MAX17673/MAX17673A：高效集成电源管理IC的卓越之选

在电子设计领域，电源管理一直是至关重要的环节。一款性能出色的电源管理集成电路（PMIC）能够显著提升系统的稳定性和效率。今天，我们就来深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX17673/MAX17673A PMIC。

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一、产品概述

MAX17673/MAX17673A集成了一个60V高压（HV）、高效同步DC - DC降压调节器和两个5.5V低压（LV）高效同步DC - DC降压调节器，所有三个调节器都集成了功率MOSFET。HV调节器的输入电压范围为4.5V至60V，支持高达1.5A的负载电流，输出电压可在0.9V至5.5V之间调节；LV调节器的输入电压范围为2.7V至5.5V，支持高达1A的负载电流，输出电压可在0.75V至4.8V之间调节。

二、关键特性

（一）减少外部组件和总成本

1. 同步操作：采用同步操作模式，实现了高效率的电源转换，降低了能量损耗。
2. 内部补偿：具备内部补偿功能，可适应广泛的输出电压范围，减少了外部补偿组件的使用。
3. 全陶瓷电容：支持使用全陶瓷电容，不仅可以实现紧凑的布局，还能提高系统的稳定性和可靠性。
4. 集成三个DC - DC调节器：将三个调节器集成在一个芯片中，减少了电路板空间和组件数量，降低了成本。

（二）降低功耗

1. 低静态电流：在PFM模式下静态电流仅为550μA，在PWM模式下为10.2mA，有效降低了功耗。
2. 高峰值效率：峰值效率超过92%，提高了电源转换效率。
3. 辅助自举LDO：采用辅助自举LDO，进一步提高了效率。
4. PFM模式：在轻载时采用PFM模式，可显著提高轻载效率。
5. 低关断电流：关断电流仅为7.4μA，减少了待机功耗。

（三）恶劣工业环境下可靠运行

1. 过流保护：具备峰值电流限制保护和打嗝模式过载保护，可有效保护芯片免受过载和短路的影响。
2. 软启动功能：HV调节器具有可调软启动功能，LV调节器具有内部固定软启动功能，可减少启动时的浪涌电流。
3. 输出电压监控：内置输出电压监控功能，通过POKH、POKA和POKB信号可实时监控输出电压。
4. 单调启动：能够在预偏置负载下实现单调启动，确保系统的稳定性。
5. 过温保护：具备过温保护功能，当芯片温度超过165°C时，自动关闭芯片，待温度下降20°C后重新启动。
6. 动态模式切换：支持PFM和PWM模式之间的动态切换，可根据负载情况自动调整工作模式。
7. 宽工作温度范围：工作温度范围为 - 40°C至 + 125°C，可适应恶劣的工业环境。
8. 电磁兼容性：符合CISPR22（EN55022）Class B传导和辐射发射标准，减少了电磁干扰。

三、电气特性

（一）输入电源

HV调节器的输入电压范围为4.5V至60V，LV调节器的输入电压范围为2.7V至5.5V。在关断模式下，INH的关断电流最大为15μA，INA和INB的关断电流最大为1.5μA。在正常开关的PWM模式下，INH的静态电流典型值为10.2mA，INA和INB的静态电流典型值为8.8mA。

（二）使能/欠压锁定

HV调节器的使能阈值上升为1.175V至1.225V，下降为1.055V至1.105V；LV调节器的使能阈值上升为1.2V，下降为0.4V。

（三）VCC LDO

VCC输出电压范围为4.75V至5.25V，电流限制典型值为54mA，压降最大为0.5V，欠压锁定上升阈值为2.50V至2.70V，下降阈值为2.43V至2.55V。

（四）外部电源

EXTVCC的切换电压上升为2.83V至3.00V，下降为2.80V至2.95V，电流限制典型值为40mA，压降最大为125mV。

（五）MOSFET驱动

HV调节器的高端MOSFET导通电阻典型值为290mΩ，低端MOSFET导通电阻典型值为170mΩ；LV调节器的高端MOSFET导通电阻典型值为120mΩ，低端MOSFET导通电阻典型值为60mΩ。

（六）软启动

HV调节器的软启动电流典型值为5.00μA，LV调节器的软启动时间为4096个周期。

（七）反馈

HV调节器的FBH调节电压典型值为0.900V，LV调节器的FBA和FBB调节电压典型值为0.750V。

（八）PFM/休眠模式

FBH的PFM跳过阈值典型值为102.75%，恢复阈值典型值为101%；FBA和FBB的PFM跳过阈值典型值为102.5%，恢复阈值典型值为101.7%。

（九）电流限制

HV调节器的峰值电流限制阈值典型值为2.7A，负电流限制阈值典型值为1.1A，PFM电流限制典型值为0.82A；LV调节器的峰值电流限制阈值典型值为1.70A，负电流限制阈值典型值为0.75A，PFM电流限制典型值为0.54A。

（十）RT/FDIV和时序

LV调节器的开关频率可在1MHz至4MHz之间调节，HV调节器的开关频率可通过FDIV引脚进行编程，为LV调节器开关频率的分数倍。

四、典型应用特性

文档中给出了大量的典型应用特性曲线，包括HV和LV降压调节器的效率与负载电流关系、输出电压与负载电流关系、负载瞬态响应、稳态开关波形等。通过这些曲线，我们可以直观地了解芯片在不同工作条件下的性能表现。例如，在不同输入电压和输出电压下，调节器的效率随着负载电流的变化而变化，我们可以根据这些曲线选择合适的工作点，以实现最佳的效率和性能。

五、引脚配置和功能

MAX17673/MAX17673A采用28引脚的5mm x 5mm TQFN封装，各引脚具有不同的功能。例如，FBB和FBA为LV调节器的反馈输入引脚，用于设置输出电压；POKH、POKA和POKB为电源好信号输出引脚，用于监控调节器的输出状态；MODE/SYNC引脚用于选择工作模式，MAX17673A还可通过该引脚实现外部时钟同步。

六、详细工作原理

（一）线性调节器和外部电源输入

芯片内部集成了一个低压差（LDO）线性调节器，可从INH或EXTVCC输入生成VCC电源。当INH高于EXTVCC且EXTVCC低于切换阈值（3V）时，LDO使用INH；当INH低于EXTVCC时，LDO禁用，使用EXTVCC生成VCC。

（二）调节器使能

三个内部调节器都有独立的使能引脚。HV调节器的使能输入（ENH）具有可编程的欠压锁定阈值，LV调节器的使能输入（ENA和ENB）具有数字逻辑阈值。

（三）开关频率选择

LV调节器的开关频率可通过连接RT引脚到GND的电阻进行设置，范围为1MHz至4MHz。HV调节器的开关频率为LV调节器开关频率的分数倍，可通过连接FDIV引脚到GND的电阻进行编程。

（四）工作模式选择

芯片支持PWM和PFM两种工作模式。将MAX17673的MODE引脚或MAX17673A的MODE/SYNC引脚连接到GND，芯片工作在PWM模式；连接到VCC或悬空，芯片工作在PFM模式。MAX17673A还支持外部时钟同步，外部同步频率必须在0.9 x fsw_LV和1.1 x fsw_LV之间。

（五）电源好信号

芯片为三个内部调节器提供独立的电源好信号（POKH、POKA和POKB）。当调节器的输出电压达到设定值的95%（典型值）且软启动完成后，电源好信号被拉高；在软启动期间或故障条件下，电源好信号被拉低。

（六）过流和打嗝模式

芯片具备强大的过流保护功能。当高端开关电流超过内部限制时，逐周期峰值电流限制会关闭高端MOSFET。如果反馈电压下降到调节值的64%，则触发打嗝模式，转换器暂停开关32,768个开关周期，然后重新尝试软启动。

（七）预偏置输出

当芯片启动到预偏置输出时，高端和低端开关都关闭，直到PWM比较器发出第一个PWM脉冲，开关才开始工作，输出电压逐渐上升到目标值。

（八）热关断保护

当芯片的结温超过165°C时，片上热传感器会关闭芯片，待温度下降20°C后重新启动。

七、应用信息

（一）输入电容选择

为了减少从输入电源汲取的峰值电流，降低输入端子的噪声和电压纹波，应在每个输入端子（INH、INA和INB）附近放置输入电容。输入电容的RMS电流要求可通过公式计算，应选择在RMS输入电流下温度上升小于 + 10°C的电容，推荐使用低ESR陶瓷电容，如X7R电容。

（二）电感选择

三个调节器的电感值应根据开关频率和输出电压进行选择，计算公式为 (L=frac{1.5 × V{OUT }}{f{SW}}) 。应选择低直流电阻（DCR）且饱和电流额定值高于调节器峰值电流限制的电感。

（三）输出电容选择

推荐使用X7R陶瓷输出电容，其输出电容的大小应能支持应用中最大输出电流50%的阶跃负载，使输出电压偏差控制在输出电压设定值的3%以内。最小所需输出电容可通过公式计算。

（四）软启动电容选择

HV调节器的软启动时间可通过连接SSH引脚到GND的电容进行编程，LV调节器具有内部固定软启动时间。软启动电容的大小应根据所选输出电容和输出电压进行选择。

（五）设置HV调节器的输入欠压锁定电平

可通过连接从VINH到GND的电阻分压器来设置HV调节器的输入欠压锁定电平，将分压器的中心节点连接到ENH引脚。

（六）调整输出电压

可通过使用从输出电压到相应反馈（FB_）引脚的电阻分压器来设置三个调节器的输出电压，根据不同的调节器类型，使用不同的公式计算电阻分压器的值。

（七）功率耗散

芯片内部的功率耗散会导致结温升高，应确保芯片的结温不超过 + 125°C。可通过公式计算IC在满载时的功率损耗，并根据热性能指标估算芯片的结温。

（八）PCB布局指南

PCB布局对芯片的性能和可靠性有重要影响。所有承载脉冲电流的连接应尽可能短且宽，以减少电感。应在IC的IN_引脚附近放置陶瓷输入滤波电容，在VCC引脚附近放置旁路电容。模拟小信号地和开关电流的功率地应分开，在开关活动最小的点连接。应在芯片的暴露焊盘下方提供多个热过孔，以提高散热效率。

八、典型应用电路

文档中给出了一个典型应用电路，展示了如何使用MAX17673/MAX17673A实现电源管理。该电路包括HV和LV调节器的输入电容、电感、输出电容、反馈电阻等组件，可根据实际需求进行调整。

九、总结

MAX17673/MAX17673A是一款功能强大、性能卓越的电源管理IC，具有集成度高、效率高、可靠性强等优点。它广泛应用于工业控制电源、FPGA/CPLD电源、分布式电源调节、基站电源、高压单板系统等领域。在设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择输入电容、电感、输出电容等组件，优化PCB布局，以确保芯片的性能和可靠性。同时，我们还需要注意芯片的功率耗散和热管理，避免芯片因过热而损坏。大家在实际应用中遇到过哪些电源管理方面的问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。