MAX77756：24V输入、500mA降压调节器的卓越之选

在电子设备的电源管理领域，高效、可靠且功能丰富的降压调节器一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来深入探讨一款具有独特优势的降压调节器——MAX77756。

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一、产品概述

MAX77756是一款同步500mA降压DC - DC转换器，集成了双输入电源多路复用器（MUX）。它的输入电源范围极宽，从3.0V到24V，这使得它能够适应多种不同的电源环境。其默认输出电压在出厂时可被编程为1.8V、3.3V或5.0V，而且还能通过外部电阻或I²C串行接口进一步调整输出电压，灵活性极高。

二、产品优势与特性

（一）宽输入电源

• 电压范围广：支持3V至24V的电源电压，能适配多种电源，无论是低电压的电池供电还是高电压的外部电源都能轻松应对。
• 输出电流大：最大输出电流可达500mA，能满足大多数中小功率设备的需求。
• 输出电压灵活：除了出厂预设的1.8V、3.3V、5.0V，还可通过I²C控制在1.5V至7.5V之间以50mV为步长进行调节，也能通过外部反馈电阻将输出电压设置在1V至99% VSUP之间。
• 多种使能方式：支持硬件或软件使能，方便工程师根据实际需求进行灵活控制。

（二）双输入电源MUX

• 自动选压：能自动从两个不同的输入源中选择较高电压为降压转换器供电，避免了使用普通共阴极二极管阵列时的功率损耗，采用250mΩ MOSFET，有效降低了功耗、物料清单成本和解决方案尺寸。
• 防交叉导通：控制电路确保MUX每次只有一个通道导通，防止输入源之间的交叉导通。对于单输入应用，还可绕过MUX，直接从SUP引脚为降压转换器供电。

（三）低静态电流

• 极低功耗：在仅由SUP供电时，静态电流仅为1.5μA；由IN1/IN2供电时，静态电流为19μA，非常适合需要长时间待机的设备。
• 高效节能：在12VSUP、3.3VOUT的条件下，峰值效率可达88%，能有效降低设备的功耗。

（四）安全易用

• 多重保护：具备短路打嗝模式和热保护功能，能有效保护设备免受异常情况的损坏。
• 软启动功能：8ms的软启动时间可限制启动时的浪涌电流，确保设备的稳定启动。
• 频谱扩展：支持软件启用的频谱扩展功能，可降低电磁干扰。
• 电流可设：通过引脚可编程设置电感峰值电流水平，满足不同应用场景的需求。

（五）小尺寸封装

采用2.33mm x 1.42mm（最大高度0.7mm）的15凸点晶圆级封装（WLP），节省了电路板空间，适合对尺寸要求较高的应用。

三、电气特性

（一）降压转换器

• 输入电压范围：SUP电压范围为3V至24V，SUP欠压锁定（VUVLO）在Vsup上升时为2.75 - 3.0V，具有300mV的滞回。
• 静态电流：SUP静态电流在不同输出电压和负载条件下有所不同，例如在ILOAD = 0mA、VOUT = 1.8V时，典型值为6μA，最大值为18μA。
• 输出电压精度：在不同的输入电压、输出电流和温度条件下，输出电压精度都能保持在较高水平，如1.8V工厂默认版本在VSUP = 12V、IOUT = 250mA、TA = +25°C时，输出电压范围为1.78 - 1.82V。

（二）电源多路复用器

• 工作电压：IN1/IN2的最小初始工作电压为VUVLO + 0.7V。
• 静态电流：在不同的输出电压和输入电压条件下，IN1/IN2的静态电流有所不同，例如VOUT = 1.8V、VIN1或VIN2 = 12V、ILOAD = 0mA时，典型值为38μA，最大值为100μA。

（三）其他特性

还包括FB电压精度、软启动斜坡时间、MOSFET导通电阻、峰值电流限制、谷值电流阈值等众多电气特性，这些特性共同保证了MAX77756的高性能和稳定性。

四、典型工作特性

通过一系列的图表展示了SUP静态电流、INx静态电流、效率与负载、负载调节、线路调节等典型工作特性随电压、温度和负载的变化情况。这些特性曲线为工程师在实际应用中选择合适的工作条件提供了重要参考。

五、引脚配置与功能

MAX77756采用15凸点的WLP封装，每个引脚都有其特定的功能：

• IN1和IN2：电源MUX的输入引脚，具有相等的优先级，可连接不同的电源。
• SUP：电源MUX的输出和降压转换器的电源输入引脚，需用1μF陶瓷电容旁路至PGND。
• BST：高端FET驱动器电源引脚，需连接0.1uF陶瓷电容至LX。
• LX：开关节点，转换器禁用时为高阻抗。
• PGND：电源地，需与AGND在PCB上连接。
• AGND：安静地，BIAS旁路电容需连接至此。
• POK：开漏电源OK输出引脚，需外接上拉电阻。
• BIAS：低压内部IC电源引脚，需用1μF陶瓷电容旁路至AGND。
• OUT/FB：内部反馈版本为输出电压感测输入引脚，外部反馈版本为反馈输入引脚。
• EN：使能输入引脚，可通过硬件或软件控制设备的启用和禁用。
• VIO：I²C串行接口电压电源引脚，不使用时可连接至PGND。
• SCL和SDA：I²C串行接口的时钟和数据线，需外接上拉电阻。
• ILIM：LX峰值电流限制设置输入引脚，可通过连接PGND或BIAS来设置不同的峰值电流。

六、详细工作原理

（一）双输入电源MUX

该MUX集成了两个输入（IN1和IN2）和一个输出（SUP），通过P型MOSFET实现。它能自动选择VIN1或VIN2中较高的电压连接到SUP为降压转换器供电，且具有切换滞回功能，避免频繁切换。当降压转换器禁用时，两个通道均关闭。

（二）降压调节器控制方案

采用PWM峰值电流模式控制方案和负载线架构。峰值电流模式控制能精确控制电感电流，并对输入电压变化进行固有补偿。负载线架构使输出电压在无负载时略高于标称调节值，在满载时略低于标称调节值，能有效应对负载瞬变，减少输出电容需求。

（三）SKIP模式操作

降压转换器永久工作在SKIP模式，并能过渡到待机模式。在轻负载时，若电感电流在关断期间低于IZX（典型值40mA），则强制低端MOSFET关断，减少开关周期，提高效率。当输出电压在调节范围内且负载非常轻时，自动进入待机模式，降低IQ消耗。

（四）使能控制

通过将EN引脚电压升高到VEN_HI以上（或连接到SUP）来启用IC，将EN引脚电压拉低到PGND来禁用IC。使用I²C控制时，EN引脚与使能位（EN_BIT）相互作用，默认逻辑关系为OR，可通过EN_CTRL位切换为AND。

（五）BIAS调节器

集成的5V（VBIAS）线性调节器为内部电路块供电。对于内部反馈版本，当VOUT - REG在3.3V至5.0V之间时，BIAS调节器在输出电压稳定后会停用，BIAS节点内部连接到OUT，提高电源效率。对于外部反馈版本，BIAS调节器始终处于激活状态。

（六）软启动

内部软启动定时器（tSS）控制VOUT的斜坡时间，限制启动时的浪涌电流。SOFT_ST可将tSS设置为8ms或4ms，默认值为8ms。

（七）Power - OK（POK）输出

开漏POK输出用于监测输出电压，当调节器输出高于标称调节电压（VOUT - REG）的92%时，POK变为高阻抗；当输出低于90%时，POK变为低电平。

（八）峰值电感电流限制（ILIM）

高侧MOSFET峰值电流限制（ILX - PEAK）可通过寄存器或引脚编程。连接ILIM到PGND可将ILX - PEAK设置为700mA，通过I²C可在700mA至1000mA之间以100mA为步长进行调节；连接ILIM到高于VILIM_HI的电压可将ILX - PEAK固定为1000mA。

（九）短路打嗝模式和热保护

当输出过载时，逐周期电流限制可防止电感电流超过ILX - PEAK。若VOUT低于编程的VOUT - REG的25%且连续15个导通时间因电流限制而结束，降压转换器将停止切换，等待tRETRY（典型值15ms）后尝试软启动。当Vout低于目标值的25%时，若电感电流未低于ILX - VALLEY（典型值500mA），则防止新的导通时间开始。

（十）频谱扩展选项

通过将S_SPECT位设置为1可启用频谱扩展操作，此时开关频率将在1MHz的基础上±6%变化，调制信号为周期256μs的三角波。

（十一）寄存器复位条件

当VSUP低于UVLO下降阈值（典型值2.6V）或VIO引脚电压无效（< 1.7V）时，内部配置寄存器将复位到默认值。

（十二）串行接口

MAX77756具有兼容I²C Revision 3.0的2线串行接口，包括双向串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL），作为从设备工作，支持0Hz至3.4MHz的时钟速率。I²C接口的电源来自VIO，数据传输遵循特定的协议，包括起始条件、停止条件、确认位等。

七、应用信息

（一）电容选择

• 输入电容：双输入应用中，IN1和IN2需用2.2μF陶瓷电容旁路至PGND，SUP用1μF陶瓷电容旁路至PGND；单输入应用中，CSUP可选2.2μF标称电容。电容电压额定值应大于系统预期输入电压，且需考虑陶瓷电容的直流偏置降额问题。
• 输出电容：选择22μF的输出旁路电容，其ESR应足够低以满足输出纹波和负载瞬变要求，电容值大小需综合考虑负载瞬变性能和软启动及输出电压变化时的输入浪涌电流。

（二）电感选择

电感的饱和电流应大于或等于最大峰值电流限制设置（ILX - PEAK），RMS电流额定值应根据系统预期负载电流选择。根据VOUT设置选择合适的电感值，确保峰值电感纹波电流（IPEAK）低于高侧MOSFET峰值电流限制。

（三）限制峰值浪涌电流

需将IN1或IN2到SUP的峰值浪涌电流限制在4.1A以内，可通过降低输入电压的斜率和/或减小SUP电容值来实现。不建议使用预充电电压源进行热插拔，以免产生过大的浪涌电流。

（四）设置输出电压（MAX77756D）

外部反馈版本（MAX77756D）通过电阻分压器设置输出电压，计算公式为(R{TOP }=R{BOT} timesleft[frac{V{OUT }}{V{FB}}-1right])，其中(V_{FB})为1V。内部反馈版本可通过更改V_OUTREG[7:0]的位来编程输出电压。

（五）PCB布局指南

• SUP电容应紧邻SUP引脚放置，以有效解耦高频噪声。
• 输入电容应紧邻各自的输入引脚。
• 电感和输出电容应靠近器件，减小环路面积。
• LX与电感之间的走线应短而宽，减少辐射发射。
• PGND和AGND应在输出电容的返回端连接。
• 电源走线和负载连接应短而宽，以提高效率。
• BIAS电容的接地端应紧邻AGND引脚，并通过短而宽的走线连接。

八、应用场景

（一）为USB Type - C电源传输端口控制器供电

适用于使用USB Type - C进行充电的电池供电系统，双输入电源MUX可确保设备始终有电源供应，低IQ消耗可使设备保持始终开启状态，3V - 24V的输入电压范围可覆盖整个PD电压范围，硬件或软件使能提供了灵活的控制方式。

（二）为始终开启的时钟和传感器提供备用电源

集成的双输入电源MUX可在主电源突然中断时，无缝切换到备用电源，确保关键电路的正常运行，VOUT几乎不受影响。

（三）创建即时开启系统

可用于实现即时开启的电池充电系统，电池充电器从USB电源充电，双输入电源MUX选择较高电压（USB）为降压转换器供电，USB断开时切换到电池电源。

九、总结

MAX77756凭借其宽输入电源范围、双输入电源MUX、低静态电流、安全易用、小尺寸封装等诸多优势，在电源管理领域具有广泛的应用前景。无论是在USB Type - C设备、始终开启的电路还是即时开启系统中，都能发挥出色的性能。工程师们在设计电源管理电路时，不妨考虑这款优秀的降压调节器，它将为你的设计带来更多的便利和可靠性。

你在实际应用中是否使用过类似的降压调节器？在设计过程中遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。