MAX17606：反激式转换器的次级同步MOSFET驱动器

在电子设计领域，反激式转换器因其结构简单、成本低廉，在中低功率应用中备受青睐。然而，在高输出电流应用场景下，次级二极管整流器的高功耗以及由此带来的热管理难题，一直是个困扰。MAX17606这款次级同步驱动器和控制器的出现，无疑为解决这一问题提供了有效的方案。

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一、产品概述

MAX17606专为工作在不连续导通模式（DCM）或边界导通模式（BCM）的隔离反激式拓扑而设计。它能用MOSFET替代次级二极管，显著提高效率，简化热管理。其7V的VDRV电压，既能驱动逻辑电平MOSFET，也能驱动标准MOSFET用于反激同步整流。36V的输入电压，使其既可以由输出电压驱动，也能由次级MOSFET的整流漏极电压驱动。可编程的最小导通和关断时间，能灵活应对变压器寄生元件引起的振铃问题。2A/4A的源/灌电流，非常适合驱动低导通电阻（RDS(on)）的功率MOSFET，实现快速的栅极转换时间。

二、产品优势与特性

（一）宽输入电压范围

4.5V至36V的宽输入电压范围，使MAX17606能适应多种不同的电源环境，增强了其在不同应用场景下的通用性。

（二）强大的栅极驱动电流

2A/4A的峰值源/灌栅极驱动电流，能够快速地对MOSFET的栅极进行充电和放电，实现快速的开关动作，减少开关损耗，提高转换效率。

（三）多模式适用

适用于不连续导通模式（DCM）和边界导通模式（BCM），这两种模式在不同的负载条件下都能实现较好的性能表现，使MAX17606能在更广泛的负载范围内保持高效运行。

（四）低静态电流

典型320µA的低静态电流，有助于降低系统的功耗，提高能源利用率，特别是在轻载或待机状态下，能显著减少不必要的能量消耗。

（五）可编程功能

可编程的关断触发点和最小关断时间，让工程师可以根据具体的应用需求和变压器的特性，灵活调整电路的工作参数，更好地应对变压器寄生元件引起的振铃问题，提高系统的稳定性。

（六）热关断保护

具备热关断保护功能，当芯片温度过高时，会自动关闭，防止芯片因过热而损坏，提高了产品的可靠性和使用寿命。

（七）小封装

采用6引脚SOT - 23封装，体积小巧，占用PCB空间少，适合对空间要求较高的应用场景。

三、应用领域

MAX17606主要应用于高效隔离反激式转换器。在需要高输出电流的应用中，如一些工业控制电源、通信设备电源等，它能够有效降低功耗，提高系统效率，为设备的稳定运行提供保障。

四、电气特性

（一）输入电压（VIN）

• 工作范围：4.5V至36V，能适应多种电源输入。
• 静态电流：在DRN = 2V且无开关动作时，典型值为320µA，最大值为450µA。
• 开关电流：在DRN从 - 150mV切换到 + 2V，频率为300kHz，占空比为50%的情况下，典型值为600µA。

（二）驱动电压（VDRV）

• 稳压输出：在负载电流为1mA至20mA时，稳压输出范围为6.6V至7.4V，典型值为7.0V。
• 压差：当负载电流为20mA，输入电压为4.5V时，压差典型值为4.3V。
• 限流：当VDRV = 6V，VIN = 8.5V时，限流典型值为55mA。
• 欠压锁定：VDRV上升时，欠压阈值典型值为4.25V；下降时，锁定阈值典型值为4V。

（三）漏极（DRN）

• 最大工作电压：最大漏极工作电压为60V。
• 栅极开启检测阈值：典型值为 - 94mV。
• 栅极关断检测阈值：典型值为30mV。
• 关断使能阈值：DRN电压上升时，关断使能阈值典型值为0.87V。

（四）开关特性

• 栅极输出电阻：上拉电阻典型值为1.5Ω，下拉电阻典型值为0.5Ω。
• 传播延迟：导通传播延迟典型值为26ns，关断传播延迟典型值为32ns。
• 关断时间可编程范围：可编程范围为115ns至1550ns。
• 最小导通时间：典型值为240ns。

五、工作原理

MAX17606利用同步nMOSFET的体二极管正向电压来判断何时将栅极引脚拉高，从而开启nMOSFET。当nMOSFET两端的电压低于地电位94mV（典型值）时，栅极被拉高至VDRV。为了使器件不受次级电流振铃（由变压器漏感引起）的影响，栅极会保持高电平至少240ns（典型值）。需要注意的是，振铃时间不应超过150ns，可通过使用RC缓冲器、RCD钳位电路或两者结合来限制振铃。

在关断方面，理想情况下应在次级电流为零时关断栅极。但由于MOSFET封装存在较大的内部电感，高的次级电流变化率（di/dt）会在MOSFET两端产生正电压。为了考虑关断传播延迟并避免交叉导通，需要在有正向电流流过MOSFET时将其关断。通过在外部MOSFET的漏极与IC的DRN引脚之间连接一个串联电阻（RDRAIN），并结合精确的内部电流源，可以对关断触发点进行编程。当DRN引脚电压高于 + 30mV（典型值）时，栅极被拉低至地。其编程公式为： [V{turn - off }=30 mV-frac{1.21}{R{TOFF }} × R{DRAIN }-L{LEAD } × frac{di{sec }}{dt}] 其中，(R{TOFF}) 是连接在TOFF引脚与地之间的电阻，(R{DRAIN}) 是连接在DRN引脚与MOSFET漏极之间的电阻，(L{LEAD}) 是MOSFET封装源极和漏极的引线电感之和，(frac{di{sec}}{dt}) 等于 (V{OUT} /(L{PRI } ×K^{2})) ，(K=N{sec} / N{PRI}) ，(V{turn - off}) 是期望关断次级电流时的 (R_{DS(on)}) 乘以次级电流。

六、PCB布局指南

在设计PCB时，合理的布局至关重要，它直接影响到电路的性能和稳定性。以下是一些PCB布局的建议：

1. 减小脉冲电流环路面积：携带脉冲电流的路径环路面积应尽可能小，以减少电磁干扰和寄生电感的影响。
2. 旁路电容布局：VDRV和VIN的旁路电容应靠近相应的引脚连接，并返回至IC的地引脚，且该环路面积也应尽量小。这样可以有效滤除电源噪声，保证芯片的稳定供电。
3. MOSFET电压检测：准确检测MOSFET的漏源电压对于该IC的正常工作至关重要。RDRAIN应采用开尔文连接方式连接到同步MOSFET的漏极，MOSFET的源极引脚也应采用开尔文连接方式连接到IC的地引脚，以确保电压检测的准确性。
4. TOFF电阻连接：将RTOFF电阻直接连接在TOFF引脚和IC的地引脚之间，且返回路径不应连接到接地平面，避免引入额外的干扰。

七、典型应用电路

文档中给出了24V转5V、3A隔离反激式转换器的典型应用电路示例。在实际设计中，我们可以参考这些电路，并根据具体的应用需求进行适当的调整。例如，根据不同的输入输出电压、负载电流等参数，选择合适的元器件值。

八、订购信息与芯片信息

（一）订购信息

MAX17606AZT + 的工作温度范围为 - 40°C至 + 125°C，采用6引脚薄型SOT23封装，“+” 表示无铅（Pb）/符合RoHS标准的封装。

（二）芯片信息

该芯片采用BCD工艺，关于最新的封装外形信息和焊盘图案（焊盘尺寸），可访问www.maximintegrated.com/packages查询。

在实际应用中，电子工程师们可以根据MAX17606的这些特性和参数，结合具体的设计需求，充分发挥其优势，设计出高效、稳定的反激式转换器电路。大家在使用MAX17606的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。