探索MAX1947：低輸入/輸出電壓升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，高效、緊湊且功能強(qiáng)大的DC - DC轉(zhuǎn)換器一直是工程師們追求的目標(biāo)。今天，我們將深入探討MAX1947這款低輸入/輸出電壓升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，看看它究竟有何獨(dú)特之處。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1947是一款緊湊、高效的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，專為1節(jié)和2節(jié)堿性/NiMH/NiCd電池供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可將輸出電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)在1.8V至3.3V之間，為μP/DSP內(nèi)核、內(nèi)存和I/O軌提供電力。它具有內(nèi)部800mA開關(guān)和同步整流器，效率高達(dá)94%，無(wú)需外部肖特基二極管，大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 低輸入輸出電壓能力

能夠在低至0.7V的輸入電壓下啟動(dòng)，并提供低至1.8V的輸出電壓，非常適合電池供電的應(yīng)用場(chǎng)景。

2. 高效同步整流

內(nèi)部同步整流器不僅提高了效率，還節(jié)省了成本和電路板空間。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，p溝道MOSFET在關(guān)斷期間導(dǎo)通，分流MOSFET體二極管，使轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)94%。

3. 固定輸出電壓選項(xiàng)

提供1.8V、2.5V、3.0V和3.3V的固定輸出電壓，無(wú)需反饋或補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，方便工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4. 高頻開關(guān)特性

高達(dá)2MHz的開關(guān)頻率，帶來(lái)低紋波和小尺寸的外部組件。同時(shí)，輕載時(shí)的自動(dòng)脈沖跳過(guò)功能可將電源電流降低至僅70μA，延長(zhǎng)電池使用壽命。

5. 低功耗模式

Maxim的專有True Shutdown?技術(shù)可將電源電流降低至僅2μA，并將輸出完全放電至地，有效降低功耗。

6. RESET輸出標(biāo)志

75ms的RESET輸出標(biāo)志可用于上電復(fù)位（POR）和欠壓檢測(cè)，為系統(tǒng)提供可靠的復(fù)位信號(hào)。

三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

MAX1947的應(yīng)用范圍十分廣泛，涵蓋了MP3播放器、尋呼機(jī)、CD播放器、PDA和組織者、數(shù)碼相機(jī)、無(wú)繩電話、無(wú)線鼠標(biāo)/鍵盤、便攜式醫(yī)療設(shè)備等眾多電池供電系統(tǒng)。

四、電氣特性分析

1. 啟動(dòng)電壓與工作電壓

最小啟動(dòng)電壓在RLOAD = 1kΩ、TA = +25°C時(shí)為0.8V，典型值為0.95V，啟動(dòng)電壓溫度系數(shù)為 - 2.1mV/°C。最大輸入工作電壓為3.6V，最小輸入工作電壓為0.7V。

2. 輸出電壓與負(fù)載調(diào)節(jié)

不同型號(hào)的MAX1947在特定負(fù)載電流下具有穩(wěn)定的輸出電壓，負(fù)載調(diào)節(jié)率在無(wú)負(fù)載到滿載時(shí)為1.2%。

3. 開關(guān)特性

LX開關(guān)的最大導(dǎo)通時(shí)間為0.7 - 1.3μs，最小關(guān)斷時(shí)間為0.2 - 0.3μs，最大導(dǎo)通時(shí)間與最小關(guān)斷時(shí)間之比根據(jù)輸出電壓有所不同。

4. 電流限制與泄漏電流

NFET電流限制在不同溫度范圍內(nèi)有所變化，TA = 0°C至 + 85°C時(shí)為600 - 1000mA，TA = - 40°C至 + 85°C時(shí)為580 - 1000mA。LX泄漏電流在TA = +25°C、SHDN = GND、VOUT = 0V、VLx = 3.6V時(shí)為0.1 - 1μA。

五、典型應(yīng)用電路與引腳配置

1. 典型應(yīng)用電路

典型應(yīng)用電路中，輸入電壓VIN范圍為0.7V至VOUT，通過(guò)4.7μH電感和2.2μF電容進(jìn)行濾波，輸出電壓VOUT可選擇1.8V、2.5V、3.0V或3.3V，輸出端需連接10μF電容進(jìn)行旁路。

2. 引腳配置

MAX1947采用8引腳TDFN封裝，各引腳功能明確。例如，RESET為低電平有效推挽復(fù)位輸出；SHDN為關(guān)斷輸入，連接到BATT或邏輯1進(jìn)行正常操作，連接到GND或邏輯0進(jìn)入低靜態(tài)電流關(guān)斷模式；OUT為調(diào)節(jié)器輸出，需用10μF陶瓷電容旁路到GND以實(shí)現(xiàn)滿載能力。

六、工作模式解析

1. 控制方案

MAX1947采用自舉設(shè)計(jì)，啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)振蕩器將輸出電壓提升到足夠高，使主DC - DC電路開始運(yùn)行。當(dāng)輸出電壓達(dá)到1.62V（典型值）時(shí)，主DC - DC電路開啟，將輸出電壓提升到最終調(diào)節(jié)點(diǎn)。其獨(dú)特的最小關(guān)斷時(shí)間、電流限制控制方案，結(jié)合了脈寬調(diào)制（PWM）設(shè)備的高輸出功率和效率以及傳統(tǒng)脈沖跳過(guò)控制器的超低靜態(tài)電流。

2. 跟蹤模式

當(dāng)BATT大于輸出電壓調(diào)節(jié)點(diǎn)時(shí)，MAX1947進(jìn)入跟蹤模式。在此模式下，同步整流器100%導(dǎo)通，輸出電壓跟蹤電池電壓。當(dāng)輸出電壓低于輸出電壓調(diào)節(jié)點(diǎn)時(shí)，退出跟蹤模式。

3. 同步整流

內(nèi)部同步整流器消除了對(duì)外部肖特基二極管的需求，降低了成本和電路板空間，顯著提高了效率。

4. RESET功能

MAX1947的RESET輸出為低電平有效推挽式，用于與微控制器（μC）配合使用。啟動(dòng)時(shí)，RESET保持低電平；當(dāng)達(dá)到RESET閾值（輸出調(diào)節(jié)電壓的90%）時(shí)，75ms（最?。?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/定時(shí)器/" target="_blank">定時(shí)器開始計(jì)數(shù)，定時(shí)器到期后，RESET變?yōu)楦唠娖健?/p>

5. 關(guān)斷模式

當(dāng)SHDN引腳被拉低時(shí)，MAX1947進(jìn)入關(guān)斷模式。在此模式下，同步整流器斷開輸出與輸入的連接，輸出通過(guò)內(nèi)部500Ω電阻主動(dòng)放電至地，靜態(tài)電流降低至2μA。將SHDN引腳拉高可恢復(fù)正常操作，SHDN變高后約650μs輸出達(dá)到調(diào)節(jié)狀態(tài)。

七、元件選擇與PCB布局

1. 電感選擇

大多數(shù)應(yīng)用中，4.7μH的電感表現(xiàn)良好，也可使用2.2μH至6.8μH范圍內(nèi)的電感。較小的電感值通常具有較小的物理尺寸，但輸出電流能力較低；較大的電感值則具有較高的輸出電流能力，但尺寸較大。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，一般允許電感飽和20%，但會(huì)略微降低效率。

2. 電容選擇

MAX1947專為使用小型、廉價(jià)、低ESR的陶瓷電容而設(shè)計(jì)。在寬溫度范圍內(nèi)工作時(shí)，建議使用X5R和X7R電介質(zhì)。使用最大負(fù)載電流時(shí)，輸出端需用10μF電容旁路；使用小于最大負(fù)載電流能力的一半時(shí)，輸出電容可減小至4.7μF。輸入端需用2.2μF或更大的陶瓷電容旁路。

3. PCB布局和接地

精心的PCB布局對(duì)于最小化接地反彈和噪聲至關(guān)重要。應(yīng)將IC的GND引腳和輸入輸出濾波電容的接地引腳緊密連接在一起，將GND和PGND直接連接到暴露的焊盤。此外，應(yīng)盡量縮短所有連接到OUT和LX引腳的線路長(zhǎng)度。為了最大化輸出功率和效率并最小化輸出紋波電壓，應(yīng)使用短而寬的輸入輸出走線。

八、總結(jié)

MAX1947以其高效、緊湊、低功耗等特性，成為電池供電系統(tǒng)中電源管理的理想選擇。無(wú)論是在小型消費(fèi)電子設(shè)備還是便攜式醫(yī)療設(shè)備中，它都能為系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電源。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，不妨考慮MAX1947，它或許能為你的項(xiàng)目帶來(lái)意想不到的效果。你在使用DC - DC轉(zhuǎn)換器時(shí)遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。