深入剖析MAX17290/MAX17292：高性能PWM升壓控制器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理始終是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討Maxim Integrated推出的兩款高性能升壓控制器——MAX17290和MAX17292，它們?cè)趯捿斎腚妷悍秶纳龎恨D(zhuǎn)換應(yīng)用中表現(xiàn)出色，為工程師們提供了強(qiáng)大而可靠的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

MAX17290/MAX17292是高效的同步升壓DC - DC控制器，輸入電壓范圍為4.5V至36V，具備42V輸入瞬態(tài)保護(hù)功能。在自舉模式下，輸入工作范圍可低至2.5V。這兩款器件采用恒定頻率、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、峰值電流模式控制架構(gòu)，有多種版本可供選擇，提供同步輸出（SYNCO）、過(guò)壓保護(hù)（OVP）和參考輸入（REFIN）等功能，可實(shí)現(xiàn)180°異相操作、實(shí)時(shí)輸出電壓調(diào)整等。它們的工作頻率范圍不同，且均可通過(guò)FSET/SYNC輸入與外部主時(shí)鐘同步。器件采用緊湊的12引腳（3mm x 3mm）TQFN和10引腳μMAX封裝，均帶有外露焊盤，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C。

二、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)與特性

1. 減小解決方案尺寸和成本

• 全陶瓷電容解決方案：允許采用超緊湊的解決方案尺寸，有效節(jié)省電路板空間。
• 寬開(kāi)關(guān)頻率范圍：MAX17290的開(kāi)關(guān)頻率為100kHz至1MHz，MAX17292為1MHz至2.5MHz，且支持外部同步，可根據(jù)不同應(yīng)用需求靈活選擇。

2. 增加設(shè)計(jì)靈活性

• 自舉模式：允許輸入電壓低至2.5V，適用于更多低電壓應(yīng)用場(chǎng)景。
• 可調(diào)斜率補(bǔ)償：可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用調(diào)整斜率補(bǔ)償，優(yōu)化電路性能。

3. 降低功耗

• 低關(guān)機(jī)電流：典型值僅為4μA，有效降低系統(tǒng)功耗，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

4. 可靠運(yùn)行

• 輸入電壓瞬態(tài)保護(hù)：具備42V輸入電壓瞬態(tài)保護(hù)，確保在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。
• 內(nèi)部軟件啟動(dòng)：固定9ms的內(nèi)部軟件啟動(dòng)時(shí)間，可減少輸入浪涌電流，保護(hù)電路元件。
• 系統(tǒng)保護(hù)功能：PGOOD輸出和打嗝模式增強(qiáng)了系統(tǒng)保護(hù)，過(guò)溫關(guān)斷功能可防止器件過(guò)熱損壞。
• 降低EMI發(fā)射：采用擴(kuò)頻控制，有效降低電磁干擾，提高系統(tǒng)的電磁兼容性。

三、電氣特性

1. 電源供應(yīng)

• SUP工作電源范圍：4.5V至36V，滿足多種電源輸入需求。
• SUP工作電流：MAX17290典型值為0.75 - 1.3mA，MAX17292為1.25 - 2mA。
• SUP關(guān)機(jī)電流：典型值為4μA，最大值為7μA。

2. 振蕩器

• 開(kāi)關(guān)頻率：通過(guò)外部電阻設(shè)置，MAX17290為100kHz至1MHz，MAX17292為1MHz至2.5MHz。
• 擴(kuò)頻因子：B、D和F版本具有擴(kuò)頻功能，擴(kuò)頻因子為開(kāi)關(guān)頻率的±6%。

3. 熱關(guān)斷

• 熱關(guān)斷溫度：溫度上升至165°C時(shí)關(guān)斷，確保器件安全。
• 熱關(guān)斷滯后：10°C，防止溫度波動(dòng)引起頻繁關(guān)斷。

4. 柵極驅(qū)動(dòng)器

• DRV上拉電阻：典型值為3 - 5.5Ω。
• DRV下拉電阻：典型值為1.4 - 2.5Ω。
• DRV輸出峰值電流：源電流為0.75A，灌電流為1A。

5. 調(diào)節(jié)與電流檢測(cè)

• FB調(diào)節(jié)電壓：REFIN連接不同電壓時(shí)，F(xiàn)B調(diào)節(jié)電壓在0.495 - 2.02V之間。
• ISNS閾值：典型值為250mV。
• ISNS前沿消隱時(shí)間：MAX17290為60ns，MAX17292為40ns。

四、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了自舉2.2MHz低工作電壓應(yīng)用電路示例，該電路能滿足2.5V至40V的電池輸入，輸出8V/2A的電源。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可根據(jù)具體應(yīng)用需求對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

五、應(yīng)用信息

1. 電感選擇

根據(jù)公式 (L{MIN}=left(V{IN}^{2} × D × etaright) /left(2 × f{SW} × V{OUT } × I_{OMIN }right)) 計(jì)算最小電感值，確保轉(zhuǎn)換器在最小輸出電流下保持連續(xù)模式運(yùn)行。同時(shí)，應(yīng)選擇低直流電阻且飽和電流大于轉(zhuǎn)換器峰值開(kāi)關(guān)電流限制的電感。

2. 輸入和輸出電容

輸入電容的最小電容值和最大ESR可通過(guò)公式 (C{I N}=Delta I{L} × D /left(4 × f{S W} × Delta V{Q}right)) 和 (ESR {MAX }=Delta V{ESR / Delta I{L}}) 計(jì)算。輸出電容的ESR和電容值可根據(jù)公式 (ESR=Delta V{ESR} / I{OUT }) 和 (C{OUT }=left(I{OUT } × D{MAX }right) /left(Delta V{Q} × f{SW}right)) 計(jì)算。建議使用低ESR陶瓷電容和高值、低成本鋁電容的組合，以降低輸出紋波和噪聲。

3. 電流檢測(cè)電阻選擇和斜率補(bǔ)償設(shè)置

電流檢測(cè)電阻 (R{CS}) 應(yīng)根據(jù)公式 (R{CS}=0.2/{ 1.2times[((V {OUT }times I{OUT })/eta )/V{INMIN}+0.5 × I{INMIN}/(f{SW} × L))]}) 計(jì)算，初始效率η可取值0.85。斜率補(bǔ)償可通過(guò)公式 (mc=0.5 timesleft(V{OUT }-V{IN }right) / L A / s) 計(jì)算所需補(bǔ)償斜率，并通過(guò)選擇 (R{SCOMP }) 滿足 (R{SCOMP }=left(mc × R{CS}right) /left(50 e-6 × f_{SW}right)) 來(lái)調(diào)整。

4. MOSFET選擇

應(yīng)選擇低閾值、柵源電壓（VGS）為5V或更低時(shí)指定導(dǎo)通電阻的nMOSFET。關(guān)鍵參數(shù)包括總柵極電荷 (Q{g}) 、反向傳輸電容或電荷 (CRSS) 、導(dǎo)通電阻 (R{DS(ON)}) 、最大漏源電壓 (VDS(MAX)) 和最大柵極頻率閾值電壓 (V_{TH(MAX)}) 。

5. 非同步二極管選擇

二極管的平均正向電流額定值應(yīng)至少為輸出電流的兩倍，峰值正向電流額定值應(yīng)高于輸出電流加上一半的紋波電流，且二極管的耐壓 (VDIODE) 應(yīng)大于輸出電壓 (V{OUT }) 。

六、特殊功能與應(yīng)用

1. 多相操作

通過(guò)兩個(gè)IC可實(shí)現(xiàn)兩相升壓操作，主器件的SYNCO輸出驅(qū)動(dòng)從器件的SYNC輸入，使其180°異相工作。從器件的FB引腳連接到PVL，由主器件的誤差放大器控制兩個(gè)器件，實(shí)現(xiàn)良好的電流共享。

2. 使用REFIN調(diào)整輸出電壓

REFIN引腳可直接調(diào)整升壓轉(zhuǎn)換器的參考電壓，從而改變輸出電壓。不使用時(shí)，應(yīng)將REFIN連接到PVL?？赏ㄟ^(guò)外部數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）或?yàn)V波PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)REFIN。

3. 過(guò)壓保護(hù)

“C”和“D”版本的器件具有過(guò)壓保護(hù)輸入，當(dāng)OVP引腳電壓超過(guò)FB調(diào)節(jié)電壓的110%時(shí)，所有開(kāi)關(guān)操作將被禁用。

七、功率耗散

IC的功率耗散主要來(lái)自自身電流消耗和驅(qū)動(dòng)外部MOSFET所需的電流，可通過(guò)公式 (P{I C}=V{S U P} × I{C C}+left(V{S U P}-5right) timesleft(Q{g} × f{S W}right)) 估算。在最大VSUP時(shí)，PIC達(dá)到最大值。

八、訂購(gòu)信息

MAX17290和MAX17292有多種型號(hào)可供選擇，涵蓋不同的頻率范圍、功能（SYNCO、OVP、頻譜擴(kuò)展）、溫度范圍和引腳封裝。工程師可根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)。

綜上所述，MAX17290/MAX17292以其高性能、高可靠性和靈活性，為寬輸入電壓范圍的升壓轉(zhuǎn)換應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇電路元件和參數(shù)，以充分發(fā)揮器件的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用這兩款器件時(shí)，是否遇到過(guò)一些特殊的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。