探索MAX635/636/637：预设/可调输出CMOS反相开关稳压器的卓越性能

在电子设计领域，电源管理一直是至关重要的环节。今天，我们将深入探讨MAXIM公司的MAX635/636/637预设/可调输出CMOS反相开关稳压器，了解其特点、应用以及设计中的关键要点。

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一、产品概述

MAX635/636/637反相开关稳压器专为5mW至500mW范围内的最小元件DC - DC转换而设计。对于低功耗应用，仅需一个二极管、输出滤波电容和一个低成本电感；而对于高功率应用，则需要额外的MOSFET和驱动器。此外，芯片上还集成了低电池检测电路。

这三款稳压器分别预设了 - 5V、 - 12V和 - 15V的输出电压，但通过添加两个电阻，也可以将其设置为其他电压水平。MAXIM公司还生产一系列升压、降压和反相DC - DC转换器，具有逻辑电平关断、可调振荡器频率和外部MOSFET驱动等功能。

二、产品特点与优势

（一）预设与可调输出

提供预设的 - 5V、 - 12V、 - 15V输出电压，同时可通过两个电阻实现输出电压的可调，满足不同应用场景的需求。

（二）高效率

典型效率可达85%，能够有效降低功耗，提高能源利用效率。

（三）外部元件少

仅需3个外部元件，简化了电路设计，降低了成本和电路板空间占用。

（四）低功耗

典型工作电流仅80μA，适用于对功耗要求较高的便携式设备。

（五）低电池检测功能

集成低电池检测器，可及时检测电池电量变化，为系统提供保护。

三、应用领域

（一）最小元件、高效率DC - DC转换器

凭借其少元件和高效率的特点，可广泛应用于需要高效电源转换的电路中。

（二）便携式仪器

低功耗和小体积的优势使其成为便携式仪器的理想选择，能够延长电池续航时间。

（三）电池电源转换

可将电池的正电压转换为所需的负电压，为电路提供合适的电源。

（四）板级DC - DC转换

在电路板级的电源转换中发挥重要作用，实现不同电压之间的转换。

四、引脚配置与功能

（一）引脚配置

MAX635/636/637采用DIP/SO封装，引脚包括 - VOUT、LBO、LBI、GND、 + Vs、LX、VFB、VREF等。

（二）引脚功能

• - VOUT：固定输出操作的检测输入，内部连接到输出。
• LBO：低电池检测器输出，当LBI引脚电压低于1.31V时，作为开漏N沟道MOSFET吸收电流。
• LBI：低电池检测器输入，用于检测电池电压。
• GND：接地引脚。
• + Vs：正电源电压，范围为 + 2V至 + 16.5V。
• LX：通过内部P沟道功率MOSFET驱动外部电感。
• VFB：反馈输入，当连接到VREF时为固定输出操作；当连接外部分压器时为可调输出操作。
• VREF：带隙基准电压输出。

五、工作原理

（一）反相转换原理

当开关闭合时，充电电流流经电感，产生磁场；当开关断开时，电流继续沿原方向流经电感，通过二极管对电容充电，使电容获得负电压。MAX635/636/637通过控制开关的通断来调节负输出电压的大小。

（二）基本电路操作

当输出电压高于预设水平时，误差比较器输出低电平，LX引脚的MOSFET以时钟频率开关。在振荡器低电平期间，电流通过LX引脚流向外部电感；当振荡器输出高电平时，MOSFET关断，电流继续流经电感，二极管导通，对输出滤波电容进行负充电。

六、电感选择

电感的选择对于DC - DC转换器的性能至关重要。电感的选择取决于所需输出功率、输入电压（或输入电压范围）以及转换器的振荡器频率和占空比。

（一）电感值要求

• 足够低：电感值要足够低，以确保在最坏情况下（最低输入电压）能够存储足够的能量。如果电感值过高，可能导致无法提供足够的负载电流，负载调节性能变差。
• 足够高：电感值也要足够高，以避免在最坏情况下（最高输入电压）产生过大的峰值电流，防止晶体管过应力或电感磁芯饱和。

（二）电感选择公式

[I{pk}=frac{V{OUT} + V{DIODE}}{(0.25)(V{IN}-V{SW})}(I{OUT})] [L=frac{V{IN}-V{SW}}{I{pk}}(t{ON})] 其中，(V_{SW})是开关导通时的电压降。

（三）实例计算

例如，将 + 5V ± 10%的输入转换为 - 12V、12mA的输出，使用肖特基二极管（1N5817）和MAX636A。计算得到最大允许电感值为136μH，最小允许电感值为105μH，因此选择120μH的电感较为合适。

七、其他关键设计要点

（一）低电池检测器

LBO引脚在LBI引脚电压低于1.31V时吸收电流。可通过外部分压器调整低电池检测器的触发电压，若需要迟滞功能，可在LBO和LBI之间添加电阻。

（二）固定或可调输出

对于预设输出电压，将VFB连接到VREF即可；若需要其他输出电压，可通过连接外部分压器到VFB来实现。

（三）外部二极管

为避免过大的损耗，二极管应具有快速导通时间。对于低功率电路（峰值电流小于100mA），可使用信号二极管如1N4148；对于高电流电路或追求最大效率的低功率电路，推荐使用1N5817系列肖特基二极管。

（四）输出滤波电容

MAX635/636/637的输出纹波由两部分组成，为了最小化输出纹波，建议使用高质量的铝电解电容或钽电容，通常在100μF至500μF范围内，并与0.1μF的陶瓷电容并联。

（五）旁路和补偿

为确保MAX635/636/637正常工作，需要在 + Vs和GND之间直接连接一个10μF的旁路电容，同时将VREF引脚通过0.1μF电容旁路到地。当电压设置电阻值超过50kΩ时，可在R3上并联一个100pF至10nF的补偿电容，以改善反馈响应。

八、总结

MAX635/636/637预设/可调输出CMOS反相开关稳压器以其少元件、高效率、低功耗等特点，在电源管理领域具有广泛的应用前景。在设计过程中，合理选择电感、二极管、滤波电容等外部元件，并注意旁路和补偿措施，能够充分发挥其性能优势，为电子系统提供稳定可靠的电源。各位工程师在实际应用中，是否遇到过类似稳压器的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。