MAX750A/MAX758A：高效可調(diào)降壓型PWM穩(wěn)壓器的全面剖析

在當今電子設(shè)備不斷追求小型化、高效化的時代，電源管理芯片的性能顯得尤為重要。MAX750A/MAX758A作為MAXIM推出的可調(diào)輸出、CMOS、降壓型DC - DC開關(guān)穩(wěn)壓器，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出了卓越的性能。下面，我們就來深入了解一下這兩款芯片。

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一、芯片概述

MAX750A和MAX758A采用電流模式脈寬調(diào)制（PWM）控制系統(tǒng)，結(jié)合簡單的降壓型（buck）調(diào)節(jié)器拓撲結(jié)構(gòu)。MAX750A的輸入電壓范圍為4V至11V，可提供450mA的輸出電流；MAX758A的輸入電壓范圍為4V至16V，能提供750mA的輸出電流。它們的典型效率在85%至90%之間，典型靜態(tài)電流為1.7mA，關(guān)機模式下僅為6μA。此外，在指定范圍內(nèi)，輸出在開關(guān)頻率的次諧波處不會出現(xiàn)任何紋波。

二、芯片特性

1. 高負載能力

MAX758A最高可提供750mA的負載電流，MAX750A可提供450mA的負載電流，能夠滿足大多數(shù)中小功率設(shè)備的需求。

2. 高頻PWM控制

采用160kHz的高頻電流模式PWM控制，不僅能實現(xiàn)精確的輸出調(diào)節(jié)，還具有出色的瞬態(tài)響應(yīng)能力。

3. 高效率

效率范圍在85%至96%之間，有效降低了功耗，提高了能源利用率。

4. 無需電感設(shè)計

只需使用33μH或100μH的預(yù)選擇電感值，無需進行復(fù)雜的電感設(shè)計，簡化了電路設(shè)計過程。

5. 低功耗

靜態(tài)供電電流僅為1.7mA，關(guān)機供電電流低至6μA，有助于延長電池供電設(shè)備的續(xù)航時間。

6. 輸出電壓可調(diào)

輸出電壓可在1.25V至輸入電壓之間進行調(diào)節(jié)，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

7. 多重保護功能

具備過流、軟啟動和欠壓鎖定保護功能，以及逐周期電流限制，確保芯片在各種異常情況下的安全穩(wěn)定運行。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

由于其出色的性能，MAX750A/MAX758A廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

• 蜂窩電話和無線電設(shè)備：為設(shè)備提供穩(wěn)定的電源，確保通信功能的正常運行。
• 便攜式通信設(shè)備：滿足設(shè)備對電源體積和效率的要求，延長設(shè)備的使用時間。
• 便攜式儀器：為儀器提供精確的電源，保證測量的準確性。
• 計算機外設(shè)：為外設(shè)提供穩(wěn)定的電源，確保其正常工作。

四、引腳配置

MAX750A和MAX758A提供8引腳DIP/SO和16引腳寬SO封裝，不同引腳具有不同的功能：

• SHDN：關(guān)機引腳，低電平有效。接地時芯片進入關(guān)機模式，輸出電壓降為0V；接V + 時正常工作。
• REF：參考電壓輸出引腳，提供+1.22V的參考電壓，可提供高達100μA的電流，需用不超過0.047μF的電容旁路到地。
• SS：軟啟動引腳，通過連接電容到地實現(xiàn)軟啟動和短路保護，通過連接510kΩ電阻到SHDN提供電流提升。
• CC：外部電壓分壓器反饋點，用于調(diào)節(jié)輸出電壓，需在輸出和CC之間連接330pF的補償電容。
• I.C.：內(nèi)部連接引腳，無需外部連接。
• GND：接地引腳。
• LX：內(nèi)部P溝道功率MOSFET的漏極。
• V +：電源電壓輸入引腳，需用1.0μF陶瓷電容和大值電解電容并聯(lián)旁路到地。

五、工作原理

1. 電流模式PWM控制

芯片采用電流模式PWM控制，包含兩個反饋環(huán)路：內(nèi)部電流環(huán)路通過電流檢測電阻和放大器監(jiān)測開關(guān)電流，外部電壓環(huán)路通過誤差放大器監(jiān)測輸出電壓。內(nèi)部環(huán)路實現(xiàn)逐周期電流限制，當開關(guān)電流達到預(yù)定閾值時，截斷功率晶體管的導(dǎo)通時間，該閾值由外部環(huán)路確定。

2. 可編程軟啟動

通過在軟啟動（SS）引腳連接電容和電阻，確保芯片有序上電。典型值為0.1μF電容和510kΩ電阻。SS引腳控制軟啟動時序和最大輸出電流，充電電容緩慢提高誤差放大器輸出電壓的鉗位值，限制上電時的浪涌電流。

3. 過流限制

當負載電流超過約1.5A時，過流比較器觸發(fā)，輸出FET在每個時鐘周期嘗試提供電流，直到逐周期或過流限制被超過。軟啟動電容需大于0.01μF以確保過流保護正常工作。

4. 欠壓鎖定

欠壓鎖定功能監(jiān)測V + 引腳的電源電壓，當V + 上升到3.75V以上時允許芯片開始工作；當V + 下降到3.50V以下時，控制邏輯關(guān)閉輸出功率FET，并將軟啟動電容放電到地，防止功率MOSFET部分導(dǎo)通，避免過度功耗。

5. 關(guān)機模式

將SHDN引腳接地可使芯片進入關(guān)機模式，此時輸出功率FET關(guān)閉，輸出電壓降為0V，內(nèi)部參考也關(guān)閉，軟啟動電容放電。典型待機電流為6μA，包含外部組件的泄漏電流。

6. 連續(xù)/不連續(xù)傳導(dǎo)模式

芯片的工作模式（連續(xù)傳導(dǎo)模式CCM或不連續(xù)傳導(dǎo)模式DCM）由輸入電壓、輸出電壓、負載電流和電感值決定。隨著電感值或負載電流減小，或輸入電壓增加，芯片傾向于工作在DCM模式。CCM模式下電感電流不會降為零，效率更高，輸出電容的紋波電流更小，噪聲也更低。

六、應(yīng)用設(shè)計要點

1. 電感選擇

MAX750A/MAX758A無需電感設(shè)計，使用單個100μH（MAX75_AC）或33μH（MAX75_AE/AM）電感即可保證高效輸出。電感的增量飽和電流額定值應(yīng)大于1A，直流電阻應(yīng)小于0.8Ω。

2. 輸出電壓調(diào)節(jié)

通過在反饋輸入引腳（CC）連接電壓分壓器來設(shè)置輸出電壓。輸出電壓由R2和R3決定，計算公式為：[R 2 = R 3[((Vout / 1.22 V)-1)]]，其中R3可選擇10kΩ至20kΩ范圍內(nèi)的電阻，典型值為10kΩ。輸出電壓在溫度范圍內(nèi)的公差為±4.5%加上外部電阻的公差。

3. 輸出濾波電容選擇

選擇輸出濾波電容的主要標準是低等效串聯(lián)電阻（ESR）。電感電流變化與輸出電容ESR的乘積決定了輸出電壓上鋸齒波紋波的幅度。為保持交流穩(wěn)定性，應(yīng)盡量減小輸出濾波電容的ESR，使用100μH電感時，電容的ESR應(yīng)小于0.25Ω，以確保在整個電流范圍內(nèi)輸出紋波小于50mVp - p。

4. 其他組件選擇

• 續(xù)流二極管：應(yīng)選擇肖特基或高速硅整流二極管，峰值電流額定值約為1A，例如1N5817。
• 330pF外部環(huán)路補償電容：可提供最寬的輸入電壓范圍和最佳的瞬態(tài)特性。
• 510kΩ電阻：對于低電流應(yīng)用，可省略該電阻。

5. 印刷電路板布局

良好的布局對于芯片的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。1μF旁路電容（C2）應(yīng)盡可能靠近V + 和GND引腳，輸出電容應(yīng)靠近電感和GND引腳。連接輸入和輸出濾波電容以及續(xù)流二極管的走線應(yīng)盡量短，以減小電感和電容。避免使用插座，將IC直接焊接到PCB板上。如有可能，使用不間斷的接地平面；否則，使用星形接地連接。

6. 輸出紋波濾波

可在輸出端添加簡單的低通π濾波器，將輸出紋波降低到約5mVp - p。所示值的截止頻率為21kHz，濾波器電感應(yīng)盡量減小電阻，以避免過大的電壓降。

七、總結(jié)

MAX750A/MAX758A以其高效、可調(diào)、多重保護等特性，成為眾多電子設(shè)備電源管理的理想選擇。在實際應(yīng)用中，合理選擇組件、優(yōu)化電路板布局，能夠充分發(fā)揮芯片的性能，為設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源。各位工程師在設(shè)計過程中，不妨考慮這兩款芯片，相信它們會給你的項目帶來意想不到的效果。你在使用類似芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。