MAX17536：高效同步降压DC - DC转换器的卓越之选

在电子设备的电源设计中，高效、稳定的DC - DC转换器至关重要。今天，我们就来深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX17536，一款4.5V至60V、4A的高效同步降压DC - DC转换器。

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一、产品概述

MAX17536集成了高端MOSFET，工作输入电压范围为4.5V至60V，能够提供高达4A的输出电流，输出电压范围从0.9V到0.9×VIN。其反馈（FB）电压在 - 40°C至 + 125°C的温度范围内精度可达±1.4%。采用峰值电流模式控制，可在脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和不连续导通模式（DCM）控制方案下运行。该器件采用20引脚（5mm x 5mm）薄型QFN（TQFN）封装，并且提供仿真模型。

二、应用领域

MAX17536的应用十分广泛，涵盖了工业电源、分布式电源调节、基站电源、墙式变压器调节、高压单板系统以及通用负载点等多个领域。

三、产品优势与特性

3.1 减少外部组件和总成本

• 无肖特基同步操作，简化了电路设计。
• 针对任何输出电压都有内部补偿，无需额外的外部补偿组件。
• 内置软启动功能，可减少浪涌电流。
• 采用全陶瓷电容，布局紧凑。

3.2 减少DC - DC稳压器库存数量

• 宽输入电压范围4.5V至60V，能适应多种电源环境。
• 输出电压范围可调，从0.9V到输入电压的90%。
• 可通过外部同步实现100kHz至2.2MHz的可调开关频率。

3.3 降低功耗

• 峰值效率 > 95%，能有效降低能量损耗。
• PFM/DCM模式可提高轻载效率。
• 辅助自举LDO可进一步提高效率，关机电流仅3.5µA。

3.4 在恶劣工业环境下可靠运行

• 具备打嗝或锁存模式过载保护功能，可有效保护器件。
• DL - 到 - LX短路检测功能，防止低侧外部FET损坏。
• 内置输出电压监控和复位功能，可实时监测输出电压状态。
• 可编程EN/UVLO阈值，可根据实际需求设置启动电压。
• 可单调启动到预偏置负载。
• 具备过温保护功能，工作温度范围为 - 40°C至 + 125°C，结温范围为 - 40°C至 + 150°C。

四、电气特性

4.1 输入电源

输入电压范围为4.5V至60V，输入关机电流典型值为3.5µA，输入静态电流在不同模式下有所不同。

4.2 使能/欠压锁定（EN/UVLO）

EN/UVLO阈值上升时为1.215V（典型值），下降时为1.09V（典型值），输入泄漏电流在±50nA以内。

4.3 LDO和EXT LDO

VCC输出电压范围为4.75V至5.25V，VCC电流限制最大可达140mA，VCC欠压锁定阈值上升时为4.2V（典型值），下降时为3.8V（典型值）。EXT VCC开关电压上升时为4.7V（典型值），工作电压范围为4.84V至24V。

4.4 功率MOSFET和低侧驱动器

高端nMOS导通电阻典型值为90mΩ，LX泄漏电流在±4µA以内，DL上拉电阻典型值为2.9Ω，下拉电阻典型值为1.65Ω。

4.5 软启动（SS）

充电电流典型值为5µA。

4.6 反馈（FB）

FB调节电压在不同模式下有所不同，输入偏置电流在±75nA以内。

4.7 MODE/SYNC

MODE阈值在不同模式下有不同取值，同步频率捕获范围与RT电阻有关，同步脉冲宽度最小为50ns。

4.8 电流限制

峰值电流限制阈值和失控电流限制阈值可通过连接不同的电阻进行调整，PFM电流限制阈值为2A。

4.9 其他特性

开关频率可通过RT电阻进行编程，VFB欠压跳闸电平为0.58V（典型值），打嗝超时为32768个周期，最小导通时间为95ns，最小关断时间为140ns，LX死区时间为22ns。复位输出低电平最大为0.2V，复位输出泄漏电流在±0.1µA以内，输出电压阈值用于复位断言和去断言的百分比分别为92.5%和95.5%（典型值），复位去断言延迟为1024个周期。热关断阈值为165°C，热关断滞回为10°C。

五、典型应用电路

文档中给出了5V输出和3.3V输出的典型应用电路，包括具体的元件参数和连接方式。在设计电路时，可根据实际需求选择合适的输出电压，并按照电路原理图进行元件的选型和布局。

六、模式选择

6.1 PWM模式

在PWM模式下，电感电流允许为负，可提供恒定频率操作，适用于对开关频率敏感的应用。但在轻载时效率低于PFM和DCM模式。

6.2 PFM模式

PFM模式可禁用负电感电流，并在轻载时跳过脉冲以提高效率。其优点是轻载效率高，但输出电压纹波较大，开关频率在轻载时不恒定。

6.3 DCM模式

DCM模式在轻载时能保持恒定频率操作，效率介于PWM和PFM模式之间。

七、线性稳压器

MAX17536有两个内部LDO稳压器，分别由VIN和EXTVCC供电。根据EXTVCC的电压水平，只有一个LDO处于工作状态。当EXTVCC电压大于4.7V（典型值）时，VCC由EXTVCC供电，可提高在高输入电压下的效率。

八、频率设置与同步

8.1 开关频率设置

可通过连接从RT到SGND的电阻将开关频率编程为100kHz至2.2MHz。当RT引脚开路时，器件以默认的450kHz开关频率运行。

8.2 外部频率同步

内部振荡器可同步到MODE/SYNC引脚上的外部时钟信号，外部同步时钟频率必须在1.1 x fSW至1.4 x fSW之间，其中fSW是由RT电阻编程的频率。

九、保护功能

9.1 DL - 到 - LX短路检测

可防止DL引脚短路到LX引脚时对低侧外部FET造成损坏。若在启动前检测到短路，启动序列将不会启动，输出电压也不会软启动。

9.2 过流保护/打嗝模式

具备逐周期峰值电流限制和失控电流限制，可保护器件在过载和输出短路条件下正常工作。当触发失控电流限制或输出电压下降到标称值的68%（典型值）时，将触发打嗝模式。

9.3 复位输出

RESET输出可监测输出电压状态，当输出电压低于设定值的92.2%时，RESET输出低电平；当输出电压高于设定值的95.6%时，RESET输出高电平。

9.4 预偏置输出

当设备启动到预偏置输出时，高端和低端开关将关闭，直到PWM比较器发出第一个PWM脉冲，开关才开始切换。

9.5 热关断保护

当器件的结温超过 + 165°C时，片上热传感器将关闭器件，待结温降低10°C后，器件将软启动重新开启。

十、元件选择与布局

10.1 输入电容选择

输入滤波电容可减少从电源吸取的峰值电流和输入电压纹波。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X7R陶瓷电容。

10.2 电感选择

电感的关键参数包括电感值、饱和电流和直流电阻。可根据开关频率和输出电压计算电感值，选择低损耗、饱和电流高于峰值电流限制值的电感。

10.3 输出电容选择

X7R陶瓷输出电容因其温度稳定性而被优先选用。输出电容的大小应能支持50%最大输出电流的阶跃负载，使输出电压偏差控制在3%以内。

10.4 软启动电容选择

通过连接从SS引脚到SGND的电容可设置软启动时间，软启动时间与电容值成正比。

10.5 输入欠压锁定电平设置

可通过连接从VIN到SGND的电阻分压器来设置设备开启的电压。

10.6 环路补偿

当开关频率低于450kHz时，需在CF引脚和FB引脚之间连接一个0402电容进行环路补偿。

10.7 输出电压调整

通过连接从输出电容正端到SGND的电阻分压器，并将分压器的中心节点连接到FB引脚，可设置输出电压。

10.8 PCB布局

PCB布局对器件的性能至关重要。所有承载脉冲电流的连接应尽可能短且宽，以减少电感和辐射EMI。输入滤波电容和VCC旁路电容应靠近IC引脚放置，模拟小信号地和开关电流的功率地应分开，并在VCC旁路电容的返回端连接。同时，应在器件的暴露焊盘下方提供多个热过孔，以确保良好的散热性能。

总之，MAX17536是一款功能强大、性能卓越的DC - DC转换器，在工业电源等多个领域具有广泛的应用前景。在设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择元件参数，并优化PCB布局，以充分发挥其性能优势。你在使用MAX17536的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。