探索MAX1708：高頻、高功率、低噪聲升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器的卓越性能

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理一直是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。一款性能出色的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器能夠?yàn)楦鞣N電子設(shè)備提供穩(wěn)定、高效的電源。今天，我們就來(lái)深入了解一下MAXIM公司的MAX1708，一款高頻、高功率、低噪聲的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1708為高功率升壓DC - DC轉(zhuǎn)換樹(shù)立了節(jié)省空間的新標(biāo)準(zhǔn)。它能在0.7V至5V的電源輸入下，使用片上功率MOSFET，提供高達(dá)10W的功率輸出，輸出電壓可以是固定的3.3V或5V，也可以在2.5V至5.5V范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

其固定頻率PWM操作確保開(kāi)關(guān)噪聲頻譜被限制在600kHz基頻及其諧波范圍內(nèi)，便于進(jìn)行后置濾波以降低噪聲。外部時(shí)鐘同步功能則能實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的噪聲頻譜控制。此外，它的靜態(tài)功耗小于1mW，有助于延長(zhǎng)電池供電系統(tǒng)的工作時(shí)間。

二、產(chǎn)品特性

2.1 強(qiáng)大的功率輸出

• 片上5A功率MOSFET：能夠?qū)崿F(xiàn)從3.3V輸入到5V、2A的輸出，滿足多種高功率應(yīng)用需求。
• 寬輸出電壓范圍：支持固定的3.3V或5V輸出電壓，也可通過(guò)外部調(diào)節(jié)在2.5V至5.5V之間進(jìn)行調(diào)整。
• 低輸入電壓范圍：輸入電壓范圍可低至0.7V，適用于單節(jié)至3節(jié)電池輸入以及2.5V或3.3V的穩(wěn)壓電源輸入。

2.2 低功耗與低噪聲設(shè)計(jì)

• 低功耗：靜態(tài)功耗僅1mW，關(guān)機(jī)模式下電流僅1μA，有效延長(zhǎng)電池續(xù)航。
• 低噪聲、恒定頻率操作：工作頻率為600kHz，且開(kāi)關(guān)頻率可在350kHz至1000kHz范圍內(nèi)同步，減少電磁干擾。

2.3 靈活的控制與保護(hù)

• 雙控制輸入：通過(guò)ONA和ONB兩個(gè)控制輸入，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的按鍵開(kāi)關(guān)控制以及傳統(tǒng)的開(kāi)/關(guān)邏輯控制。
• 可編程軟啟動(dòng)和電流限制：為設(shè)計(jì)提供了靈活性，確保與電池配合時(shí)達(dá)到最佳性能。最大RMS開(kāi)關(guān)電流額定值為5A。

2.4 小巧的封裝

采用小尺寸的QSOP封裝，節(jié)省電路板空間，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX1708的應(yīng)用范圍十分廣泛，包括但不限于以下領(lǐng)域：

• 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：如路由器、服務(wù)器、工作站和卡架等，為其提供穩(wěn)定的電源轉(zhuǎn)換。
• 局部電壓轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)2.5V至3.3V或5V的局部電壓轉(zhuǎn)換，以及3.3V至5V的轉(zhuǎn)換。
• 通信手持設(shè)備：為3.6V或5V的射頻功率放大器（RF PAs）提供電源。

四、電氣特性

4.1 絕對(duì)最大額定值

在使用MAX1708時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，如各引腳到地的電壓范圍、連續(xù)功率耗散、工作溫度范圍、結(jié)溫、存儲(chǔ)溫度范圍以及焊接溫度等。超出這些額定值可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。

4.2 電氣參數(shù)

• 輸出電壓：在不同條件下，輸出電壓有明確的范圍，如在特定條件下，3.3V輸出時(shí)為3.26 - 3.42V，5V輸出時(shí)為4.90 - 5.20V。
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：在0.5A至1.5A的開(kāi)關(guān)電流范圍內(nèi)，負(fù)載調(diào)節(jié)率一般在 - 0.40%/A至 - 0.60%/A之間。
• FB調(diào)節(jié)電壓：典型值為1.24V，輸入電流較小。
• 其他參數(shù)：還包括軟啟動(dòng)引腳電流、輸出電源電流、漏電流、開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻、電流限制、參考電壓等一系列重要參數(shù)。

五、典型工作特性

5.1 效率與輸出電流、開(kāi)關(guān)頻率的關(guān)系

從效率與輸出電流、開(kāi)關(guān)頻率的關(guān)系曲線可以看出，在不同的輸入電壓和輸出電壓條件下，效率會(huì)隨著輸出電流和開(kāi)關(guān)頻率的變化而變化。例如，在輸入電壓為2.5V、輸出電壓為3.3V時(shí)，效率隨著輸出電流的增加先升高后降低。

5.2 負(fù)載調(diào)節(jié)和線路調(diào)節(jié)

負(fù)載調(diào)節(jié)和線路調(diào)節(jié)曲線展示了輸出電壓在不同負(fù)載電流和輸入電壓變化時(shí)的穩(wěn)定性。合理設(shè)計(jì)電路參數(shù)可以確保輸出電壓在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

5.3 啟動(dòng)電壓與負(fù)載電流、開(kāi)關(guān)頻率與溫度的關(guān)系

啟動(dòng)電壓與負(fù)載電流的關(guān)系表明，隨著負(fù)載電流的增加，啟動(dòng)電壓會(huì)相應(yīng)升高。開(kāi)關(guān)頻率與溫度的關(guān)系則顯示，開(kāi)關(guān)頻率會(huì)隨著溫度的變化而有一定的波動(dòng)。

六、引腳描述

6.1 控制引腳

• ONB：關(guān)機(jī)輸入，當(dāng)ONB為高電平且ONA為低電平時(shí)，設(shè)備關(guān)閉。
• ONA：開(kāi)機(jī)控制輸入，當(dāng)ONA為高電平或ONB為低電平時(shí)，設(shè)備開(kāi)啟。

6.2 功率引腳

• LX：N溝道功率開(kāi)關(guān)的漏極，需將3、4、5引腳用寬走線連接在一起，并連接外部肖特基二極管到VOUT。
• PGND：功率地，N溝道功率MOSFET開(kāi)關(guān)的源極，12、13、14引腳需用寬走線連接在一起。

6.3 其他引腳

• SS/LIM：軟啟動(dòng)和/或電流限制輸入，可通過(guò)連接電容或電阻來(lái)控制軟啟動(dòng)時(shí)間和電流限制。
• REF：電壓參考輸出，需用0.22μF電容旁路到地。
• OUT：輸出電壓檢測(cè)輸入，設(shè)備從OUT獲取電源，需用0.1μF電容旁路到PGND。
• FB：DC - DC轉(zhuǎn)換器反饋輸入，用于設(shè)置輸出電壓。
• 3.3/5：輸出電壓選擇輸入，當(dāng)FB連接到地時(shí)，可設(shè)置輸出電壓為3.3V或5V。
• CLK：DC - DC轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘輸入，可連接到OUT使用內(nèi)部振蕩器，也可使用外部時(shí)鐘進(jìn)行同步。

七、詳細(xì)工作原理

7.1 開(kāi)關(guān)頻率控制

MAX1708可以在固定頻率的內(nèi)部振蕩器速率（600kHz）下工作，也可以同步到外部時(shí)鐘。通過(guò)將CLK連接到OUT可使用內(nèi)部時(shí)鐘，將時(shí)鐘信號(hào)施加到CLK可實(shí)現(xiàn)外部同步。

7.2 輸出電壓設(shè)置

MAX1708具有雙模式（Dual Mode?）操作。當(dāng)FB連接到地時(shí)，根據(jù)3.3/5輸入的邏輯電平，輸出電壓可以固定為3.3V或5V。也可以使用兩個(gè)外部電阻來(lái)設(shè)置其他輸出電壓。

7.3 軟啟動(dòng)和電流限制調(diào)整

軟啟動(dòng)引腳SS/LIM允許通過(guò)連接電容到地來(lái)調(diào)整軟啟動(dòng)時(shí)間。同時(shí)，通過(guò)在SS/LIM和地之間連接電阻，可以降低電流限制。

八、元件選擇

8.1 電感選擇

MAX1708的高開(kāi)關(guān)頻率允許使用小尺寸的電感。對(duì)于600kHz的操作，推薦使用2.2μH的電感。如果同步到不同的頻率，可根據(jù)公式調(diào)整電感值。

8.2 二極管選擇

由于MAX1708的高開(kāi)關(guān)頻率，需要使用高速整流器，如肖特基二極管。二極管的電流額定值必須超過(guò)最大負(fù)載電流，擊穿電壓必須超過(guò)VOUT。

8.3 電容選擇

• 輸入旁路電容：推薦使用150μF、低ESR的輸入電容，以減少峰值電流和反射噪聲。
• 輸出濾波電容：輸出濾波電容的ESR必須保持在30mΩ以下，以確保穩(wěn)定運(yùn)行。

九、應(yīng)用信息與布局考慮

9.1 按鍵開(kāi)關(guān)控制

可以使用瞬時(shí)按鍵開(kāi)關(guān)來(lái)控制MAX1708的開(kāi)/關(guān)。通過(guò)合理設(shè)計(jì)電路，利用ONA和ONB引腳實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。

9.2 布局考慮

由于高電感電流水平和快速開(kāi)關(guān)波形，正確的PCB布局至關(guān)重要。采用星形接地配置保護(hù)敏感的模擬地，盡量縮短走線長(zhǎng)度以減少雜散電容和走線電阻。同時(shí)，優(yōu)化PGND引腳的連接，以提高封裝的功率耗散能力。

十、總結(jié)

MAX1708作為一款高性能的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，具有高功率、低噪聲、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇元件，優(yōu)化電路布局，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用類(lèi)似的DC - DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。