MAX20343/MAX20344：超低靜態(tài)電流、低噪聲3.5W升降壓調節(jié)器的深度解析

在電子設備的電源管理領域，一款性能出色的升降壓調節(jié)器對于確保設備的穩(wěn)定運行和高效性能至關重要。今天，我們就來深入探討Analog Devices公司推出的MAX20343/MAX20344超低靜態(tài)電流、低噪聲3.5W升降壓調節(jié)器。

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一、產品概述

MAX20343/MAX20344專為需要長時間運行且能承受高電流突發(fā)的應用而設計，它是一款具有1A電流能力（3.5V時）的非反相升降壓轉換器。其獨特的控制算法能夠在降壓、升降壓和升壓模式之間無縫切換，有效減少輸出電壓紋波中的不連續(xù)性和次諧波。該器件的啟動輸入電壓低至1.9V，幾乎為零的最低工作電壓能讓用戶從能源源中盡可能多地提取能量。同時，低電感和輸出電容要求使其非常適合空間受限的應用。

二、應用領域

1. 生物識別光學傳感

在包括光電容積脈搏波描記法（PPG）在內的生物識別光學傳感應用中，MAX20343/MAX20344的小輕載輸出電壓紋波特性，可使PPG系統(tǒng)在低LED電流下無干擾運行。此外，其工作模式之間的無縫切換還能實現(xiàn)動態(tài)電壓縮放（DVS），從而最小化LED的裕量并節(jié)省系統(tǒng)功率。

2. IoT和LPWAN

在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）應用中，如LTE/NB - IoT、LTE/Cat - M1等，該器件的低噪聲和高效率特性使其成為為無線電設備供電的理想選擇。在需要超級電容器緩沖低功率密度電池以提供大電流突發(fā)的應用中，其超低工作電壓能讓用戶從超級電容器中提取盡可能多的能量。

3. 工業(yè)傳感器

在工業(yè)傳感器應用中，MAX20343/MAX20344能夠為傳感器提供穩(wěn)定的電源，確保傳感器的精確測量和可靠運行。

三、特性與優(yōu)勢

1. 延長系統(tǒng)運行時間

• 超低的靜態(tài)電流，典型值僅為3.5μA，有助于降低系統(tǒng)功耗，延長電池續(xù)航時間。
• 在500mV輸入電壓下可提供250mW輸出功率，展現(xiàn)了其在低電壓輸入下的出色性能。

  2. 動態(tài)電壓縮放（DVS）

  支持動態(tài)電壓縮放功能，可根據(jù)系統(tǒng)的不同工作模式調整輸出電壓，提高系統(tǒng)效率。

  3. 低噪聲和連續(xù)噪聲特性

  具有低連續(xù)噪聲特性，能有效減少對其他電路的干擾，適用于對噪聲敏感的應用。

  4. 消除工作電壓范圍內的不連續(xù)性

  獨特的控制算法確保在不同工作模式之間無縫切換，消除輸出電壓紋波中的不連續(xù)性，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。

  5. 自適應負載瞬態(tài)響應

  能夠快速響應負載變化，最小化負載瞬態(tài)響應時間，確保系統(tǒng)在負載突變時的穩(wěn)定運行。

  6. 靈活的控制選項

  提供高度可配置的I2C串行接口或單引腳啟用的固定編程版本，滿足不同應用的控制需求。

  7. 寬工作溫度范圍

  MAX20343的工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，MAX20344為 - 40°C至 + 125°C，適用于各種惡劣的工作環(huán)境。

  8. 小尺寸封裝

  采用16凸點、1.77mm x 2.01mm、0.4mm間距WLP封裝和12引腳、2.50mm x 2.50mm、0.5mm間距FC2QFN封裝，適合對空間要求較高的應用。

四、電氣特性

1. 輸入電壓范圍

啟動所需的輸入電壓范圍為1.9V至5.5V，啟動后內部自舉功能可使器件在低至0.5V的輸入電壓下繼續(xù)工作。

2. 靜態(tài)電流

在不同工作條件下，靜態(tài)電流表現(xiàn)出色。例如，在SwoFrcIN = 1、TA = + 85°C（MAX20343）時，靜態(tài)電流典型值為3.51μA；在SwoFrcIN = 1、TA = + 125°C（MAX20344）時，靜態(tài)電流為12.5μA。

3. 最大輸出功率

在不同配置下，最大輸出功率有所不同。例如，在積分器啟用、VIN > 2.7V、VOUT ≥ 3.2V、BBstFETScale = 0、L = 1μH、COUT = 8μF時，最大輸出功率可達3.5W。

五、典型應用電路

1. 光學心率LED電源

在光學心率LED電源應用中，可采用積分器禁用的配置，以滿足快速響應的需求。此時，MAX20343/MAX20344可為LED提供穩(wěn)定的電源，確保PPG系統(tǒng)的正常運行。

2. LPWAN無線電電源

在LPWAN無線電電源應用中，可啟用積分器，以提高負載調節(jié)性能。該器件能夠為LPWAN無線電設備提供高效、穩(wěn)定的電源，確保通信的可靠性。

六、設計要點

1. 輸入和輸出電容選擇

為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和低噪聲性能，輸入電容應選擇有效電容值不小于5μF且不小于根據(jù)偏置電壓和電容降額曲線確定的值；輸出電容在BBstFETScale = 1時應等于根據(jù)最低預期VOUT從降額曲線確定的值，在BBstFETScale = 0時應為此值的兩倍。

2. 電感選擇

電感的選擇應根據(jù)FET縮放設置進行優(yōu)化。當BBstFETScale = 1時，需要2.2μH的電感；當BBstFETScale = 0時，需要1μH的電感。同時，還應考慮電感的物理尺寸、直流電阻（DCR）、最大平均電流和飽和電流等因素。

3. I2C接口通信

MAX20343/MAX20344支持I2C接口通信，可與主機控制器進行數(shù)據(jù)交互。在進行I2C通信時，需要注意時鐘頻率、起始和停止條件、數(shù)據(jù)傳輸和確認位等參數(shù)的設置。

七、總結

MAX20343/MAX20344升降壓調節(jié)器憑借其超低靜態(tài)電流、低噪聲、高效能和靈活的控制選項等優(yōu)點，在生物識別光學傳感、IoT、LPWAN和工業(yè)傳感器等眾多應用領域展現(xiàn)出了卓越的性能。作為電子工程師，在設計電源管理電路時，我們可以充分利用該器件的特性，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效的電源解決方案。同時，在實際應用中，我們還需要根據(jù)具體的設計需求，合理選擇輸入和輸出電容、電感等元件，并正確配置I2C接口通信參數(shù)，以確保系統(tǒng)的最佳性能。你在使用類似的升降壓調節(jié)器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。