MAX8569A/MAX8569B：200mA 升压转换器的卓越之选

在电子设计领域，升压转换器是一种常见且关键的元件，它能够将较低的输入电压转换为较高的输出电压，以满足各种电子设备的供电需求。今天，我们就来详细探讨一下 Maxim 公司推出的 MAX8569A/MAX8569B 200mA 升压转换器，看看它有哪些独特的特性和应用场景。

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一、产品概述

MAX8569A/MAX8569B 是两款低静态电流的升压调节器，它们能够在 1.5V 至 5.5V 的输入源下，提供高达 5.5V 的输出电压，最大输出电流可达 200mA。内置的同步整流器使得该转换器的效率超过 90%，同时通过省去外部肖特基二极管，实现了小尺寸和低成本的设计。

其中，MAX8569A 提供可调输出电压，而 MAX8569B 则固定输出 3.0V 或 3.3V。此外，MAX8569B 还具备电源就绪复位输出（RST）功能，用于指示输出已达到稳定状态。在关机状态下，所有设备都会将电池输入连接到输出，这使得当转换器关闭时，输入电池可以作为备用电源或实时时钟电源使用。

二、产品特性

1. 高输出电流与宽输入电压范围

可提供超过 200mA 的可用输出电流，输入电压范围为 1.5V 至 5.5V，能够适应多种电池供电的应用场景，如使用两节碱性电池、两节镍氢电池或一节锂离子电池的设备。

2. 高效与低功耗

最高效率可达 95%，典型静态电流仅 7µA，关机状态下的供电电流小于 1µA，有助于延长电池寿命，适用于对功耗要求较高的低功耗应用。

3. 同步整流与电流限制

内置同步整流器，无需外部肖特基二极管，不仅提高了效率，还减小了电路板空间和成本。开关电流限制为 750mA，确保了转换器的安全性和稳定性。

4. 多种输出选项

MAX8569A 输出电压可调，范围为 2V 至 5.5V；MAX8569B 提供固定的 3.0V 或 3.3V 输出，满足不同应用的需求。

5. 电源就绪复位输出（MAX8569B）

RST 输出可作为逻辑控制信号，用于通知微处理器输出已达到稳定状态，方便系统的初始化和控制。

三、应用领域

该转换器适用于多种电子设备，包括但不限于：

• 医疗诊断设备：对电源的稳定性和效率要求较高，MAX8569A/MAX8569B 的高性能特性能够满足其需求。
• 无绳电话：需要低功耗和小尺寸的电源解决方案，以延长电池使用时间和减小设备体积。
• 电池备份系统：在关机状态下，电池输入可直接连接到输出，为备用设备提供电源。
• 数码相机、PC 卡、PDA 和智能手机：这些设备通常需要稳定的 3.3V 或 5V 电源，MAX8569A/MAX8569B 能够提供可靠的供电支持。

四、电气特性

1. 绝对最大额定值

• 各引脚对 GND 的电压范围为 -0.3V 至 +6V，SHDN 引脚对 GND 的电压范围为 -0.3V 至 (VOUT + 0.3V)。
• LX 引脚的电流峰值为 1.5A。
• 不同封装的连续功率耗散有所不同，6 引脚 SOT23 在 +70°C 时为 727mW，6 引脚 TDFN 3mm x 3mm 在 +70°C 时为 1454mW。
• 工作温度范围为 -40°C 至 +85°C，结温为 +150°C，存储温度范围为 -65°C 至 +150°C，焊接时引脚温度为 +300°C（10s）。

2. 电气参数

• 电池输入范围：1.5V 至 5.5V。
• 启动电压：在不同温度和负载条件下有所变化，TA = +25°C 时为 1.22V 至 1.5V，TA = -40°C 至 +85°C 时为 1.24V。
• 输出电压：MAX8569A 可调范围为 2.0V 至 5.5V，MAX8569BETT30 固定为 3.0V，MAX8569B 固定为 3.3V。
• 反馈阈值：MAX8569A 在 TA = +25°C 时为 1.208V 至 1.248V，TA = -40°C 至 +85°C 时为 1.203V 至 1.253V。
• 开关电流限制：n 通道开关电流限制在 TA = +25°C 时为 650mA 至 920mA，TA = -40°C 至 +85°C 时为 600mA 至 975mA。

五、典型工作特性

1. 效率与负载电流关系

从效率与负载电流的特性曲线可以看出，在不同的输入电压和输出电压条件下，转换器的效率随着负载电流的变化而变化。一般来说，在中等负载电流下，效率能够达到较高水平，这对于大多数实际应用是非常有利的。例如，当 VOUT = 3.3V，VIN = 2V 时，负载电流为 40mA 时效率可达 88%。

2. 最大输出电流与电池电压关系

最大输出电流随着电池电压的升高而增加，这表明在较高的电池电压下，转换器能够提供更大的输出功率。这对于需要高功率输出的应用来说是一个重要的参考指标。

3. 其他特性

还包括启动电压与负载电阻的关系、输出电压和输入电流与输入电压的关系等特性曲线，这些曲线能够帮助工程师更好地理解转换器在不同工作条件下的性能，从而进行合理的设计。

六、引脚描述

1. SHDN

关机输入引脚，将其拉低可使 MAX8569 进入关机模式，输入电流降至小于 1µA；拉高则为正常工作模式。同时，该引脚的阈值为 1.228V，可用于低电量检测。

2. BATT

电池电压连接引脚，需连接 1.5V 至 5.5V 的电源，并使用 10µF 或更大的陶瓷电容旁路至 GND。

3. GND

接地引脚。

4. LX

电感连接引脚，连接电感的开关侧。在关机状态下，该引脚与 OUT 相连。

5. OUT

输出电压引脚，需使用 10µF 或更大的陶瓷电容旁路至 GND。在关机状态下，该引脚与 LX 相连，同时也是 IC 的自举电源输入。

6. FB（MAX8569A）

反馈输入引脚，通过连接外部电阻分压器的中心抽头至 OUT 和 GND 之间，可设置输出电压，VFB 调节至 1.228V。

7. RST（MAX8569B）

复位输出引脚，为开漏输出。当输出电压上升到标称稳压电压的 90%以上时，该引脚变为高阻态；当输出低于标称稳压电压的 90%时，引脚拉低。在关机状态下，该引脚为高阻态。

8. EP（TDFN 封装）

外露焊盘，连接到 PCB 的接地平面，以提高热性能。

七、详细设计指南

1. 控制方案

MAX8569A/MAX8569B 采用电流限制控制方案，在宽输出电流范围内提供超低静态电流和高效率。开关周期不受振荡器控制，当电感电流达到 780mA（典型值）的 n 通道电流限制，或达到 5µs 的最大 n 通道开关导通时间时，开关导通时间结束。随后，同步整流器导通，分流 MOSFET 体二极管，电感电流在另一个周期开始前降至零。当下一个周期到来时，误差比较器检测到输出电压低于稳压阈值。

2. 关机操作

将 SHDN 引脚拉低可关闭转换器，使输入电流小于 1µA。在关机状态下，电池输入通过电感和内部同步整流器连接到输出，可为备用设备提供电源，无需额外的备份电池。将 SHDN 引脚拉高至 VOUT 可使转换器正常工作。

3. 低电量检测

利用 SHDN 引脚的跳闸阈值（1.228V）可作为输入电压检测器。当电池电压降至设定水平时，禁用 IC。通过使用电阻分压器（如 R1 和 R2）设置电池检测电压，选择 R2 在 100kΩ 至 1MΩ 之间以最小化电池消耗。计算公式为：[R 1=R 2 times(( VOFF / V overline{SHDN})-1)]，其中 VOFF 是器件关闭时的电池电压，(V overline{SHDN}=1.228 ~V)。为减少输入纹波的影响，可在 SHDN 引脚与 GND 之间连接一个低值电容（C2），选择 C2 使 R1、C2 的时间常数大于 2ms。

4. 电源就绪复位（MAX8569B）

RST 输出可连接一个 100kΩ 至 1MΩ 的上拉电阻至 OUT，为微处理器提供逻辑控制信号。当复位功能不用时，将 RST 引脚连接到 GND。

5. 输出电压设置（MAX8569A）

MAX8569A 的输出电压可在 2V 至 5.5V 之间调节。通过连接一个电阻分压器（如 R3 和 R4）从输出到地，并将 FB 引脚连接到中心抽头，可设置所需的输出电压。选择 R4 在 100kΩ 至 1MΩ 之间，R3 的计算公式为：[R3 =R 4 times(( VOUT / V F B)-1)]，其中 VOUT 是所需的输出电压，VFB 为 1.228V。

6. 电感选择

控制方案允许在选择电感时具有一定的灵活性。大多数应用中，10µH 的电感表现良好，但也可以使用 4.7µH 至 100µH 的电感。较小的电感值通常具有较小的物理尺寸，但当电感值过大，导致在最大导通时间（5µs）结束前无法达到最大电流限制（780mA）时，输出功率会降低。为获得最大输出电流，选择电感 L 需满足以下条件： [OUT(MAX) =frac{frac{0.78 A}{2} timesleft(V{B A T T(M I N)}-frac{0.78 A}{2} timesleft(R{N C H}+R{L}right)right)}{V{OUT }}] [frac{V{BATT(MAX) } × 1 mu s}{0.78 A}{BATT(MIN)} × 5 mu s}{0.78 A}] 其中 RL 是电感的串联电阻，RNCH 是内部 n 通道 MOSFET 的 RDS(ON)（典型值为 0.3Ω）。

7. 电容选择

选择输出电容以实现所需的输出纹波百分比，计算公式为： [COUT >left(0.5 × L × 0.780 A^{2}right) /left(r % × V_{OUT }^{2}right)] 其中 L 是电感值，r 是所需的输出纹波百分比。22µF 的陶瓷电容是一个不错的起始值。输入电容可减小从电池汲取的峰值电流，其值可与输出电容相同。使用更大的输入电容可进一步降低输入纹波并提高效率。

8. PCB 布局与接地

精心设计的 PCB 布局对于减小接地反弹和噪声非常重要。保持 IC 的 GND 引脚与输入和输出滤波电容的接地引脚之间的距离小于 0.2in（5mm），并尽量缩短所有连接到 FB 和 LX 引脚的线路长度。特别是使用外部反馈电阻时，应将其尽可能靠近 FB 引脚放置。为了最大化输出功率和效率，最小化输出纹波电压，建议使用接地平面，并将 IC 的 GND 引脚直接焊接到接地平面上。MAX8569A/MAX8569B 评估套件中提供了一个示例布局，可加快设计速度。

八、总结

MAX8569A/MAX8569B 升压转换器以其高效率、低功耗、小尺寸和多种输出选项等优点，成为了众多电子设备电源设计的理想选择。无论是在医疗设备、通信设备还是消费电子等领域，都能够发挥出其卓越的性能。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择电感、电容等外部元件，并注意 PCB 布局和接地，以确保转换器能够稳定、高效地工作。你在实际设计中是否使用过类似的升压转换器呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。