MAX1722/MAX1723/MAX1724：高效升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，高效、緊湊的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器一直是工程師們追求的目標(biāo)。今天我們要探討的主角——MAX1722/MAX1723/MAX1724系列，就是這樣一款能滿足多種應(yīng)用需求的優(yōu)秀產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1722/MAX1723/MAX1724是一系列緊湊、高效的升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，采用微小的5引腳TSOT封裝，也有μDFN封裝可供選擇。其顯著特點是極低的1.5μA靜態(tài)電源電流，這一特性確保了在輕負(fù)載情況下能實現(xiàn)盡可能高的效率。該系列產(chǎn)品針對1 - 2節(jié)堿性或鎳氫（NiMH）電池，或單節(jié)Li +電池供電的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，非常適合對靜態(tài)電流要求極低且對尺寸有嚴(yán)格限制的場景。

1. 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

這些芯片在眾多領(lǐng)域都有出色的表現(xiàn)，如尋呼機、遙控器、遠(yuǎn)程無線發(fā)射器、個人醫(yī)療設(shè)備、單電池供電設(shè)備、低功耗手持儀器、MP3播放器、個人數(shù)字助理（PDA）以及數(shù)碼相機等。

2. 突出優(yōu)勢盡顯

• 高效率：最高可達(dá)90%的轉(zhuǎn)換效率，能有效減少能量損耗。
• 元件需求少：無需外部二極管或場效應(yīng)管，簡化了電路設(shè)計，降低了成本和電路板空間。
• 低靜態(tài)電流：僅1.5μA的靜態(tài)電源電流，有助于延長電池續(xù)航時間。
• 精準(zhǔn)控制：輸出電壓精度高達(dá)±1%，確保了穩(wěn)定的輸出。
• 多輸出類型：MAX1724提供固定輸出電壓選項，而MAX1722/MAX1723則支持可調(diào)輸出電壓，滿足不同應(yīng)用的需求。
• 大輸出電流：最高可達(dá)150mA的輸出電流，能為負(fù)載提供足夠的功率。
• 寬輸入范圍：輸入電壓范圍為0.8V至5.5V，可適應(yīng)多種電池類型。
• 低啟動電壓：MAX1722/MAX1724保證在0.91V的電壓下能夠啟動。
• 低噪聲設(shè)計：MAX1722/MAX1724內(nèi)置EMI抑制電路，可有效降低電磁干擾。
• 小巧封裝：提供TSOT（典型高度0.9mm）和μDFN（2mm x 2mm x 0.75mm）兩種封裝形式，滿足不同的空間要求。

二、電氣特性

1. 絕對最大額定值

芯片各引腳的電壓和電流都有嚴(yán)格的限制，例如OUT、SHDN、BATT、LX到GND的電壓范圍為 - 0.3V至 + 6V，OUT、LX電流最大為1A等。同時，對工作溫度、結(jié)溫、存儲溫度以及焊接溫度也有規(guī)定，使用時必須嚴(yán)格遵守這些參數(shù)，否則可能會對器件造成永久性損壞。

2. 電氣參數(shù)表

文件中詳細(xì)列出了在不同條件下的各項電氣參數(shù)，如最小輸入電壓、工作輸入電壓、最小啟動輸入電壓、輸出電壓、反饋電壓、開關(guān)導(dǎo)通電阻、開關(guān)電流限制等。這些參數(shù)對于工程師進(jìn)行電路設(shè)計和性能評估非常重要，大家在實際應(yīng)用中可以根據(jù)具體需求參考相應(yīng)的數(shù)據(jù)。比如說，在設(shè)計時需要根據(jù)負(fù)載的要求來選擇合適的輸出電壓類型和范圍，同時要考慮輸入電壓的變化對芯片性能的影響。

三、典型工作特性

1. 效率與負(fù)載電流關(guān)系

通過圖表可以清晰地看到，在不同的輸入電壓和輸出電壓條件下，效率隨負(fù)載電流的變化情況。一般來說，在一定的負(fù)載范圍內(nèi)，效率會隨著負(fù)載電流的增加而提高，但達(dá)到一定值后可能會有所下降。這就需要我們在設(shè)計電路時，根據(jù)實際的負(fù)載需求來選擇合適的工作點，以實現(xiàn)最佳的效率。

2. 最大輸出電流與輸入電壓關(guān)系

從圖表中可以分析出，輸入電壓的變化會對最大輸出電流產(chǎn)生影響。在實際應(yīng)用中，如果需要較大的輸出電流，就需要保證足夠的輸入電壓。

3. 啟動電壓與負(fù)載電流、溫度關(guān)系

啟動電壓會受到負(fù)載電流和溫度的影響。在低溫環(huán)境下，啟動電壓可能會升高，因此在設(shè)計時要充分考慮這些因素，確保芯片在各種條件下都能正常啟動。

四、內(nèi)部電路設(shè)計

1. PFM控制方案

采用強制不連續(xù)、電流限制的脈沖頻率調(diào)制（PFM）控制方案，這是該系列芯片的關(guān)鍵特性之一。這種方案無需振蕩器，通過0.5A的N通道電流限制或5μs的開關(guān)最大導(dǎo)通時間來限制電感電流。只有當(dāng)電感電流降為零后，下一個周期才會開始，從而實現(xiàn)了超低靜態(tài)電流和寬輸出電流范圍內(nèi)的高效率。大家可以思考一下，這種控制方案在不同負(fù)載情況下是如何實現(xiàn)高效工作的呢？

2. 同步整流

內(nèi)部同步整流器的設(shè)計消除了對外部肖特基二極管的需求，降低了成本和電路板空間。在電感放電時，P通道MOSFET導(dǎo)通，分流MOSFET體二極管，顯著降低了整流電壓降，提高了效率，同時無需額外的外部元件。

3. 低壓啟動電路

芯片包含低壓啟動電路，可控制DC - DC操作，直到輸出電壓超過1.5V（典型值）。MAX1722/MAX1724的啟動電路由BATT引腳供電，能保證在低至0.91V的輸入電壓下啟動；而MAX1723的啟動電路通過OUT引腳供電，在單電池應(yīng)用中，需要在P通道同步整流器上并聯(lián)一個肖特基二極管，以實現(xiàn)低至1.2V的啟動電壓。當(dāng)輸入電壓大于1.8V時，則無需外部肖特基二極管。

4. 關(guān)機功能（MAX1723/MAX1724）

當(dāng)SHDN引腳被拉低時，MAX1723/MAX1724進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)。在關(guān)機期間，P通道MOSFET的體二極管允許電流從電池流向輸出，VOUT降至約VIN - 0.6V，LX保持高阻抗。關(guān)機引腳的電壓最高可拉至6V，與BATT或OUT的電壓無關(guān)。在正常工作時，將SHDN連接到輸入即可。

5. 阻尼開關(guān)（MAX1722/MAX1724）

MAX1722/MAX1724內(nèi)置阻尼開關(guān)，可最小化LX處的振鈴并降低EMI。當(dāng)電感能量不足以向輸出提供電流時，LX處的電容和電感會形成諧振電路，導(dǎo)致振鈴。阻尼開關(guān)提供了一條快速耗散能量的路徑，抑制了LX處的振鈴，雖然不會降低輸出紋波，但能在對效率影響最小的情況下降低EMI。

五、設(shè)計要點

1. 輸出電壓設(shè)置（MAX1722/MAX1723）

對于MAX1722/MAX1723，可以使用外部電阻R1和R2將輸出電壓從2V調(diào)整到5.5V。由于FB引腳的泄漏電流最大為20nA，建議選擇100kΩ至1MΩ范圍內(nèi)的反饋電阻R1，然后根據(jù)公式 (R 2=R 1left(frac{V{OUT }}{V{FB}}-1right)) 計算R2的值，其中 (V_{F B}=1.235 V)。

2. 電感選擇

電感的選擇需要考慮多個因素，如輸入電壓、輸出電壓、最大導(dǎo)通時間和電流限制等。一般來說，電感值應(yīng)滿足 (L{BATT } t{ON(MAX) }}{I_{LIM }}) ，同時要根據(jù)具體應(yīng)用來確定合適的電感值，以確保芯片的正常工作。

3. 電容選擇

輸入和輸出電容的選擇要能夠為輸入和輸出峰值電流提供支持，并將電壓紋波控制在可接受的范圍內(nèi)。輸入濾波電容（ (C_{IN}) ）可減少從電池汲取的峰值電流，提高效率，建議選擇低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容，如陶瓷電容、鉭電容或聚合物電容。輸出電壓紋波由電容存儲電荷的變化和電容ESR上的電壓降兩部分組成，在設(shè)計時要綜合考慮這些因素。對于寬工作溫度范圍的應(yīng)用，還需要考慮電容的電容值和ESR隨溫度的變化。

4. PCB布局考慮

精心的PCB布局對于最小化接地反彈和噪聲至關(guān)重要。要使用接地平面，使IC的GND引腳與輸入和輸出電容的接地引腳之間的距離小于0.2英寸（5mm），同時盡量縮短所有與FB（僅MAX1722/MAX1723）和LX的連接。

總之，MAX1722/MAX1723/MAX1724系列升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器以其高效、緊湊、低功耗等優(yōu)點，為電子工程師在電源管理設(shè)計中提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和條件，合理選擇芯片型號，并按照設(shè)計要點進(jìn)行電路設(shè)計和PCB布局，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎一起交流探討。