电子工程师的宝藏：MAX77960/MAX77961 USB - C 升降压充电器

在当今的电子设备设计中，高效、可靠的电池充电解决方案至关重要。Analog Devices的MAX77960/MAX77961 USB - C升降压充电器，无疑是众多工程师的理想之选。接下来，我将深入剖析这款充电器的特性、应用场景以及设计要点。

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产品概述

MAX77960/MAX77961是高性能、宽输入范围的升降压充电器，MAX77960输出电流可达3A，MAX77961更是能达到6A。它集成了Smart Power Selector™，无需额外电感就能作为反向降压转换器工作，可实现USB OTG功能。该充电器集成了低损耗功率开关，具有高效率、低发热和快速充电的特点，同时解决方案尺寸小。

关键特性分析

输入输出性能

• 宽输入范围：输入工作电压范围为3.5V至25.4V，能承受30VDC，可适应多种电源适配器。例如，在USB - C充电应用中，无论是低电压的USB接口还是高电压的AC - DC墙式充电器，都能稳定工作。
• 高转换效率：在不同电池配置下都有出色的效率表现。2S电池在9V输入、7.4V输出、1.5A输出时，峰值效率可达97%；3S电池在15V输入、12.6V输出、2A输出时，同样能达到97%的峰值效率。这意味着在充电过程中，能有效减少能量损耗，提高充电效率。

充电功能与灵活性

• 可编程电流：MAX77960的输入电流限制可在100mA至3.15A之间编程，恒定充电电流可在100mA至3A之间编程；MAX77961的输入电流限制可在100mA至6.3A之间编程，恒定充电电流可在100mA至6A之间编程。这种灵活性使得充电器能根据不同的电池容量和充电需求进行精确配置。
• 智能充电模式：具备Smart Power Selector，能适应各种电池尺寸和系统负载。即使电池深度放电或缺失，当输入电源可用时，系统也能顺利启动。此外，还可通过 (I^{2} C) 配置或电阻配置实现灵活的编程控制，满足不同应用场景的需求。

安全与保护特性

• 过压欠压保护：对CHGIN、SYS、BATT等关键节点都有过压和欠压保护功能。例如，CHGIN过压阈值为25.4V至26.7V，欠压阈值为3.43V至3.57V，能有效防止因电压异常对充电器和电池造成损坏。
• 热管理：采用热折返技术，当结温超过设定值时，会按5%/°C的比例降低充电电流，避免充电器过热。同时，还有热关断功能，当结温超过165°C时，充电器会自动关闭，确保设备安全。

应用场景广泛

MAX77960/MAX77961适用于多种电子设备，如USB Type - C供电的宽输入充电应用、2 - 3节电池供电的设备（智能手机、平板电脑、2合1笔记本电脑等）、医疗设备、健康和健身监测器、相机、手持计算机和终端、手持无线电、电动工具、无人机、备用电池、无线扬声器等。

设计要点与建议

元件选择

• 电感选择：根据开关频率和最大标称CHGIN电压选择合适的电感。例如，开关频率为600kHz，最大标称CHGIN电压为15V或更低时，推荐使用2.2µH或3.3µH的电感；电压高于15V时，推荐使用3.3µH的电感。同时，电感的DCR越低，升降压效率越高，但要综合考虑电感尺寸和DCR值进行选择。
• 电容选择：CHGIN电容和SYS电容的选择很关键。CHGIN电容能减少输入电源的电流峰值和开关噪声，推荐使用X5R或X7R介质的陶瓷电容，如1 x 10µF（1210）或2 x 10µF（0805）。SYS电容要保证输出电压纹波小和调节环路稳定，对于2节电池应用，推荐使用2 x 47µF（1210）；3节电池应用，推荐使用3 x 47µF（1210）。

PCB布局

• 元件布局：将CHGIN电容和SYS电容分别紧挨着IC的CHGIN引脚和SYS引脚放置，电感靠近LX引脚，减少寄生电感和PCB走线阻抗。
• 走线设计：LX走线要短而宽，尽量在多层板上布线，并增加过孔以降低阻抗。CSINP和CSINN走线要对称，提高CHGIN电流检测的准确性。

电池插入保护

当电池热插拔时，会产生高浪涌电流，可能损坏QBAT FET。对于2S电池系统，需在BATT到SYS之间添加一个3A肖特基二极管；对于3S电池系统，除了肖特基二极管，还需增加一个由FET和RC网络组成的浪涌保护电路。

总结

MAX77960/MAX77961 USB - C升降压充电器以其高性能、高灵活性和丰富的保护功能，为电子设备的充电设计提供了优秀的解决方案。在实际设计中，工程师们需要根据具体的应用需求，合理选择元件、优化PCB布局，并做好电池插入保护，以充分发挥这款充电器的优势。你在使用这款充电器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。