探秘MAXM17623/MAXM17624：高效降壓電源模塊的設(shè)計與應用

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源模塊的性能和可靠性直接影響著整個系統(tǒng)的運行。今天，我們就來深入了解一下MAXM17623和MAXM17624這兩款高頻率同步降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器模塊，看看它們?nèi)绾螢槲覀兊脑O(shè)計帶來便利和高效。

文件下載：MAXM17623.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAXM17623和MAXM17624屬于喜馬拉雅系列電壓調(diào)節(jié)器IC和電源模塊，它們的出現(xiàn)為電源供應解決方案帶來了更涼爽、更小、更簡單的選擇。這兩款模塊集成了MOSFET、補償組件和電感器，可在2.9V至5.5V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，支持高達1A的負載電流，并且允許使用小型、低成本的輸入和輸出電容器。輸出電壓可以在0.8V至3.3V之間進行調(diào)整，大大減少了設(shè)計復雜度和制造風險，真正實現(xiàn)了即插即用的電源解決方案，有效縮短了產(chǎn)品上市時間。

二、關(guān)鍵特性

（一）易用性

1. 寬輸入輸出范圍：輸入電壓范圍為2.9V至5.5V，輸出電壓可在0.8V至3.3V之間靈活調(diào)整，能滿足多種不同的應用需求。
2. 高精度反饋：反饋精度達到±1%，確保輸出電壓的穩(wěn)定性。
3. 大電流輸出：支持高達1A的輸出電流，可應對較大負載。
4. 固定頻率操作：MAXM17623以2MHz的固定開關(guān)頻率運行，MAXM17624則以4MHz的固定開關(guān)頻率運行，為設(shè)計提供了穩(wěn)定的工作頻率。
5. 全占空比操作：具備100%的占空比操作能力，適應不同的工作場景。
6. 內(nèi)部補償：采用內(nèi)部補償方式，減少了外部元件的使用，簡化了設(shè)計。
7. 陶瓷電容兼容性：可以使用全陶瓷電容器，提高了電路的穩(wěn)定性和可靠性。

（二）高效性

1. 模式可選：提供PWM或PFM模式供用戶選擇，在輕負載時可根據(jù)實際需求選擇合適的模式，以提高效率。
2. 低關(guān)機電流：關(guān)機電流低至0.1μA（典型值），有效降低了功耗。

（三）靈活性

1. 軟啟動和預偏置啟動：內(nèi)部具備軟啟動功能，啟動時間為固定的1ms，可減少輸入浪涌電流；同時支持預偏置啟動，適用于多種應用場景。
2. 電源良好輸出：具有開漏電源良好輸出（PGOOD引腳），方便用戶監(jiān)測輸出電壓狀態(tài)。

（四）魯棒性

1. 過溫保護：具備過溫保護功能，當結(jié)溫超過165°C時，會自動關(guān)閉設(shè)備，待溫度下降10°C后再重新開啟，確保設(shè)備在安全的溫度范圍內(nèi)工作。
2. 寬工作溫度范圍：環(huán)境工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，結(jié)溫范圍為 - 40°C至 + 150°C，能適應惡劣的工作環(huán)境。
3. 堅固耐用：通過了跌落、沖擊和振動標準（JESD22 - B103、B104、B111），保證了產(chǎn)品的可靠性。

三、工作模式

（一）PWM模式

在PWM模式下，模塊輸出電流允許為負，適用于對頻率敏感的應用，能在所有負載下提供固定的開關(guān)頻率操作。不過，與PFM模式相比，PWM模式在輕負載時效率較低。

（二）PFM模式

PFM模式可禁用模塊的負輸出電流，并在輕負載時跳過脈沖以提高效率。當電感電流的峰值連續(xù)64個周期小于350mA且電感電流達到零，同時FB引腳電壓低于0.8V時，模塊進入PFM模式。在PFM模式下，當FB引腳電壓高于0.8V連續(xù)5個開關(guān)周期后，模塊進入休眠狀態(tài)；若FB引腳電壓在LX進入高阻抗狀態(tài)后的3個連續(xù)CLK下降沿內(nèi)降至0.8V以下，模塊則退出PFM模式。

四、引腳配置與功能

（一）引腳配置

MAXM17623和MAXM17624采用10引腳的uSLIC封裝，引腳排列清晰，便于連接。

（二）引腳功能

五、應用電路與設(shè)計要點

（一）典型應用電路

文檔中給出了不同輸出電壓（0.8V、1.5V、3.3V）的典型應用電路示例，為工程師提供了參考。

（二）元件選擇

1. 輸入電容器：輸入濾波電容器可減少從電源汲取的峰值電流，降低電路開關(guān)引起的輸入噪聲和電壓紋波。輸入電容器的RMS電流要求可通過公式 (I{RMS }=I{OUT (MAX) } × frac{sqrt{ VOUT timesleft(V{IN }-V{OUT }right)}}{V{IN }}) 計算，選擇在RMS輸入電流下溫度上升小于 + 10°C的輸入電容器，推薦使用低ESR、高紋波電流能力的陶瓷電容器，如X7R電容器。輸入電容值可通過公式 (C{I N}=I{OUT(MAX) } × D × frac{(1-D)}{eta × f{S W} × Delta V_{I N}}) 計算。
2. 輸出電容器：推薦使用小型陶瓷X7R級電容器，其主要功能是與內(nèi)部電感器一起過濾設(shè)備產(chǎn)生的方波，存儲足夠的能量以支持負載瞬態(tài)條件下的輸出電壓，并穩(wěn)定設(shè)備的內(nèi)部控制環(huán)路。通常輸出電容器的大小應能支持應用中最大輸出電流50%的階躍負載，使輸出電壓偏差小于3%。選擇輸出電容器時，需考慮陶瓷電容器的直流電壓降額。
3. 輸出電壓調(diào)整：MAXM17623/MAXM17624的輸出電壓可在0.8V至3.3V之間編程，通過連接從輸出到FB再到GND的電阻分壓器來設(shè)置輸出電壓。選擇R2小于37.4kΩ，并使用公式 (R 1=R 2 timesleft(frac{ Vout }{0.8}-1right)) 計算R1的值。

（三）PCB布局指南

1. 輸入電容器應盡可能靠近IN和PGND引腳，輸出電容器應盡可能靠近OUT和PGND引腳，以減少寄生電感和電阻。
2. 電阻反饋分壓器應盡可能靠近FB引腳，確保反饋信號的準確性。
3. 所有PGND連接應連接到盡可能大的銅平面區(qū)域，使用多個過孔將內(nèi)部PGND平面連接到頂層PGND平面，以降低接地阻抗。
4. 保持電源走線和負載連接短，使用厚銅PCB（2oz vs. 1oz）可提高滿載效率。正確路由PCB走線至關(guān)重要，因為即使是微小的走線電阻也可能對效率產(chǎn)生明顯影響。

六、電氣特性與典型工作特性

文檔詳細列出了MAXM17623和MAXM17624的電氣特性，包括輸入電壓范圍、輸入電源電流、使能閾值、開關(guān)頻率、反饋電壓精度等參數(shù)。同時，還給出了典型工作特性曲線，如效率與負載電流的關(guān)系、輸出電壓與負載電流的關(guān)系、負載瞬態(tài)響應等，幫助工程師更好地了解模塊的性能。

七、保護功能

（一）過流保護

MAXM17623/MAXM17624具備強大的過流保護（OCP）方案，當檢測到電感中的過流時，會通過檢測高側(cè)MOSFET和低側(cè)MOSFET的電流，并與各自的限制值進行比較，來控制開關(guān)。當電感電流超過內(nèi)部峰值電流限制（典型值為1.7A）時，高側(cè)MOSFET關(guān)閉，低側(cè)MOSFET開啟，直到電感電流降至1.4A（典型值）以下的下一個CLK上升沿。當過載條件消除后，設(shè)備將輸出調(diào)節(jié)到設(shè)定電壓。

（二）熱過載保護

熱過載保護可限制設(shè)備的總功耗，當結(jié)溫超過 + 165°C時，片上熱傳感器會關(guān)閉設(shè)備，關(guān)閉內(nèi)部功率MOSFET，使設(shè)備冷卻。當結(jié)溫下降10°C后，熱傳感器會再次開啟設(shè)備。

八、訂購信息

其中，“+”表示無鉛/符合RoHS標準的封裝，“T”表示卷帶包裝。

總之，MAXM17623和MAXM17624這兩款電源模塊憑借其豐富的特性、良好的性能和完善的保護功能，為電子工程師在電源設(shè)計方面提供了一個優(yōu)秀的選擇。在實際應用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理選擇元件、優(yōu)化PCB布局，以充分發(fā)揮模塊的優(yōu)勢。大家在使用過程中有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。