MAX770 - MAX773：高效低功耗升壓DC - DC控制器的卓越之選

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，高效、低功耗的升壓DC - DC控制器一直是工程師們追求的目標(biāo)。今天，我們就來深入探討一下MAXIM公司的MAX770 - MAX773系列升壓DC - DC控制器，看看它們在實(shí)際應(yīng)用中究竟有哪些獨(dú)特的優(yōu)勢和特點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX770 - MAX773是一系列BiCMOS升壓開關(guān)模式電源控制器，能夠提供預(yù)設(shè)的5V、12V和15V輸出電壓，同時(shí)還支持可調(diào)輸出操作。其獨(dú)特的控制方案結(jié)合了脈沖頻率調(diào)制（PFM）和脈沖寬度調(diào)制（PWM）的優(yōu)點(diǎn)，在寬輸出電流范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高效率，并且相比以往的PFM設(shè)備，具有更高的輸出電流能力。

1. 高效率與低功耗

該系列控制器在10mA至1A的負(fù)載范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)90%的效率，最大電源電流僅為110μA，關(guān)機(jī)電流最大為5μA。這種低功耗特性使得它們非常適合電池供電的應(yīng)用，能夠有效延長設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

2. 寬輸入電壓范圍

MAX770/MAX771/MAX772可接受2V至16.5V的輸入電壓，MAX773則可接受3V至16.5V的輸入電壓。此外，MAX773還具有內(nèi)部并聯(lián)穩(wěn)壓器，能夠適應(yīng)更高的輸入電壓，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。

3. 可調(diào)輸出電壓

輸出電壓可以預(yù)設(shè)為5V、12V或15V，也可以通過兩個(gè)電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足不同應(yīng)用的需求。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX770 - MAX773系列控制器具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括但不限于以下幾個(gè)方面：

• 掌上電腦和手持終端：為設(shè)備提供穩(wěn)定的電源，確保其正常運(yùn)行。
• 高效DC - DC轉(zhuǎn)換器：實(shí)現(xiàn)高效的電壓轉(zhuǎn)換，提高能源利用率。
• 電池供電應(yīng)用：低功耗特性使其成為電池供電設(shè)備的理想選擇。
• 正液晶偏置發(fā)生器：為液晶顯示屏提供合適的偏置電壓。
• 便攜式通信設(shè)備：保障通信設(shè)備的穩(wěn)定供電。
• 閃存編程器：為閃存編程提供必要的電源支持。

三、技術(shù)特點(diǎn)

1. 電流限制PFM控制方案

該控制方案結(jié)合了PFM轉(zhuǎn)換器的超低電源電流和PWM轉(zhuǎn)換器的高滿載效率。與傳統(tǒng)PFM轉(zhuǎn)換器不同，MAX770 - MAX773使用感測電阻來控制峰值電感電流，并以高達(dá)300kHz的高開關(guān)頻率工作，允許使用小型外部組件。

2. 低電壓啟動振蕩器

MAX770/MAX771/MAX772具有低輸入電壓啟動振蕩器，在自舉模式下使用內(nèi)部反饋電阻時(shí)，可確保在低至2V的無負(fù)載情況下啟動。而MAX773在所有模式下的最小啟動電壓為3V。

3. 外部晶體管控制

推薦使用N溝道MOSFET作為功率開關(guān)，MAX773還可以驅(qū)動NPN晶體管，但在確定基極電流時(shí)需要格外小心。

4. 關(guān)機(jī)模式

當(dāng)SHDN引腳為高電平時(shí)，MAX770 - MAX773進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，此時(shí)內(nèi)部偏置電路關(guān)閉，輸出電壓降至輸入電壓以下一個(gè)二極管壓降，電源電流降至小于5μA。

5. 低電池檢測器

MAX773提供低電池比較器，當(dāng)LBI引腳電壓低于參考電壓時(shí)，LBO引腳（開漏輸出）變?yōu)榈碗娖健１容^器的20mV遲滯增加了抗噪能力，防止LBO引腳反復(fù)觸發(fā)。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 設(shè)置輸出電壓

首先要確定工作模式，自舉模式提供更高的輸出電流能力，非自舉模式則可降低電源電流。對于可調(diào)輸出操作，選擇10kΩ至500kΩ范圍內(nèi)的反饋電阻R1，并根據(jù)公式 (R2=(R1)(frac{V{OUT}}{V{REF}} - 1)) 計(jì)算R2的值，其中 (V_{REF}=1.5V)。對于預(yù)設(shè)輸出操作，將FB引腳接地。

2. 并聯(lián)穩(wěn)壓器操作

使用并聯(lián)穩(wěn)壓器時(shí)，將SGND引腳連接到地，并在V+和SGND之間放置一個(gè)0.1μF的電容器。選擇RsHUNT使得 (1mA ≤ I{SHUNT} ≤ 20mA)，并使用公式 (R{SHUNT}(max)=frac{V{IN}(min) - V{SHUNT}(max)}{I{SHUNT}}) 計(jì)算并聯(lián)電阻的值，其中 (V{SHUNT}(max)=6.3V)。

3. 確定RSENSE

根據(jù)典型工作特性圖和理論輸出電流曲線選擇RSENSE，確保在最低輸入電壓下有足夠的輸出電流。

4. 確定電感（L）

實(shí)際電感值范圍為10μH至300μH，大多數(shù)應(yīng)用中20μH是一個(gè)不錯的選擇。選擇電感時(shí)要確保電流在不小于2μs的時(shí)間內(nèi)上升到 (I_{LIM}/2)，以提高輕載效率和最小化輸出紋波。

5. 功率晶體管選擇

對于MAX770/MAX771/MAX772，推薦使用N溝道MOSFET；對于MAX773，盡可能使用N - FET，若使用NPN晶體管，要特別注意基極電流的確定。

6. 二極管選擇

由于MAX770 - MAX773的高開關(guān)頻率，推薦使用肖特基二極管，如1N5817 - 1N5822。確保二極管的平均電流額定值超過RSENSE設(shè)定的峰值電流限制，并且其擊穿電壓超過輸出電壓。

7. 電容器選擇

• 輸出濾波電容器：選擇低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容器，以降低輸出電壓的紋波。
• 輸入旁路電容器：降低從電壓源汲取的峰值電流，并減少M(fèi)AX770 - MAX773開關(guān)動作在電壓源處引起的噪聲。
• 參考電容器：在REF引腳處旁路一個(gè)0.1μF的電容器。

8. 設(shè)置低電池檢測器電壓

選擇10kΩ至500kΩ之間的R3，并根據(jù)公式 (R4=(R3)(frac{V{TRIP} - V{REF}}{V{REF}})) 計(jì)算R4的值，其中 (V{REF}=1.5V)。

五、應(yīng)用注意事項(xiàng)

1. 高輸入/輸出電壓操作

MAX773的并聯(lián)穩(wěn)壓器輸入允許將高電壓轉(zhuǎn)換為非常高的電壓。使用外部邏輯電平N - FET作為功率開關(guān)，并確保所有外部組件能夠承受非常高的輸出電壓。

2. 低輸入電壓操作

當(dāng)使用隨時(shí)間衰減的電源（如電池）時(shí)，要確保VEXT高于FET的閾值電壓，或者使用電壓檢測器在輸入電源電壓降至預(yù)定最小值以下時(shí)將IC置于關(guān)機(jī)模式。

3. 帶負(fù)載啟動

MAX770 - MAX773在自舉模式下低輸入電壓時(shí)不適合在滿載下啟動。

4. 布局考慮

由于高電流水平和快速開關(guān)波形會輻射噪聲，因此正確的PCB布局至關(guān)重要。采用星形接地配置保護(hù)敏感的模擬地，盡量減少接地噪聲，并縮短引線長度以減少雜散電容、走線電阻和輻射噪聲。

六、總結(jié)

MAX770 - MAX773系列升壓DC - DC控制器以其高效率、低功耗、寬輸入電壓范圍和可調(diào)輸出電壓等特點(diǎn)，為電子工程師在電源管理設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，只要根據(jù)具體需求合理選擇和設(shè)計(jì)，就能夠充分發(fā)揮這些控制器的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)。你在使用MAX770 - MAX773系列控制器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。