MAX17634A/MAX17634B/MAX17634C：高效同步降压DC - DC转换器的卓越之选

在电子设计领域，DC - DC转换器是电源管理的关键组件。今天，我们聚焦于Maxim Integrated推出的MAX17634A/MAX17634B/MAX17634C系列，这是一款高性能的同步降压DC - DC转换器，能满足多种应用场景的需求。

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产品概述

MAX17634x是一款高效、高压的同步降压DC - DC转换器，集成了MOSFET，输入电压范围为4.5V至36V，最大可输出4.25A电流。该系列有三个变体：MAX17634A固定输出3.3V，MAX17634B固定输出5V，MAX17634C输出电压可调，范围从0.9V到输入电压的90%。其内置的补偿功能省去了外部补偿组件，在 - 40°C至 + 125°C的温度范围内，反馈电压调节精度为±1.3%。

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产品特性

减少外部组件和总成本

• 同步操作：无需肖特基二极管，采用同步操作，降低了成本和功耗。
• 内部补偿：内置补偿组件，减少了外部元件数量，简化了设计。
• 全陶瓷电容：使用全陶瓷电容，实现紧凑布局，减小了电路板空间。

减少库存压力

• 宽输入电压范围：4.5V至36V的宽输入电压范围，适用于多种电源场景。
• 可调输出范围：输出电压可调，从0.9V到输入电压的90%，满足不同应用需求。
• 可调频率：400kHz至2.2MHz的可调频率，可通过外部同步，灵活性高。
• 紧凑封装：采用20引脚、4mm x 4mm的TQFN封装，节省空间。

降低功耗

• 高效率：峰值效率可达94%，在轻载和满载条件下都能保持高效。
• 多种工作模式：支持PFM和DCM模式，提高轻载效率。
• 辅助引导电源：EXTVCC辅助引导电源，进一步提高效率。
• 低关断电流：关断电流仅为2.8μA，降低功耗。

适应恶劣工业环境

• 过流保护：采用打嗝模式过载保护，确保在过载和短路情况下的安全。
• 可调启动：可调节启动过程，适应预偏置输出电压。
• 输出电压监控：内置输出电压监控和复位功能，提高系统可靠性。
• 可编程阈值：EN/UVLO阈值可编程，增强了灵活性。
• 过温保护：具备过温保护功能，工作温度范围为 - 40°C至 + 125°C，结温范围为 - 40°C至 + 150°C。

工作模式

PWM模式

PWM模式下，电感电流允许为负，提供恒定频率操作，适用于对开关频率敏感的应用。但在轻载时，效率低于PFM和DCM模式。

PFM模式

PFM模式禁用负电感电流，在轻载时跳过脉冲以提高效率。当输出电压达到设定值的102.3%时，高低侧FET关闭，进入休眠状态；当输出电压降至设定值的101.1%时，重新启动。该模式在轻载时效率高，但输出电压纹波较大，开关频率不恒定。

DCM模式

DCM模式在轻载时禁用负电感电流，实现比PFM模式更低负载下的恒定频率操作。其效率介于PWM和PFM模式之间，输出电压纹波与PWM模式相当，相对PFM模式较低。

关键参数计算

开关频率设置

通过在RT引脚连接电阻，可以将开关频率编程为400kHz至2.2MHz。开关频率与电阻值的关系为： [R{RT} cong frac{21000}{f{SW}} - 1.7] 其中，(R{RT})单位为kΩ，(f{SW})单位为kHz。若RT引脚悬空，默认开关频率为500kHz。

输入电压范围

最小和最大输入电压计算公式如下： [V{IN(MIN)} = frac{V{OUT} + (I{OUT(MAX)} times (R{DCR(MAX)} + R{DS - ONL(MAX)}))}{1 - (f{SW(MAX)} times t{OFF - MIN(MAX)})} + (I{OUT(MAX)} times (R{DS - ONH(MAX)} - R{DS - ONL(MAX)}))] [V{IN(MAX)} = frac{V{OUT}}{f{SW(MAX)} times t{ON - MIN(MAX)}}] 其中，(V{OUT})为稳态输出电压，(I{OUT(MAX)})为最大负载电流，(R{DCR})为电感的最坏情况直流电阻，(f{SW(MAX)})为最大开关频率，(t{OFF - MIN(MAX)})为最坏情况最小开关关断时间（160ns），(t{ON - MIN(MAX)})为最坏情况最小开关导通时间（80ns），(R{DS - ONL(MAX)})和(R{DS - ONH(MAX)})分别为低侧和高侧内部MOSFET的最坏情况导通电阻。

元件选择

输入电容

输入电容的RMS电流计算公式为： [I{RMS} = I{OUT(MAX)} times frac{sqrt{V{OUT} times (V{IN} - V{OUT})}}{V{IN}}] 当输入电压等于输出电压的两倍时，(I{RMS})达到最大值，即(I{RMS(MAX)} = I{OUT(MAX)} / 2)。应选择在RMS输入电流下温度上升小于 + 10°C的输入电容，推荐使用低ESR、高纹波电流能力的X7R陶瓷电容。输入电容值计算公式为： [C{IN} = frac{I{OUT(MAX)} times D times (1 - D)}{n times f{SW} times Delta V{IN}}] 其中，(D = V{OUT} / V{IN})为转换器的占空比，(f{SW})为开关频率，(Delta V_{IN})为允许的输入电压纹波，(n)为效率。

电感

电感的关键参数包括电感值（L）、饱和电流（(I{SAT})）和直流电阻（(R{DCR})）。电感值计算公式为： [L = frac{0.7 times V{OUT}}{f{SW}}] 应选择最接近计算值、低损耗、直流电阻尽可能小的电感，且电感的饱和电流额定值应高于峰值电流限制值（典型值6.7A）。

输出电容

推荐使用X7R陶瓷输出电容，其容量应能支持最大输出电流的50%作为动态阶跃负载，并将输出电压偏差控制在输出电压的±3%以内。最小输出电容计算公式为： [C{OUT} = frac{1}{2} times frac{I{STEP} times t{RESPONSE}}{Delta V{OUT}}] [t{RESPONSE} cong frac{0.35}{f{C}}] 其中，(I{STEP})为负载电流阶跃，(t{RESPONSE})为控制器的响应时间，(Delta V{OUT})为允许的输出电压偏差，(f{C})为目标闭环交叉频率，(f{SW})为开关频率。对于开关频率小于等于800kHz的情况，选择(f{C})为(f{SW})的1/10；对于开关频率大于800kHz的情况，选择(f{C})为80kHz。同时，应考虑陶瓷电容在直流偏置电压下的降额情况。

软启动电容

软启动电容用于减少浪涌电流，其最小值计算公式为： [C{SS} geq 28 times 10^{-6} times C{SEL} times V{OUT}] 软启动时间(t{SS})与软启动电容(C{SS})的关系为： [t{SS} = frac{C_{SS}}{5.55 times 10^{-6}}]

输入欠压锁定设置

通过连接从IN到SGND的电阻分压器，可以设置输入欠压锁定电平。将分压器的中心节点连接到EN/UVLO引脚，选择(R{TOP})为3.3MΩ，(R{BOTTOM})计算公式为： [R{BOTTOM} = frac{R{TOP} times 1.215}{(V{INU} - 1.215)}] 其中，(V{INU})为设备需要开启的电压，应确保(V{INU})高于0.8 x (V{OUT})，以避免在缓慢上电或下电时出现打嗝现象。

输出电压调节

对于MAX17634C，通过连接从输出电压节点（(V{OUT})）到SGND的电阻分压器来设置输出电压。将分压器的中心节点连接到FB引脚，电阻(R{U})计算公式为： [R{U} = frac{320}{f{C} times C{OUT_SEL}}] 电阻(R{B})计算公式为： [R{B} = frac{R{U} times 0.9}{(V{OUT} - 0.9)}] 应选择合适的(f{C})和(C{OUT})，使(R{B})和(R_{U})的并联组合小于50kΩ。

PCB布局指南

• 减少电感：所有承载脉冲电流的连接应尽可能短且宽，以减少电感。小电流环路面积有助于降低辐射EMI。
• 电容放置：陶瓷输入滤波电容应靠近IC的IN引脚，INTVCC引脚的旁路电容也应靠近该引脚，以减少走线电感的影响。
• 接地分离：模拟小信号地和开关电流的电源地应分开，并在开关活动最小的点连接，保持接地平面连续。
• 热性能：在器件的暴露焊盘下方提供多个连接到大地平面的热过孔，以提高散热效率。

典型应用电路

文档中给出了可调3.3V输出、可调5V输出、固定3.3V输出和固定5V输出的典型应用电路，为工程师提供了设计参考。

总结

MAX17634A/MAX17634B/MAX17634C系列同步降压DC - DC转换器以其高效、灵活和可靠的特点，适用于工业控制电源、通用负载点、分布式电源调节等多种应用场景。在设计过程中，合理选择元件和优化PCB布局是确保系统性能的关键。你在使用这款转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。