探索MAX1795/MAX1796/MAX1797：高效升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在當(dāng)今便攜式電子設(shè)備飛速發(fā)展的時(shí)代，對高效、緊湊且功能強(qiáng)大的電源管理解決方案的需求日益增長。MAX1795/MAX1796/MAX1797系列升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器憑借其獨(dú)特的特性和出色的性能，成為了眾多小型便攜式手持設(shè)備的理想選擇。

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產(chǎn)品概述

MAX1795/MAX1796/MAX1797是專為小型便攜式手持設(shè)備設(shè)計(jì)的高效升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器。它們具備Maxim的True Shutdown?電路，能在關(guān)機(jī)時(shí)將輸出與輸入完全斷開，提高效率并省去昂貴的外部組件。同時(shí)，其專有的LX - 阻尼電路可降低對噪聲敏感應(yīng)用中的電磁干擾（EMI）。即使DC - DC轉(zhuǎn)換器處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，電池監(jiān)控比較器（LBI/LBO）仍保持活躍，為系統(tǒng)提供了額外的靈活性。

輸入輸出特性

輸入電壓范圍為 +0.7V至VOUT，VOUT可在 +2V至 +5.5V之間設(shè)置，且保證從 +0.85V啟動。這三款器件具有預(yù)設(shè)的、可通過引腳選擇的5V或3.3V輸出，也可使用兩個(gè)外部電阻將輸出調(diào)整到其他電壓。它們的主要區(qū)別在于電流限制，MAX1795、MAX1796和MAX1797的電流限制分別為0.25A、0.5A和1A，可根據(jù)不同負(fù)載優(yōu)化外部組件。

封裝優(yōu)勢

所有器件均采用緊湊的8引腳μMAX封裝，高度僅為1.09mm，尺寸是8引腳SO封裝的一半，非常適合對空間要求苛刻的應(yīng)用。

特性亮點(diǎn)

高效節(jié)能

效率超過95%，靜態(tài)電源電流僅25μA，關(guān)機(jī)電流低至2μA，能有效延長電池續(xù)航時(shí)間，滿足便攜式設(shè)備對低功耗的需求。

真關(guān)機(jī)功能

True Shutdown電路在關(guān)機(jī)時(shí)斷開輸出與輸入的連接，無需外部肖特基二極管，簡化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本。

低噪聲設(shè)計(jì)

低噪聲抗振鈴特性和LX - 阻尼電路，可減少EMI，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，適用于對噪聲敏感的應(yīng)用場景。

電池監(jiān)控功能

LBI/LBO比較器在關(guān)機(jī)時(shí)仍能正常工作，可實(shí)時(shí)監(jiān)控電池狀態(tài)，為系統(tǒng)提供電池電量信息。

應(yīng)用領(lǐng)域

該系列轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于各種便攜式設(shè)備，如便攜式數(shù)字音頻播放器、個(gè)人數(shù)字助理（PDAs）/掌上電腦、無線手持設(shè)備和便攜式終端等。這些設(shè)備通常對電源效率、尺寸和電池續(xù)航有較高要求，MAX1795/MAX1796/MAX1797正好滿足了這些需求。

電氣特性分析

輸入輸出電壓

在不同條件下，輸入電壓范圍為1.0V至5.5V，輸出電壓可根據(jù)FB引腳的連接方式設(shè)置為3.3V或5V，也可在2.0V至5.5V之間調(diào)整。輸出電壓的穩(wěn)定性和精度在不同溫度和負(fù)載條件下都能得到較好的保證。

電流參數(shù)

不同型號的器件在不同負(fù)載和輸出電壓下具有不同的穩(wěn)態(tài)輸出電流。例如，在FB = OUT（VOUT = +3.3V）、BATT = +2V的條件下，MAX1796的穩(wěn)態(tài)輸出電流典型值為300mA，MAX1797為550mA。同時(shí)，還給出了反饋輸入電流、內(nèi)部MOSFET導(dǎo)通電阻、LX開關(guān)電流限制等參數(shù)，這些參數(shù)對于電路設(shè)計(jì)和性能評估非常重要。

開關(guān)特性

LX開關(guān)的最大導(dǎo)通時(shí)間和最小關(guān)斷時(shí)間等參數(shù)也有明確規(guī)定，這些參數(shù)影響著轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率和效率。例如，在VFB = +1V且未達(dá)到電流限制時(shí)，LX開關(guān)的最大導(dǎo)通時(shí)間典型值為4μs，最小關(guān)斷時(shí)間典型值為1μs。

典型工作特性

效率與負(fù)載電流關(guān)系

通過圖表可以看出，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，在合適的負(fù)載范圍內(nèi)，效率能達(dá)到較高水平，且不同型號的器件在不同負(fù)載下的效率表現(xiàn)有所差異。這有助于工程師根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的器件和負(fù)載范圍。

其他特性曲線

還給出了空載電池電流與輸入電池電壓、啟動電壓與負(fù)載電流、關(guān)機(jī)閾值與輸入電池電壓等關(guān)系曲線，這些曲線為電路設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供了重要參考。

引腳說明

詳細(xì)工作原理

控制方案

采用獨(dú)特的最小關(guān)斷時(shí)間、電流限制控制方案，結(jié)合了脈寬調(diào)制（PWM）器件的高輸出功率和效率以及傳統(tǒng)脈沖跳過控制器的超低靜態(tài)電流。開關(guān)頻率取決于負(fù)載電流和輸入電壓，最高可達(dá)500kHz，且輸出紋波不超過開關(guān)電流限制與濾波電容等效串聯(lián)電阻（ESR）的乘積。

同步整流

內(nèi)部同步整流器省去了外部肖特基二極管，降低了成本和電路板空間。在開關(guān)周期的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)，P溝道MOSFET導(dǎo)通，分流MOSFET體二極管，顯著提高了轉(zhuǎn)換效率，最高可達(dá)95%。

關(guān)機(jī)模式

當(dāng)VSHDN為高電平時(shí)，器件進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，電源電流降至小于2μA。此時(shí)，同步整流器斷開輸出與輸入的連接，OUT變?yōu)楦咦杩构?jié)點(diǎn)，LBI/LBO比較器仍保持活躍。通過將LBO連接到SHDN，可在輸入電壓低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)自動關(guān)機(jī)。

BATT/阻尼開關(guān)

內(nèi)部阻尼開關(guān)可減少LX端的振鈴現(xiàn)象。當(dāng)電感能量耗盡時(shí)，阻尼開關(guān)在電感兩端連接一個(gè)電阻，快速耗散能量，降低EMI，但不影響VOUT紋波。

輸出電壓設(shè)置

可通過將FB引腳連接到GND（5V）或OUT（3.3V）來設(shè)置VOUT為3.3V或5.0V，也可使用電阻分壓器從OUT到FB再到GND來調(diào)整輸出電壓。計(jì)算公式為(R1 = R2 left[left(V{OUT } / V{FB}right)-1right])，其中(V_{FB}=+1.245V)，VOUT范圍為 +2V至 +5.5V。

低電池檢測

芯片內(nèi)部包含用于低電池檢測的比較器。當(dāng)LBI電壓高于0.85V時(shí)，LBO（開漏輸出）向GND灌電流；當(dāng)LBI電壓低于0.85V時(shí)，LBO變?yōu)楦咦杩?。LBI/LBO功能在關(guān)機(jī)時(shí)仍可工作，可通過電阻分壓器設(shè)置低電池監(jiān)控閾值。

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電感選擇

一般來說，22μH的電感在大多數(shù)應(yīng)用中表現(xiàn)良好，也可使用10μH至47μH范圍內(nèi)的電感。較小的電感值可減小電路尺寸，但輸出電流能力較低；較大的電感值輸出電流能力較高，但物理尺寸較大。電感的增量飽和電流額定值應(yīng)大于開關(guān)電流峰值限制，可允許一定程度的飽和以略微降低效率。

電容選擇

輸入旁路電容和輸出濾波電容的ESR會影響效率和輸出紋波。建議使用鉭或聚合物電容，輸出電壓紋波是電感峰值電流與輸出電容ESR的乘積。可通過并聯(lián)0.1μF陶瓷電容來降低高頻輸出噪聲。

PCB布局和接地

精心的印刷電路板布局對于減少接地反彈和噪聲至關(guān)重要。應(yīng)保持IC的GND引腳與輸入輸出濾波電容的接地引腳距離小于0.2英寸（5mm），并盡量縮短FB和LX引腳的連接長度。使用接地平面并將IC的GND引腳直接焊接到接地平面，可提高輸出功率和效率，降低輸出紋波電壓。

總之，MAX1795/MAX1796/MAX1797系列升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器以其高效、緊湊、功能豐富的特點(diǎn)，為便攜式電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇器件和外部組件，并注意PCB布局和接地等細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。大家在使用過程中是否遇到過類似器件的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。