探索MAX631/632/633：高效CMOS升壓開關(guān)穩(wěn)壓器的奧秘

在電子工程師的日常工作中，電源管理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討Maxim公司的MAX631、MAX632和MAX633這三款CMOS升壓開關(guān)穩(wěn)壓器，它們?cè)诘凸摹⒏咝实拈_關(guān)穩(wěn)壓應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

文件下載：MAX632.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX631、MAX632和MAX633分別提供+5V、+12V和+15V的固定輸出，是適用于低功耗、高效率開關(guān)穩(wěn)壓應(yīng)用的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器。其僅需一個(gè)輸出濾波電容和一個(gè)低成本電感作為外部元件，并且片上集成了低電池檢測(cè)電路和電荷泵輸出，可在雙電源應(yīng)用中產(chǎn)生負(fù)電壓。此外，通過添加外部分壓器，它們還能設(shè)置為其他輸出電壓。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

這些穩(wěn)壓器的應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域：

1. 最小元件、高效率DC - DC轉(zhuǎn)換器：憑借其簡(jiǎn)單的外部元件需求和高轉(zhuǎn)換效率，可用于構(gòu)建簡(jiǎn)潔高效的電源轉(zhuǎn)換電路。
2. 便攜式儀器：低功耗的特點(diǎn)使其非常適合為便攜式設(shè)備供電，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。
3. 可充電和原電池電源轉(zhuǎn)換：能夠?qū)㈦姵氐碾妷恨D(zhuǎn)換為設(shè)備所需的穩(wěn)定電壓，提高電池的利用率。
4. 不間斷板載電源：為關(guān)鍵設(shè)備提供穩(wěn)定的電源，確保其在各種情況下正常運(yùn)行。
5. 卡級(jí)多電源轉(zhuǎn)換：滿足不同卡級(jí)設(shè)備對(duì)多種電源的需求。

三、產(chǎn)品特性

1. 輸出電壓

具有固定的+5V、+12V、+15V輸出電壓，也可通過兩個(gè)電阻實(shí)現(xiàn)可調(diào)輸出。

2. 效率

典型效率高達(dá)80%，能夠有效減少能量損耗。

3. 外部元件

僅需兩個(gè)外部元件，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。

4. 電荷泵

具備電荷泵輸出，可產(chǎn)生負(fù)電壓。

5. 工作電流

典型工作電流僅為135μA，降低了功耗。

四、訂購信息

MAX631、MAX632和MAX633提供多種溫度范圍和引腳封裝選擇，以滿足不同的應(yīng)用需求。例如，MAX631XCPA適用于0°C至+70°C的溫度范圍，采用8引腳塑料DIP封裝。

五、電氣特性

1. 工作電壓范圍

工作電壓范圍為1.3V至2.0V。

2. 輸出電壓精度

有5%和10%兩種輸出精度可供選擇。

3. 效率

典型效率為80%。

4. 線性和負(fù)載調(diào)節(jié)

線性調(diào)節(jié)率為0.08%VOUT，負(fù)載調(diào)節(jié)率為0.2%VOUT。

5. 振蕩器頻率

振蕩器頻率范圍為45.5kHz至88kHz。

六、典型應(yīng)用電路

1. 基本升壓電路

圖1展示了MAX631/632/633的基本升壓電路，通過選擇合適的電感，可以實(shí)現(xiàn)不同的輸入電壓和輸出電流組合。表1提供了常見設(shè)計(jì)的電感選擇參考。

2. 可調(diào)輸出連接

對(duì)于非預(yù)設(shè)輸出電壓，可通過外部分壓器（R3和R4）進(jìn)行設(shè)置。公式(R3 = R4(frac{VOUT}{1.31V}-1))可用于計(jì)算R3的阻值。

七、關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電感選擇

電感的選擇至關(guān)重要，它取決于所需的輸出功率、輸入電壓、振蕩器頻率和占空比。電感需要滿足四個(gè)電氣標(biāo)準(zhǔn)：

• 電感值：在最壞情況下，電感值應(yīng)足夠低以存儲(chǔ)足夠的能量，同時(shí)又要足夠高以避免過大的電流。
• 飽和特性：在最壞情況下的高峰值工作電流下，電感應(yīng)能提供正確的電感值。
• EMI特性：電磁干擾不應(yīng)影響附近的電路或穩(wěn)壓器IC。
• 直流電阻：繞組電阻應(yīng)足夠低，以確保效率不受影響且不會(huì)產(chǎn)生自熱。

2. 輸出濾波電容

輸出濾波電容的選擇會(huì)影響輸出紋波。使用高質(zhì)量的鋁或鉭電容可以最小化輸出紋波，通常采用100μF至500μF的高質(zhì)量鋁電解電容與0.1μF陶瓷電容并聯(lián)。

3. 續(xù)流二極管

MAX631系列穩(wěn)壓器內(nèi)部包含續(xù)流二極管，大多數(shù)應(yīng)用無需外部二極管。但在某些情況下，并聯(lián)一個(gè)低正向壓降的肖特基二極管可以提高效率。

4. 旁路和補(bǔ)償

為防止不必要的反饋，接地路徑的阻抗應(yīng)盡可能低，并使用電源旁路電容。當(dāng)電壓設(shè)置電阻（R3和R4）的值超過50kΩ時(shí)，可通過最小化VFB節(jié)點(diǎn)的引線長(zhǎng)度和電路板走線尺寸，或添加“超前補(bǔ)償電容”來解決反饋響應(yīng)問題。

5. 低電池檢測(cè)

低電池檢測(cè)器將低電池輸入（LBI）的電壓與內(nèi)部1.31V帶隙參考電壓進(jìn)行比較。當(dāng)LBI的輸入電壓低于1.31V時(shí)，低電池檢測(cè)輸出（LBO）變?yōu)榈碗娖健５碗姵貦z測(cè)電壓可通過電阻R1和R2進(jìn)行設(shè)置。

6. 負(fù)輸出電壓

電荷泵（CP）輸出可通過連接兩個(gè)外部電容和二極管來產(chǎn)生負(fù)輸出電壓或正輸出電壓。

八、總結(jié)

MAX631/632/633是一系列功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的CMOS升壓開關(guān)穩(wěn)壓器。在設(shè)計(jì)過程中，合理選擇電感、電容、二極管等元件，以及正確處理旁路和補(bǔ)償問題，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。希望本文能為電子工程師在使用這些穩(wěn)壓器時(shí)提供有益的參考。你在使用這些穩(wěn)壓器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。