MAX17536：高效同步降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)備的電源設(shè)計中，高效、穩(wěn)定的DC - DC轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX17536，一款4.5V至60V、4A的高效同步降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX17536集成了高端MOSFET，工作輸入電壓范圍為4.5V至60V，能夠提供高達4A的輸出電流，輸出電壓范圍從0.9V到0.9×VIN。其反饋（FB）電壓在 - 40°C至 + 125°C的溫度范圍內(nèi)精度可達±1.4%。采用峰值電流模式控制，可在脈沖寬度調(diào)制（PWM）、脈沖頻率調(diào)制（PFM）和不連續(xù)導通模式（DCM）控制方案下運行。該器件采用20引腳（5mm x 5mm）薄型QFN（TQFN）封裝，并且提供仿真模型。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX17536的應(yīng)用十分廣泛，涵蓋了工業(yè)電源、分布式電源調(diào)節(jié)、基站電源、墻式變壓器調(diào)節(jié)、高壓單板系統(tǒng)以及通用負載點等多個領(lǐng)域。

三、產(chǎn)品優(yōu)勢與特性

3.1 減少外部組件和總成本

• 無肖特基同步操作，簡化了電路設(shè)計。
• 針對任何輸出電壓都有內(nèi)部補償，無需額外的外部補償組件。
• 內(nèi)置軟啟動功能，可減少浪涌電流。
• 采用全陶瓷電容，布局緊湊。

3.2 減少DC - DC穩(wěn)壓器庫存數(shù)量

• 寬輸入電壓范圍4.5V至60V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 輸出電壓范圍可調(diào)，從0.9V到輸入電壓的90%。
• 可通過外部同步實現(xiàn)100kHz至2.2MHz的可調(diào)開關(guān)頻率。

3.3 降低功耗

• 峰值效率 > 95%，能有效降低能量損耗。
• PFM/DCM模式可提高輕載效率。
• 輔助自舉LDO可進一步提高效率，關(guān)機電流僅3.5μA。

3.4 在惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠運行

• 具備打嗝或鎖存模式過載保護功能，可有效保護器件。
• DL - 到 - LX短路檢測功能，防止低側(cè)外部FET損壞。
• 內(nèi)置輸出電壓監(jiān)控和復(fù)位功能，可實時監(jiān)測輸出電壓狀態(tài)。
• 可編程EN/UVLO閾值，可根據(jù)實際需求設(shè)置啟動電壓。
• 可單調(diào)啟動到預(yù)偏置負載。
• 具備過溫保護功能，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，結(jié)溫范圍為 - 40°C至 + 150°C。

四、電氣特性

4.1 輸入電源

輸入電壓范圍為4.5V至60V，輸入關(guān)機電流典型值為3.5μA，輸入靜態(tài)電流在不同模式下有所不同。

4.2 使能/欠壓鎖定（EN/UVLO）

EN/UVLO閾值上升時為1.215V（典型值），下降時為1.09V（典型值），輸入泄漏電流在±50nA以內(nèi)。

4.3 LDO和EXT LDO

VCC輸出電壓范圍為4.75V至5.25V，VCC電流限制最大可達140mA，VCC欠壓鎖定閾值上升時為4.2V（典型值），下降時為3.8V（典型值）。EXT VCC開關(guān)電壓上升時為4.7V（典型值），工作電壓范圍為4.84V至24V。

4.4 功率MOSFET和低側(cè)驅(qū)動器

高端nMOS導通電阻典型值為90mΩ，LX泄漏電流在±4μA以內(nèi)，DL上拉電阻典型值為2.9Ω，下拉電阻典型值為1.65Ω。

4.5 軟啟動（SS）

充電電流典型值為5μA。

4.6 反饋（FB）

FB調(diào)節(jié)電壓在不同模式下有所不同，輸入偏置電流在±75nA以內(nèi)。

4.7 MODE/SYNC

MODE閾值在不同模式下有不同取值，同步頻率捕獲范圍與RT電阻有關(guān)，同步脈沖寬度最小為50ns。

4.8 電流限制

峰值電流限制閾值和失控電流限制閾值可通過連接不同的電阻進行調(diào)整，PFM電流限制閾值為2A。

4.9 其他特性

開關(guān)頻率可通過RT電阻進行編程，VFB欠壓跳閘電平為0.58V（典型值），打嗝超時為32768個周期，最小導通時間為95ns，最小關(guān)斷時間為140ns，LX死區(qū)時間為22ns。復(fù)位輸出低電平最大為0.2V，復(fù)位輸出泄漏電流在±0.1μA以內(nèi)，輸出電壓閾值用于復(fù)位斷言和去斷言的百分比分別為92.5%和95.5%（典型值），復(fù)位去斷言延遲為1024個周期。熱關(guān)斷閾值為165°C，熱關(guān)斷滯回為10°C。

五、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了5V輸出和3.3V輸出的典型應(yīng)用電路，包括具體的元件參數(shù)和連接方式。在設(shè)計電路時，可根據(jù)實際需求選擇合適的輸出電壓，并按照電路原理圖進行元件的選型和布局。

六、模式選擇

6.1 PWM模式

在PWM模式下，電感電流允許為負，可提供恒定頻率操作，適用于對開關(guān)頻率敏感的應(yīng)用。但在輕載時效率低于PFM和DCM模式。

6.2 PFM模式

PFM模式可禁用負電感電流，并在輕載時跳過脈沖以提高效率。其優(yōu)點是輕載效率高，但輸出電壓紋波較大，開關(guān)頻率在輕載時不恒定。

6.3 DCM模式

DCM模式在輕載時能保持恒定頻率操作，效率介于PWM和PFM模式之間。

七、線性穩(wěn)壓器

MAX17536有兩個內(nèi)部LDO穩(wěn)壓器，分別由VIN和EXTVCC供電。根據(jù)EXTVCC的電壓水平，只有一個LDO處于工作狀態(tài)。當EXTVCC電壓大于4.7V（典型值）時，VCC由EXTVCC供電，可提高在高輸入電壓下的效率。

八、頻率設(shè)置與同步

8.1 開關(guān)頻率設(shè)置

可通過連接從RT到SGND的電阻將開關(guān)頻率編程為100kHz至2.2MHz。當RT引腳開路時，器件以默認的450kHz開關(guān)頻率運行。

8.2 外部頻率同步

內(nèi)部振蕩器可同步到MODE/SYNC引腳上的外部時鐘信號，外部同步時鐘頻率必須在1.1 x fSW至1.4 x fSW之間，其中fSW是由RT電阻編程的頻率。

九、保護功能

9.1 DL - 到 - LX短路檢測

可防止DL引腳短路到LX引腳時對低側(cè)外部FET造成損壞。若在啟動前檢測到短路，啟動序列將不會啟動，輸出電壓也不會軟啟動。

9.2 過流保護/打嗝模式

具備逐周期峰值電流限制和失控電流限制，可保護器件在過載和輸出短路條件下正常工作。當觸發(fā)失控電流限制或輸出電壓下降到標稱值的68%（典型值）時，將觸發(fā)打嗝模式。

9.3 復(fù)位輸出

RESET輸出可監(jiān)測輸出電壓狀態(tài)，當輸出電壓低于設(shè)定值的92.2%時，RESET輸出低電平；當輸出電壓高于設(shè)定值的95.6%時，RESET輸出高電平。

9.4 預(yù)偏置輸出

當設(shè)備啟動到預(yù)偏置輸出時，高端和低端開關(guān)將關(guān)閉，直到PWM比較器發(fā)出第一個PWM脈沖，開關(guān)才開始切換。

9.5 熱關(guān)斷保護

當器件的結(jié)溫超過 + 165°C時，片上熱傳感器將關(guān)閉器件，待結(jié)溫降低10°C后，器件將軟啟動重新開啟。

十、元件選擇與布局

10.1 輸入電容選擇

輸入濾波電容可減少從電源吸取的峰值電流和輸入電壓紋波。應(yīng)選擇在RMS輸入電流下溫度上升小于 + 10°C的電容，推薦使用X7R陶瓷電容。

10.2 電感選擇

電感的關(guān)鍵參數(shù)包括電感值、飽和電流和直流電阻?？筛鶕?jù)開關(guān)頻率和輸出電壓計算電感值，選擇低損耗、飽和電流高于峰值電流限制值的電感。

10.3 輸出電容選擇

X7R陶瓷輸出電容因其溫度穩(wěn)定性而被優(yōu)先選用。輸出電容的大小應(yīng)能支持50%最大輸出電流的階躍負載，使輸出電壓偏差控制在3%以內(nèi)。

10.4 軟啟動電容選擇

通過連接從SS引腳到SGND的電容可設(shè)置軟啟動時間，軟啟動時間與電容值成正比。

10.5 輸入欠壓鎖定電平設(shè)置

可通過連接從VIN到SGND的電阻分壓器來設(shè)置設(shè)備開啟的電壓。

10.6 環(huán)路補償

當開關(guān)頻率低于450kHz時，需在CF引腳和FB引腳之間連接一個0402電容進行環(huán)路補償。

10.7 輸出電壓調(diào)整

通過連接從輸出電容正端到SGND的電阻分壓器，并將分壓器的中心節(jié)點連接到FB引腳，可設(shè)置輸出電壓。

10.8 PCB布局

PCB布局對器件的性能至關(guān)重要。所有承載脈沖電流的連接應(yīng)盡可能短且寬，以減少電感和輻射EMI。輸入濾波電容和VCC旁路電容應(yīng)靠近IC引腳放置，模擬小信號地和開關(guān)電流的功率地應(yīng)分開，并在VCC旁路電容的返回端連接。同時，應(yīng)在器件的暴露焊盤下方提供多個熱過孔，以確保良好的散熱性能。

總之，MAX17536是一款功能強大、性能卓越的DC - DC轉(zhuǎn)換器，在工業(yè)電源等多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在設(shè)計過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇元件參數(shù)，并優(yōu)化PCB布局，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。你在使用MAX17536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)驗和見解。