MAX17623/MAX17624同步降压转换器：高效电源解决方案解析

在电子设备的设计中，电源管理是至关重要的一环。一款性能优良的电压调节器能够为设备提供稳定、高效的电源，从而保障设备的正常运行。今天，我们就来详细探讨一下Maxim Integrated推出的MAX17623和MAX17624这两款同步降压转换器。

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一、产品概述

MAX17623和MAX17624属于Himalaya系列，是高频同步降压DC - DC转换器，集成了MOSFET和内部补偿电路。它们的输入电压范围为2.9V至5.5V，支持最大1A的输出电流，输出电压可在0.8V至3.3V之间进行调节。这两款转换器采用8引脚、2mm×2mm的TDFN封装，体积小巧，非常适合对空间要求较高的应用场景。

二、关键特性与优势

（一）易用性

• 宽输入输出范围：2.9V至5.5V的输入电压范围和0.8V至3.3V的可调输出电压，能够适应多种不同的电源和负载需求。
• 高精度反馈：±1%的反馈精度，确保输出电压的稳定性和准确性。
• 大输出电流：最高可达1A的输出电流，可满足大多数中小功率负载的供电需求。
• 固定频率运行：MAX17623以2MHz的固定开关频率运行，MAX17624则以4MHz的固定开关频率运行，便于工程师进行电路设计和频率规划。
• 内部补偿：内部补偿电路的设计，减少了外部元件的使用，简化了电路设计。
• 全陶瓷电容：可以使用全陶瓷电容，提高了电路的稳定性和可靠性。

（二）高效率

• 模式可选：提供PWM（脉冲宽度调制）和PFM（脉冲频率调制）两种模式供用户选择。在轻负载情况下，PFM模式能够跳过脉冲，提高效率；而在对频率敏感的应用中，PWM模式可以提供固定的开关频率。
• 低关断电流：关断电流低至0.1μA（典型值），有效降低了功耗，延长了电池供电设备的续航时间。

（三）灵活设计

• 软启动与预偏置启动：内部集成了软启动功能，可减少输入浪涌电流；同时支持预偏置启动，适用于多种复杂的启动场景。
• 电源良好输出：采用开漏输出的PGOOD引脚，用于指示输出电压的状态，方便系统进行故障检测和管理。

（四）稳健运行

• 过温保护：当结温超过+165°C时，热过载保护功能会自动关闭设备，防止设备因过热而损坏。
• 过流保护：具备强大的过流保护功能，在过载和输出短路情况下，能够有效保护设备。
• 宽工作温度范围：环境工作温度范围为 - 40°C至+125°C，结温范围为 - 40°C至+150°C，适用于各种恶劣的工业和户外环境。

三、应用领域

• 负载点电源：为系统中的特定负载提供稳定的电源。
• 标准5V轨电源：可作为标准5V电源的降压解决方案。
• 电池供电应用：其低功耗和宽输入电压范围，非常适合电池供电的设备，如便携式电子设备、物联网设备等。
• 分布式电源系统：在分布式电源系统中，为各个模块提供高效的电源转换。
• 工业传感器和过程控制：为工业传感器和过程控制设备提供稳定可靠的电源。

四、电气特性详解

（一）输入电源

输入电压范围为2.9V至5.5V，在关断模式下，输入电源电流仅为0.1μA（典型值）。在PFM模式下，无负载时的静态电流为40μA；在PWM模式下，MAX17623的静态电流为4.5mA，MAX17624的静态电流为6mA。

（二）功率MOSFET

高侧pMOSFET和低侧nMOSFET的导通电阻在不同输入电压和输出电流条件下有不同的表现。例如，在VIN = 3.6V、IOUT = 190mA时，高侧pMOSFET的导通电阻典型值为120mΩ，低侧nMOSFET的导通电阻典型值为80mΩ。

（三）定时参数

开关频率方面，MAX17623为2MHz（典型值），MAX17624为4MHz（典型值）。最大占空比可达100%，LX死区时间为3ns，软启动时间固定为1ms。

（四）反馈与电流限制

反馈调节电压为0.8V至1V，FB电压精度在PWM模式下为±1%。电流限制方面，峰值电流限制阈值典型值为2A，谷值电流限制阈值典型值为1.5A，负电流限制阈值为 - 1.09A。

（五）电源良好输出

PGOOD引脚的上升阈值为93.5%（典型值），下降阈值为90%（典型值），输出低电平为200mV（典型值）。

五、模式选择与工作原理

（一）模式选择

MODE引脚的逻辑状态在EN引脚电压高于其上升阈值且所有内部电压准备好允许LX开关后被锁存。如果MODE引脚在上电时未连接，则器件在轻负载时以PFM模式运行；如果MODE引脚接地，则器件在所有负载下以恒定频率的PWM模式运行。在正常运行期间，MODE引脚的状态变化将被忽略。

（二）PWM运行

在PWM模式下，器件的输出电流可以为负，适用于对频率敏感的应用，能够在所有负载下提供固定的开关频率。但在轻负载情况下，PWM模式的效率相对较低。

（三）PFM运行

PFM模式禁止器件输出负电流，并在轻负载时跳过脉冲以提高效率。在低负载电流下，如果电感电流的峰值连续64个周期小于350mA且电感电流达到零，则器件进入PFM模式。

六、保护功能

（一）欠压锁定

当IN引脚电压高于2.8V（典型值）且EN引脚为高电平时，器件开启；当IN引脚电压低于UVLO阈值200mV时，器件关闭。

（二）过流保护

当检测到电感电流超过内部峰值电流限制（典型值为2A）时，高侧MOSFET关闭，低侧MOSFET开启。当电感电流下降到1.5A（典型值）以下后，高侧MOSFET再次开启，继续循环工作。

（三）热过载保护

当结温超过+165°C时，片上热传感器将关闭器件，关闭内部功率MOSFET，使器件冷却。当结温下降10°C后，热传感器将再次开启器件。

七、元件选择与设计要点

（一）电感选择

对于MAX17623，建议选择1.5µH的电感；对于MAX17624，建议选择1µH的电感。电感的饱和电流额定值应足够高，以确保在电感电流超过内部峰值电流限制（典型值为2A）之前不会饱和。同时，应选择低损耗、直流电阻尽可能小的电感，以提高效率。

（二）输入电容选择

输入电容的主要作用是减少从电源汲取的峰值电流，降低电路开关引起的输入噪声和电压纹波。输入电容的RMS电流需求可通过公式(I{RMS }=I{OUT(MAX) } × frac{sqrt{V{OUT } timesleft(V{IN }-V{OUT }right)}}{V{IN }})计算。为了保证长期可靠性，应选择在RMS输入电流下温度上升小于+10°C的输入电容。建议使用低ESR、高纹波电流能力的陶瓷电容，如X7R电容。输入电容的计算公式为(C{I N}=I{OUT(M A X)} × frac{D times(1-D)}{f{S W} × eta × Delta V{I N}})。

（三）输出电容选择

对于MAX17623，建议使用最小22µF的输出电容；对于MAX17624，建议使用最小10µF的输出电容。输出电容的作用是滤波和存储能量，以支持负载瞬态条件下的输出电压，并稳定器件的内部控制环路。在选择输出电容时，需要考虑陶瓷电容的直流电压降额问题。

（四）输出电压调整

通过连接外部电阻分压器到FB引脚，可以设置输出电压。计算公式为(R 1=R 2 timesleft[frac{V_{OUT }}{0.8}-1right])，其中R2应选择小于37.4kΩ。

（五）功率损耗与结温估算

功率损耗可通过公式(P{LOSS }=P{OUT } timesleft(frac{1}{eta}-1right)-left(I{OUT }^{2} × R{D C R}right))计算，其中(P{OUT }=V{OUT } × I{OUT })。结温可通过公式(T{J}=T{A}+left(theta{JA} × P{Loss }right))估算，其中(theta{JA})为封装的结到环境热阻（四层板为85.3°C/W）。如果应用中有热管理系统，可通过公式(T{J}=T{E P}+left(theta{J C} × P{L O S S}right))估算结温，其中(theta_{JC})为结到外壳的热阻（8.9°C/W）。

八、PCB布局指南

PCB布局对于MAX17623/MAX17624的性能至关重要。为了实现干净、稳定的运行，应遵循以下布局原则：

• 输入输出电容：输入电容应尽可能靠近IN和GND引脚，输出电容应尽可能靠近OUT和GND引脚，以减少寄生电感和电阻。
• 反馈电阻：电阻反馈分压器应尽可能靠近FB引脚，以确保反馈信号的准确性。
• 接地平面：所有GND连接应连接到尽可能大的铜平面区域，以降低接地阻抗。
• 电源走线：承载脉动电流的走线应短而宽，以减少寄生电感。
• 过孔使用：使用多个过孔将内部GND平面连接到顶层GND平面，提高散热性能。

九、典型应用电路

文档中给出了多个典型应用电路，包括0.8V、1.5V和3.3V输出的电路示例。这些电路详细列出了各个元件的参数和型号，为工程师的实际设计提供了参考。例如，在0.8V、1A的典型应用电路中，使用了1.5µH的电感、22µF的输出电容和2.2µF的输入电容。

十、总结

MAX17623和MAX17624同步降压转换器以其高性能、高集成度和丰富的保护功能，为电子工程师提供了一种优秀的电源管理解决方案。无论是在电池供电的便携式设备，还是工业传感器和分布式电源系统中，这两款转换器都能够发挥出其独特的优势。在实际设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择元件参数，优化PCB布局，以充分发挥这两款转换器的性能。你在使用类似电源转换器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。