MAX5077：集成振蕩器與可編程時鐘輸出的推挽式FET驅(qū)動器

在電信模塊電源供應(yīng)領(lǐng)域，一款性能出色的驅(qū)動器至關(guān)重要。今天要給大家介紹的是Maxim公司的MAX5077，這是一款帶有集成振蕩器和可編程時鐘輸出的推挽式FET驅(qū)動器，下面我們詳細(xì)了解一下它的特性、應(yīng)用及設(shè)計要點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX5077是一款工作電壓范圍在 +4.5V 至 +15V 的推挽式、電流饋電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的驅(qū)動器子系統(tǒng)，集成了振蕩器，主要應(yīng)用于電信模塊電源。它能夠驅(qū)動兩個連接到中心抽頭變壓器初級的MOSFET，從而在次級側(cè)提供隔離的負(fù)電壓或正電壓。

特性亮點(diǎn)

1. 可編程精確集成振蕩器：振蕩器頻率可通過單個外部電阻在 50kHz 至 1.5MHz 范圍內(nèi)進(jìn)行編程，并且具有同步時鐘輸出，可用于同步外部PWM調(diào)節(jié)器。
2. 雙MOSFET驅(qū)動器：具備 ±3A 的峰值驅(qū)動電流和 50% 的占空比，能產(chǎn)生互補(bǔ)信號來驅(qū)動外部接地參考的 n 溝道 MOSFET。
3. 可編程時鐘輸出頻率：通過邏輯輸入可將時鐘輸出頻率設(shè)置為 MOSFET 驅(qū)動頻率的 1 倍、2 倍或 4 倍。
4. 封裝與溫度范圍：采用 14 引腳外露焊盤 TSSOP 封裝，工作溫度范圍為 -40°C 至 +125°C。

二、應(yīng)用場景

1. 電流饋電電源：為需要精確控制和穩(wěn)定輸出的電源系統(tǒng)提供支持。
2. 電源構(gòu)建子系統(tǒng)：作為電源系統(tǒng)的重要組成部分，提高電源的性能和可靠性。
3. 推挽式驅(qū)動器子系統(tǒng)：在需要推挽式驅(qū)動的電路中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

三、電氣特性

（一）電源相關(guān)特性

1. 輸入電壓范圍：4.5V 至 15.0V，能夠適應(yīng)多種電源環(huán)境。
2. 靜態(tài)電源電流：在 SEL2 = SEL1 = DGND 且驅(qū)動器不切換的情況下，典型值為 150μA，最大值為 320μA。
3. 開關(guān)電源電流：當(dāng) SEL2 = DGND，SEL1 = VCC，振蕩器頻率為 250kHz 時，典型值為 1mA，最大值為 3mA。
4. 欠壓鎖定：VCC 上升時，欠壓鎖定電壓在 3V 至 4V 之間，滯回電壓為 300mV。

（二）振蕩器特性

1. 頻率范圍：50kHz 至 1500kHz，可滿足不同應(yīng)用對頻率的需求。
2. 精度：在 fOSC = 250kHz，6V ≤ VCC ≤ 15V 時，精度在 -8% 至 +10% 之間，但在頻率大于 1MHz 時精度會降低。
3. 振蕩器抖動：典型值為 ±0.6%。

（三）時鐘輸出特性

1. 輸出高電壓：在不同的 VCC 電壓和負(fù)載電流下，輸出高電壓在 3.35V 至 5.0V 之間。
2. 輸出低電壓：負(fù)載電流為 -1mA 時，輸出低電壓最大為 50mV。
3. 上升時間和下降時間：當(dāng) CCLK = 30pF 時，上升時間典型值為 35ns，下降時間典型值為 10ns。

（四）柵極驅(qū)動器特性

1. 輸出高電壓和低電壓：輸出高電壓為 VCC - 0.3V，輸出低電壓最大為 0.3V。
2. 輸出峰值電流：源極和漏極的輸出峰值電流可達(dá) 3A。
3. 驅(qū)動器輸出阻抗：在不同的負(fù)載電流下，輸出阻抗在 1.6Ω 至 3Ω 之間。
4. 上升時間和下降時間：當(dāng) CLOAD = 2nF 時，上升時間和下降時間典型值均為 10ns。

四、詳細(xì)工作原理

（一）內(nèi)部振蕩器

通過在 RT 引腳連接一個外部電阻，可以將 MAX5077 的內(nèi)部振蕩器頻率設(shè)置在 50kHz 至 1.5MHz 之間。計算公式為 (f{OSC }=frac{10^{12}}{32 × R{R T}}) ，其中 (f{OSC}) 是振蕩器頻率，(R{RT}) 是連接在 RT 到 AGND 之間的電阻值。為了保證穩(wěn)定性和過濾噪聲，需要在 RT 到 AGND 之間連接一個 4.7kΩ 電阻和 1nF 電容的串聯(lián)組合。

當(dāng) fCLK:fNDRV 比率設(shè)置為 4 時，NDRV1 和 NDRV2 的開關(guān)頻率為 (f{OSC}) 的四分之一；當(dāng)比率設(shè)置為 1 或 2 時，開關(guān)頻率為 (f_{OSC}) 的二分之一。

（二）同步時鐘輸出

MAX5077 提供一個緩沖時鐘輸出，可用于同步 PWM 控制器的振蕩器輸入。CLK 由內(nèi)部 5V 穩(wěn)壓器供電，源極和漏極電流可達(dá) 10mA。通過兩個邏輯輸入（SEL2、SEL1）可以將 CLK 輸出頻率設(shè)置為 NDRV1 和 NDRV2 開關(guān)頻率的 1 倍、2 倍或 4 倍。當(dāng) SEL2 和 SEL1 都為低電平時，NDRV1、NDRV2 和 CLK 輸出將被禁用，CLK 到 NDRV_ 輸出有典型 30ns 的延遲。具體的頻率選擇如下表所示：

五、設(shè)計要點(diǎn)

（一）電源旁路

在設(shè)計時，要特別注意 MAX5077 的旁路和接地問題。當(dāng)驅(qū)動大 MOSFET 時，峰值電源和輸出電流可能會超過 3A。如果設(shè)備接地不足，會導(dǎo)致接地偏移，從而干擾共享同一接地返回路徑的其他電路。在 VCC、NDRV1、NDRV2 和 GND 路徑中的任何串聯(lián)電感，在 MAX5077 切換任何電容性負(fù)載時，由于高 di/dt 都會產(chǎn)生噪聲。因此，應(yīng)盡可能靠近器件放置一個或多個 0.1μF 陶瓷電容，將 VCC 旁路到 PGND，并使用接地平面來最小化接地返回電阻和電感。同時，將外部 MOSFET 盡可能靠近 MAX5077 放置，以進(jìn)一步減小電路板電感和交流路徑阻抗。

（二）功率耗散

MAX5077 的功率耗散取決于靜態(tài)電流和輸出電流（電容性或電阻性負(fù)載）的總和。需要確保電流總和不超過最大功耗限制。靜態(tài)開關(guān)電源電流（ICCSW）引起的功率耗散（PDISS）可通過公式 (PDISS =V{CC} × I{CCSW}) 計算。對于電容性負(fù)載，可使用公式 (P L O A D=2 × C L O A D × V C C^{2} × f N D R V) 估算功率耗散，其中 (CLOAD) 是 NDRV1 和 NDRV2 處的電容性負(fù)載，(VCC) 是電源電壓，(fNDRV) 是 MAX5077 NDRV 的開關(guān)頻率?？偣β屎纳?(P{T}) 為 (P{T}=PDISS +PLOAD) 。

（三）布局建議

MAX5077 驅(qū)動器的源極和漏極會產(chǎn)生大電流，在開關(guān) MOSFET 的柵極會產(chǎn)生非常快的上升和下降沿。如果走線長度和阻抗控制不當(dāng)，高 di/dt 會導(dǎo)致不可接受的振鈴。因此，在設(shè)計 PCB 布局時，應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則：

1. 盡可能靠近器件放置一個或多個 0.1μF 去耦陶瓷電容，將 VCC 連接到 PGND，并將 VCC 和所有接地引腳連接到大面積銅區(qū)。在 PCB 上放置一個 10μF 的大容量電容，使其與 MAX5077 的 VCC 輸入和 PGND 之間具有低阻抗路徑。
2. 器件與被驅(qū)動 MOSFET 的柵極之間會形成兩個交流電流回路。當(dāng) MOSFET 柵極拉低時，MOSFET 從柵極到源極表現(xiàn)為大電容，電流回路從 MOSFET 柵極到 MAX5077 的 NDRV1/NDRV2，再到 PGND，最后到 MOSFET 的源極；當(dāng) MOSFET 柵極拉高時，電流從去耦電容的 VCC 端，經(jīng)過 MAX5077 的 VCC，再到 NDRV1/NDRV2，最后到 MOSFET 柵極和源極。因此，要盡量減小這些交流電流路徑的物理距離和阻抗。
3. 盡量將器件靠近 MOSFET 放置。

六、總結(jié)

MAX5077 是一款功能強(qiáng)大、性能出色的推挽式 FET 驅(qū)動器，其集成的振蕩器和可編程時鐘輸出為電信模塊電源設(shè)計提供了很大的靈活性。在設(shè)計過程中，我們需要充分考慮其電氣特性、工作原理以及布局要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。