MAX17673/MAX17673A：高效集成電源管理IC的卓越之選

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)。一款性能出色的電源管理集成電路（PMIC）能夠顯著提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天，我們就來(lái)深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX17673/MAX17673A PMIC。

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一、產(chǎn)品概述

MAX17673/MAX17673A集成了一個(gè)60V高壓（HV）、高效同步DC - DC降壓調(diào)節(jié)器和兩個(gè)5.5V低壓（LV）高效同步DC - DC降壓調(diào)節(jié)器，所有三個(gè)調(diào)節(jié)器都集成了功率MOSFET。HV調(diào)節(jié)器的輸入電壓范圍為4.5V至60V，支持高達(dá)1.5A的負(fù)載電流，輸出電壓可在0.9V至5.5V之間調(diào)節(jié)；LV調(diào)節(jié)器的輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，支持高達(dá)1A的負(fù)載電流，輸出電壓可在0.75V至4.8V之間調(diào)節(jié)。

二、關(guān)鍵特性

（一）減少外部組件和總成本

1. 同步操作：采用同步操作模式，實(shí)現(xiàn)了高效率的電源轉(zhuǎn)換，降低了能量損耗。
2. 內(nèi)部補(bǔ)償：具備內(nèi)部補(bǔ)償功能，可適應(yīng)廣泛的輸出電壓范圍，減少了外部補(bǔ)償組件的使用。
3. 全陶瓷電容：支持使用全陶瓷電容，不僅可以實(shí)現(xiàn)緊湊的布局，還能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
4. 集成三個(gè)DC - DC調(diào)節(jié)器：將三個(gè)調(diào)節(jié)器集成在一個(gè)芯片中，減少了電路板空間和組件數(shù)量，降低了成本。

（二）降低功耗

1. 低靜態(tài)電流：在PFM模式下靜態(tài)電流僅為550μA，在PWM模式下為10.2mA，有效降低了功耗。
2. 高峰值效率：峰值效率超過(guò)92%，提高了電源轉(zhuǎn)換效率。
3. 輔助自舉LDO：采用輔助自舉LDO，進(jìn)一步提高了效率。
4. PFM模式：在輕載時(shí)采用PFM模式，可顯著提高輕載效率。
5. 低關(guān)斷電流：關(guān)斷電流僅為7.4μA，減少了待機(jī)功耗。

（三）惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行

1. 過(guò)流保護(hù)：具備峰值電流限制保護(hù)和打嗝模式過(guò)載保護(hù)，可有效保護(hù)芯片免受過(guò)載和短路的影響。
2. 軟啟動(dòng)功能：HV調(diào)節(jié)器具有可調(diào)軟啟動(dòng)功能，LV調(diào)節(jié)器具有內(nèi)部固定軟啟動(dòng)功能，可減少啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。
3. 輸出電壓監(jiān)控：內(nèi)置輸出電壓監(jiān)控功能，通過(guò)POKH、POKA和POKB信號(hào)可實(shí)時(shí)監(jiān)控輸出電壓。
4. 單調(diào)啟動(dòng)：能夠在預(yù)偏置負(fù)載下實(shí)現(xiàn)單調(diào)啟動(dòng)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
5. 過(guò)溫保護(hù)：具備過(guò)溫保護(hù)功能，當(dāng)芯片溫度超過(guò)165°C時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉芯片，待溫度下降20°C后重新啟動(dòng)。
6. 動(dòng)態(tài)模式切換：支持PFM和PWM模式之間的動(dòng)態(tài)切換，可根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整工作模式。
7. 寬工作溫度范圍：工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，可適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。
8. 電磁兼容性：符合CISPR22（EN55022）Class B傳導(dǎo)和輻射發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)，減少了電磁干擾。

三、電氣特性

（一）輸入電源

HV調(diào)節(jié)器的輸入電壓范圍為4.5V至60V，LV調(diào)節(jié)器的輸入電壓范圍為2.7V至5.5V。在關(guān)斷模式下，INH的關(guān)斷電流最大為15μA，INA和INB的關(guān)斷電流最大為1.5μA。在正常開關(guān)的PWM模式下，INH的靜態(tài)電流典型值為10.2mA，INA和INB的靜態(tài)電流典型值為8.8mA。

（二）使能/欠壓鎖定

HV調(diào)節(jié)器的使能閾值上升為1.175V至1.225V，下降為1.055V至1.105V；LV調(diào)節(jié)器的使能閾值上升為1.2V，下降為0.4V。

（三）VCC LDO

VCC輸出電壓范圍為4.75V至5.25V，電流限制典型值為54mA，壓降最大為0.5V，欠壓鎖定上升閾值為2.50V至2.70V，下降閾值為2.43V至2.55V。

（四）外部電源

EXTVCC的切換電壓上升為2.83V至3.00V，下降為2.80V至2.95V，電流限制典型值為40mA，壓降最大為125mV。

（五）MOSFET驅(qū)動(dòng)

HV調(diào)節(jié)器的高端MOSFET導(dǎo)通電阻典型值為290mΩ，低端MOSFET導(dǎo)通電阻典型值為170mΩ；LV調(diào)節(jié)器的高端MOSFET導(dǎo)通電阻典型值為120mΩ，低端MOSFET導(dǎo)通電阻典型值為60mΩ。

（六）軟啟動(dòng)

HV調(diào)節(jié)器的軟啟動(dòng)電流典型值為5.00μA，LV調(diào)節(jié)器的軟啟動(dòng)時(shí)間為4096個(gè)周期。

（七）反饋

HV調(diào)節(jié)器的FBH調(diào)節(jié)電壓典型值為0.900V，LV調(diào)節(jié)器的FBA和FBB調(diào)節(jié)電壓典型值為0.750V。

（八）PFM/休眠模式

FBH的PFM跳過(guò)閾值典型值為102.75%，恢復(fù)閾值典型值為101%；FBA和FBB的PFM跳過(guò)閾值典型值為102.5%，恢復(fù)閾值典型值為101.7%。

（九）電流限制

HV調(diào)節(jié)器的峰值電流限制閾值典型值為2.7A，負(fù)電流限制閾值典型值為1.1A，PFM電流限制典型值為0.82A；LV調(diào)節(jié)器的峰值電流限制閾值典型值為1.70A，負(fù)電流限制閾值典型值為0.75A，PFM電流限制典型值為0.54A。

（十）RT/FDIV和時(shí)序

LV調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率可在1MHz至4MHz之間調(diào)節(jié)，HV調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率可通過(guò)FDIV引腳進(jìn)行編程，為L(zhǎng)V調(diào)節(jié)器開關(guān)頻率的分?jǐn)?shù)倍。

四、典型應(yīng)用特性

文檔中給出了大量的典型應(yīng)用特性曲線，包括HV和LV降壓調(diào)節(jié)器的效率與負(fù)載電流關(guān)系、輸出電壓與負(fù)載電流關(guān)系、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)開關(guān)波形等。通過(guò)這些曲線，我們可以直觀地了解芯片在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。例如，在不同輸入電壓和輸出電壓下，調(diào)節(jié)器的效率隨著負(fù)載電流的變化而變化，我們可以根據(jù)這些曲線選擇合適的工作點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)最佳的效率和性能。

五、引腳配置和功能

MAX17673/MAX17673A采用28引腳的5mm x 5mm TQFN封裝，各引腳具有不同的功能。例如，F(xiàn)BB和FBA為L(zhǎng)V調(diào)節(jié)器的反饋輸入引腳，用于設(shè)置輸出電壓；POKH、POKA和POKB為電源好信號(hào)輸出引腳，用于監(jiān)控調(diào)節(jié)器的輸出狀態(tài)；MODE/SYNC引腳用于選擇工作模式，MAX17673A還可通過(guò)該引腳實(shí)現(xiàn)外部時(shí)鐘同步。

六、詳細(xì)工作原理

（一）線性調(diào)節(jié)器和外部電源輸入

芯片內(nèi)部集成了一個(gè)低壓差（LDO）線性調(diào)節(jié)器，可從INH或EXTVCC輸入生成VCC電源。當(dāng)INH高于EXTVCC且EXTVCC低于切換閾值（3V）時(shí)，LDO使用INH；當(dāng)INH低于EXTVCC時(shí)，LDO禁用，使用EXTVCC生成VCC。

（二）調(diào)節(jié)器使能

三個(gè)內(nèi)部調(diào)節(jié)器都有獨(dú)立的使能引腳。HV調(diào)節(jié)器的使能輸入（ENH）具有可編程的欠壓鎖定閾值，LV調(diào)節(jié)器的使能輸入（ENA和ENB）具有數(shù)字邏輯閾值。

（三）開關(guān)頻率選擇

LV調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率可通過(guò)連接RT引腳到GND的電阻進(jìn)行設(shè)置，范圍為1MHz至4MHz。HV調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率為L(zhǎng)V調(diào)節(jié)器開關(guān)頻率的分?jǐn)?shù)倍，可通過(guò)連接FDIV引腳到GND的電阻進(jìn)行編程。

（四）工作模式選擇

芯片支持PWM和PFM兩種工作模式。將MAX17673的MODE引腳或MAX17673A的MODE/SYNC引腳連接到GND，芯片工作在PWM模式；連接到VCC或懸空，芯片工作在PFM模式。MAX17673A還支持外部時(shí)鐘同步，外部同步頻率必須在0.9 x fsw_LV和1.1 x fsw_LV之間。

（五）電源好信號(hào)

芯片為三個(gè)內(nèi)部調(diào)節(jié)器提供獨(dú)立的電源好信號(hào)（POKH、POKA和POKB）。當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸出電壓達(dá)到設(shè)定值的95%（典型值）且軟啟動(dòng)完成后，電源好信號(hào)被拉高；在軟啟動(dòng)期間或故障條件下，電源好信號(hào)被拉低。

（六）過(guò)流和打嗝模式

芯片具備強(qiáng)大的過(guò)流保護(hù)功能。當(dāng)高端開關(guān)電流超過(guò)內(nèi)部限制時(shí)，逐周期峰值電流限制會(huì)關(guān)閉高端MOSFET。如果反饋電壓下降到調(diào)節(jié)值的64%，則觸發(fā)打嗝模式，轉(zhuǎn)換器暫停開關(guān)32,768個(gè)開關(guān)周期，然后重新嘗試軟啟動(dòng)。

（七）預(yù)偏置輸出

當(dāng)芯片啟動(dòng)到預(yù)偏置輸出時(shí)，高端和低端開關(guān)都關(guān)閉，直到PWM比較器發(fā)出第一個(gè)PWM脈沖，開關(guān)才開始工作，輸出電壓逐漸上升到目標(biāo)值。

（八）熱關(guān)斷保護(hù)

當(dāng)芯片的結(jié)溫超過(guò)165°C時(shí)，片上熱傳感器會(huì)關(guān)閉芯片，待溫度下降20°C后重新啟動(dòng)。

七、應(yīng)用信息

（一）輸入電容選擇

為了減少?gòu)妮斎腚娫醇橙〉姆逯惦娏?，降低輸?a target="_blank">端子的噪聲和電壓紋波，應(yīng)在每個(gè)輸入端子（INH、INA和INB）附近放置輸入電容。輸入電容的RMS電流要求可通過(guò)公式計(jì)算，應(yīng)選擇在RMS輸入電流下溫度上升小于 + 10°C的電容，推薦使用低ESR陶瓷電容，如X7R電容。

（二）電感選擇

三個(gè)調(diào)節(jié)器的電感值應(yīng)根據(jù)開關(guān)頻率和輸出電壓進(jìn)行選擇，計(jì)算公式為 (L=frac{1.5 × V{OUT }}{f{SW}}) 。應(yīng)選擇低直流電阻（DCR）且飽和電流額定值高于調(diào)節(jié)器峰值電流限制的電感。

（三）輸出電容選擇

推薦使用X7R陶瓷輸出電容，其輸出電容的大小應(yīng)能支持應(yīng)用中最大輸出電流50%的階躍負(fù)載，使輸出電壓偏差控制在輸出電壓設(shè)定值的3%以內(nèi)。最小所需輸出電容可通過(guò)公式計(jì)算。

（四）軟啟動(dòng)電容選擇

HV調(diào)節(jié)器的軟啟動(dòng)時(shí)間可通過(guò)連接SSH引腳到GND的電容進(jìn)行編程，LV調(diào)節(jié)器具有內(nèi)部固定軟啟動(dòng)時(shí)間。軟啟動(dòng)電容的大小應(yīng)根據(jù)所選輸出電容和輸出電壓進(jìn)行選擇。

（五）設(shè)置HV調(diào)節(jié)器的輸入欠壓鎖定電平

可通過(guò)連接從VINH到GND的電阻分壓器來(lái)設(shè)置HV調(diào)節(jié)器的輸入欠壓鎖定電平，將分壓器的中心節(jié)點(diǎn)連接到ENH引腳。

（六）調(diào)整輸出電壓

可通過(guò)使用從輸出電壓到相應(yīng)反饋（FB_）引腳的電阻分壓器來(lái)設(shè)置三個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出電壓，根據(jù)不同的調(diào)節(jié)器類型，使用不同的公式計(jì)算電阻分壓器的值。

（七）功率耗散

芯片內(nèi)部的功率耗散會(huì)導(dǎo)致結(jié)溫升高，應(yīng)確保芯片的結(jié)溫不超過(guò) + 125°C?？赏ㄟ^(guò)公式計(jì)算IC在滿載時(shí)的功率損耗，并根據(jù)熱性能指標(biāo)估算芯片的結(jié)溫。

（八）PCB布局指南

PCB布局對(duì)芯片的性能和可靠性有重要影響。所有承載脈沖電流的連接應(yīng)盡可能短且寬，以減少電感。應(yīng)在IC的IN_引腳附近放置陶瓷輸入濾波電容，在VCC引腳附近放置旁路電容。模擬小信號(hào)地和開關(guān)電流的功率地應(yīng)分開，在開關(guān)活動(dòng)最小的點(diǎn)連接。應(yīng)在芯片的暴露焊盤下方提供多個(gè)熱過(guò)孔，以提高散熱效率。

八、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了一個(gè)典型應(yīng)用電路，展示了如何使用MAX17673/MAX17673A實(shí)現(xiàn)電源管理。該電路包括HV和LV調(diào)節(jié)器的輸入電容、電感、輸出電容、反饋電阻等組件，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。

九、總結(jié)

MAX17673/MAX17673A是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的電源管理IC，具有集成度高、效率高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制電源、FPGA/CPLD電源、分布式電源調(diào)節(jié)、基站電源、高壓?jiǎn)伟逑到y(tǒng)等領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇輸入電容、電感、輸出電容等組件，優(yōu)化PCB布局，以確保芯片的性能和可靠性。同時(shí)，我們還需要注意芯片的功率耗散和熱管理，避免芯片因過(guò)熱而損壞。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過(guò)哪些電源管理方面的問(wèn)題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。