低成本電壓模式PWM降壓控制器MAX1966/MAX1967：設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，成本和性能的平衡始終是工程師們關(guān)注的焦點(diǎn)。MAX1966/MAX1967作為低成本電壓模式PWM降壓控制器，以其獨(dú)特的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來(lái)深入探討這兩款控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1966/MAX1967是電壓模式脈沖寬度調(diào)制（PWM）降壓DC - DC控制器，適用于各種對(duì)成本敏感的應(yīng)用。它們驅(qū)動(dòng)低成本的N - MOSFET作為高端開(kāi)關(guān)和同步整流器，無(wú)需外部肖特基功率二極管或電流檢測(cè)電阻。通過(guò)檢測(cè)低端FET的漏源電壓，提供短路和電流限制保護(hù)。兩款器件都能提供低至0.8V的輸出，非常適合DSP內(nèi)核和其他低壓邏輯電路。

1.1 主要特性

• 成本優(yōu)化設(shè)計(jì)：無(wú)需肖特基二極管或電流檢測(cè)電阻，降低了成本。
• 高效率：在超低成本設(shè)計(jì)中，效率可超過(guò)90%，通過(guò)優(yōu)化元件選擇可達(dá)到95%。
• 寬輸入范圍：MAX1966的輸入范圍為2.7V至5.5V，MAX1967的輸入范圍為2.7V至28V。
• 低電壓輸出：提供0.8V反饋，適用于低壓輸出。
• 低開(kāi)關(guān)頻率：100kHz的開(kāi)關(guān)頻率可使用低成本元件。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：確保器件在高溫時(shí)的安全。

二、電氣特性

2.1 輸入電壓范圍

MAX1966的輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，MAX1967的輸入電壓范圍為2.7V至28V，不同的輸入范圍使其適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

2.2 振蕩器特性

振蕩器頻率在0°C至+85°C時(shí)為82kHz至124kHz，-40°C至+85°C時(shí)為79kHz至127kHz。最小占空比為10%，最大占空比為90% - 95%。

2.3 軟啟動(dòng)特性

內(nèi)部6位DAC使轉(zhuǎn)換器從0到滿(mǎn)輸出電壓的斜坡時(shí)間為1024 / fosc，軟啟動(dòng)電平為VOUT / 64。

2.4 誤差放大器特性

FB調(diào)節(jié)電壓在不同溫度和輸入電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定在0.782V至0.815V之間。

2.5 MOSFET驅(qū)動(dòng)特性

具有斷前通后時(shí)間為30ns的特性，DH和DL的導(dǎo)通電阻和峰值源/灌電流等參數(shù)也有明確規(guī)定。

三、典型應(yīng)用電路與引腳配置

3.1 典型應(yīng)用電路

MAX1966和MAX1967都有各自的典型應(yīng)用電路，通過(guò)合理選擇元件，可以實(shí)現(xiàn)不同的輸出電壓和負(fù)載電流。

3.2 引腳配置

詳細(xì)介紹了每個(gè)引腳的功能，如BST為DH驅(qū)動(dòng)器的正電源，COMP/EN為補(bǔ)償引腳，F(xiàn)B為反饋輸入等。

四、詳細(xì)工作原理

4.1 無(wú)電阻電流限制

利用低端N - 溝道MOSFET的RDS(ON)來(lái)檢測(cè)電流，消除了外部檢測(cè)電阻，通過(guò)比較低端RDS(ON)上的電壓與固定的 - 305mV參考電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)電流限制。

4.2 MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器

DH和DL驅(qū)動(dòng)器針對(duì)低柵極電荷的MOSFET進(jìn)行了優(yōu)化，采用自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間電路，確保高端FET在低端MOSFET完全關(guān)斷后才開(kāi)啟。

4.3 內(nèi)部軟啟動(dòng)

通過(guò)將控制器跨導(dǎo)放大器的內(nèi)部參考輸入從0斜坡到0.8V參考電壓，限制浪涌電流，斜坡時(shí)間約為10ms。

4.4 高端柵極驅(qū)動(dòng)電源（BST）

通過(guò)飛電容升壓電路為高端N - 溝道開(kāi)關(guān)提供柵極驅(qū)動(dòng)電壓。

4.5 內(nèi)部5V線(xiàn)性穩(wěn)壓器（MAX1967）

MAX1967的所有功能由片上低壓差5V穩(wěn)壓器內(nèi)部供電，VCC引腳通過(guò)10Ω電阻連接到VL，VL需用2.2μF電容旁路到地。

五、設(shè)計(jì)與應(yīng)用注意事項(xiàng)

5.1 設(shè)計(jì)步驟

• 輸入電壓范圍：考慮最壞情況下的高輸入電壓和最低輸入電壓。
• 最大負(fù)載電流：考慮峰值負(fù)載電流和連續(xù)負(fù)載電流。
• 電感值：在尺寸、瞬態(tài)響應(yīng)和效率之間進(jìn)行權(quán)衡。

5.2 輸出電壓設(shè)置

通過(guò)將FB引腳連接到輸出和地之間的電阻分壓器來(lái)配置輸出電壓。

5.3 電感選擇

根據(jù)公式計(jì)算合適的電感值，選擇低損耗、不飽和的電感。

5.4 電流限制設(shè)置

通過(guò)檢測(cè)外部低端MOSFET上的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)電流限制，但由于MOSFET RDS(ON)規(guī)格不精確，電流限制閾值不夠準(zhǔn)確。

5.5 輸出電容選擇

輸出電容的ESR要滿(mǎn)足輸出紋波和負(fù)載瞬態(tài)要求，同時(shí)要滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。

5.6 穩(wěn)定性和補(bǔ)償

通過(guò)合理選擇電感、輸出電容、R3和C6來(lái)確保電路的穩(wěn)定運(yùn)行。

5.7 輸入電容選擇

輸入電容要降低噪聲注入和輸入電源的電流峰值，滿(mǎn)足紋波電流要求。

5.8 功率MOSFET選擇

考慮MOSFET的導(dǎo)通電阻、電流能力、柵極電荷、電壓額定值和最大輸入電壓等參數(shù)。

5.9 極低電壓應(yīng)用

在低電壓供電的應(yīng)用中，可以采用額外的偏置電源為柵極驅(qū)動(dòng)供電，提高效率或使用低成本的5V邏輯電平MOSFET。

六、PCB布局指南

6.1 布局原則

• 保持高電流路徑短，尤其是接地端子。
• 連接電源和模擬地靠近IC。
• 使用兩個(gè)旁路陶瓷電容為IC輸入和供電。
• 保持功率走線(xiàn)和負(fù)載連接短。
• 使用開(kāi)爾文檢測(cè)連接確保電流限制精度。
• 允許電感充電電流路徑比放電路徑長(zhǎng)。
• 確保電感和C3之間的連接短而直接。
• 路由開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離敏感模擬區(qū)域。
• 確保C1陶瓷旁路電容緊鄰引腳并靠近器件。

6.2 布局步驟

• 先放置功率元件，使接地端子相鄰。
• 將MAX1966/MAX1967安裝在MOSFET N2附近。
• 確保VIN和GND引腳在連接到功率開(kāi)關(guān)和C2之前終止于C1的兩端。
• 連接C7到相應(yīng)的引腳，距離盡量短。
• 將柵極驅(qū)動(dòng)元件分組在控制器IC附近。
• 將MAX1966/MAX1967的接地連接到三個(gè)獨(dú)立的接地平面。

七、總結(jié)

MAX1966/MAX1967以其低成本、高效率和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的降壓控制器解決方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇元件、優(yōu)化PCB布局以及注意各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置，能夠充分發(fā)揮這兩款控制器的性能，滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。你在使用MAX1966/MAX1967的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。