探索MAX866/MAX867：單節(jié)電池供電的高效DC - DC轉(zhuǎn)換器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。對于單節(jié)電池供電的系統(tǒng)，如何高效地將電池電壓轉(zhuǎn)換為所需的輸出電壓，是工程師們常常面臨的挑戰(zhàn)。今天，我們就來深入了解一下MAXIM公司的MAX866和MAX867這兩款單節(jié)電池供電的DC - DC轉(zhuǎn)換器。

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產(chǎn)品概述

MAX866和MAX867是專為單節(jié)電池供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的超小型、高效CMOS升壓DC - DC開關(guān)穩(wěn)壓器。MAX866可接受0.8V至輸出電壓（Vout）之間的正輸入電壓，并將其轉(zhuǎn)換為3.3V或5V的引腳可選輸出電壓；而MAX867的可調(diào)版本則接受0.8V至6.0V的輸入電壓，并能在2.7V至6.0V范圍內(nèi)產(chǎn)生可調(diào)的輸出電壓。它們的典型效率大于80%，典型無負(fù)載電源電流為100μA（關(guān)機(jī)時為1μA）。

應(yīng)用領(lǐng)域

這些轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于尋呼機(jī)、遙控器、探測器、單節(jié)電池供電設(shè)備以及備用電源等領(lǐng)域。

產(chǎn)品特性

電氣特性

1. 寬輸入電壓范圍：支持0.8V至6.0V的輸入電源電壓，保證了在不同電池狀態(tài)下的穩(wěn)定工作。
2. 高效轉(zhuǎn)換：在寬負(fù)載范圍內(nèi)效率大于80%，有效延長了電池的使用壽命。
3. 低功耗：無負(fù)載電池電流低至100μA（VOUT = 3.3V時），關(guān)機(jī)模式下僅為1μA，大大降低了系統(tǒng)的功耗。
4. 高開關(guān)頻率：最高可達(dá)250kHz的開關(guān)頻率，允許使用小型、低成本的電感和電容。
5. 精準(zhǔn)參考電壓：參考電壓的容差為±1.5%，保證了輸出電壓的穩(wěn)定性。
6. 低電池檢測：具備低電池檢測器（LBI/LBO），方便監(jiān)測電池狀態(tài)。

封裝優(yōu)勢

它們采用超小型8引腳μMAX封裝（高度僅1.11mm），電路面積僅0.2in2，非常適合對空間要求較高的應(yīng)用。

工作原理

開關(guān)模式調(diào)節(jié)

MAX866/MAX867將開關(guān)模式穩(wěn)壓器、N溝道功率MOSFET、精密電壓參考和電源故障檢測器集成在一個單片器件中。MOSFET采用“感測FET”類型，具有極低的柵極閾值電壓，確保在低電池電壓（典型值0.8V）下也能啟動。

PFM控制方案

該控制方案結(jié)合了低壓效率（典型值80%）和低電池消耗（典型值100μA）。沒有振蕩器，開關(guān)由一對單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)，設(shè)置了最大LX導(dǎo)通時間（典型值4.5μs）和最小LX關(guān)斷時間（1μs）。如果電感電流在4.5μs之前達(dá)到0.5A，LX導(dǎo)通時間將提前終止。

電壓參考

精密電壓參考適用于驅(qū)動外部負(fù)載，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器。當(dāng)源電流高達(dá)250μA和吸收電流高達(dá)20μA時，電壓參考輸出變化小于±2%。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

輸出電壓選擇

對于MAX866，可以通過邏輯控制或?qū)?/5引腳連接到GND或OUT來選擇3.3V或5V的輸出電壓。而MAX867的輸出電壓則由兩個電阻R1和R2組成的分壓器來設(shè)置，公式為： [VOUT =VREFleft(frac{R 1+R 2}{R 2}right)] 其中 (VREF =1.25 ~V)

低電池檢測

MAX866系列包含一個片上比較器用于低電池檢測。當(dāng)LBI引腳的電壓低于內(nèi)部參考電壓（1.25V）時，LBO（開漏輸出）會向GND吸收電流。低電池監(jiān)測的閾值由兩個電阻R3和R4設(shè)置，公式為： [R 3=R 4left(frac{V{TH}}{V{REF}}-1right)] 其中 (VTH) 是低電池檢測器的期望閾值，VREF是內(nèi)部1.25V參考電壓。

電感選擇

電感值通常選擇330μH，可在大多數(shù)應(yīng)用中提供超過10mA的負(fù)載，并允許典型的啟動電壓為0.8V。電感值并非關(guān)鍵，MAX866/MAX867可以在22μH至1mH的范圍內(nèi)工作。一般來說，較小的電感值可提供更多的輸出電流，而較大的值則能在較低的輸入電壓下啟動。

電容選擇

建議使用10μF至47μF的電容，輸出濾波電容通常選擇47μF、6V、0.85Ω的表面貼裝鉭電容，可在10mA負(fù)載下從0.9V升壓到1.4V時提供15mV的輸出紋波。

整流二極管

為了獲得最佳性能，建議使用開關(guān)肖特基二極管，如1N5817或MBR0520LTI。對于低輸出功率應(yīng)用，PN結(jié)開關(guān)二極管（如1N4148）也可以使用，但會降低效率并提高啟動電壓。

PC布局和接地

由于電路的高頻操作，PC布局對于最小化接地反彈和噪聲非常重要。應(yīng)保持IC的GND引腳以及C1和C2的接地引線距離小于0.2in（5mm），并盡量縮短FB和LX引腳的連接。使用接地平面并將IC的GND引腳直接焊接到接地平面，可最大化輸出功率和效率，同時最小化輸出紋波電壓。

總結(jié)

MAX866和MAX867是兩款性能出色的單節(jié)電池供電DC - DC轉(zhuǎn)換器，它們在效率、功耗、尺寸等方面都具有顯著優(yōu)勢。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇輸出電壓、電感、電容等元件，并注意PC布局和接地，以充分發(fā)揮這兩款轉(zhuǎn)換器的性能。你在使用類似的DC - DC轉(zhuǎn)換器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。