解析MAX751：一款高效的+5V输出升压DC - DC转换器

作为电子工程师，在设计电源电路时，选择合适的DC - DC转换器至关重要。今天，我们就来深入探讨MAXIM公司的MAX751，一款+5V输出的升压、电流模式PWM DC - DC转换器。

文件下载：MAX751.pdf

一、产品概述

MAX751是一款CMOS升压开关模式DC - DC转换器，能将输入电压转换为稳定的+5V输出。它具有低启动电压（最低1.2V）、高输出电流能力（在2.7V电源下，保证输出电流150mA）等特点。其电池节能特性显著，满载效率典型值达86%，工作静态电源电流为2mA，关断电源电流仅35μA。而且，可通过逻辑兼容的SHDN引脚由微处理器直接控制关断模式。

二、应用场景

1. 3V系统中的本地+5V电源

在仅支持+3V供电的系统中，MAX751可方便地提供本地+5V电源，满足系统中部分需要5V供电的模块需求。

2. 手机与射频发射器供电

在手机和射频发射器等设备中，对电源的稳定性和效率要求较高。MAX751的高效转换和低噪声特性，能为这些设备提供稳定可靠的电源。

3. 掌上电脑和笔记本电脑

这类设备通常采用电池供电，对电源的节能和体积有较高要求。MAX751的低功耗和小尺寸设计，非常适合应用于此类设备。

4. 电池供电和手持仪器

对于电池供电的手持仪器，需要电源能够在低输入电压下启动并提供稳定的输出。MAX751的低启动电压和高输出电流能力，能很好地满足这些仪器的需求。

三、产品特性

1. 预设输出与高电流能力

提供+5V预设输出，保证150mA的输出电流，能满足大多数应用的需求。

2. 低启动电压

仅需1.2V的启动电源电压，可在低电压环境下正常启动。

3. 高效节能

满载时典型效率达86%，工作静态电流2mA，关断模式下仅35μA，有效延长电池续航时间。

4. 小型电感设计

采用22μH的小型电感，无需复杂的元件设计，减小了电路体积。

5. 保护功能

具备过流和软启动保护，提高了电路的可靠性和稳定性。

6. 高频PWM控制

采用170kHz的高频电流模式PWM控制，便于进行纹波滤波，同时允许使用小型外部电容。

7. 多种封装形式

提供8引脚DIP和SO封装，方便不同应用场景的选择。

四、技术参数

1. 绝对最大额定值

参数	数值
V +, LX到GND	- 0.3V至+17V
VOUT到GND	±25V
SS、CC、SHDN到GND	0至+0.3V
峰值开关电流(ix)	1.5A
参考电流(IVREF)	2.5mA
连续功率耗散（TA = +70°C）	不同封装有不同值，如塑料DIP为727mW等

2. 电气特性

在特定条件下（如VIN = +3V，LOAD = 0mA，TA = TMIN到TMAX，典型值在TA = +25°C），有以下关键参数：

• 最小启动输入电压：空载时为1.2V，带150mA负载时为2.2V。
• 输出电压：在VIN = 2.7V至5V，0mA < ILOAD < 150mA条件下，为4.75 - 5.25V。
• 输出电流：在VIN = 2.7V至5V时，保证150mA，典型值200mA。
• 线路调节率：在VIN = 2.7V至4.5V，ILOAD = 0mA至100mA时，为0.20%/N。
• 负载调节率：为0.005%/mA。
• 效率：在VIN = 3.0V，ILOAD = 150mA时，典型值86%。
• 电源电流：包括开关电流，典型值2.0mA，最大值3.5mA。
• 待机电流：SHDN = 0V时，整个电路为35 - 100μA。

五、工作原理

MAX751采用电流模式PWM控制器，在简单的升压调节器配置中，将1.2V至5.25V的未调节直流电压升压至5V输出。控制器包含两个反馈回路：

1. 内（电流）回路

通过电流检测电阻（RS）和放大器监测开关电流，实现逐周期的电流限制。当开关电流达到由外回路确定的阈值时，截断功率晶体管的导通时间。

2. 外（电压）回路

通过误差放大器监测输出电压。例如，当输出电压下降时，产生误差信号，提高误差放大器输出的阈值，使电感电流增加，从而在每个周期存储和传输更多能量。

六、输入电压考虑

输入电压范围有三个重要组成部分：

1. 空载启动电压

通常为1.2V，但加载后启动电压会增加。

2. 满载启动电压

在2.7V输入电压下，MAX751能保证带150mA负载启动并调节输出。

3. 最小工作电压

即MAX751能继续提供稳定5V输出的最低电压，这在电池供电设备中非常重要，它表明电池可放电的最低电压而不失去输出调节能力。

七、工作模式

1. 连续电流模式

电流始终在电感中流动，控制电路逐周期调整开关的占空比，以保持输出调节，同时不超过开关电流能力。这种模式具有出色的负载瞬态响应，输出纹波小，易于滤波。

2. 不连续电流模式

电感中的电流在每个周期从零开始上升到峰值，然后降为零。虽然效率仍然较高，但输出纹波会略有增加，开关波形在电感的自谐振频率处会出现振铃。

3. 脉冲跳过模式

在负载电流小于几毫安时，控制器会切换到脉冲跳过模式，通过跳过整个周期来实现调节。效率通常在70% - 80%，但输出纹波包含低频分量，可能超过50mV。

八、元件选择

1. 电感选择

大多数MAX751设计中，22μH的电感是最佳选择。要注意不超过电感的增量饱和电流。

2. 输出滤波电容选择

主要考虑低等效串联电阻（ESR），以减小输出电压的高频纹波。在标准应用中，输出电容值至少为100μF，以保证满载时的稳定性。

3. 其他元件

使用连续电流额定值至少为500mA的肖特基二极管，如1N5817。CC输入的两个补偿电容值对提供最佳瞬态响应至关重要。输入电容在电源阻抗很低时可省略，否则可能需要高达100μF。

九、PCB布局

为确保安静运行，旁路电容（特别是V +和GND之间）应尽可能靠近器件放置，以防止不稳定和噪声拾取。肖特基二极管的引脚应保持短，以防止输出中出现快速上升时间脉冲。高电流路径应尽可能短，建议使用接地平面，但不是必需的。同时，要尽量减小LX节点的杂散电容。

在实际设计中，你是否遇到过类似DC - DC转换器在不同工作模式下的性能差异问题？你又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。