MAX17503：4.5V - 60V、2.5A高效同步降压DC - DC转换器

在电子设计领域，电源管理一直是至关重要的环节。一款性能出色的DC - DC转换器能够为系统提供稳定、高效的电源供应，从而保障整个系统的稳定运行。今天，我们就来详细探讨一下Maxim Integrated推出的MAX17503和MAX17503S这两款高效同步降压DC - DC转换器。

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一、产品概述

MAX17503/MAX17503S属于Himalaya系列电压调节器IC，它们具备高集成度和出色的性能，能够实现更凉爽、更小且更简单的电源解决方案。该转换器支持4.5V至60V的宽输入电压范围，可提供高达2.5A的输出电流，输出电压范围为0.9V至90%VIN 。内置补偿功能使得在整个输出电压范围内无需外部补偿组件，大大简化了设计。反馈（FB）调节精度在 - 40°C至 + 125°C的温度范围内可达±1.1% 。

二、产品特性

（一）控制模式灵活

MAX17503/MAX17503S采用峰值电流模式控制架构，通过MODE引脚可以实现PWM（脉冲宽度调制）、PFM（脉冲频率调制）和DCM（不连续导通模式）三种控制模式。

• PWM模式：在所有负载下提供恒定频率操作，适用于对开关频率敏感的应用。但在轻负载下，其效率相对PFM和DCM模式较低。
• PFM模式：禁用负电感电流，并在轻负载时跳过脉冲以提高效率。当输出电压达到标称电压的102.3%时，进入休眠模式，以节省静态电流；当输出电压降至101.1%时，恢复正常工作。不过，该模式下输出电压纹波较大，且轻负载时开关频率不恒定。
• DCM模式：在轻负载下实现恒定频率操作，不跳过脉冲，仅禁用负电感电流，效率介于PWM和PFM模式之间。

（二）功能丰富

• 可编程软启动：用户可以通过连接电容到SS引脚来设置软启动时间，减少输入浪涌电流。
• 输出使能/输入欠压锁定（EN/UVLO）：允许用户在所需的输入电压水平下开启器件。
• 开漏RESET引脚：在输出电压成功调节后，为系统提供延迟的电源良好信号。
• 外部时钟同步（SYNC）：内部振荡器可与SYNC引脚的外部时钟信号同步，外部时钟频率需在1.1 x fSW至1.4 x fSW之间，最小脉冲宽度应大于50ns 。

（三）高效节能

• 高转换效率：峰值效率可达94%，PFM和DCM模式在轻负载下具有较高的效率。
• 低静态电流：关机电流典型值为2.8µA 。

（四）可靠运行

• 打嗝模式电流限制和自动重试启动：在过载和输出短路情况下，提供强大的过流保护。
• 内置输出电压监控：通过RESET引脚监控输出电压。
• 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 。

三、电气特性

（一）输入电源

输入电压范围为4.5V至60V，输入关机电流典型值为2.8µA 。不同模式下的输入静态电流也有所不同，例如在PFM模式下，VFB = 1V且MODE = open时，输入静态电流典型值为162µA 。

（二）使能/欠压锁定（EN/UVLO）

EN/UVLO阈值在上升和下降时有所不同，上升阈值典型值为1.215V，下降阈值典型值为1.09V 。输入泄漏电流在V EN/UVLO = 0V且TA = + 25ºC时，范围为 - 50nA至 + 50nA 。

（三）LDO

VCC输出电压范围在6V < VIN < 60V且IVCC = 1mA时为4.75V至5.25V 。VCC电流限制典型值为54mA，VCC压差在VIN = 4.5V且IVCC = 20mA时为4.05V 。

（四）功率MOSFET和BST驱动器

高端nMOS导通电阻典型值为165mΩ，低端nMOS导通电阻典型值为80mΩ 。LX泄漏电流在TA = + 25ºC时，范围为 - 2µA至 + 2µA 。

（五）软启动（SS）

充电电流在VSS = 0.5V时，典型值为5µA 。

（六）反馈（FB）

FB调节电压在 - 40ºC ≤ TA ≤ + 125ºC时，范围为0.89V至0.91V 。FB输入偏置电流在0 < VFB < 1V且TA = + 25ºC时，范围为 - 50nA至 + 50nA 。

（七）电流限制

峰值电流限制阈值典型值为3.7A，失控电流限制阈值典型值为4.3A，谷值电流限制阈值在不同模式下有所不同。

四、应用信息

（一）元件选择

• 输入电容：输入滤波电容可减少从电源汲取的峰值电流，降低输入电压纹波。应选择在RMS输入电流下温度上升小于 + 10ºC的电容，推荐使用低ESR陶瓷电容。输入电容的RMS电流要求可通过公式计算，输入电容值可根据公式[C{IN}=frac{I{OUT(MAX)} × D ×(1 - D)}{eta × f{SW} × Delta V{IN}}]计算。
• 电感：选择电感时，需考虑电感值、饱和电流和直流电阻。电感值可根据公式[L=frac{V{OUT}}{f{SW}}]计算，饱和电流额定值应高于峰值电流限制值3.7A 。
• 输出电容：推荐使用X7R陶瓷输出电容，其在工业应用中具有良好的温度稳定性。输出电容的大小应能支持50%最大输出电流的阶跃负载，输出电压偏差控制在输出电压变化的3%以内。最小输出电容值可通过公式[C{OUT}=frac{1}{2} × frac{I{STEP} × t{RESPONSE}}{Delta V{OUT}}]计算。
• 软启动电容：通过连接电容到SS引脚来设置软启动时间，最小软启动电容值可根据公式[C{SS} geq 28 × 10^{-6} × C{SEL} × V{OUT}]计算，软启动时间与电容值的关系为[t{SS}=frac{C_{SS}}{5.55 × 10^{-6}}]。

（二）参数设置

• 设置开关频率（RT）：通过连接电阻从RT引脚到SGND可将开关频率编程为100kHz至2.2MHz 。开关频率与电阻值的关系为[R{RT} cong frac{21 × 10^{3}}{f{SW}}-1.7]，若RT引脚开路，器件将以默认的500kHz频率运行。
• 设置输入欠压锁定电平：通过连接电阻分压器从VIN到SGND，并将分压器的中心节点连接到EN/UVLO引脚，可设置器件开启的电压。
• 调节输出电压：通过连接电阻分压器从输出电容的正端到SGND，并将分压器的中心节点连接到FB引脚，可设置输出电压。电阻R3和R4的值可根据公式计算。

（三）PCB布局指南

• 所有承载脉冲电流的连接应尽可能短且宽，以减少电感。
• 陶瓷输入滤波电容应靠近IC的VIN引脚放置，VCC引脚的旁路电容也应靠近引脚放置。
• 模拟小信号地和开关电流的功率地应分开，在VCC旁路电容的返回端连接。
• 接地平面应尽可能连续，避免高开关电流的走线直接跨越接地平面的不连续处。
• 在器件的暴露焊盘下方应提供多个热过孔，以连接到大面积接地平面，提高散热效率。

五、典型应用电路

文档中给出了不同输出电压和开关频率的典型应用电路，包括5V输出、500kHz开关频率；3.3V输出、500kHz开关频率；5V输出、1MHz开关频率；3.3V输出、1MHz开关频率以及3.3V输出、100kHz开关频率等电路示例，为工程师的设计提供了参考。

六、总结

MAX17503/MAX17503S是一款功能强大、性能出色的同步降压DC - DC转换器，具有宽输入电压范围、高转换效率、灵活的控制模式和丰富的保护功能等优点。在工业电源、基站电源、通用负载点等应用中具有广泛的应用前景。工程师在设计过程中，应根据具体的应用需求，合理选择元件、设置参数，并遵循PCB布局指南，以确保系统的稳定运行。大家在使用这款转换器的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。