深入剖析MAX1763：1.5A低噪聲1MHz升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器

在電子設(shè)備的電源設(shè)計領(lǐng)域，高效、低噪聲的DC - DC轉(zhuǎn)換器一直是工程師們追求的目標(biāo)。今天，我們就來詳細(xì)探討一下Maxim公司推出的MAX1763，一款專為電池供電的無線應(yīng)用而設(shè)計的1.5A低噪聲1MHz升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1763是一款高效、低噪聲的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，適用于電池供電的無線應(yīng)用。它在1MHz的高工作頻率下，仍能保持極低的靜態(tài)電源電流（110μA）。其小巧的外部組件和微型封裝，使其成為對電池續(xù)航要求極高的小型手持設(shè)備的理想選擇。

1. 工作原理

該轉(zhuǎn)換器采用同步整流脈寬調(diào)制（PWM）升壓拓?fù)洌軓膹V泛的輸入源（如1 - 3節(jié)堿性或NiCd/NiMH電池，或單節(jié)鋰離子電池）產(chǎn)生2.5V - 5.5V的輸出電壓。Maxim的專有Idle Mode?電路顯著提高了輕載電流時的效率，在重載電流時能平穩(wěn)過渡到固定頻率PWM操作，以保持出色的滿載效率。此外，低噪聲的強(qiáng)制PWM模式適用于所有負(fù)載電流下都需要恒定頻率操作的應(yīng)用，并且它還可以與外部時鐘同步，以保護(hù)通信設(shè)備中的敏感頻段。

2. 典型特性

• 高效率：最高可達(dá)94%的效率，有效延長電池續(xù)航時間。
• 寬輸入電壓范圍：+0.7V至+5.5V的輸入電壓范圍，適應(yīng)多種電源輸入。
• 低啟動電壓：1.1V保證啟動輸入電壓，最大可輸出1.5A電流。
• 輸出電壓靈活：固定3.3V輸出或可調(diào)節(jié)（2.5V - 5.5V）。
• 低功耗：1μA邏輯控制關(guān)機(jī)電流。
• 多功能增益塊：可用于構(gòu)建線性穩(wěn)壓器或低電池比較器。
• 可調(diào)節(jié)電流限制和軟啟動：優(yōu)化效率、外部組件尺寸和輸出電壓紋波。
• 多種封裝選擇：提供節(jié)省空間的16引腳QSOP封裝或高功率（1.5W）的16引腳TSSOP - EP封裝。

二、電氣特性分析

1. 輸入輸出規(guī)格

• 輸入電壓范圍：0.7V - 5.5V，啟動電壓最低可達(dá)0.9V（典型值），在不同溫度下啟動電壓有一定的溫度系數(shù)。
• 輸出電壓：固定3.3V或可在2.5V - 5.5V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，輸出電壓在一定負(fù)載范圍內(nèi)有較好的穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)精度。

2. 開關(guān)參數(shù)

• 開關(guān)導(dǎo)通電阻：N通道和P通道的開關(guān)導(dǎo)通電阻分別為0.075 - 0.13Ω和0.13 - 0.25Ω，較低的導(dǎo)通電阻有助于提高效率。
• 電流限制：N通道電流限制為2.0 - 3.4A，可通過ISET引腳進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3. 參考電壓和增益塊

• 參考輸出電壓：穩(wěn)定在1.230 - 1.270V，具有較好的負(fù)載調(diào)節(jié)和電源抑制性能。
• 增益塊：具有一定的跨導(dǎo)（5 - 16mS），可以用于構(gòu)建線性穩(wěn)壓器或作為低電池比較器，其輸入輸出特性在不同條件下有明確的參數(shù)。

三、應(yīng)用模式解析

1. 正常模式（CLK/SEL = 低）

在正常模式下，MAX1763在中到重載時采用PWM操作，輕載時根據(jù)需要進(jìn)行開關(guān)切換，以優(yōu)化不同負(fù)載條件下的效率。這種模式下輸出電壓比強(qiáng)制PWM模式高1%。

2. 強(qiáng)制PWM模式（CLK/SEL = 高）

強(qiáng)制PWM模式下，轉(zhuǎn)換器以恒定頻率（1MHz）開關(guān)，通過調(diào)制MOSFET開關(guān)脈沖寬度來控制每周期傳輸?shù)墓β剩瑥亩{(diào)節(jié)輸出電壓。固定頻率操作產(chǎn)生的開關(guān)諧波穩(wěn)定且易于濾波，適用于對噪聲要求較高的應(yīng)用。

3. 同步PWM模式

MAX1763可以通過CLK/SEL引腳與外部時鐘同步，用戶可以選擇500kHz - 1.2MHz的工作頻率，以避免敏感應(yīng)用中的干擾。對于對噪聲最敏感的應(yīng)用，建議將外部同步信號占空比限制在小于10%或大于90%，以消除功率開關(guān)噪聲與同步信號重合的可能性。

四、設(shè)計要點(diǎn)與注意事項

1. 輸出電壓設(shè)置

• 對于固定3.3V輸出，將FB引腳連接到地；對于2.5V - 5.5V的可調(diào)輸出，需連接一個電阻分壓器到FB引腳。選擇合適的電阻值，以確保輸出電壓的準(zhǔn)確性。
• 由于FB引腳的輸入偏置電流小于100nA，可以使用大阻值的分壓器電阻而不影響精度。電阻分壓器應(yīng)盡可能靠近IC，距離FB引腳不超過0.2in（5mm）。

2. 開關(guān)電流限制和軟啟動

• ISET引腳可用于調(diào)節(jié)電感峰值電流和實現(xiàn)軟啟動。將ISET連接到REF時，電感電流限制為2.5A；通過電阻分壓器連接ISET到REF和地之間，可以降低電流限制。
• 實現(xiàn)軟啟動時，在ISET和REF之間放置一個大于300kΩ的電阻，并在ISET和地之間連接一個電容。軟啟動時間常數(shù)由電阻和電容的乘積決定。

3. 組件選擇

• 電感：選擇1.5μH的表面貼裝電感，其飽和電流額定值應(yīng)超過N通道開關(guān)電流限制。為提高效率，應(yīng)選擇具有高頻鐵氧體磁芯材料的電感，并盡量使用環(huán)形或屏蔽電感以減少輻射噪聲。
• 外部二極管：當(dāng)輸入電壓可能超過設(shè)定的輸出電壓，或者輸出電壓設(shè)置高于4V時，需要在LX和POUT之間并聯(lián)一個0.5A的外部肖特基二極管。此外，對于需要在1.8V及以下輸入電壓啟動的應(yīng)用，也建議使用外部二極管。
• 輸入輸出電容：選擇能夠滿足輸入和輸出峰值電流要求且電壓紋波可接受的電容。輸入電容應(yīng)選擇工作電壓額定值高于最大輸入電壓的電容，輸出電容應(yīng)選擇工作電壓額定值高于輸出電壓的電容。一般建議使用220μF、低等效串聯(lián)電阻（ESR）（小于100mΩ）的電容，或兩個100μF的電容并聯(lián)以降低有效ESR。

4. 布局考慮

由于MAX1763的開關(guān)頻率高、峰值電流大，PCB布局至關(guān)重要。功率組件（如電感、轉(zhuǎn)換器IC和濾波電容）應(yīng)盡可能靠近放置，走線應(yīng)短、直且寬。電壓反饋網(wǎng)絡(luò)應(yīng)非常靠近IC，距離FB引腳不超過0.2in（5mm）。應(yīng)避免噪聲走線（如LX引腳的走線）靠近電壓反饋網(wǎng)絡(luò)，并使用接地銅箔進(jìn)行隔離。

五、總結(jié)

MAX1763作為一款高性能的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，具有高效率、低噪聲、寬輸入電壓范圍等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種電池供電的無線應(yīng)用。在設(shè)計過程中，合理設(shè)置輸出電壓、調(diào)節(jié)開關(guān)電流限制和軟啟動、選擇合適的組件以及優(yōu)化PCB布局，能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源解決方案。各位工程師在實際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體需求，深入研究和調(diào)試，以實現(xiàn)最佳的設(shè)計效果。

大家在使用MAX1763的過程中，有沒有遇到過一些獨(dú)特的問題或者有什么特別的設(shè)計思路呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。