深入剖析MAX5070/MAX5071：高性能单端电流模式PWM控制器

在电源设计领域，PWM（脉冲宽度调制）控制器是关键部件之一，它直接影响着电源的性能和稳定性。今天，我们就来深入探讨MAXIM公司推出的高性能单端电流模式PWM控制器——MAX5070/MAX5071。

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产品概述

MAX5070/MAX5071是BiCMOS工艺的高性能电流模式PWM控制器，具备宽输入电压范围隔离/非隔离电源所需的所有特性。它们适用于低功率和高功率通用输入电压以及电信电源，可广泛应用于通用输入AC/DC电源、隔离电信电源、隔离电源模块、网络系统、计算机系统/服务器、工业电源转换和隔离保活电路等领域。

关键特性

1. 高性能保护与控制

• 快速过流保护：内置快速比较器，从电流检测到输出的典型延迟仅60ns，能有效实现过流保护。
• 软启动功能：MAX5070A/MAX5070B集成误差放大器，通过外部元件控制COMP电压上升实现软启动。

2. 灵活的频率调节

频率可通过外部电阻和电容在20kHz至1MHz范围内调节，同时可对定时电容放电电流进行微调，以实现可编程死区时间和给定频率下的最大占空比。必要时，RTCT处的锯齿波形可用于斜率补偿。

3. 同步功能

MAX5071A/MAX5071B包含双向同步电路，可使多个控制器以相同频率运行，避免拍频。只需将所有设备的SYNC引脚连接在一起即可实现同步，且频率最高的设备可同步其他设备。此外，它们还能与具有开漏输出级且频率更高的外部时钟同步。

4. 先进的输出驱动

MAX5071C提供时钟输出脉冲（ADV_CLK），比驱动输出（OUT）提前110ns，可用于驱动次级侧同步整流器。

5. 其他特性

• 可引脚对引脚替代UC2842（MAX5070A）和UC2844（MAX5070B）。
• 具有2A驱动源和1A灌电流能力。
• 高达1MHz的开关频率操作。
• 准确的5%启动和停止电压，6V迟滞。
• 低至32µA的启动电流。
• 5V调节器输出（VREF），具有20mA的能力。
• 过温关断功能。

电气特性

1. 参考电压

在TA = +25°C，IVREF = 1mA时，输出电压VREF典型值为5.000V，在12V < VCC < 25V，IVREF = 1mA时，线路调节典型值为0.4mV，负载调节典型值为6mV。

2. 振荡器

初始精度在TA = +25°C时为54kHz，电压稳定性在12V < VCC < 25V时典型值为0.2%，温度稳定性在 -40°C < TA < +85°C时典型值为0.5%。

3. 误差放大器（MAX5070A/MAX5070B）

FB输入电压典型值为2.5V，开环电压增益典型值为100dB，单位增益带宽典型值为1MHz。

4. 电流检测放大器

增益典型值为3V/V，最大电流检测信号典型值为1V。

5. MOSFET驱动器

OUT低侧导通电阻典型值为4.5Ω，高侧导通电阻典型值为3.5Ω，源电流峰值典型值为2A，灌电流峰值典型值为1A。

6. 欠压锁定/启动

启动电压阈值典型值为16V，开启后的最小工作电压典型值为10V，欠压锁定迟滞为6V。

7. PWM

MAX5070A/MAX5071A最大占空比可达96%，MAX5070B/MAX5071B/MAX5071C最大占空比为50%，最小占空比为0%。

8. 电源电流

启动电源电流典型值为32µA，工作电源电流在VFB = VCS = 0V时典型值为3mA。

9. 热关断

热关断温度为+150°C，热关断迟滞为4°C。

10. 同步（MAX5071A/MAX5071B）

SYNC频率范围为20kHz至1000kHz，时钟输入高阈值为3.5V，低阈值为0.8V。

11. ADV_CLK（MAX5071C）

高电压典型值为3V，低电压典型值为0.4V，输出脉冲宽度典型值为85ns，上升沿到OUT上升沿的延迟典型值为110ns。

引脚描述

MAX5070A/MAX5070B

引脚	名称	功能
1	COMP	误差放大器输出，可用于软启动
2	FB	误差放大器反相输入
3	CS	PWM比较器和过流保护比较器输入
4	RT/CT	定时电阻和电容连接
5	GND	电源地
6	OUT	MOSFET驱动器输出
7	VCC	电源输入
8	VREF	5V参考输出

MAX5071A/MAX5071B/MAX5071C

引脚	MAX5071A/MAX5071B	MAX5071C	名称	功能
1	1	1	COMP	电平转换后连接到PWM比较器反相输入
2	2	-	SYNC	双向同步输入
-	-	2	ADV_CLK	提前时钟输出脉冲
3	3	3	CS	PWM比较器和过流保护比较器输入
4	4	4	RT/CT	定时电阻和电容连接
5	5	5	GND	电源地
6	6	6	OUT	MOSFET驱动器输出
7	7	7	VCC	电源输入
8	8	8	VREF	5V参考输出

工作原理

电流模式控制回路

MAX5070/MAX5071采用电流模式控制回路，将误差放大器的输出与电流检测电压（VCS）进行比较。当电流检测信号低于PWM比较器的同相输入时，CPWM比较器输出为低，开关在每个时钟脉冲时开启；当电流检测信号高于CPWM的反相输入时，CPWM比较器输出为高，开关关闭。

VCC和启动

正常工作时，VCC由变压器的 tertiary绕组提供。启动时，需通过电阻将VCC连接到输入电源。当VCC达到欠压锁定阈值16V时，输出驱动器开始切换，tertiary绕组为VCC供电。VCC输入有内部26.5V电流限制钳位，可防止启动时过压。

欠压锁定（UVLO）

MAX5070/MAX5071的最小开启电源电压为16V，达到该电压后，参考电源开启。从最小开启电压到UVLO阈值有6V迟滞，VCC降至10V以下时，设备进入UVLO状态，静态电源电流降至37µA（典型值），OUT和VREF被拉低。

MOSFET驱动器

OUT驱动外部n沟道MOSFET，电压从GND到VCC摆动。需确保VCC低于外部MOSFET的绝对最大VGS额定值。OUT为推挽输出，PMOS导通电阻典型值为3.5Ω，NMOS导通电阻典型值为4.5Ω，驱动器可提供2A典型源电流和1A典型灌电流。

误差放大器（MAX5070A/MAX5070B）

MAX5070包含内部误差放大器，反相输入在FB，同相输入内部连接到2.5V参考。对于非隔离电源，输出电压可通过公式[V_{OUT }=left(1+frac{R 1}{R 2}right) × 2.5 V]计算。

振荡器

振荡器频率通过在RT/CT添加外部电容和电阻进行调节。VREF通过RT对CT充电，直到电压达到2.8V，然后CT通过8.3mA内部电流沉放电，直到电压达到1.1V，此时CT再次通过RT充电。振荡器周期为CT充电和放电时间之和。

参考输出

VREF是5V参考输出，可提供20mA电流，需用0.1µF电容旁路到GND。

电流限制

MAX5070/MAX5071包含快速电流限制比较器，当过载或故障时终止ON周期。电流检测电阻（RCS）设置电流限制，CS输入电压跳闸电平为1V。

同步（MAX5071A/MAX5071B）

SYNC是双向输入/输出，可输出同步脉冲并接受其他MAX5071A/MAX5071B的同步脉冲。多个MAX5071A/MAX5071B通过连接SYNC引脚同步到最高频率的设备。

提前时钟输出（ADV_CLK）（MAX5071C）

ADV_CLK是提前脉冲输出，脉冲宽度典型值为85ns，上升沿比OUT上升沿提前110ns，可用于驱动次级侧同步整流器。

典型应用电路

文档中给出了多种典型应用电路，包括MAX5070A/MAX5070B的隔离反激式初级侧调节电路、非隔离反激式电路，MAX5071A/MAX5071B的隔离反激式电路，以及MAX5071C的隔离正激式次级侧同步整流电路等。这些电路为工程师在实际设计中提供了参考。

总结

MAX5070/MAX5071以其丰富的特性和高性能，为电源设计工程师提供了一个强大的工具。在实际应用中，工程师可以根据具体需求选择合适的型号，并结合其电气特性和工作原理进行合理设计。大家在使用过程中是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。