電子工程師的寶藏：MAX77960/MAX77961 USB - C 升降壓充電器

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，高效、可靠的電池充電解決方案至關(guān)重要。Analog Devices的MAX77960/MAX77961 USB - C升降壓充電器，無疑是眾多工程師的理想之選。接下來，我將深入剖析這款充電器的特性、應(yīng)用場(chǎng)景以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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產(chǎn)品概述

MAX77960/MAX77961是高性能、寬輸入范圍的升降壓充電器，MAX77960輸出電流可達(dá)3A，MAX77961更是能達(dá)到6A。它集成了Smart Power Selector?，無需額外電感就能作為反向降壓轉(zhuǎn)換器工作，可實(shí)現(xiàn)USB OTG功能。該充電器集成了低損耗功率開關(guān)，具有高效率、低發(fā)熱和快速充電的特點(diǎn)，同時(shí)解決方案尺寸小。

關(guān)鍵特性分析

輸入輸出性能

• 寬輸入范圍：輸入工作電壓范圍為3.5V至25.4V，能承受30VDC，可適應(yīng)多種電源適配器。例如，在USB - C充電應(yīng)用中，無論是低電壓的USB接口還是高電壓的AC - DC墻式充電器，都能穩(wěn)定工作。
• 高轉(zhuǎn)換效率：在不同電池配置下都有出色的效率表現(xiàn)。2S電池在9V輸入、7.4V輸出、1.5A輸出時(shí)，峰值效率可達(dá)97%；3S電池在15V輸入、12.6V輸出、2A輸出時(shí)，同樣能達(dá)到97%的峰值效率。這意味著在充電過程中，能有效減少能量損耗，提高充電效率。

充電功能與靈活性

• 可編程電流：MAX77960的輸入電流限制可在100mA至3.15A之間編程，恒定充電電流可在100mA至3A之間編程；MAX77961的輸入電流限制可在100mA至6.3A之間編程，恒定充電電流可在100mA至6A之間編程。這種靈活性使得充電器能根據(jù)不同的電池容量和充電需求進(jìn)行精確配置。
• 智能充電模式：具備Smart Power Selector，能適應(yīng)各種電池尺寸和系統(tǒng)負(fù)載。即使電池深度放電或缺失，當(dāng)輸入電源可用時(shí)，系統(tǒng)也能順利啟動(dòng)。此外，還可通過 (I^{2} C) 配置或電阻配置實(shí)現(xiàn)靈活的編程控制，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

安全與保護(hù)特性

• 過壓欠壓保護(hù)：對(duì)CHGIN、SYS、BATT等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)都有過壓和欠壓保護(hù)功能。例如，CHGIN過壓閾值為25.4V至26.7V，欠壓閾值為3.43V至3.57V，能有效防止因電壓異常對(duì)充電器和電池造成損壞。
• 熱管理：采用熱折返技術(shù)，當(dāng)結(jié)溫超過設(shè)定值時(shí)，會(huì)按5%/°C的比例降低充電電流，避免充電器過熱。同時(shí)，還有熱關(guān)斷功能，當(dāng)結(jié)溫超過165°C時(shí)，充電器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，確保設(shè)備安全。

應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

MAX77960/MAX77961適用于多種電子設(shè)備，如USB Type - C供電的寬輸入充電應(yīng)用、2 - 3節(jié)電池供電的設(shè)備（智能手機(jī)、平板電腦、2合1筆記本電腦等）、醫(yī)療設(shè)備、健康和健身監(jiān)測(cè)器、相機(jī)、手持計(jì)算機(jī)和終端、手持無線電、電動(dòng)工具、無人機(jī)、備用電池、無線揚(yáng)聲器等。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)與建議

元件選擇

• 電感選擇：根據(jù)開關(guān)頻率和最大標(biāo)稱CHGIN電壓選擇合適的電感。例如，開關(guān)頻率為600kHz，最大標(biāo)稱CHGIN電壓為15V或更低時(shí)，推薦使用2.2μH或3.3μH的電感；電壓高于15V時(shí)，推薦使用3.3μH的電感。同時(shí)，電感的DCR越低，升降壓效率越高，但要綜合考慮電感尺寸和DCR值進(jìn)行選擇。
• 電容選擇：CHGIN電容和SYS電容的選擇很關(guān)鍵。CHGIN電容能減少輸入電源的電流峰值和開關(guān)噪聲，推薦使用X5R或X7R介質(zhì)的陶瓷電容，如1 x 10μF（1210）或2 x 10μF（0805）。SYS電容要保證輸出電壓紋波小和調(diào)節(jié)環(huán)路穩(wěn)定，對(duì)于2節(jié)電池應(yīng)用，推薦使用2 x 47μF（1210）；3節(jié)電池應(yīng)用，推薦使用3 x 47μF（1210）。

PCB布局

• 元件布局：將CHGIN電容和SYS電容分別緊挨著IC的CHGIN引腳和SYS引腳放置，電感靠近LX引腳，減少寄生電感和PCB走線阻抗。
• 走線設(shè)計(jì)：LX走線要短而寬，盡量在多層板上布線，并增加過孔以降低阻抗。CSINP和CSINN走線要對(duì)稱，提高CHGIN電流檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

電池插入保護(hù)

當(dāng)電池?zé)岵灏螘r(shí)，會(huì)產(chǎn)生高浪涌電流，可能損壞QBAT FET。對(duì)于2S電池系統(tǒng)，需在BATT到SYS之間添加一個(gè)3A肖特基二極管；對(duì)于3S電池系統(tǒng)，除了肖特基二極管，還需增加一個(gè)由FET和RC網(wǎng)絡(luò)組成的浪涌保護(hù)電路。

總結(jié)

MAX77960/MAX77961 USB - C升降壓充電器以其高性能、高靈活性和豐富的保護(hù)功能，為電子設(shè)備的充電設(shè)計(jì)提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇元件、優(yōu)化PCB布局，并做好電池插入保護(hù)，以充分發(fā)揮這款充電器的優(yōu)勢(shì)。你在使用這款充電器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。