深入解析MAX1836/MAX1837：高效降壓轉換器的卓越之選

在電子設計領域，電源管理始終是關鍵環節。降壓轉換器作為一種常見的電源轉換設備，其性能直接影響著整個系統的穩定性和效率。今天，我們將深入探討MAX1836/MAX1837這兩款24V內部開關、具有100%占空比的降壓轉換器，為電子工程師們提供全面的設計參考。

文件下載：MAX1837.pdf

1. 產品概述

MAX1836/MAX1837是高效降壓轉換器，能夠在高達24V的電源電壓下提供預設的3.3V或5V輸出電壓。通過外部反饋電阻，輸出電壓可在1.25V至輸入電壓之間進行調整。內部電流限制開關MOSFET可提供高達125mA（MAX1836）或250mA（MAX1837）的負載電流。

1.1 獨特優勢

• 低壓差設計：獨特的電流限制控制方案，占空比可達100%，將壓差電壓降至最低（100mA時為120mV）。
• 輕載低功耗：在輕負載條件下，電源電流可降低至12μA，有效節省能源。
• 高頻特性：高開關頻率允許使用小型表面貼裝電感器和輸出電容器，節省電路板空間。
• 封裝優勢：提供6引腳SOT23和3mm x 3mm TDFN封裝，適用于低成本、低功耗、對空間敏感的應用。

1.2 應用領域

廣泛應用于9V電池系統、筆記本電腦、分布式電源系統、備用電源、4mA至20mA環路電源、工業控制電源和手持設備等領域。

2. 電氣特性

2.1 輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：4.5V至24V，適應多種電源環境。
• 輸出電壓：預設3.3V或5V，也可通過外部反饋電阻調整至1.25V至輸入電壓。
• 輸出電流：MAX1836可達125mA，MAX1837可達250mA。
• 效率：效率超過90%，有效提高能源利用率。
• 靜態電流：靜態電流低至12μA，關機電流僅3μA，降低功耗。

2.2 其他特性

• 占空比：最大占空比為100%，確保低壓差。
• 開關特性：LX開關最小關斷時間為0.2 - 0.6μs，最大導通時間為7 - 13μs，開關導通電阻為1.1 - 2Ω。
• 電流限制：MAX1836的LX電流限制為250 - 450mA，MAX1837為500 - 850mA。

3. 引腳說明

4. 設計要點

4.1 輸出電壓選擇

• 預設模式：將輸出連接到OUT，FB連接到GND，可獲得預設的3.3V或5V輸出電壓。
• 可調模式：通過連接從輸出到FB的電壓分壓器可調整輸出電壓，計算公式為 (R1 = R2[(frac{V{OUT}}{V{FB}}) - 1]) ，其中 (V{FB} = 1.25V) ， (V{OUT}) 范圍為1.25V至輸入電壓。當設置輸出電壓高于5.5V時，SHDN必須永久連接到IN。

4.2 電感器選擇

• 電感值：考慮電感值、飽和電流額定值、串聯電阻和尺寸等參數。大多數應用中，10μH至100μH的值與控制器的開關頻率配合最佳。最小電感值計算公式為 (L{(MIN)} = frac{(V{IN(MAX)} - V{OUT})t{ON(MIN)}}{I{LIM}}) ，其中 (t{ON(MIN)} = 1.0μs) 。
• 飽和電流：電感的飽和電流額定值必須大于峰值開關電流，計算公式為 (PEAK = I{LIM} + frac{(V{IN} - V_{OUT})300ns}{L}) 。
• 串聯電阻：電感的串聯電阻會影響效率和壓差電壓，應選擇直流電阻盡可能低的電感器。

4.3 輸出電容器選擇

輸出電容器應能提供最大負載電流，并將電壓紋波控制在可接受范圍內。輸出紋波由電容存儲電荷變化和等效串聯電阻（ESR）引起的電壓降組成，計算公式為 (V{RIPPLE} approx V{RIPPLE(ESR)} + V_{RIPPLE(C)}) 。為了最小化輸出紋波，建議使用高質量的低ESR鋁電解、鉭、聚合物或陶瓷濾波電容器。

4.4 輸入電容器選擇

輸入濾波電容器可減少從電源汲取的峰值電流，降低電路開關引起的輸入噪聲和電壓紋波。輸入電容器必須滿足紋波電流要求，計算公式為 (I{RMS} = I{LOAD} frac{sqrt{V{OUT}(V{IN} - V{OUT})}}{V{IN}}) 。對于大多數應用，非鉭電容器（陶瓷、鋁、聚合物或OS - CON）是首選。

4.5 二極管選擇

外部二極管（D1）應具有快速導通時間和低正向電壓，以避免過多損耗。建議使用RMS電流額定值為0.5A或更高、擊穿電壓大于輸入電壓的二極管，肖特基二極管是首選。對于高溫應用，可考慮使用超高速硅整流器。

5. 穩定性與布局

5.1 穩定性問題

不穩定通常是由于反饋信號或接地噪聲過大引起的，表現為“摩托艇”現象，即在空載或輕載條件下出現分組開關脈沖、大間隙和過大的低頻輸出紋波。

5.2 PCB布局與接地

• 布局原則：高開關頻率和大峰值電流使得PCB布局至關重要。高功率走線應盡可能短而寬，功率組件（CIN、COUT、L1和D1）形成的電流環路應盡可能小，以避免輻射噪聲。
• 接地方式：將這些功率組件的接地引腳在一個公共節點以星形接地配置連接。使用接地銅將嘈雜的走線（如LX節點）與反饋網絡分開，并將多余的銅集成到偽接地平面中。當使用外部反饋時，應將電阻盡可能靠近反饋引腳放置，以減少噪聲耦合。

6. 應用拓展

6.1 高壓降壓轉換器

MAX1836/MAX1837的輸入電壓范圍允許高達24V的電源電壓。在高電壓應用中，需確保輸入電容器的電壓額定值超過 (V_{IN(MAX)}) ，電感器值超過推薦的最小電感值。

6.2 逆變器配置

通過將通常的輸出連接到電源電壓接地，可使IC的接地引腳調節到 - 5V（MAX183_EUT50）或 - 3.3V（MAX183_EUT33）。需注意避免超過IN和GND之間的最大額定值24V以及OUT和GND之間的5.5V。

7. 總結

MAX1836/MAX1837降壓轉換器以其高效、低功耗、小尺寸等優勢，為電子工程師在電源管理設計中提供了優秀的解決方案。在實際應用中，合理選擇組件、優化PCB布局和接地，能夠充分發揮其性能，滿足各種復雜的電源需求。你在使用MAX1836/MAX1837的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。