探索MAX1708：高频、高功率、低噪声升压DC - DC转换器的卓越性能

在电子设计领域，电源管理一直是至关重要的环节。一款性能出色的升压DC - DC转换器能够为各种电子设备提供稳定、高效的电源。今天，我们就来深入了解一下MAXIM公司的MAX1708，一款高频、高功率、低噪声的升压DC - DC转换器。

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一、产品概述

MAX1708为高功率升压DC - DC转换树立了节省空间的新标准。它能在0.7V至5V的电源输入下，使用片上功率MOSFET，提供高达10W的功率输出，输出电压可以是固定的3.3V或5V，也可以在2.5V至5.5V范围内进行调节。

其固定频率PWM操作确保开关噪声频谱被限制在600kHz基频及其谐波范围内，便于进行后置滤波以降低噪声。外部时钟同步功能则能实现更严格的噪声频谱控制。此外，它的静态功耗小于1mW，有助于延长电池供电系统的工作时间。

二、产品特性

2.1 强大的功率输出

• 片上5A功率MOSFET：能够实现从3.3V输入到5V、2A的输出，满足多种高功率应用需求。
• 宽输出电压范围：支持固定的3.3V或5V输出电压，也可通过外部调节在2.5V至5.5V之间进行调整。
• 低输入电压范围：输入电压范围可低至0.7V，适用于单节至3节电池输入以及2.5V或3.3V的稳压电源输入。

2.2 低功耗与低噪声设计

• 低功耗：静态功耗仅1mW，关机模式下电流仅1µA，有效延长电池续航。
• 低噪声、恒定频率操作：工作频率为600kHz，且开关频率可在350kHz至1000kHz范围内同步，减少电磁干扰。

2.3 灵活的控制与保护

• 双控制输入：通过ONA和ONB两个控制输入，可实现简单的按键开关控制以及传统的开/关逻辑控制。
• 可编程软启动和电流限制：为设计提供了灵活性，确保与电池配合时达到最佳性能。最大RMS开关电流额定值为5A。

2.4 小巧的封装

采用小尺寸的QSOP封装，节省电路板空间，适合对空间要求较高的应用。

三、应用领域

MAX1708的应用范围十分广泛，包括但不限于以下领域：

• 网络设备：如路由器、服务器、工作站和卡架等，为其提供稳定的电源转换。
• 局部电压转换：实现2.5V至3.3V或5V的局部电压转换，以及3.3V至5V的转换。
• 通信手持设备：为3.6V或5V的射频功率放大器（RF PAs）提供电源。

四、电气特性

4.1 绝对最大额定值

在使用MAX1708时，需要注意其绝对最大额定值，如各引脚到地的电压范围、连续功率耗散、工作温度范围、结温、存储温度范围以及焊接温度等。超出这些额定值可能会对设备造成永久性损坏。

4.2 电气参数

• 输出电压：在不同条件下，输出电压有明确的范围，如在特定条件下，3.3V输出时为3.26 - 3.42V，5V输出时为4.90 - 5.20V。
• 负载调节：在0.5A至1.5A的开关电流范围内，负载调节率一般在 - 0.40%/A至 - 0.60%/A之间。
• FB调节电压：典型值为1.24V，输入电流较小。
• 其他参数：还包括软启动引脚电流、输出电源电流、漏电流、开关导通电阻、电流限制、参考电压等一系列重要参数。

五、典型工作特性

5.1 效率与输出电流、开关频率的关系

从效率与输出电流、开关频率的关系曲线可以看出，在不同的输入电压和输出电压条件下，效率会随着输出电流和开关频率的变化而变化。例如，在输入电压为2.5V、输出电压为3.3V时，效率随着输出电流的增加先升高后降低。

5.2 负载调节和线路调节

负载调节和线路调节曲线展示了输出电压在不同负载电流和输入电压变化时的稳定性。合理设计电路参数可以确保输出电压在一定范围内保持稳定。

5.3 启动电压与负载电流、开关频率与温度的关系

启动电压与负载电流的关系表明，随着负载电流的增加，启动电压会相应升高。开关频率与温度的关系则显示，开关频率会随着温度的变化而有一定的波动。

六、引脚描述

6.1 控制引脚

• ONB：关机输入，当ONB为高电平且ONA为低电平时，设备关闭。
• ONA：开机控制输入，当ONA为高电平或ONB为低电平时，设备开启。

6.2 功率引脚

• LX：N沟道功率开关的漏极，需将3、4、5引脚用宽走线连接在一起，并连接外部肖特基二极管到VOUT。
• PGND：功率地，N沟道功率MOSFET开关的源极，12、13、14引脚需用宽走线连接在一起。

6.3 其他引脚

• SS/LIM：软启动和/或电流限制输入，可通过连接电容或电阻来控制软启动时间和电流限制。
• REF：电压参考输出，需用0.22μF电容旁路到地。
• OUT：输出电压检测输入，设备从OUT获取电源，需用0.1μF电容旁路到PGND。
• FB：DC - DC转换器反馈输入，用于设置输出电压。
• 3.3/5：输出电压选择输入，当FB连接到地时，可设置输出电压为3.3V或5V。
• CLK：DC - DC转换器的时钟输入，可连接到OUT使用内部振荡器，也可使用外部时钟进行同步。

七、详细工作原理

7.1 开关频率控制

MAX1708可以在固定频率的内部振荡器速率（600kHz）下工作，也可以同步到外部时钟。通过将CLK连接到OUT可使用内部时钟，将时钟信号施加到CLK可实现外部同步。

7.2 输出电压设置

MAX1708具有双模式（Dual Mode™）操作。当FB连接到地时，根据3.3/5输入的逻辑电平，输出电压可以固定为3.3V或5V。也可以使用两个外部电阻来设置其他输出电压。

7.3 软启动和电流限制调整

软启动引脚SS/LIM允许通过连接电容到地来调整软启动时间。同时，通过在SS/LIM和地之间连接电阻，可以降低电流限制。

八、元件选择

8.1 电感选择

MAX1708的高开关频率允许使用小尺寸的电感。对于600kHz的操作，推荐使用2.2μH的电感。如果同步到不同的频率，可根据公式调整电感值。

8.2 二极管选择

由于MAX1708的高开关频率，需要使用高速整流器，如肖特基二极管。二极管的电流额定值必须超过最大负载电流，击穿电压必须超过VOUT。

8.3 电容选择

• 输入旁路电容：推荐使用150μF、低ESR的输入电容，以减少峰值电流和反射噪声。
• 输出滤波电容：输出滤波电容的ESR必须保持在30mΩ以下，以确保稳定运行。

九、应用信息与布局考虑

9.1 按键开关控制

可以使用瞬时按键开关来控制MAX1708的开/关。通过合理设计电路，利用ONA和ONB引脚实现开关控制。

9.2 布局考虑

由于高电感电流水平和快速开关波形，正确的PCB布局至关重要。采用星形接地配置保护敏感的模拟地，尽量缩短走线长度以减少杂散电容和走线电阻。同时，优化PGND引脚的连接，以提高封装的功率耗散能力。

十、总结

MAX1708作为一款高性能的升压DC - DC转换器，具有高功率、低噪声、低功耗等优点，适用于多种应用场景。在设计过程中，我们需要根据具体需求合理选择元件，优化电路布局，以充分发挥其性能优势。你在使用类似的DC - DC转换器时，遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。