MAX5975A/MAX5975B：电流模式PWM控制器的技术解析与应用指南

在电子工程师的日常工作中，为了满足不同电源设计需求，需要选择合适的PWM控制器。MAX5975A和MAX5975B这两款电流模式PWM控制器，凭借其出色的性能和丰富的功能，在PoE设备及各类DC - DC转换器中得到广泛应用。下面我们就来深入了解这两款控制器。

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一、产品概述

MAX5975系列电流模式PWM控制器，专为PoE IEEE 802.3af/at受电设备中的宽输入电压正激和反激式电源设计，涵盖了所有必要的控制电路。其中，MAX5975A适用于通用输入（整流85V AC至265V AC）或电信（ - 36V DC至 - 72V DC）电源；MAX5975B则适用于12V至24V的低压电源，如壁式适配器。它们既适用于隔离式设计，也适用于非隔离式设计。

二、关键特性

2.1 控制模式与频率特性

• 峰值电流模式控制：这种控制模式具有输入电压前馈特性，能逐周期调整输入电压变化，且稳定性要求降低为单极点系统，相比电压模式控制有明显优势。
• 可编程开关频率：开关频率可通过外部电阻在100kHz至600kHz范围内编程，精度为±8%，还支持高达1.2MHz的开关频率同步。

  2.2 EMI抑制

• 可编程频率抖动：对于对EMI敏感的设计，该特性可实现低EMI扩频操作，将开关谐波能量分散到更宽的频段，降低峰值，有助于满足严格的EMI要求。

  2.3 保护与软启动

• 软启动功能：通过可编程软启动，可消除输出电压过冲。
• 过流保护：具备逐周期峰值电流限制，典型传播延迟仅35ns，还有输出短路保护的打嗝模式。

  2.4 其他特性

• 内部误差放大器：具有1%精度的参考电压，可用于非隔离电源，无需外部并联稳压器。
• 频率折返：在轻载时实现高效运行，通过FFB引脚可将开关频率折半。

三、电气特性

3.1 欠压锁定与启动

• MAX5975A的启动电压为20V，MAX5975B为10V，启动电流典型值为100μA。
• 启动后，IN引脚的电源电流典型值为1.8mA。

  3.2 使能输入

  使能输入EN的阈值精确，上升阈值最大为1.26V，下降阈值最小为1.09V，输入电流最大为1μA。

  3.3 振荡器与开关频率

• RT引脚的偏置电压为1.23V，开关频率范围为100kHz至600kHz。
• 最大占空比在250kHz时可达84%。

  3.4 同步与抖动

• 同步逻辑高输入电压为2.91V，同步脉冲宽度为50ns，同步频率范围为1.1×fSW至2×fSW。
• 抖动斜坡发生器的充电和放电电流分别为50μA和50μA，斜坡的高低触发点分别为2V和0.4V。

  3.5 软启动与重启

• 软启动充电电流典型值为10μA，正常关机放电电流为1.34mA，打嗝模式放电电流为2μA。
• 打嗝模式下的最小重启时间为1024个时钟周期。

  3.6 占空比钳位

• DCLMP引脚输入电流范围为 - 100nA至 + 100nA，占空比控制范围可通过DCLMP引脚电压调节。

  3.7 驱动与电流限制

• NDRV驱动的下拉和上拉阻抗分别为1.9Ω和4.7Ω，峰值灌电流和拉电流分别为1A和0.65A。
• 逐周期峰值电流限制阈值为393mV，连续峰值电流限制事件达到8次触发打嗝模式。

四、引脚配置与功能

4.1 引脚概述

引脚	名称	功能
1, 12	N.C.	无连接
2	DITHER/SYNC	频率抖动编程或同步连接
3	RT	开关频率编程电阻连接
4	FFB	频率折返阈值编程输入
5	COMP	跨导放大器输出和PWM比较器输入
6	FB	跨导放大器反相输入
7	GND	信号地
8	CSSC	带斜率补偿的电流检测输入
9	CS	电流检测输入
10	PGND	功率地
11	NDRV	外部开关nMOS栅极驱动输出
13	IN	转换器电源输入
14	EN	使能输入
15	DCLMP	前馈最大占空比钳位编程输入
16	SS	软启动编程电容连接
—	EP	暴露焊盘，内部连接到GND

4.2 引脚详细功能

• DITHER/SYNC：用于频率抖动编程或同步，可通过连接电容和电阻实现扩频操作或与外部时钟同步。
• RT：通过连接电阻到GND设置开关频率，计算公式为(R{RT}=frac{8.7 × 10^{9}}{f{SW}})。
• FFB：通过连接电阻到GND设置频率折返阈值，计算公式为(R{FFB}=frac{10 × I{LOAD(LIGHT)} × R{CS}}{I{FFB}})。
• SS：连接电容到GND编程软启动时间，计算公式为(C{SS}=frac{I{SS - CH} × t_{SS}}{2V})，还可通过连接电阻到GND限制最大占空比。
• DCLMP：通过连接电阻分压器设置最大占空比，计算公式为(V{DCLMP }=frac{R{DCLMP2 }}{R{DCLMP 1}+R{DCLMP2 }} × V_{S})。

五、工作原理与应用要点

5.1 启动操作

• 当IN引脚电压超过20V（MAX5975A）或10V（MAX5975B），且使能输入电压大于1.26V时，设备启动。
• 启动时，CIN通过启动电阻RIN充电，达到启动阈值后，NDRV开始切换n - 沟道MOSFET，将能量传输到次级和 tertiary输出。

  5.2 软启动

  通过连接电容到SS引脚编程软启动时间，可实现缓慢平滑的占空比增加，避免输出电压过冲。

  5.3 过流保护

  当检测到8次连续峰值电流限制事件时，进入打嗝模式，关闭驱动输出一段时间后重新软启动，保护外部组件。

  5.4 频率折返

  在轻载时，通过FFB引脚编程可将开关频率折半，提高效率。

  5.5 占空比钳位

  最大占空比由2V、SS引脚电压和（2.43V - VDCLMP）中的最小值决定，计算公式为(D{MAX}=frac{V{MIN}}{2.43 V})。

六、设计注意事项

6.1 启动时间

• 对于MAX5975A，要确保CIN在500ms内充电到20V，以满足启动和软启动需求。
• 对于MAX5975B，启动参数有所不同，需根据具体情况设计。

  6.2 偏置电路

  需要一个同相 tertiary绕组为偏置电路供电，选择合适的匝数比，确保VT高于UVLO关机电平。

  6.3 布局建议

• 尽量减少高di/dt环路和高dV/dt表面，如缩短承载开关电流的PCB走线，减小MOSFET散热片面积。
• 对于通用AC输入设计，需遵循相关安全法规，可能需要UL、VDE等认证。

MAX5975A和MAX5975B电流模式PWM控制器为电源设计提供了强大而灵活的解决方案。电子工程师在设计时，需根据具体应用需求，合理选择器件，并注意启动时间、偏置电路和布局等方面的设计要点，以实现高效、稳定的电源设计。你在使用这两款控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。