深入剖析MAX5070/MAX5071：高性能單端電流模式PWM控制器

在電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制器是關(guān)鍵部件之一，它直接影響著電源的性能和穩(wěn)定性。今天，我們就來(lái)深入探討MAXIM公司推出的高性能單端電流模式PWM控制器——MAX5070/MAX5071。

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產(chǎn)品概述

MAX5070/MAX5071是BiCMOS工藝的高性能電流模式PWM控制器，具備寬輸入電壓范圍隔離/非隔離電源所需的所有特性。它們適用于低功率和高功率通用輸入電壓以及電信電源，可廣泛應(yīng)用于通用輸入AC/DC電源、隔離電信電源、隔離電源模塊、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/服務(wù)器、工業(yè)電源轉(zhuǎn)換和隔離保活電路等領(lǐng)域。

關(guān)鍵特性

1. 高性能保護(hù)與控制

• 快速過(guò)流保護(hù)：內(nèi)置快速比較器，從電流檢測(cè)到輸出的典型延遲僅60ns，能有效實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。
• 軟啟動(dòng)功能：MAX5070A/MAX5070B集成誤差放大器，通過(guò)外部元件控制COMP電壓上升實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。

2. 靈活的頻率調(diào)節(jié)

頻率可通過(guò)外部電阻和電容在20kHz至1MHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時(shí)可對(duì)定時(shí)電容放電電流進(jìn)行微調(diào)，以實(shí)現(xiàn)可編程死區(qū)時(shí)間和給定頻率下的最大占空比。必要時(shí)，RTCT處的鋸齒波形可用于斜率補(bǔ)償。

3. 同步功能

MAX5071A/MAX5071B包含雙向同步電路，可使多個(gè)控制器以相同頻率運(yùn)行，避免拍頻。只需將所有設(shè)備的SYNC引腳連接在一起即可實(shí)現(xiàn)同步，且頻率最高的設(shè)備可同步其他設(shè)備。此外，它們還能與具有開(kāi)漏輸出級(jí)且頻率更高的外部時(shí)鐘同步。

4. 先進(jìn)的輸出驅(qū)動(dòng)

MAX5071C提供時(shí)鐘輸出脈沖（ADV_CLK），比驅(qū)動(dòng)輸出（OUT）提前110ns，可用于驅(qū)動(dòng)次級(jí)側(cè)同步整流器。

5. 其他特性

• 可引腳對(duì)引腳替代UC2842（MAX5070A）和UC2844（MAX5070B）。
• 具有2A驅(qū)動(dòng)源和1A灌電流能力。
• 高達(dá)1MHz的開(kāi)關(guān)頻率操作。
• 準(zhǔn)確的5%啟動(dòng)和停止電壓，6V遲滯。
• 低至32μA的啟動(dòng)電流。
• 5V調(diào)節(jié)器輸出（VREF），具有20mA的能力。
• 過(guò)溫關(guān)斷功能。

電氣特性

1. 參考電壓

在TA = +25°C，IVREF = 1mA時(shí)，輸出電壓VREF典型值為5.000V，在12V < VCC < 25V，IVREF = 1mA時(shí)，線路調(diào)節(jié)典型值為0.4mV，負(fù)載調(diào)節(jié)典型值為6mV。

2. 振蕩器

初始精度在TA = +25°C時(shí)為54kHz，電壓穩(wěn)定性在12V < VCC < 25V時(shí)典型值為0.2%，溫度穩(wěn)定性在 -40°C < TA < +85°C時(shí)典型值為0.5%。

3. 誤差放大器（MAX5070A/MAX5070B）

FB輸入電壓典型值為2.5V，開(kāi)環(huán)電壓增益典型值為100dB，單位增益帶寬典型值為1MHz。

4. 電流檢測(cè)放大器

增益典型值為3V/V，最大電流檢測(cè)信號(hào)典型值為1V。

5. MOSFET驅(qū)動(dòng)器

OUT低側(cè)導(dǎo)通電阻典型值為4.5Ω，高側(cè)導(dǎo)通電阻典型值為3.5Ω，源電流峰值典型值為2A，灌電流峰值典型值為1A。

6. 欠壓鎖定/啟動(dòng)

啟動(dòng)電壓閾值典型值為16V，開(kāi)啟后的最小工作電壓典型值為10V，欠壓鎖定遲滯為6V。

7. PWM

MAX5070A/MAX5071A最大占空比可達(dá)96%，MAX5070B/MAX5071B/MAX5071C最大占空比為50%，最小占空比為0%。

8. 電源電流

啟動(dòng)電源電流典型值為32μA，工作電源電流在VFB = VCS = 0V時(shí)典型值為3mA。

9. 熱關(guān)斷

熱關(guān)斷溫度為+150°C，熱關(guān)斷遲滯為4°C。

10. 同步（MAX5071A/MAX5071B）

SYNC頻率范圍為20kHz至1000kHz，時(shí)鐘輸入高閾值為3.5V，低閾值為0.8V。

11. ADV_CLK（MAX5071C）

高電壓典型值為3V，低電壓典型值為0.4V，輸出脈沖寬度典型值為85ns，上升沿到OUT上升沿的延遲典型值為110ns。

引腳描述

MAX5070A/MAX5070B

MAX5071A/MAX5071B/MAX5071C

工作原理

電流模式控制回路

MAX5070/MAX5071采用電流模式控制回路，將誤差放大器的輸出與電流檢測(cè)電壓（VCS）進(jìn)行比較。當(dāng)電流檢測(cè)信號(hào)低于PWM比較器的同相輸入時(shí)，CPWM比較器輸出為低，開(kāi)關(guān)在每個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)開(kāi)啟；當(dāng)電流檢測(cè)信號(hào)高于CPWM的反相輸入時(shí)，CPWM比較器輸出為高，開(kāi)關(guān)關(guān)閉。

VCC和啟動(dòng)

正常工作時(shí)，VCC由變壓器的 tertiary繞組提供。啟動(dòng)時(shí)，需通過(guò)電阻將VCC連接到輸入電源。當(dāng)VCC達(dá)到欠壓鎖定閾值16V時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始切換，tertiary繞組為VCC供電。VCC輸入有內(nèi)部26.5V電流限制鉗位，可防止啟動(dòng)時(shí)過(guò)壓。

欠壓鎖定（UVLO）

MAX5070/MAX5071的最小開(kāi)啟電源電壓為16V，達(dá)到該電壓后，參考電源開(kāi)啟。從最小開(kāi)啟電壓到UVLO閾值有6V遲滯，VCC降至10V以下時(shí)，設(shè)備進(jìn)入U(xiǎn)VLO狀態(tài)，靜態(tài)電源電流降至37μA（典型值），OUT和VREF被拉低。

MOSFET驅(qū)動(dòng)器

OUT驅(qū)動(dòng)外部n溝道MOSFET，電壓從GND到VCC擺動(dòng)。需確保VCC低于外部MOSFET的絕對(duì)最大VGS額定值。OUT為推挽輸出，PMOS導(dǎo)通電阻典型值為3.5Ω，NMOS導(dǎo)通電阻典型值為4.5Ω，驅(qū)動(dòng)器可提供2A典型源電流和1A典型灌電流。

誤差放大器（MAX5070A/MAX5070B）

MAX5070包含內(nèi)部誤差放大器，反相輸入在FB，同相輸入內(nèi)部連接到2.5V參考。對(duì)于非隔離電源，輸出電壓可通過(guò)公式[V_{OUT }=left(1+frac{R 1}{R 2}right) × 2.5 V]計(jì)算。

振蕩器

振蕩器頻率通過(guò)在RT/CT添加外部電容和電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。VREF通過(guò)RT對(duì)CT充電，直到電壓達(dá)到2.8V，然后CT通過(guò)8.3mA內(nèi)部電流沉放電，直到電壓達(dá)到1.1V，此時(shí)CT再次通過(guò)RT充電。振蕩器周期為CT充電和放電時(shí)間之和。

參考輸出

VREF是5V參考輸出，可提供20mA電流，需用0.1μF電容旁路到GND。

電流限制

MAX5070/MAX5071包含快速電流限制比較器，當(dāng)過(guò)載或故障時(shí)終止ON周期。電流檢測(cè)電阻（RCS）設(shè)置電流限制，CS輸入電壓跳閘電平為1V。

同步（MAX5071A/MAX5071B）

SYNC是雙向輸入/輸出，可輸出同步脈沖并接受其他MAX5071A/MAX5071B的同步脈沖。多個(gè)MAX5071A/MAX5071B通過(guò)連接SYNC引腳同步到最高頻率的設(shè)備。

提前時(shí)鐘輸出（ADV_CLK）（MAX5071C）

ADV_CLK是提前脈沖輸出，脈沖寬度典型值為85ns，上升沿比OUT上升沿提前110ns，可用于驅(qū)動(dòng)次級(jí)側(cè)同步整流器。

典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，包括MAX5070A/MAX5070B的隔離反激式初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)電路、非隔離反激式電路，MAX5071A/MAX5071B的隔離反激式電路，以及MAX5071C的隔離正激式次級(jí)側(cè)同步整流電路等。這些電路為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了參考。

總結(jié)

MAX5070/MAX5071以其豐富的特性和高性能，為電源設(shè)計(jì)工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)，并結(jié)合其電氣特性和工作原理進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。大家在使用過(guò)程中是否遇到過(guò)一些特殊的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。