探索MAX17291B高電壓微功率升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計奧秘

在電子工程師的日常工作中，電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計是一項核心任務(wù)。特別是在處理對功耗、尺寸和效率有嚴格要求的應(yīng)用時，選擇合適的升壓轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討Analog Devices推出的MAX17291B高電壓微功率升壓轉(zhuǎn)換器，看看它有哪些獨特之處，以及如何在實際設(shè)計中發(fā)揮其優(yōu)勢。

文件下載：MAX17291B.pdf

產(chǎn)品亮點剖析

MAX17291B具有一系列令人矚目的特性，使其在眾多升壓轉(zhuǎn)換器中脫穎而出。

• 超低靜態(tài)電流：從輸入獲取的靜態(tài)電源電流僅28μA，關(guān)機電流更是低至13nA，這對于需要長時間待機的設(shè)備來說，能夠顯著降低功耗，延長電池使用壽命。
• 全面保護功能：具備輸出短路保護和過溫保護，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在實際應(yīng)用中，能夠有效防止因短路或過熱導(dǎo)致的設(shè)備損壞。
• 真正的關(guān)機模式：在關(guān)機模式下，不僅關(guān)機電流極低，而且輸出端沒有反向電流，確保了設(shè)備在不工作時的安全性。
• 高效轉(zhuǎn)換：峰值效率可達90%，能夠高效地將輸入電壓轉(zhuǎn)換為所需的輸出電壓，減少能量損耗。
• 寬輸入輸出范圍：輸入電壓范圍為1.8V至4.5V，輸出電壓范圍為5.5V至20V，適用于多種不同的電源應(yīng)用場景。
• 小尺寸封裝：采用1.27mm x 0.87mm的6 - 凸點WLP封裝，體積小巧，非常適合對空間要求苛刻的設(shè)計。
• 寬溫度范圍：工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，能夠適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。

電氣特性與典型工作特性

電氣特性

在特定條件（(V{IN}=3.6V) 、 (V{EN}=3.6V) 、 (V{OUT}=12V) 、 (T{J}=-40^{circ}C) 至 + 125°C，典型值在 (T_{J}=+25^{circ}C) ）下，MAX17291B展現(xiàn)出了優(yōu)秀的電氣性能。

• 輸入輸出范圍：保證的輸入電壓范圍為1.8V至4.5V，輸出電壓范圍為5.5V至20V，滿足了大多數(shù)應(yīng)用的需求。
• 反饋精度：反饋（FB）精度在DCM模式下為 - 1.25%至 + 1.25%，確保了輸出電壓的穩(wěn)定性。
• 靜態(tài)電流：靜態(tài)電源電流和關(guān)機電流都非常低，如前文所述，這對于降低功耗至關(guān)重要。

典型工作特性

從典型工作特性曲線中，我們可以直觀地了解到MAX17291B在不同溫度和負載條件下的性能表現(xiàn)。例如，隨著溫度的變化，靜態(tài)電流和關(guān)機電流的變化趨勢，以及輸出電流與效率之間的關(guān)系等。通過這些特性曲線，工程師可以更好地預(yù)估器件在實際應(yīng)用中的性能，從而優(yōu)化設(shè)計方案。

引腳配置與功能

MAX17291B的引腳配置清晰明了，每個引腳都有特定的功能。

• LX：開關(guān)節(jié)點引腳，用于連接電感，是實現(xiàn)升壓轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵引腳。
• IN：輸入電源引腳，需要連接1.8V至4.5V的電壓，并通過一個22μF的陶瓷電容進行旁路接地，以減少輸入電源的紋波。
• EN：使能輸入引腳，高電平有效。當該引腳為高電平時，轉(zhuǎn)換器開啟；為低電平時，進入關(guān)機模式。如果不需要使用使能功能，可以將該引腳短接到IN引腳。
• FB：反饋引腳，通過連接一個從OUT到GND的電阻分壓器的中心點，來設(shè)置輸出電壓。
• OUT：輸出引腳，需要在OUT和GND引腳之間連接陶瓷電容，以穩(wěn)定輸出電壓。
• GND：電源接地引腳，需要連接到系統(tǒng)的GND平面，為整個電路提供穩(wěn)定的接地參考。

詳細工作原理

升壓轉(zhuǎn)換原理

MAX17291B采用脈沖頻率調(diào)制（PFM）的節(jié)能模式來提高效率。其導(dǎo)通時間由100mA的峰值電感電流限制決定。當電感電流達到限制值時，導(dǎo)通時間結(jié)束，功率二極管正向偏置。在關(guān)斷時間內(nèi)，電荷被轉(zhuǎn)移到輸出電容上，使輸出電壓升高。當電感電流下降到零時，關(guān)斷時間結(jié)束，此時負載由輸出電容供電，輸出電壓下降。當FB引腳的電壓低于參考電壓時，器件再次啟動導(dǎo)通時間，使輸出電壓升高。

欠壓鎖定（UVLO）

為了確保在輸入電壓上升或下降過程中設(shè)備的正常運行，MAX17291B內(nèi)置了欠壓鎖定（UVLO）電路。當輸入電壓上升到超過典型的UVLO閾值（1.75V）時，轉(zhuǎn)換器開始工作；當輸入電壓下降到低于UVLO閾值減去100mV的滯后電壓時，轉(zhuǎn)換器停止工作。這種滯后設(shè)計可以防止因輸入電壓的小波動而導(dǎo)致的設(shè)備調(diào)節(jié)不穩(wěn)定。

使能與禁用

當輸入電壓高于UVLO上升閾值且EN引腳被拉高（(V{EN}>V{H}) ）時，MAX17291B被啟用；當EN引腳被拉低（(V{EN}{IL}) ）時，進入關(guān)機模式。在關(guān)機模式下，輸入和輸出之間實現(xiàn)隔離，僅從輸入電源消耗13nA的電流。