低功耗、低噪声的3.5W升降压转换器MAX77348A/B：设计指南与应用解析

在电子设备的电源管理领域，低功耗、高集成度的升降压转换器一直是工程师们关注的焦点。今天，我们就来深入探讨一款由ADI推出的MAX77348A和MAX77348B升降压转换器，它具备超低静态电流和低噪声的特性，适用于多种应用场景。

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一、产品概述

MAX77348是一款超低静态电流、非反相升降压转换器，能够支持高达3.5W的输出功率。它采用独特的控制算法，可在降压、升降压和升压模式之间无缝切换，有效减少输出电压纹波中的不连续性和次谐波。

该转换器非常适合处理单节锂离子电池输出功率低于3.5W的系统，并且能够在精确电压控制的同时实现高效率。其低噪声特性使其成为射频系统、耳塞应用和其他便携式音频系统的理想电源解决方案。

此外，MAX77348内置欠压锁定（UVLO）、输出主动放电和热关断保护功能，确保在异常工作条件下的安全运行。它还提供高度可配置的I²C串行接口，采用16凸点、1.77mm x 2.01mm、0.4mm间距的WLP封装。

二、关键参数与特性

1. 电气特性

• 输入电压范围：2.3V至5.5V
• 输出电压范围：2.5V至4.8V
• 超低静态电流：典型值为3.5μA
• 动态电压缩放（DVS）：可在设备启用时随时更改输出电压，无需重启设备，有助于提高系统效率。
• 优化的负载调节性能：确保输出电压的稳定性。
• 电源良好中断：方便系统监控电源状态。
• 输出主动放电：在关机时快速放电，提高安全性。
• 低连续噪声特性：减少对其他电路的干扰。

2. 保护特性

• 欠压锁定（UVLO）：当输入电压低于设定阈值时，自动关闭转换器，保护设备免受低电压影响。
• 热关断：当芯片温度超过阈值时，自动进入热关断状态，防止芯片过热损坏。
• 6.4ms软启动：减少启动时的电流冲击，保护电路元件。

3. I²C接口

支持0kHz至680kHz的I²C频率，可通过I²C接口配置输出电压、电感峰值电流水平、FET缩放等参数，实现系统的灵活性。

三、工作模式与原理

1. 启动过程

MAX77348保证在最低输入电压2.3V时能够启动。启动后，内部自举功能允许设备在极低输入电压下运行，仅受输入有效电流的限制。

2. 开关阶段

根据寄存器设置和输入输出电压关系，升降压转换器按特定顺序经历以下开关阶段来向输出提供电荷，每个阶段只有两个开关导通：

• Φ1：MP1和MP2导通，电感充电。
• Φ2：MP1和MN2导通，电感充电。
• Φ3：MN1和MP2导通，电感放电。
• Φ4：MN1和MN2导通，续流。

3. 升降压模式

当Mode = 0时，调节器工作在升降压模式。电感在Φ2阶段充电至IPSet1，根据输入输出电压关系，在不同条件下继续充电或等待超时，然后进入Φ3阶段放电，最后在Φ4阶段续流。

4. 仅降压模式

当Mode = 1时，调节器作为同步整流降压调节器工作，电感始终在Φ1阶段充电，直到电流达到IPSet1或500ns超时，然后进入Φ3阶段将电感电流输送到输出。仅降压模式可减少升降压模式中的开关损耗，适用于输出电压始终低于输入电压的情况。

5. 电感峰值和谷值电流限制

调节器监控电感电流的最大值和最小值。当IPAdptDis = 1时，峰值电流固定为IPAdptDis寄存器中的值，谷值电流固定为0mA；当AdptDis = 0时，峰值和谷值电流可根据负载需求变化。

四、应用设计要点

1. 输入和输出电容选择

MAX77348设计为与小尺寸陶瓷电容兼容，输入电容应取5μF和电容降额曲线在最低预期输入电压下的值中的最小值，输出电容应根据FETScale设置和预期输出电压确定。

2. 电感选择

当FET缩放启用（FETScale = 1）时，需要2.2μH的电感；当FET缩放禁用（FETScale = 0）时，需要1μH的电感。选择电感时，除了电感值，还应考虑直流电阻（DCR）、最大平均电流和饱和电流等因素。

3. I²C接口通信

MAX77348支持三种不同的7位从地址，通过I²C接口可实现单字节写、突发写、单字节读和突发读等操作。通信过程中需要注意起始条件、停止条件、重复起始条件和确认位的使用。

五、总结

MAX77348A和MAX77348B升降压转换器以其超低静态电流、低噪声和高灵活性的特点，为各种便携式设备和对电源要求较高的应用提供了理想的解决方案。在设计过程中，工程师需要根据具体应用需求，合理选择输入输出电容和电感，正确配置I²C接口参数，以实现最佳的性能和效率。

大家在使用MAX77348进行设计时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。