探秘MAXM17623/MAXM17624：高效降压电源模块的设计与应用

在电子设计领域，电源模块的性能和可靠性直接影响着整个系统的运行。今天，我们就来深入了解一下MAXM17623和MAXM17624这两款高频率同步降压DC - DC转换器模块，看看它们如何为我们的设计带来便利和高效。

文件下载：MAXM17623.pdf

一、产品概述

MAXM17623和MAXM17624属于喜马拉雅系列电压调节器IC和电源模块，它们的出现为电源供应解决方案带来了更凉爽、更小、更简单的选择。这两款模块集成了MOSFET、补偿组件和电感器，可在2.9V至5.5V的输入电压范围内工作，支持高达1A的负载电流，并且允许使用小型、低成本的输入和输出电容器。输出电压可以在0.8V至3.3V之间进行调整，大大减少了设计复杂度和制造风险，真正实现了即插即用的电源解决方案，有效缩短了产品上市时间。

二、关键特性

（一）易用性

1. 宽输入输出范围：输入电压范围为2.9V至5.5V，输出电压可在0.8V至3.3V之间灵活调整，能满足多种不同的应用需求。
2. 高精度反馈：反馈精度达到±1%，确保输出电压的稳定性。
3. 大电流输出：支持高达1A的输出电流，可应对较大负载。
4. 固定频率操作：MAXM17623以2MHz的固定开关频率运行，MAXM17624则以4MHz的固定开关频率运行，为设计提供了稳定的工作频率。
5. 全占空比操作：具备100%的占空比操作能力，适应不同的工作场景。
6. 内部补偿：采用内部补偿方式，减少了外部元件的使用，简化了设计。
7. 陶瓷电容兼容性：可以使用全陶瓷电容器，提高了电路的稳定性和可靠性。

（二）高效性

1. 模式可选：提供PWM或PFM模式供用户选择，在轻负载时可根据实际需求选择合适的模式，以提高效率。
2. 低关机电流：关机电流低至0.1μA（典型值），有效降低了功耗。

（三）灵活性

1. 软启动和预偏置启动：内部具备软启动功能，启动时间为固定的1ms，可减少输入浪涌电流；同时支持预偏置启动，适用于多种应用场景。
2. 电源良好输出：具有开漏电源良好输出（PGOOD引脚），方便用户监测输出电压状态。

（四）鲁棒性

1. 过温保护：具备过温保护功能，当结温超过165°C时，会自动关闭设备，待温度下降10°C后再重新开启，确保设备在安全的温度范围内工作。
2. 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，能适应恶劣的工作环境。
3. 坚固耐用：通过了跌落、冲击和振动标准（JESD22 - B103、B104、B111），保证了产品的可靠性。

三、工作模式

（一）PWM模式

在PWM模式下，模块输出电流允许为负，适用于对频率敏感的应用，能在所有负载下提供固定的开关频率操作。不过，与PFM模式相比，PWM模式在轻负载时效率较低。

（二）PFM模式

PFM模式可禁用模块的负输出电流，并在轻负载时跳过脉冲以提高效率。当电感电流的峰值连续64个周期小于350mA且电感电流达到零，同时FB引脚电压低于0.8V时，模块进入PFM模式。在PFM模式下，当FB引脚电压高于0.8V连续5个开关周期后，模块进入休眠状态；若FB引脚电压在LX进入高阻抗状态后的3个连续CLK下降沿内降至0.8V以下，模块则退出PFM模式。

四、引脚配置与功能

（一）引脚配置

MAXM17623和MAXM17624采用10引脚的uSLIC封装，引脚排列清晰，便于连接。

（二）引脚功能

PIN	NAME	FUNCTION
1	LX	电感器的开关节点，无需外部连接。
2	OUTSNS	模块输出电压的感测引脚，通过开尔文连接连接到输出电容器的正端。
3	FB	输出反馈连接引脚，连接到从OUT到SGND的外部电阻分压器的中心，用于设置输出电压。
4	PGOOD	开漏电源良好输出引脚，当输出电压高于目标调节电压的93.5%时输出高电平，低于90%时输出低电平。若不使用，可将该引脚悬空。
5	MODE	PWM或PFM模式选择输入引脚，连接到SGND可启用PWM模式，悬空则启用PFM模式。
6	OUT	模块输出引脚，连接输出电容器COUT到PGND。
7	EN	使能输入引脚，高电平使能设备，低电平禁用设备。
8	SGND	信号地引脚。
9	PGND	转换器的电源地引脚，需外部连接到电源接地平面，并在VIN旁路电容器的接地返回路径处将SGND和PGND引脚连接在一起。
10	IN	电源输入引脚，需使用电容器将IN引脚与PGND引脚去耦，并将电容器放置在靠近IN和PGND引脚的位置。

五、应用电路与设计要点

（一）典型应用电路

文档中给出了不同输出电压（0.8V、1.5V、3.3V）的典型应用电路示例，为工程师提供了参考。

（二）元件选择

1. 输入电容器：输入滤波电容器可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。输入电容器的RMS电流要求可通过公式 (I{RMS }=I{OUT (MAX) } × frac{sqrt{ VOUT timesleft(V{IN }-V{OUT }right)}}{V{IN }}) 计算，选择在RMS输入电流下温度上升小于 + 10°C的输入电容器，推荐使用低ESR、高纹波电流能力的陶瓷电容器，如X7R电容器。输入电容值可通过公式 (C{I N}=I{OUT(MAX) } × D × frac{(1-D)}{eta × f{S W} × Delta V_{I N}}) 计算。
2. 输出电容器：推荐使用小型陶瓷X7R级电容器，其主要功能是与内部电感器一起过滤设备产生的方波，存储足够的能量以支持负载瞬态条件下的输出电压，并稳定设备的内部控制环路。通常输出电容器的大小应能支持应用中最大输出电流50%的阶跃负载，使输出电压偏差小于3%。选择输出电容器时，需考虑陶瓷电容器的直流电压降额。
3. 输出电压调整：MAXM17623/MAXM17624的输出电压可在0.8V至3.3V之间编程，通过连接从输出到FB再到GND的电阻分压器来设置输出电压。选择R2小于37.4kΩ，并使用公式 (R 1=R 2 timesleft(frac{ Vout }{0.8}-1right)) 计算R1的值。

（三）PCB布局指南

1. 输入电容器应尽可能靠近IN和PGND引脚，输出电容器应尽可能靠近OUT和PGND引脚，以减少寄生电感和电阻。
2. 电阻反馈分压器应尽可能靠近FB引脚，确保反馈信号的准确性。
3. 所有PGND连接应连接到尽可能大的铜平面区域，使用多个过孔将内部PGND平面连接到顶层PGND平面，以降低接地阻抗。
4. 保持电源走线和负载连接短，使用厚铜PCB（2oz vs. 1oz）可提高满载效率。正确路由PCB走线至关重要，因为即使是微小的走线电阻也可能对效率产生明显影响。

六、电气特性与典型工作特性

文档详细列出了MAXM17623和MAXM17624的电气特性，包括输入电压范围、输入电源电流、使能阈值、开关频率、反馈电压精度等参数。同时，还给出了典型工作特性曲线，如效率与负载电流的关系、输出电压与负载电流的关系、负载瞬态响应等，帮助工程师更好地了解模块的性能。

七、保护功能

（一）过流保护

MAXM17623/MAXM17624具备强大的过流保护（OCP）方案，当检测到电感中的过流时，会通过检测高侧MOSFET和低侧MOSFET的电流，并与各自的限制值进行比较，来控制开关。当电感电流超过内部峰值电流限制（典型值为1.7A）时，高侧MOSFET关闭，低侧MOSFET开启，直到电感电流降至1.4A（典型值）以下的下一个CLK上升沿。当过载条件消除后，设备将输出调节到设定电压。

（二）热过载保护

热过载保护可限制设备的总功耗，当结温超过 + 165°C时，片上热传感器会关闭设备，关闭内部功率MOSFET，使设备冷却。当结温下降10°C后，热传感器会再次开启设备。

八、订购信息

MAXM17623和MAXM17624提供不同的型号和封装选项，具体订购信息如下：	PART NUMBER	TEMP RANGE	PIN - PACKAGE	VOUT (V)
MAXM17623AMB+	- 40°C to + 125°C	10 - pin 2.6mm x 2.1mm x 1.3mm uSLIC package	0.8 to 1.5
MAXM17623AMB+T	- 40°C to + 125°C	10 - pin 2.6mm x 2.1mm x 1.3mm uSLIC package	0.8 to 1.5
MAXM17624AMB+	- 40°C to + 125°C	10 - pin 2.6mm x 2.1mm x 1.3mm uSLIC package	1.5 to 3.3
MAXM17624AMB+T	- 40°C to + 125°C	10 - pin 2.6mm x 2.1mm x 1.3mm uSLIC package	1.5 to 3.3

其中，“+”表示无铅/符合RoHS标准的封装，“T”表示卷带包装。

总之，MAXM17623和MAXM17624这两款电源模块凭借其丰富的特性、良好的性能和完善的保护功能，为电子工程师在电源设计方面提供了一个优秀的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景，合理选择元件、优化PCB布局，以充分发挥模块的优势。大家在使用过程中有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。