MAX770 - MAX773：高效低功耗升压DC - DC控制器的卓越之选

在电子设备的电源管理领域，高效、低功耗的升压DC - DC控制器一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来深入探讨一下MAXIM公司的MAX770 - MAX773系列升压DC - DC控制器，看看它们在实际应用中究竟有哪些独特的优势和特点。

文件下载：MAX773.pdf

一、产品概述

MAX770 - MAX773是一系列BiCMOS升压开关模式电源控制器，能够提供预设的5V、12V和15V输出电压，同时还支持可调输出操作。其独特的控制方案结合了脉冲频率调制（PFM）和脉冲宽度调制（PWM）的优点，在宽输出电流范围内实现了高效率，并且相比以往的PFM设备，具有更高的输出电流能力。

1. 高效率与低功耗

该系列控制器在10mA至1A的负载范围内可实现高达90%的效率，最大电源电流仅为110µA，关机电流最大为5µA。这种低功耗特性使得它们非常适合电池供电的应用，能够有效延长设备的续航时间。

2. 宽输入电压范围

MAX770/MAX771/MAX772可接受2V至16.5V的输入电压，MAX773则可接受3V至16.5V的输入电压。此外，MAX773还具有内部并联稳压器，能够适应更高的输入电压，为设计提供了更大的灵活性。

3. 可调输出电压

输出电压可以预设为5V、12V或15V，也可以通过两个电阻进行调节，满足不同应用的需求。

二、应用领域

MAX770 - MAX773系列控制器具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：

• 掌上电脑和手持终端：为设备提供稳定的电源，确保其正常运行。
• 高效DC - DC转换器：实现高效的电压转换，提高能源利用率。
• 电池供电应用：低功耗特性使其成为电池供电设备的理想选择。
• 正液晶偏置发生器：为液晶显示屏提供合适的偏置电压。
• 便携式通信设备：保障通信设备的稳定供电。
• 闪存编程器：为闪存编程提供必要的电源支持。

三、技术特点

1. 电流限制PFM控制方案

该控制方案结合了PFM转换器的超低电源电流和PWM转换器的高满载效率。与传统PFM转换器不同，MAX770 - MAX773使用感测电阻来控制峰值电感电流，并以高达300kHz的高开关频率工作，允许使用小型外部组件。

2. 低电压启动振荡器

MAX770/MAX771/MAX772具有低输入电压启动振荡器，在自举模式下使用内部反馈电阻时，可确保在低至2V的无负载情况下启动。而MAX773在所有模式下的最小启动电压为3V。

3. 外部晶体管控制

推荐使用N沟道MOSFET作为功率开关，MAX773还可以驱动NPN晶体管，但在确定基极电流时需要格外小心。

4. 关机模式

当SHDN引脚为高电平时，MAX770 - MAX773进入关机模式，此时内部偏置电路关闭，输出电压降至输入电压以下一个二极管压降，电源电流降至小于5µA。

5. 低电池检测器

MAX773提供低电池比较器，当LBI引脚电压低于参考电压时，LBO引脚（开漏输出）变为低电平。比较器的20mV迟滞增加了抗噪能力，防止LBO引脚反复触发。

四、设计要点

1. 设置输出电压

首先要确定工作模式，自举模式提供更高的输出电流能力，非自举模式则可降低电源电流。对于可调输出操作，选择10kΩ至500kΩ范围内的反馈电阻R1，并根据公式 (R2=(R1)(frac{V{OUT}}{V{REF}} - 1)) 计算R2的值，其中 (V_{REF}=1.5V)。对于预设输出操作，将FB引脚接地。

2. 并联稳压器操作

使用并联稳压器时，将SGND引脚连接到地，并在V+和SGND之间放置一个0.1µF的电容器。选择RsHUNT使得 (1mA ≤ I{SHUNT} ≤ 20mA)，并使用公式 (R{SHUNT}(max)=frac{V{IN}(min) - V{SHUNT}(max)}{I{SHUNT}}) 计算并联电阻的值，其中 (V{SHUNT}(max)=6.3V)。

3. 确定RSENSE

根据典型工作特性图和理论输出电流曲线选择RSENSE，确保在最低输入电压下有足够的输出电流。

4. 确定电感（L）

实际电感值范围为10µH至300µH，大多数应用中20µH是一个不错的选择。选择电感时要确保电流在不小于2µs的时间内上升到 (I_{LIM}/2)，以提高轻载效率和最小化输出纹波。

5. 功率晶体管选择

对于MAX770/MAX771/MAX772，推荐使用N沟道MOSFET；对于MAX773，尽可能使用N - FET，若使用NPN晶体管，要特别注意基极电流的确定。

6. 二极管选择

由于MAX770 - MAX773的高开关频率，推荐使用肖特基二极管，如1N5817 - 1N5822。确保二极管的平均电流额定值超过RSENSE设定的峰值电流限制，并且其击穿电压超过输出电压。

7. 电容器选择

• 输出滤波电容器：选择低等效串联电阻（ESR）的电容器，以降低输出电压的纹波。
• 输入旁路电容器：降低从电压源汲取的峰值电流，并减少MAX770 - MAX773开关动作在电压源处引起的噪声。
• 参考电容器：在REF引脚处旁路一个0.1µF的电容器。

8. 设置低电池检测器电压

选择10kΩ至500kΩ之间的R3，并根据公式 (R4=(R3)(frac{V{TRIP} - V{REF}}{V{REF}})) 计算R4的值，其中 (V{REF}=1.5V)。

五、应用注意事项

1. 高输入/输出电压操作

MAX773的并联稳压器输入允许将高电压转换为非常高的电压。使用外部逻辑电平N - FET作为功率开关，并确保所有外部组件能够承受非常高的输出电压。

2. 低输入电压操作

当使用随时间衰减的电源（如电池）时，要确保VEXT高于FET的阈值电压，或者使用电压检测器在输入电源电压降至预定最小值以下时将IC置于关机模式。

3. 带负载启动

MAX770 - MAX773在自举模式下低输入电压时不适合在满载下启动。

4. 布局考虑

由于高电流水平和快速开关波形会辐射噪声，因此正确的PCB布局至关重要。采用星形接地配置保护敏感的模拟地，尽量减少接地噪声，并缩短引线长度以减少杂散电容、走线电阻和辐射噪声。

六、总结

MAX770 - MAX773系列升压DC - DC控制器以其高效率、低功耗、宽输入电压范围和可调输出电压等特点，为电子工程师在电源管理设计中提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，只要根据具体需求合理选择和设计，就能够充分发挥这些控制器的优势，实现高效、稳定的电源供应。你在使用MAX770 - MAX773系列控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。