深入剖析MAX1763：1.5A低噪聲1MHz升壓DC - DC轉換器

在電子設備的電源設計領域，高效、低噪聲的DC - DC轉換器一直是工程師們追求的目標。今天，我們就來詳細探討一下Maxim公司推出的MAX1763，一款專為電池供電的無線應用而設計的1.5A低噪聲1MHz升壓DC - DC轉換器。

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一、產品概述

MAX1763是一款高效、低噪聲的升壓DC - DC轉換器，適用于電池供電的無線應用。它在1MHz的高工作頻率下，仍能保持極低的靜態(tài)電源電流（110μA）。其小巧的外部組件和微型封裝，使其成為對電池續(xù)航要求極高的小型手持設備的理想選擇。

1. 工作原理

該轉換器采用同步整流脈寬調制（PWM）升壓拓撲，能從廣泛的輸入源（如1 - 3節(jié)堿性或NiCd/NiMH電池，或單節(jié)鋰離子電池）產生2.5V - 5.5V的輸出電壓。Maxim的專有Idle Mode?電路顯著提高了輕載電流時的效率，在重載電流時能平穩(wěn)過渡到固定頻率PWM操作，以保持出色的滿載效率。此外，低噪聲的強制PWM模式適用于所有負載電流下都需要恒定頻率操作的應用，并且它還可以與外部時鐘同步，以保護通信設備中的敏感頻段。

2. 典型特性

• 高效率：最高可達94%的效率，有效延長電池續(xù)航時間。
• 寬輸入電壓范圍：+0.7V至+5.5V的輸入電壓范圍，適應多種電源輸入。
• 低啟動電壓：1.1V保證啟動輸入電壓，最大可輸出1.5A電流。
• 輸出電壓靈活：固定3.3V輸出或可調節(jié)（2.5V - 5.5V）。
• 低功耗：1μA邏輯控制關機電流。
• 多功能增益塊：可用于構建線性穩(wěn)壓器或低電池比較器。
• 可調節(jié)電流限制和軟啟動：優(yōu)化效率、外部組件尺寸和輸出電壓紋波。
• 多種封裝選擇：提供節(jié)省空間的16引腳QSOP封裝或高功率（1.5W）的16引腳TSSOP - EP封裝。

二、電氣特性分析

1. 輸入輸出規(guī)格

• 輸入電壓范圍：0.7V - 5.5V，啟動電壓最低可達0.9V（典型值），在不同溫度下啟動電壓有一定的溫度系數。
• 輸出電壓：固定3.3V或可在2.5V - 5.5V范圍內調節(jié)，輸出電壓在一定負載范圍內有較好的穩(wěn)定性和調節(jié)精度。

2. 開關參數

• 開關導通電阻：N通道和P通道的開關導通電阻分別為0.075 - 0.13Ω和0.13 - 0.25Ω，較低的導通電阻有助于提高效率。
• 電流限制：N通道電流限制為2.0 - 3.4A，可通過ISET引腳進行調節(jié)。

3. 參考電壓和增益塊

• 參考輸出電壓：穩(wěn)定在1.230 - 1.270V，具有較好的負載調節(jié)和電源抑制性能。
• 增益塊：具有一定的跨導（5 - 16mS），可以用于構建線性穩(wěn)壓器或作為低電池比較器，其輸入輸出特性在不同條件下有明確的參數。

三、應用模式解析

1. 正常模式（CLK/SEL = 低）

在正常模式下，MAX1763在中到重載時采用PWM操作，輕載時根據需要進行開關切換，以優(yōu)化不同負載條件下的效率。這種模式下輸出電壓比強制PWM模式高1%。

2. 強制PWM模式（CLK/SEL = 高）

強制PWM模式下，轉換器以恒定頻率（1MHz）開關，通過調制MOSFET開關脈沖寬度來控制每周期傳輸的功率，從而調節(jié)輸出電壓。固定頻率操作產生的開關諧波穩(wěn)定且易于濾波，適用于對噪聲要求較高的應用。

3. 同步PWM模式

MAX1763可以通過CLK/SEL引腳與外部時鐘同步，用戶可以選擇500kHz - 1.2MHz的工作頻率，以避免敏感應用中的干擾。對于對噪聲最敏感的應用，建議將外部同步信號占空比限制在小于10%或大于90%，以消除功率開關噪聲與同步信號重合的可能性。

四、設計要點與注意事項

1. 輸出電壓設置

• 對于固定3.3V輸出，將FB引腳連接到地；對于2.5V - 5.5V的可調輸出，需連接一個電阻分壓器到FB引腳。選擇合適的電阻值，以確保輸出電壓的準確性。
• 由于FB引腳的輸入偏置電流小于100nA，可以使用大阻值的分壓器電阻而不影響精度。電阻分壓器應盡可能靠近IC，距離FB引腳不超過0.2in（5mm）。

2. 開關電流限制和軟啟動

• ISET引腳可用于調節(jié)電感峰值電流和實現軟啟動。將ISET連接到REF時，電感電流限制為2.5A；通過電阻分壓器連接ISET到REF和地之間，可以降低電流限制。
• 實現軟啟動時，在ISET和REF之間放置一個大于300kΩ的電阻，并在ISET和地之間連接一個電容。軟啟動時間常數由電阻和電容的乘積決定。

3. 組件選擇

• 電感：選擇1.5μH的表面貼裝電感，其飽和電流額定值應超過N通道開關電流限制。為提高效率，應選擇具有高頻鐵氧體磁芯材料的電感，并盡量使用環(huán)形或屏蔽電感以減少輻射噪聲。
• 外部二極管：當輸入電壓可能超過設定的輸出電壓，或者輸出電壓設置高于4V時，需要在LX和POUT之間并聯(lián)一個0.5A的外部肖特基二極管。此外，對于需要在1.8V及以下輸入電壓啟動的應用，也建議使用外部二極管。
• 輸入輸出電容：選擇能夠滿足輸入和輸出峰值電流要求且電壓紋波可接受的電容。輸入電容應選擇工作電壓額定值高于最大輸入電壓的電容，輸出電容應選擇工作電壓額定值高于輸出電壓的電容。一般建議使用220μF、低等效串聯(lián)電阻（ESR）（小于100mΩ）的電容，或兩個100μF的電容并聯(lián)以降低有效ESR。

4. 布局考慮

由于MAX1763的開關頻率高、峰值電流大，PCB布局至關重要。功率組件（如電感、轉換器IC和濾波電容）應盡可能靠近放置，走線應短、直且寬。電壓反饋網絡應非?？拷麵C，距離FB引腳不超過0.2in（5mm）。應避免噪聲走線（如LX引腳的走線）靠近電壓反饋網絡，并使用接地銅箔進行隔離。

五、總結

MAX1763作為一款高性能的升壓DC - DC轉換器，具有高效率、低噪聲、寬輸入電壓范圍等優(yōu)點，適用于多種電池供電的無線應用。在設計過程中，合理設置輸出電壓、調節(jié)開關電流限制和軟啟動、選擇合適的組件以及優(yōu)化PCB布局，能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，為電子設備提供穩(wěn)定可靠的電源解決方案。各位工程師在實際應用中，不妨根據具體需求，深入研究和調試，以實現最佳的設計效果。

大家在使用MAX1763的過程中，有沒有遇到過一些獨特的問題或者有什么特別的設計思路呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。