MAX1742/MAX1842：高效降压调节器的设计与应用

在电子设备的电源管理领域，降压调节器是至关重要的组件，它能够将较高的输入电压转换为适合设备使用的较低电压。今天，我们就来深入了解一下 Maxim 公司推出的两款优秀的降压调节器——MAX1742 和 MAX1842。

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一、产品概述

MAX1742/MAX1842 是具有同步整流和内部开关的 1A/2.7A、1MHz 降压调节器，采用了恒定关断时间、脉冲宽度调制（PWM）技术，非常适合笔记本和亚笔记本电脑中 5V 和 3.3V 到低电压的转换应用。这两款器件具有内部同步整流功能，不仅提高了效率，还减少了外部组件的数量，无需外部肖特基二极管。

二、产品特性

1. 高效性能

• 内部集成了 90mΩ PMOS 功率开关和 70mΩ NMOS 同步整流开关，能够轻松提供高达 1A 的连续负载电流，最高效率可达 95%。
• 在轻载时采用独特的 Idle Mode™ 模式，可保持高效率。

2. 输出电压灵活

• 可预设 2.5V、1.8V 或 1.5V 输出电压，也可在 1.1V 至输入电压之间进行调节。
• 输入电压范围为 3V 至 5.5V，适用于多种电源场景。

3. 其他特性

• ±1% 的输出精度，确保输出电压的稳定性。
• 可编程的恒定关断时间操作，开关频率最高可达 1MHz，用户可根据需求优化效率、输出开关噪声、组件尺寸和成本之间的权衡。
• 具有可调软启动功能，可限制启动时的浪涌电流。
• 100% 占空比模式，适用于低压差操作。
• 低功耗关断模式，可将输入与输出断开，使电源电流降至 1µA 以下。

三、工作模式

1. 恒定关断时间模式

当 PMOS 开关电流大于空闲模式阈值电流时，调节器进入恒定关断时间模式，此时调节比较器在每个关断时间结束时打开 PMOS 开关，使器件保持连续导通模式。

2. 空闲模式

在轻载情况下，当 PMOS 开关电流小于空闲模式阈值电流时，器件切换到脉冲跳过的空闲模式，通过跳过周期来提高轻载效率，减少过渡和栅极电荷损失。

3. 100% 占空比操作

当输入电压接近输出电压时，占空比增加，直到 PMOS MOSFET 持续导通。此时的压差电压是输出电流乘以内部 PMOS 开关的导通电阻和电感中的寄生电阻。

4. 关断模式

将 SHDN 引脚驱动为逻辑低电平，可使 MAX1742/MAX1842 进入低功耗关断模式，将电源电流降低至小于 1µA。

四、设计步骤

1. 选择开关频率

建议从 1MHz 开始，可参考最大推荐工作频率与输入电压的关系图（Figure 3）来确定合适的频率。

2. 确定恒定关断时间

根据输入电压、输出电压和开关频率来选择恒定关断时间。

3. 选择 RTOFF

根据关断时间选择 RTOFF，推荐值范围为 36kΩ 至 430kΩ，对应关断时间为 0.4µs 至 4µs。

4. 选择电感

电感的选择需要考虑输出电压、关断时间和峰峰值电感电流。一般来说，选择电感时应使纹波电流与负载电流的比例约为 25%（LIR = 0.25）。

5. 选择电容

• 输入滤波电容：应选择低 ESR 和低 ESL 的电容，距离 IN 引脚不超过 5mm。
• 输出滤波电容：影响输出电压纹波、输出负载瞬态响应和反馈环路稳定性，需要满足一定的 ESR 和电容值要求。

五、注意事项

1. 热阻和功耗

结到环境的热阻 θJA 高度依赖于 IC 引脚周围的铜面积。在散热设计时，应将连接在 IC 上的铜面积均匀分布在高电流引脚之间。

2. 频率变化

随着输出电流的增加，NMOS 和 PMOS 开关上的电压降会增加，电感上的电压会降低，导致频率下降。频率变化可通过公式 (Delta f{PWM}=-I{OUT } × RPMOS /left(V{IN} × t{OFF }right)) 进行近似计算。

3. 电路布局和接地

良好的布局对于实现 MAX1742/MAX1842 的预期输出功率、高效率和低噪声至关重要。应尽量减少开关电流和高电流接地环路，将输入电容、输出电容和 PGND 连接在一起，并在一点连接到 GND。

六、总结

MAX1742/MAX1842 是两款性能出色的降压调节器，具有高效、灵活的特点，适用于多种低电压转换应用。在设计过程中，我们需要根据具体需求选择合适的组件，并注意热阻、频率变化和电路布局等问题，以确保调节器的稳定运行。你在使用这两款调节器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。