MAX5077：集成振蕩器與可編程時鐘輸出的推挽式FET驅(qū)動器

在電信模塊電源供應領域，一款性能出色的驅(qū)動器至關重要。今天要給大家介紹的是Maxim公司的MAX5077，這是一款帶有集成振蕩器和可編程時鐘輸出的推挽式FET驅(qū)動器，下面我們詳細了解一下它的特性、應用及設計要點。

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一、產(chǎn)品概述

MAX5077是一款工作電壓范圍在 +4.5V 至 +15V 的推挽式、電流饋電拓撲結(jié)構(gòu)的驅(qū)動器子系統(tǒng)，集成了振蕩器，主要應用于電信模塊電源。它能夠驅(qū)動兩個連接到中心抽頭變壓器初級的MOSFET，從而在次級側(cè)提供隔離的負電壓或正電壓。

特性亮點

1. 可編程精確集成振蕩器：振蕩器頻率可通過單個外部電阻在 50kHz 至 1.5MHz 范圍內(nèi)進行編程，并且具有同步時鐘輸出，可用于同步外部PWM調(diào)節(jié)器。
2. 雙MOSFET驅(qū)動器：具備 ±3A 的峰值驅(qū)動電流和 50% 的占空比，能產(chǎn)生互補信號來驅(qū)動外部接地參考的 n 溝道 MOSFET。
3. 可編程時鐘輸出頻率：通過邏輯輸入可將時鐘輸出頻率設置為 MOSFET 驅(qū)動頻率的 1 倍、2 倍或 4 倍。
4. 封裝與溫度范圍：采用 14 引腳外露焊盤 TSSOP 封裝，工作溫度范圍為 -40°C 至 +125°C。

二、應用場景

1. 電流饋電電源：為需要精確控制和穩(wěn)定輸出的電源系統(tǒng)提供支持。
2. 電源構(gòu)建子系統(tǒng)：作為電源系統(tǒng)的重要組成部分，提高電源的性能和可靠性。
3. 推挽式驅(qū)動器子系統(tǒng)：在需要推挽式驅(qū)動的電路中發(fā)揮關鍵作用。

三、電氣特性

（一）電源相關特性

1. 輸入電壓范圍：4.5V 至 15.0V，能夠適應多種電源環(huán)境。
2. 靜態(tài)電源電流：在 SEL2 = SEL1 = DGND 且驅(qū)動器不切換的情況下，典型值為 150μA，最大值為 320μA。
3. 開關電源電流：當 SEL2 = DGND，SEL1 = VCC，振蕩器頻率為 250kHz 時，典型值為 1mA，最大值為 3mA。
4. 欠壓鎖定：VCC 上升時，欠壓鎖定電壓在 3V 至 4V 之間，滯回電壓為 300mV。

（二）振蕩器特性

1. 頻率范圍：50kHz 至 1500kHz，可滿足不同應用對頻率的需求。
2. 精度：在 fOSC = 250kHz，6V ≤ VCC ≤ 15V 時，精度在 -8% 至 +10% 之間，但在頻率大于 1MHz 時精度會降低。
3. 振蕩器抖動：典型值為 ±0.6%。

（三）時鐘輸出特性

1. 輸出高電壓：在不同的 VCC 電壓和負載電流下，輸出高電壓在 3.35V 至 5.0V 之間。
2. 輸出低電壓：負載電流為 -1mA 時，輸出低電壓最大為 50mV。
3. 上升時間和下降時間：當 CCLK = 30pF 時，上升時間典型值為 35ns，下降時間典型值為 10ns。

（四）柵極驅(qū)動器特性

1. 輸出高電壓和低電壓：輸出高電壓為 VCC - 0.3V，輸出低電壓最大為 0.3V。
2. 輸出峰值電流：源極和漏極的輸出峰值電流可達 3A。
3. 驅(qū)動器輸出阻抗：在不同的負載電流下，輸出阻抗在 1.6Ω 至 3Ω 之間。
4. 上升時間和下降時間：當 CLOAD = 2nF 時，上升時間和下降時間典型值均為 10ns。

四、詳細工作原理

（一）內(nèi)部振蕩器

通過在 RT 引腳連接一個外部電阻，可以將 MAX5077 的內(nèi)部振蕩器頻率設置在 50kHz 至 1.5MHz 之間。計算公式為 (f{OSC }=frac{10^{12}}{32 × R{R T}}) ，其中 (f{OSC}) 是振蕩器頻率，(R{RT}) 是連接在 RT 到 AGND 之間的電阻值。為了保證穩(wěn)定性和過濾噪聲，需要在 RT 到 AGND 之間連接一個 4.7kΩ 電阻和 1nF 電容的串聯(lián)組合。

當 fCLK:fNDRV 比率設置為 4 時，NDRV1 和 NDRV2 的開關頻率為 (f{OSC}) 的四分之一；當比率設置為 1 或 2 時，開關頻率為 (f_{OSC}) 的二分之一。

（二）同步時鐘輸出

MAX5077 提供一個緩沖時鐘輸出，可用于同步 PWM 控制器的振蕩器輸入。CLK 由內(nèi)部 5V 穩(wěn)壓器供電，源極和漏極電流可達 10mA。通過兩個邏輯輸入（SEL2、SEL1）可以將 CLK 輸出頻率設置為 NDRV1 和 NDRV2 開關頻率的 1 倍、2 倍或 4 倍。當 SEL2 和 SEL1 都為低電平時，NDRV1、NDRV2 和 CLK 輸出將被禁用，CLK 到 NDRV_ 輸出有典型 30ns 的延遲。具體的頻率選擇如下表所示：

五、設計要點

（一）電源旁路

在設計時，要特別注意 MAX5077 的旁路和接地問題。當驅(qū)動大 MOSFET 時，峰值電源和輸出電流可能會超過 3A。如果設備接地不足，會導致接地偏移，從而干擾共享同一接地返回路徑的其他電路。在 VCC、NDRV1、NDRV2 和 GND 路徑中的任何串聯(lián)電感，在 MAX5077 切換任何電容性負載時，由于高 di/dt 都會產(chǎn)生噪聲。因此，應盡可能靠近器件放置一個或多個 0.1μF 陶瓷電容，將 VCC 旁路到 PGND，并使用接地平面來最小化接地返回電阻和電感。同時，將外部 MOSFET 盡可能靠近 MAX5077 放置，以進一步減小電路板電感和交流路徑阻抗。

（二）功率耗散

MAX5077 的功率耗散取決于靜態(tài)電流和輸出電流（電容性或電阻性負載）的總和。需要確保電流總和不超過最大功耗限制。靜態(tài)開關電源電流（ICCSW）引起的功率耗散（PDISS）可通過公式 (PDISS =V{CC} × I{CCSW}) 計算。對于電容性負載，可使用公式 (P L O A D=2 × C L O A D × V C C^{2} × f N D R V) 估算功率耗散，其中 (CLOAD) 是 NDRV1 和 NDRV2 處的電容性負載，(VCC) 是電源電壓，(fNDRV) 是 MAX5077 NDRV 的開關頻率?？偣β屎纳?(P{T}) 為 (P{T}=PDISS +PLOAD) 。

（三）布局建議

MAX5077 驅(qū)動器的源極和漏極會產(chǎn)生大電流，在開關 MOSFET 的柵極會產(chǎn)生非?？斓纳仙拖陆笛?。如果走線長度和阻抗控制不當，高 di/dt 會導致不可接受的振鈴。因此，在設計 PCB 布局時，應遵循以下準則：

1. 盡可能靠近器件放置一個或多個 0.1μF 去耦陶瓷電容，將 VCC 連接到 PGND，并將 VCC 和所有接地引腳連接到大面積銅區(qū)。在 PCB 上放置一個 10μF 的大容量電容，使其與 MAX5077 的 VCC 輸入和 PGND 之間具有低阻抗路徑。
2. 器件與被驅(qū)動 MOSFET 的柵極之間會形成兩個交流電流回路。當 MOSFET 柵極拉低時，MOSFET 從柵極到源極表現(xiàn)為大電容，電流回路從 MOSFET 柵極到 MAX5077 的 NDRV1/NDRV2，再到 PGND，最后到 MOSFET 的源極；當 MOSFET 柵極拉高時，電流從去耦電容的 VCC 端，經(jīng)過 MAX5077 的 VCC，再到 NDRV1/NDRV2，最后到 MOSFET 柵極和源極。因此，要盡量減小這些交流電流路徑的物理距離和阻抗。
3. 盡量將器件靠近 MOSFET 放置。

六、總結(jié)

MAX5077 是一款功能強大、性能出色的推挽式 FET 驅(qū)動器，其集成的振蕩器和可編程時鐘輸出為電信模塊電源設計提供了很大的靈活性。在設計過程中，我們需要充分考慮其電氣特性、工作原理以及布局要點，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實際應用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。