深入解析MAX1672：高效的升降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討一款優(yōu)秀的升降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器——MAX1672。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1672將升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器與線性穩(wěn)壓器集成在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)升降壓電壓轉(zhuǎn)換。它適用于輸入電壓在輸出電壓上下波動(dòng)的情況，可提供穩(wěn)定的輸出電壓。其輸入范圍為1.8V至11V，輸出電壓可以預(yù)設(shè)為3.3V或5V，也能通過兩個(gè)電阻將輸出電壓設(shè)置在1.25V至5.5V之間，典型效率可達(dá)85%。

二、產(chǎn)品特性

（一）電壓轉(zhuǎn)換優(yōu)勢

1. 寬輸入范圍：1.8V至11V的輸入范圍，能適應(yīng)多種電源環(huán)境，為不同的應(yīng)用場景提供了靈活性。
2. 靈活的輸出電壓：既可以選擇預(yù)設(shè)的3.3V或5V輸出，也能根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足多樣化的設(shè)計(jì)需求。
3. 較小的電感需求：與SEPIC和反激式配置相比，MAX1672的升壓/線性穩(wěn)壓器配置允許使用單個(gè)更小的電感。同時(shí)，開關(guān)電流可選，在低電流應(yīng)用中可使用更小的電感，進(jìn)一步減小了設(shè)備體積。
4. 低靜態(tài)電流：靜態(tài)供電電流低至85μA，在邏輯控制關(guān)機(jī)模式下可進(jìn)一步降低至0.1μA，且關(guān)機(jī)時(shí)輸出電壓與輸入斷開，有效節(jié)省了能源。
5. 低電池檢測功能：具備PGI/PGO低電池檢測器，能及時(shí)檢測電池電量，為設(shè)備提供保護(hù)。

（二）電氣特性

1. 輸出電流：在不同輸入電壓下，能提供一定的輸出電流。例如，在 (V{IN} ≥2.5V) 時(shí)，5V輸出可提供300mA電流；在 (V{IN} ≥1.8V) 時(shí)，5V輸出可提供150mA電流。
2. 多種參數(shù)指標(biāo)：包括輸出電壓調(diào)整范圍、輸出負(fù)載調(diào)節(jié)、輸出線調(diào)節(jié)、參考電壓等，都有明確的參數(shù)范圍，為設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確的參考。

三、應(yīng)用場景

MAX1672適用于多種場景，如單節(jié)鋰電池供電設(shè)備、2 - 4節(jié)AA堿性電池供電的便攜式設(shè)備、3.3V及其他低壓系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)、手持設(shè)備以及帶有交流輸入適配器的電池供電設(shè)備等。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）輸出電壓選擇

1. 固定輸出：若需要3.3V或5V的固定輸出電壓，可將 (3/5) 引腳連接到PS或GND，并將FB引腳連接到GND。
2. 可調(diào)輸出：若要調(diào)整輸出電壓在1.25V至5.5V之間，可通過連接兩個(gè)電阻R1和R2形成電壓分壓器。計(jì)算公式為 (R1 = R2[(V{OUT} / V{REF}) - 1])，其中 (V_{REF} = 1.25V)。為保證精度，R2可選擇在100kΩ至270kΩ范圍內(nèi)。

（二）低電池檢測

MAX1672內(nèi)置低電池檢測比較器。當(dāng)PGI引腳電壓低于參考電壓（典型值1.25V）時(shí)，開漏比較器輸出（PGO）變高，滯回電壓典型值為30mV?？赏ㄟ^電阻R3和R4設(shè)置低電池檢測器的閾值，公式為 (R3 = R4[(V{PGT} / V{REF}) - 1])。

（三）電感選擇

大多數(shù)MAX1672應(yīng)用中，10μH的電感表現(xiàn)良好。電感選擇需考慮峰值開關(guān)電流限制，計(jì)算公式為 (frac{(V{OUT} + V{DIODE})}{I{LIM}} t{OFF} < L < frac{(V{IN(min)} + V{SWITCH})}{I{LIM}} 2 t{ON(max)})。同時(shí)，電感的增量飽和電流額定值應(yīng)大于峰值開關(guān)電流限制。

（四）電容選擇

1. 輸入旁路電容：使用100μF、16V、低ESR的輸入旁路電容（C1）可降低峰值電池電流和反射噪聲。
2. PS濾波電容：100μF、16V、表面貼裝（SMT）鉭電容（C2），ESR為0.1Ω，在特定條件下可實(shí)現(xiàn)較低的輸出紋波。
3. 輸出電容：OUT引腳只需4.7μF電容（C4）即可維持線性穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性，增加C4可進(jìn)一步降低輸出紋波。

（五）二極管選擇

由于MAX1672的高開關(guān)頻率，建議使用肖特基二極管，如1N5817或MBRS130T3，且二極管的電流額定值應(yīng)超過最大負(fù)載電流。

五、應(yīng)用信息

（一）單按鈕開關(guān)控制

可使用單個(gè)按鈕開關(guān)控制MAX1672的開關(guān)。按下按鈕時(shí)，ONB引腳拉低，穩(wěn)壓器開啟；再次按下按鈕，控制器拉低ONA引腳，釋放按鈕后ONB引腳變高，穩(wěn)壓器關(guān)閉。

（二）熱過載保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過 (T_{J}= +150^{circ}C) 時(shí)，功率晶體管關(guān)閉，待溫度下降20°C后重新開啟，避免設(shè)備因過熱損壞。但長時(shí)間處于熱關(guān)斷模式可能會(huì)降低IC的可靠性，因此在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，不要超過絕對最大結(jié)溫額定值。

（三）功率耗散和工作區(qū)域

MAX1672在降壓模式下的最大功率耗散取決于外殼和電路板的熱阻、芯片結(jié)與環(huán)境空氣的溫差以及空氣流速。計(jì)算公式為 (P{MAX} = (T{J} - T{A}) / (theta{JB} + theta{BA}))，其中 (theta{JB}) 為封裝熱阻，(theta_{BA}) 為電路板等材料到周圍空氣的熱阻。

（四）布局考慮

合理的PCB布局對于降低噪聲至關(guān)重要。應(yīng)使用接地平面，保持IC的GND引腳與C1和C2的接地引腳距離小于0.2英寸（5mm），盡量縮短FB和LX引腳的連接長度，并將IC的GND引腳直接焊接到接地平面。

六、總結(jié)

MAX1672以其高效的升降壓轉(zhuǎn)換能力、豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場景，成為電子工程師在電源管理設(shè)計(jì)中的優(yōu)秀選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇輸出電壓、電感、電容和二極管等元件，并注意布局和熱管理等方面的問題，以確保設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。你在使用MAX1672的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。