MAX8569A/MAX8569B：200mA 升壓轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，升壓轉(zhuǎn)換器是一種常見(jiàn)且關(guān)鍵的元件，它能夠?qū)⑤^低的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較高的輸出電壓，以滿(mǎn)足各種電子設(shè)備的供電需求。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下 Maxim 公司推出的 MAX8569A/MAX8569B 200mA 升壓轉(zhuǎn)換器，看看它有哪些獨(dú)特的特性和應(yīng)用場(chǎng)景。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8569A/MAX8569B 是兩款低靜態(tài)電流的升壓調(diào)節(jié)器，它們能夠在 1.5V 至 5.5V 的輸入源下，提供高達(dá) 5.5V 的輸出電壓，最大輸出電流可達(dá) 200mA。內(nèi)置的同步整流器使得該轉(zhuǎn)換器的效率超過(guò) 90%，同時(shí)通過(guò)省去外部肖特基二極管，實(shí)現(xiàn)了小尺寸和低成本的設(shè)計(jì)。

其中，MAX8569A 提供可調(diào)輸出電壓，而 MAX8569B 則固定輸出 3.0V 或 3.3V。此外，MAX8569B 還具備電源就緒復(fù)位輸出（RST）功能，用于指示輸出已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，所有設(shè)備都會(huì)將電池輸入連接到輸出，這使得當(dāng)轉(zhuǎn)換器關(guān)閉時(shí)，輸入電池可以作為備用電源或實(shí)時(shí)時(shí)鐘電源使用。

二、產(chǎn)品特性

1. 高輸出電流與寬輸入電壓范圍

可提供超過(guò) 200mA 的可用輸出電流，輸入電壓范圍為 1.5V 至 5.5V，能夠適應(yīng)多種電池供電的應(yīng)用場(chǎng)景，如使用兩節(jié)堿性電池、兩節(jié)鎳氫電池或一節(jié)鋰離子電池的設(shè)備。

2. 高效與低功耗

最高效率可達(dá) 95%，典型靜態(tài)電流僅 7μA，關(guān)機(jī)狀態(tài)下的供電電流小于 1μA，有助于延長(zhǎng)電池壽命，適用于對(duì)功耗要求較高的低功耗應(yīng)用。

3. 同步整流與電流限制

內(nèi)置同步整流器，無(wú)需外部肖特基二極管，不僅提高了效率，還減小了電路板空間和成本。開(kāi)關(guān)電流限制為 750mA，確保了轉(zhuǎn)換器的安全性和穩(wěn)定性。

4. 多種輸出選項(xiàng)

MAX8569A 輸出電壓可調(diào)，范圍為 2V 至 5.5V；MAX8569B 提供固定的 3.0V 或 3.3V 輸出，滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。

5. 電源就緒復(fù)位輸出（MAX8569B）

RST 輸出可作為邏輯控制信號(hào)，用于通知微處理器輸出已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，方便系統(tǒng)的初始化和控制。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

該轉(zhuǎn)換器適用于多種電子設(shè)備，包括但不限于：

• 醫(yī)療診斷設(shè)備：對(duì)電源的穩(wěn)定性和效率要求較高，MAX8569A/MAX8569B 的高性能特性能夠滿(mǎn)足其需求。
• 無(wú)繩電話(huà)：需要低功耗和小尺寸的電源解決方案，以延長(zhǎng)電池使用時(shí)間和減小設(shè)備體積。
• 電池備份系統(tǒng)：在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，電池輸入可直接連接到輸出，為備用設(shè)備提供電源。
• 數(shù)碼相機(jī)、PC 卡、PDA 和智能手機(jī)：這些設(shè)備通常需要穩(wěn)定的 3.3V 或 5V 電源，MAX8569A/MAX8569B 能夠提供可靠的供電支持。

四、電氣特性

1. 絕對(duì)最大額定值

• 各引腳對(duì) GND 的電壓范圍為 -0.3V 至 +6V，SHDN 引腳對(duì) GND 的電壓范圍為 -0.3V 至 (VOUT + 0.3V)。
• LX 引腳的電流峰值為 1.5A。
• 不同封裝的連續(xù)功率耗散有所不同，6 引腳 SOT23 在 +70°C 時(shí)為 727mW，6 引腳 TDFN 3mm x 3mm 在 +70°C 時(shí)為 1454mW。
• 工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，結(jié)溫為 +150°C，存儲(chǔ)溫度范圍為 -65°C 至 +150°C，焊接時(shí)引腳溫度為 +300°C（10s）。

2. 電氣參數(shù)

• 電池輸入范圍：1.5V 至 5.5V。
• 啟動(dòng)電壓：在不同溫度和負(fù)載條件下有所變化，TA = +25°C 時(shí)為 1.22V 至 1.5V，TA = -40°C 至 +85°C 時(shí)為 1.24V。
• 輸出電壓：MAX8569A 可調(diào)范圍為 2.0V 至 5.5V，MAX8569BETT30 固定為 3.0V，MAX8569B 固定為 3.3V。
• 反饋閾值：MAX8569A 在 TA = +25°C 時(shí)為 1.208V 至 1.248V，TA = -40°C 至 +85°C 時(shí)為 1.203V 至 1.253V。
• 開(kāi)關(guān)電流限制：n 通道開(kāi)關(guān)電流限制在 TA = +25°C 時(shí)為 650mA 至 920mA，TA = -40°C 至 +85°C 時(shí)為 600mA 至 975mA。

五、典型工作特性

1. 效率與負(fù)載電流關(guān)系

從效率與負(fù)載電流的特性曲線(xiàn)可以看出，在不同的輸入電壓和輸出電壓條件下，轉(zhuǎn)換器的效率隨著負(fù)載電流的變化而變化。一般來(lái)說(shuō)，在中等負(fù)載電流下，效率能夠達(dá)到較高水平，這對(duì)于大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用是非常有利的。例如，當(dāng) VOUT = 3.3V，VIN = 2V 時(shí)，負(fù)載電流為 40mA 時(shí)效率可達(dá) 88%。

2. 最大輸出電流與電池電壓關(guān)系

最大輸出電流隨著電池電壓的升高而增加，這表明在較高的電池電壓下，轉(zhuǎn)換器能夠提供更大的輸出功率。這對(duì)于需要高功率輸出的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的參考指標(biāo)。

3. 其他特性

還包括啟動(dòng)電壓與負(fù)載電阻的關(guān)系、輸出電壓和輸入電流與輸入電壓的關(guān)系等特性曲線(xiàn)，這些曲線(xiàn)能夠幫助工程師更好地理解轉(zhuǎn)換器在不同工作條件下的性能，從而進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

六、引腳描述

1. SHDN

關(guān)機(jī)輸入引腳，將其拉低可使 MAX8569 進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，輸入電流降至小于 1μA；拉高則為正常工作模式。同時(shí)，該引腳的閾值為 1.228V，可用于低電量檢測(cè)。

2. BATT

電池電壓連接引腳，需連接 1.5V 至 5.5V 的電源，并使用 10μF 或更大的陶瓷電容旁路至 GND。

3. GND

接地引腳。

4. LX

電感連接引腳，連接電感的開(kāi)關(guān)側(cè)。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，該引腳與 OUT 相連。

5. OUT

輸出電壓引腳，需使用 10μF 或更大的陶瓷電容旁路至 GND。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，該引腳與 LX 相連，同時(shí)也是 IC 的自舉電源輸入。

6. FB（MAX8569A）

反饋輸入引腳，通過(guò)連接外部電阻分壓器的中心抽頭至 OUT 和 GND 之間，可設(shè)置輸出電壓，VFB 調(diào)節(jié)至 1.228V。

7. RST（MAX8569B）

復(fù)位輸出引腳，為開(kāi)漏輸出。當(dāng)輸出電壓上升到標(biāo)稱(chēng)穩(wěn)壓電壓的 90%以上時(shí)，該引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)；當(dāng)輸出低于標(biāo)稱(chēng)穩(wěn)壓電壓的 90%時(shí)，引腳拉低。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，該引腳為高阻態(tài)。

8. EP（TDFN 封裝）

外露焊盤(pán)，連接到 PCB 的接地平面，以提高熱性能。

七、詳細(xì)設(shè)計(jì)指南

1. 控制方案

MAX8569A/MAX8569B 采用電流限制控制方案，在寬輸出電流范圍內(nèi)提供超低靜態(tài)電流和高效率。開(kāi)關(guān)周期不受振蕩器控制，當(dāng)電感電流達(dá)到 780mA（典型值）的 n 通道電流限制，或達(dá)到 5μs 的最大 n 通道開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束。隨后，同步整流器導(dǎo)通，分流 MOSFET 體二極管，電感電流在另一個(gè)周期開(kāi)始前降至零。當(dāng)下一個(gè)周期到來(lái)時(shí)，誤差比較器檢測(cè)到輸出電壓低于穩(wěn)壓閾值。

2. 關(guān)機(jī)操作

將 SHDN 引腳拉低可關(guān)閉轉(zhuǎn)換器，使輸入電流小于 1μA。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，電池輸入通過(guò)電感和內(nèi)部同步整流器連接到輸出，可為備用設(shè)備提供電源，無(wú)需額外的備份電池。將 SHDN 引腳拉高至 VOUT 可使轉(zhuǎn)換器正常工作。

3. 低電量檢測(cè)

利用 SHDN 引腳的跳閘閾值（1.228V）可作為輸入電壓檢測(cè)器。當(dāng)電池電壓降至設(shè)定水平時(shí)，禁用 IC。通過(guò)使用電阻分壓器（如 R1 和 R2）設(shè)置電池檢測(cè)電壓，選擇 R2 在 100kΩ 至 1MΩ 之間以最小化電池消耗。計(jì)算公式為：[R 1=R 2 times(( VOFF / V overline{SHDN})-1)]，其中 VOFF 是器件關(guān)閉時(shí)的電池電壓，(V overline{SHDN}=1.228 ~V)。為減少輸入紋波的影響，可在 SHDN 引腳與 GND 之間連接一個(gè)低值電容（C2），選擇 C2 使 R1、C2 的時(shí)間常數(shù)大于 2ms。

4. 電源就緒復(fù)位（MAX8569B）

RST 輸出可連接一個(gè) 100kΩ 至 1MΩ 的上拉電阻至 OUT，為微處理器提供邏輯控制信號(hào)。當(dāng)復(fù)位功能不用時(shí)，將 RST 引腳連接到 GND。

5. 輸出電壓設(shè)置（MAX8569A）

MAX8569A 的輸出電壓可在 2V 至 5.5V 之間調(diào)節(jié)。通過(guò)連接一個(gè)電阻分壓器（如 R3 和 R4）從輸出到地，并將 FB 引腳連接到中心抽頭，可設(shè)置所需的輸出電壓。選擇 R4 在 100kΩ 至 1MΩ 之間，R3 的計(jì)算公式為：[R3 =R 4 times(( VOUT / V F B)-1)]，其中 VOUT 是所需的輸出電壓，VFB 為 1.228V。

6. 電感選擇

控制方案允許在選擇電感時(shí)具有一定的靈活性。大多數(shù)應(yīng)用中，10μH 的電感表現(xiàn)良好，但也可以使用 4.7μH 至 100μH 的電感。較小的電感值通常具有較小的物理尺寸，但當(dāng)電感值過(guò)大，導(dǎo)致在最大導(dǎo)通時(shí)間（5μs）結(jié)束前無(wú)法達(dá)到最大電流限制（780mA）時(shí)，輸出功率會(huì)降低。為獲得最大輸出電流，選擇電感 L 需滿(mǎn)足以下條件： [OUT(MAX) =frac{frac{0.78 A}{2} timesleft(V{B A T T(M I N)}-frac{0.78 A}{2} timesleft(R{N C H}+R{L}right)right)}{V{OUT }}] [frac{V{BATT(MAX) } × 1 mu s}{0.78 A}{BATT(MIN)} × 5 mu s}{0.78 A}] 其中 RL 是電感的串聯(lián)電阻，RNCH 是內(nèi)部 n 通道 MOSFET 的 RDS(ON)（典型值為 0.3Ω）。