MAX77726/MAX77727：22V、3A同步降压转换器的卓越之选

在电子设备的电源设计领域，对于那些对尺寸和效率要求极高的纳米功率应用而言，电源解决方案的选择至关重要。Analog Devices推出的MAX77726/MAX77727同步降压转换器，凭借其出色的性能和丰富的功能，成为了众多工程师的理想之选。

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一、产品概述

MAX77726/MAX77727是专为纳米功率应用设计的小型、高效降压DC - DC转换器。它们采用同步整流和内部电流模式补偿技术，能够在3.6V至22V的输入电源电压下稳定工作。这两款转换器具备4.6A的电感峰值电流保护，可提供高达3A的输出电流，为各类应用提供了强大的功率支持。

二、功能特性

（一）电压范围与效率

• 输入输出电压范围广：输入电压范围为3.6V至22V，输出电压范围为1.8V至15V，能够满足多种不同的应用需求。
• 低功耗与高效率：具有低电流消耗和高转换效率的特点。关机电流低至100nA，低功耗模式下的静态电流为800nA，峰值效率可达96%，有效降低了能源损耗。

  （二）输出电压控制

• MAX77726：通过VSEL引脚可逻辑设置四个特定的输出电压（3.3V、5V、9V和15V），物理使能引脚和模式引脚设置提供了直观的控制方式。
• MAX77727：输出电压可通过I²C接口进行编程，还能通过I²C接口进行模式选择和状态读取，具备100mV（1.8V - 4.9V范围）和250mV（5V - 15V范围）的分辨率。

  （三）工作模式

• 超声波模式（USM）：MAX77726可通过引脚选择超声波模式，在轻载时以最低33kHz（典型值）的开关频率无缝运行，避免声学噪声干扰。
• 强制PWM模式（FPWM）：MAX77727支持通过I²C选择强制PWM模式，能在整个输出负载范围内保持恒定的开关频率，实现快速瞬态响应和良好的纹波性能。

  （四）保护功能

• 电流限制：提供逐周期的开关电流限制（ILIM），当触发峰值电流限制时，会立即关闭高端MOSFET，防止电流过大。
• 过温保护：当结温超过150°C（典型值）时，降压转换器输出将被禁用，直到结温降至热关断滞后水平（130°C，典型值）以下才允许重新启动。
• 欠压锁定（UVLO）：当输入电压低于UVLO下降阈值（VUVLO_F）时，立即禁用降压输出；当输入电压上升超过UVLO上升阈值（VUVLO_R）时，自动重新启动。
• 输出电压主动放电：当通过EN引脚、EN寄存器禁用或发生UVLO故障事件时，主动放电电路会对输出电容存储的能量进行放电。

三、应用领域

• USB供电设备：为USB设备提供稳定的电源供应，满足其对电源尺寸和效率的要求。
• 便携式电子设备：如智能手机、平板电脑等，低功耗和小尺寸的特点使其成为便携式设备电源设计的理想选择。
• 12V分布式电源总线应用：在分布式电源系统中，能够高效地将12V电源转换为所需的电压。

四、器件选型与参数

（一）绝对最大额定值

参数	数值
IN、LX至PGND	- 0.3V至26.0V
BST至L	- 0.3V至2.0V
PGND至AGND	- 0.3V至0.3V
VOUT	- 0.3V至26.0V
MODE、VSEL1、VSEL2、SDA、SCL至AGND	- 0.3V至6.0V
功耗	1098mW（70°C，70°C以上每升高1°C降额13.73mW）
结温范围	- 40°C至125°C
最大结温	150°C
存储温度范围	- 65°C至150°C
焊接温度（回流焊）	260°C

（二）电气特性

这里列举部分关键电气特性参数：	参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
工作输入电压范围	VIN	-	3.6	-	22.0	V
欠压锁定（上升）	VUVLO_R	VIN上升	3.40	3.50	3.60	V
欠压锁定（下降）	VUVLO_F	VIN下降	3.20	3.30	3.40	V
关机电流	ISD	EN = 低，VIN < 22V，TJ = +25°C	-	0.125	0.2	µA
低功耗模式静态电流	IQ_LPM	EN = 高，LPM，不开关，TJ = +25°C	-	0.8	2.0	µA
超声波模式静态电流（MAX77726）	IQ_USM_77726	EN = 高，USM，开关，TJ = +25°C	-	5500	-	µA
超声波模式静态电流（MAX77727）	IQ_USM_77727	EN = 高，USM，开关，TJ = +25°C	-	2500	-	µA
输出电压范围	VOUT	-	1.8	-	15.0	V
输出电压精度	VOUT_ACC	CCM运行期间	- 2.0	-	+ 2.0	%
高侧MOSFET峰值电流限制	ILIM	-	4.2	4.6	5.2	A
高侧MOSFET导通电阻	RDSON_HS	ILX = - 300mA	-	50	90	mΩ
低侧MOSFET导通电阻	RDSON_LS	ILX = 300mA	-	45	80	mΩ
开关频率	fSW	VIN = 9V，VOUT = 3.3V，L = 2.2µH，CCM运行期间	-	1.2	-	MHz

五、设计要点

（一）元件选择

• 电感选择：选择饱和电流大于或等于最大峰值电流限制设置（ILIM）的电感，推荐使用2.2µH的电感，同时要考虑电感的RMS电流额定值，以确保在系统预期负载电流下能正常工作。
• 输入电容选择：选择10μF的标称电容作为输入电容（CIN），以减少VIN纹波。在降压模式下，要确保其有效电容值；在压差模式下，需参考压差模式选择部分的要求。
• 输出电容选择：根据输出电压范围选择合适的有效输出电容（COUT），一般推荐使用X5R或X7R介质的陶瓷电容，同时要考虑电容的初始公差、温度变化和直流偏置下的降额情况。
• 自举电容选择：选择0.22µF的自举电容（CBST），确保其电压额定值至少为2.5V，并且在1.8V直流偏置下的最小有效电容大于0.18µF。

（二）PCB布局

• 输入输出电容靠近IC引脚：减少环路电感引起的振铃，提高瞬态响应。
• BST电容靠近IC：为内部高端开关提供稳定的VGS电压，保证HS驱动器的电源质量。
• LX节点布局：使用顶层进行LX路径布线，并在下方放置PGND作为屏蔽，防止辐射干扰。
• OUT感测：将OUT引脚连接到MLCC（COUT），并使用开尔文连接返回IC，同时要注意路径的载流能力。
• 过孔规划：根据工作频率选择合适的过孔数量和直径，在WLP封装的IC引脚垂直方向仅允许使用激光钻孔的过孔。
• PGND和AGND布局：将PGND焊盘通过过孔连接到PCB上的低阻抗接地平面，避免形成PGND孤岛；将AGND和AGND岛连接到同一低阻抗接地平面。

六、寄存器映射与配置

MAX77727具有一个从地址，通过I²C接口可对其进行寄存器配置，以下是部分关键寄存器的介绍：

（一）PMIC_ID（0x00）

用于读取MAX77727的ID信息，为只读寄存器。

（二）VOUT（0x02）

用于输出电压选择，可通过设置HVOUT位选择高低电压范围，VOUT[5:0]位确定具体的输出电压值。

（三）BCK_CNFG1（0x03）

包含FPWM控制位，用于启用或禁用强制PWM模式。

（四）BCK_CNFG2（0x04）

包含BUCK_DIS和MODE控制位，分别用于禁用降压转换器和启用超声波模式。

（五）STATUS_LATCH（0x09）

故障锁存寄存器，用于读取峰值限制故障（PLIM）、热故障（TLIM）和输入欠压锁定故障（VIN_UVLO）信息。

七、总结

MAX77726/MAX77727同步降压转换器以其出色的性能、丰富的功能和灵活的配置，为纳米功率应用提供了可靠的电源解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择元件、优化PCB布局，并正确配置寄存器，以充分发挥这两款转换器的优势。大家在使用过程中，是否也遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。