輸出紋波電壓。

五、結(jié)語

MAX856 - MAX859系列升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器以其高效、靈活的特性，為小功率、電池供電的電子設(shè)備設(shè)計提供了優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇輸出電壓、電感、電容等元件，并注意PCB布局和接地，以充分發(fā)揮該系列轉(zhuǎn)換器的性能。你在使用類似的DC - DC轉(zhuǎn)換器時，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。