MAX8664：低成本雙輸出降壓控制器的卓越之選

在電子設計領域，電源管理始終是至關重要的一環。今天，我們來深入了解一款極具性價比的雙輸出降壓控制器——MAX8664，它為需要雙電源的系統提供了高性能且低成本的解決方案。

文件下載：MAX8664EVKIT+.pdf

一、器件概述

MAX8664是一款雙輸出PWM控制器，具有諸多出色的特性。它能提供兩個獨立的輸出，且這兩個輸出以180°異相方式工作，有效降低了輸入電流紋波，從而減少了對輸入電容的需求。內置的驅動器能夠驅動外部MOSFET，每個通道可輸出高達25A的電流。該控制器的輸入電壓范圍為4.5V至28V，每個通道的輸出電壓可在0.6V至輸入電壓的90%之間調節，并且在負載、線路和溫度變化時，總輸出調節誤差小于±0.8%。

二、關鍵特性剖析

1. 高精度輸出

在負載和線路變化時，輸出精度能保持在±0.8%以內，這確保了電源輸出的穩定性，對于對電源質量要求較高的設備來說至關重要。比如在一些精密儀器中，穩定的電源輸出能保證儀器的正常運行和測量精度。

2. 寬輸入電壓范圍

4.5V至28V的輸入電壓范圍，使得MAX8664能適應多種不同的電源環境，增加了其在不同應用場景下的通用性。無論是使用電池供電還是外部電源供電，都能輕松應對。

3. 簡單補償

對于任何類型的輸出電容，只需使用兩個電阻和一個電容就能實現簡單的補償，這大大簡化了電路設計過程，降低了設計難度和成本。

4. 數字軟啟動

數字軟啟動功能可有效消除啟動時的輸入浪涌電流，保護電路元件免受浪涌沖擊，延長元件使用壽命。這在一些對電源啟動特性要求較高的設備中尤為重要，比如服務器電源。

5. 可調開關頻率

開關頻率可在100kHz至1MHz之間調節，用戶可以根據實際應用需求靈活選擇合適的開關頻率，優化電路性能。例如，在對電磁干擾要求較高的場合，可以選擇較低的開關頻率來降低干擾。

6. 180°異相操作

兩個輸出以180°異相方式工作，能顯著降低輸入紋波電流，減少對輸入電容的需求，進一步降低系統成本。

7. 多重保護功能

具備過流、過壓和熱過載保護功能，確保在異常情況下能及時保護電路，提高系統的可靠性。當檢測到過流或過壓情況時，控制器會迅速采取措施，避免設備損壞。

三、電氣特性解析

1. 電源電壓

• 輸入電源電壓范圍為4.5V至28V，VL輸出電壓在7.2V < VIN < 28V且0 < IVL < 60mA時，典型值為6.6V；VCC輸出電壓在7.2V < VIN < 28V且0 < ICC < 5mA時，典型值為5.0V。
• VCC欠壓鎖定（UVLO）閾值在上升時典型值為3.5V，滯回為350mV。

  2. 參考精度

  在不同溫度范圍內，參考精度都能保持在較高水平。例如，在TA = 0°C至 +85°C時，參考精度為0.5955V至0.6045V；在TA = -40°C至 +85°C時，參考精度為0.5930V至0.6070V。

  3. 保護特性

• 過壓保護（OVP）閾值在VFB1上升時為0.75REFIN2 + 0.15V。
• 電源良好（PWRGD）閾值在不同條件下有所不同，例如在VREFIN2 = VCC、VFB_上升且為MAX8664B時，閾值為0.525V，滯回為5%。
• 內部軟啟動時間在ROSC/EN12 = 56.1kΩ、400kHz時典型值為2.5ms。

四、引腳功能詳解

MAX8664共有20個引腳，每個引腳都有其特定的功能：

1. 驅動輸出引腳

• DH1和DH2分別為控制器1和控制器2的高端MOSFET驅動輸出，用于連接高端MOSFET的柵極。在關機和欠壓鎖定時，這兩個引腳為低電平。
• DL1和DL2分別為控制器1和控制器2的低端MOSFET驅動輸出，同樣在關機和欠壓鎖定時為低電平。

  2. 電感連接引腳

• LX1和LX2分別為控制器1和控制器2的外部電感連接引腳，需連接到MOSFET和電感的開關節點，且要靠近高端MOSFET的源極，以形成用于高端電流檢測的開爾文連接。在單調啟動和關機期間，這兩個引腳為高阻抗。

  3. 升壓電容連接引腳

• BST1和BST2分別為控制器1和控制器2的高端MOSFET驅動升壓電容連接引腳，需連接一個0.22μF的陶瓷電容到LX1和LX2。

  4. 電源和接地引腳

• VL為低端柵極驅動電源和6.5V線性穩壓器的輸出，需連接一個4.7μF的陶瓷電容到PGND。當使用4.5V至5.5V電源時，可將VL連接到IN。
• PGND為電源接地，需連接到電源接地平面，并在靠近輸出電容接地處單點連接電源和模擬接地。
• GND為模擬接地，需連接到模擬接地平面，并在靠近輸出電容接地處單點連接模擬和電源接地平面。
• VCC為內部模擬電源，需連接一個1μF的陶瓷電容到GND。當使用4.5V至5.5V電源時，需通過一個10Ω電阻將VCC連接到IN。

  5. 反饋和參考輸入引腳

• FB1和FB2分別為控制器1和控制器2的反饋輸入，需連接到輸出和地之間的電阻分壓器中心，以設置所需的輸出電壓。
• REFIN2為控制器2的外部參考輸入，可連接0至1.3V的參考電壓，方便實現跟蹤電源應用。若使用內部0.6V參考，可將REFIN2連接到VCC。

  6. 開關頻率設置和使能引腳

• OSC/EN12為開關頻率設置輸入，通過連接一個22.6kΩ至226kΩ的電阻到地來設置開關頻率，范圍為100kHz至1000kHz。還可通過串聯一個開關進行使能/關機控制，當開關打開時，IC進入低功耗關機模式。

  7. 電源良好輸出引腳

• PWRGD為開漏電源良好輸出，當控制器1和2（使用內部參考）處于調節狀態時為高阻抗；若輸出失調、出現故障或IC關機，則為低電平。

五、工作原理深入探究

1. DC - DC控制器架構

MAX8664采用Maxim專有的峰值電壓模式控制架構，能在負載或線路瞬變時提供卓越的瞬態響應。這種架構通過片上積分器消除了紋波電壓引起的直流誤差，確保了穩定的運行。當輸出電壓低于調節閾值時，誤差比較器在時鐘周期上升沿開啟高端開關，開始一個開關周期。高端開關保持導通，直到最小導通時間結束且輸出電壓達到調節值，或者電流限制閾值被超過。此時，低端同步整流器導通，直到輸出電壓再次低于調節閾值后的第一個時鐘周期上升沿。

2. 內部線性穩壓器

• 內部VL低壓差線性穩壓器為柵極驅動提供6.5V電源，需連接一個4.7μF的陶瓷電容到PGND。當使用4.5V至5.5V輸入電源時，可將VL直接連接到IN。
• 用于為IC功能供電的5V電源（VCC）由內部1.5V并聯穩壓器從VL生成，需連接一個2.2μF的陶瓷電容到GND。當使用4.5V至5.5V輸入電源時，需通過一個10Ω電阻將VCC連接到IN。

3. 高端柵極驅動電源（BST_）

高端MOSFET的柵極驅動電壓通過飛電容升壓電路生成。在低端MOSFET導通期間，BST_和LX_之間的電容通過集成的BST_二極管充電至VL電壓。當低端MOSFET關斷時，BST_電壓高于LX_電壓，為高端MOSFET提供必要的導通電壓（VGS）。控制器通過閉合BST_和DH_之間的開關來開啟高端MOSFET。

4. 電壓參考

內部0.6V參考設置反饋調節電壓，控制器1始終使用內部參考。控制器2提供外部參考輸入，可連接0至1.3V的電源到REFIN2，方便實現跟蹤應用。若使用內部0.6V參考，可將REFIN2連接到VCC。

5. 欠壓鎖定（UVLO）

當VCC電源電壓低于UVLO閾值（典型下降值為3.15V）時，欠壓鎖定（UVLO）電路會禁止兩個控制器的開關操作，并將DL和DH柵極驅動器拉低。當VCC上升超過UVLO閾值（典型上升值為3.5V）時，控制器開始啟動序列并恢復正常運行。

6. 輸出過流保護

當MAX8664檢測到過流情況時，DH會立即拉低。若過流情況連續持續四個周期，控制器會鎖定關閉，DH_和DL_都被拉低。在軟啟動期間，當FB_小于300mV時，控制器在第一次過流情況時就會鎖定關閉。保護電路通過檢測高端MOSFET的漏源電壓來檢測過流情況，過流保護閾值由連接在ILIM_和高端MOSFET漏極之間的電阻設置。

7. 輸出過壓保護（OVP）

當一個或兩個輸出出現過壓事件時，MAX8664會鎖定關閉控制器。當反饋電壓超過正常調節電壓150mV持續10μs時，就會發生這種情況。此時，低端MOSFET導通，高端MOSFET關斷，以釋放輸出電荷。要清除鎖定，需對EN或輸入電源進行循環操作。

8. 熱過載保護

熱過載保護用于限制MAX8664的總功耗。當結溫超過 +160°C時，內部熱傳感器會關閉設備，將兩個控制器的DH_和DL_拉低。要重新啟動控制器，需對EN或輸入電源進行循環操作。

9. 電源良好輸出（PWRGD）

PWRGD是一個開漏輸出，當輸出電壓高于PWRGD上限閾值或低于PWRGD下限閾值時會被拉低。在關機、VCC低于UVLO閾值、軟啟動和故障情況下，PWRGD保持低電平。需要注意的是，在MAX8664A中，PWRGD不反映控制器2的狀態；在任一版本中，當REFIN2連接到外部參考時，PWRGD也不反映控制器2的狀態。

六、典型應用電路

文檔中給出了多個典型應用電路，包括600kHz低成本典型應用電路、500kHz DDR2應用跟蹤電路、1MHz全陶瓷電容且輸出順序控制的應用電路以及300kHz輸入電壓為7.2V至20V的電路。每個電路都有詳細的元件清單，涵蓋了電容、電感、MOSFET、電阻等元件的型號和參數。這些典型電路為工程師在實際設計中提供了很好的參考，工程師可以根據具體需求選擇合適的電路進行設計。

七、電源啟動和順序控制

MAX8664的OSC/EN12輸入既用于設置開關頻率，又作為兩個控制器的使能輸入。通過連接一個電阻從OSC/EN12到地來設置開關頻率，當OSC/EN12為高阻抗時，兩個控制器進入低功耗關機模式。這可以通過在電阻和地之間連接一個晶體管輕松實現。在獨立輸出的啟動配置中，當REFIN2連接到VCC時，兩個控制器都使用內部參考。

八、總結與思考

MAX8664作為一款低成本、高性能的雙輸出降壓控制器，憑借其豐富的特性、出色的電氣性能和完善的保護功能，在眾多電源管理應用中具有很大的優勢。它的出現為電子工程師提供了一個可靠且經濟的解決方案，能夠滿足不同應用場景下對雙電源的需求。

在實際設計中，工程師需要根據具體的應用需求，合理選擇電路參數和元件，充分發揮MAX8664的性能優勢。同時，對于其工作原理和保護機制的深入理解，有助于提高電路的可靠性和穩定性。你在使用類似控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。