高效低功耗的MAX764/MAX765/MAX766 DC - DC逆變器深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，DC - DC轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵組件。今天我們要深入探討的是MAXIM公司的MAX764/MAX765/MAX766系列DC - DC逆變器，它以其高效、低功耗的特點(diǎn)在眾多應(yīng)用中脫穎而出。

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一、產(chǎn)品概述

MAX764/MAX765/MAX766是高度集成的反相開關(guān)穩(wěn)壓器，在寬負(fù)載電流范圍內(nèi)具有高效性能，能夠提供高達(dá)1.5W的功率輸出。其獨(dú)特的電流限制脈沖頻率調(diào)制（PFM）控制方案，融合了傳統(tǒng)PFM轉(zhuǎn)換器和脈沖寬度調(diào)制（PWM）轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)。

1. 輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：3V至16V，能夠適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 輸出電壓：MAX764預(yù)設(shè)為 - 5V，MAX765預(yù)設(shè)為 - 12V，MAX766預(yù)設(shè)為 - 15V，同時(shí)也可以通過兩個(gè)外部電阻將輸出電壓調(diào)節(jié)在 - 1V至 - 16V之間（雙模式）。最大工作VIN - VOUT壓差為20V。

2. 性能優(yōu)勢

• 高效率：在寬負(fù)載電流范圍內(nèi)都能保持高效，重負(fù)載時(shí)效率高，輕負(fù)載時(shí)靜態(tài)電流低至120μA，遠(yuǎn)低于PWM設(shè)備的2mA至10mA。
• 高開關(guān)頻率：高達(dá)300kHz的開關(guān)頻率，允許使用直徑小于5mm的表面貼裝磁性元件，大多數(shù)應(yīng)用使用標(biāo)準(zhǔn)的47μH電感器即可，無需進(jìn)行復(fù)雜的磁性設(shè)計(jì)。
• 內(nèi)部功率MOSFET：內(nèi)部集成的P溝道功率MOSFET，適用于對元件數(shù)量要求較低的中低功率應(yīng)用。如果需要更高的輸出驅(qū)動能力或更高的輸出電壓，可以選擇MAX774/MAX775/MAX776或MAX1774，它們可以驅(qū)動外部功率P溝道MOSFET，負(fù)載能力可達(dá)5W。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

該系列產(chǎn)品具有廣泛的應(yīng)用場景，包括但不限于以下幾個(gè)方面：

• LCD偏置發(fā)生器：為LCD顯示屏提供穩(wěn)定的偏置電壓。
• 便攜式儀器：滿足便攜式設(shè)備對電源效率和體積的要求。
• LAN適配器：為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供可靠的電源轉(zhuǎn)換。
• 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集設(shè)備中保證電源的穩(wěn)定性。
• 電池供電應(yīng)用：低靜態(tài)電流特性有助于延長電池使用壽命。

三、產(chǎn)品特性

1. 電氣特性

• 輸入輸出電流：輸出電流最大可達(dá)250mA，在不同的輸出電壓和溫度條件下，輸出電流有相應(yīng)的規(guī)格。
• 電源電流：最大電源電流為120μA，關(guān)斷電流最大為5μA。
• 參考電壓：參考電壓在不同溫度范圍的產(chǎn)品中有所差異，典型值為1.5V。
• 負(fù)載和線性調(diào)節(jié)：具有良好的負(fù)載和線性調(diào)節(jié)特性，保證輸出電壓的穩(wěn)定性。
• 效率：在10mA至100mA的負(fù)載電流范圍內(nèi)，效率可達(dá)80%以上。

2. 工作模式

• 連續(xù)導(dǎo)通模式：在高輸出電流時(shí)，MAX764/MAX765/MAX766工作在連續(xù)導(dǎo)通模式，電流始終在電感中流動，控制電路逐周期調(diào)整開關(guān)的占空比，以保持穩(wěn)壓，同時(shí)不超過開關(guān)電流能力，具有出色的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和高效率。
• 不連續(xù)導(dǎo)通模式：電流在電感中從零開始上升到峰值，然后在每個(gè)周期下降到零。雖然效率仍然很高，但輸出紋波可能會略有增加。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 輸出電壓設(shè)置

對于可調(diào)輸出操作，可以使用外部電阻R1和R2來調(diào)整輸出電壓。選擇反饋電阻R1 = 150kΩ，R2可根據(jù)公式(R 2=(R 1) | frac{V{OUT }}{V{REF }})計(jì)算，其中(V_{REF}=1.5 ~V)。對于固定輸出操作，將FB引腳連接到REF引腳即可。

2. 元件選擇

• 電感器：實(shí)用的電感值范圍為22μH至68μH，47μH的電感器適用于大多數(shù)應(yīng)用。為了獲得最高效率，應(yīng)選擇直流電阻低（最好低于100mΩ）的線圈，并使用環(huán)形、罐形或屏蔽線圈以減少輻射噪聲。電感的增量飽和電流額定值應(yīng)大于0.75A的峰值電流限制。
• 二極管：由于MAX764/MAX765/MAX766的高開關(guān)頻率，需要使用高速整流器。推薦使用平均電流額定值為0.75A的肖特基二極管，如1N5817或1N5818。在高溫和輕負(fù)載應(yīng)用中，肖特基二極管的高泄漏電流可能不適用，可以使用高速硅二極管，如MUR105或EC11FS1。
• 電容器
  • 輸出濾波電容：選擇低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容，推薦使用68μF、20V的電容，如Sanyo OS - CON系列。
  • 輸入旁路電容：使用低ESR的電容，對于輸出電流高達(dá)250mA的應(yīng)用，100μF至120μF、電壓額定值至少為20V的電容（C1）與0.1μF的電容（C2）并聯(lián)通常是足夠的。C2應(yīng)盡可能靠近V +和GND引腳放置。
  • 參考電容：使用0.1μF的電容旁路REF引腳，REF輸出可為外部負(fù)載提供高達(dá)100μA的電流。

3. 布局考慮

正確的PCB布局對于減少高電流和快速開關(guān)波形產(chǎn)生的噪聲至關(guān)重要。采用星型接地配置，將GND、輸入旁路電容接地引線和輸出濾波電容接地引線連接到一個(gè)點(diǎn)，以最小化接地噪聲。同時(shí)，盡量縮短引線長度，減少雜散電容、走線電阻和輻射噪聲。特別是連接到FB和LX的走線要短。如果使用外部電阻分壓器，從FB到電阻的走線必須非常短。

五、訂購信息

該系列產(chǎn)品提供多種溫度范圍和引腳封裝選項(xiàng)，包括8引腳塑料DIP、8引腳SO和8引腳CERDIP等，以滿足不同的應(yīng)用需求。

MAX764/MAX765/MAX766系列DC - DC逆變器以其高效、低功耗和靈活的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為電子工程師在電源設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，合理選擇元件和優(yōu)化布局，可以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的電源轉(zhuǎn)換。你在使用這類DC - DC逆變器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。