MAX20343/MAX20344：超低静态电流、低噪声3.5W升降压调节器的深度解析

在电子设备的电源管理领域，一款性能出色的升降压调节器对于确保设备的稳定运行和高效性能至关重要。今天，我们就来深入探讨Analog Devices公司推出的MAX20343/MAX20344超低静态电流、低噪声3.5W升降压调节器。

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一、产品概述

MAX20343/MAX20344专为需要长时间运行且能承受高电流突发的应用而设计，它是一款具有1A电流能力（3.5V时）的非反相升降压转换器。其独特的控制算法能够在降压、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。该器件的启动输入电压低至1.9V，几乎为零的最低工作电压能让用户从能源源中尽可能多地提取能量。同时，低电感和输出电容要求使其非常适合空间受限的应用。

二、应用领域

1. 生物识别光学传感

在包括光电容积脉搏波描记法（PPG）在内的生物识别光学传感应用中，MAX20343/MAX20344的小轻载输出电压纹波特性，可使PPG系统在低LED电流下无干扰运行。此外，其工作模式之间的无缝切换还能实现动态电压缩放（DVS），从而最小化LED的裕量并节省系统功率。

2. IoT和LPWAN

在物联网（IoT）和低功耗广域网（LPWAN）应用中，如LTE/NB - IoT、LTE/Cat - M1等，该器件的低噪声和高效率特性使其成为为无线电设备供电的理想选择。在需要超级电容器缓冲低功率密度电池以提供大电流突发的应用中，其超低工作电压能让用户从超级电容器中提取尽可能多的能量。

3. 工业传感器

在工业传感器应用中，MAX20343/MAX20344能够为传感器提供稳定的电源，确保传感器的精确测量和可靠运行。

三、特性与优势

1. 延长系统运行时间

• 超低的静态电流，典型值仅为3.5µA，有助于降低系统功耗，延长电池续航时间。
• 在500mV输入电压下可提供250mW输出功率，展现了其在低电压输入下的出色性能。

  2. 动态电压缩放（DVS）

  支持动态电压缩放功能，可根据系统的不同工作模式调整输出电压，提高系统效率。

  3. 低噪声和连续噪声特性

  具有低连续噪声特性，能有效减少对其他电路的干扰，适用于对噪声敏感的应用。

  4. 消除工作电压范围内的不连续性

  独特的控制算法确保在不同工作模式之间无缝切换，消除输出电压纹波中的不连续性，提高输出电压的稳定性。

  5. 自适应负载瞬态响应

  能够快速响应负载变化，最小化负载瞬态响应时间，确保系统在负载突变时的稳定运行。

  6. 灵活的控制选项

  提供高度可配置的I²C串行接口或单引脚启用的固定编程版本，满足不同应用的控制需求。

  7. 宽工作温度范围

  MAX20343的工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，MAX20344为 - 40°C至 + 125°C，适用于各种恶劣的工作环境。

  8. 小尺寸封装

  采用16凸点、1.77mm x 2.01mm、0.4mm间距WLP封装和12引脚、2.50mm x 2.50mm、0.5mm间距FC2QFN封装，适合对空间要求较高的应用。

四、电气特性

1. 输入电压范围

启动所需的输入电压范围为1.9V至5.5V，启动后内部自举功能可使器件在低至0.5V的输入电压下继续工作。

2. 静态电流

在不同工作条件下，静态电流表现出色。例如，在SwoFrcIN = 1、TA = + 85°C（MAX20343）时，静态电流典型值为3.51µA；在SwoFrcIN = 1、TA = + 125°C（MAX20344）时，静态电流为12.5µA。

3. 最大输出功率

在不同配置下，最大输出功率有所不同。例如，在积分器启用、VIN > 2.7V、VOUT ≥ 3.2V、BBstFETScale = 0、L = 1µH、COUT = 8µF时，最大输出功率可达3.5W。

五、典型应用电路

1. 光学心率LED电源

在光学心率LED电源应用中，可采用积分器禁用的配置，以满足快速响应的需求。此时，MAX20343/MAX20344可为LED提供稳定的电源，确保PPG系统的正常运行。

2. LPWAN无线电电源

在LPWAN无线电电源应用中，可启用积分器，以提高负载调节性能。该器件能够为LPWAN无线电设备提供高效、稳定的电源，确保通信的可靠性。

六、设计要点

1. 输入和输出电容选择

为确保系统的稳定性和低噪声性能，输入电容应选择有效电容值不小于5µF且不小于根据偏置电压和电容降额曲线确定的值；输出电容在BBstFETScale = 1时应等于根据最低预期VOUT从降额曲线确定的值，在BBstFETScale = 0时应为此值的两倍。

2. 电感选择

电感的选择应根据FET缩放设置进行优化。当BBstFETScale = 1时，需要2.2µH的电感；当BBstFETScale = 0时，需要1µH的电感。同时，还应考虑电感的物理尺寸、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

MAX20343/MAX20344支持I²C接口通信，可与主机控制器进行数据交互。在进行I²C通信时，需要注意时钟频率、起始和停止条件、数据传输和确认位等参数的设置。

七、总结

MAX20343/MAX20344升降压调节器凭借其超低静态电流、低噪声、高效能和灵活的控制选项等优点，在生物识别光学传感、IoT、LPWAN和工业传感器等众多应用领域展现出了卓越的性能。作为电子工程师，在设计电源管理电路时，我们可以充分利用该器件的特性，为系统提供稳定、高效的电源解决方案。同时，在实际应用中，我们还需要根据具体的设计需求，合理选择输入和输出电容、电感等元件，并正确配置I²C接口通信参数，以确保系统的最佳性能。你在使用类似的升降压调节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。