深入剖析MAX1763：1.5A低噪声1MHz升压DC - DC转换器

在电子设备的电源设计领域，高效、低噪声的DC - DC转换器一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来详细探讨一下Maxim公司推出的MAX1763，一款专为电池供电的无线应用而设计的1.5A低噪声1MHz升压DC - DC转换器。

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一、产品概述

MAX1763是一款高效、低噪声的升压DC - DC转换器，适用于电池供电的无线应用。它在1MHz的高工作频率下，仍能保持极低的静态电源电流（110µA）。其小巧的外部组件和微型封装，使其成为对电池续航要求极高的小型手持设备的理想选择。

1. 工作原理

该转换器采用同步整流脉宽调制（PWM）升压拓扑，能从广泛的输入源（如1 - 3节碱性或NiCd/NiMH电池，或单节锂离子电池）产生2.5V - 5.5V的输出电压。Maxim的专有Idle Mode™电路显著提高了轻载电流时的效率，在重载电流时能平稳过渡到固定频率PWM操作，以保持出色的满载效率。此外，低噪声的强制PWM模式适用于所有负载电流下都需要恒定频率操作的应用，并且它还可以与外部时钟同步，以保护通信设备中的敏感频段。

2. 典型特性

• 高效率：最高可达94%的效率，有效延长电池续航时间。
• 宽输入电压范围：+0.7V至+5.5V的输入电压范围，适应多种电源输入。
• 低启动电压：1.1V保证启动输入电压，最大可输出1.5A电流。
• 输出电压灵活：固定3.3V输出或可调节（2.5V - 5.5V）。
• 低功耗：1µA逻辑控制关机电流。
• 多功能增益块：可用于构建线性稳压器或低电池比较器。
• 可调节电流限制和软启动：优化效率、外部组件尺寸和输出电压纹波。
• 多种封装选择：提供节省空间的16引脚QSOP封装或高功率（1.5W）的16引脚TSSOP - EP封装。

二、电气特性分析

1. 输入输出规格

• 输入电压范围：0.7V - 5.5V，启动电压最低可达0.9V（典型值），在不同温度下启动电压有一定的温度系数。
• 输出电压：固定3.3V或可在2.5V - 5.5V范围内调节，输出电压在一定负载范围内有较好的稳定性和调节精度。

2. 开关参数

• 开关导通电阻：N通道和P通道的开关导通电阻分别为0.075 - 0.13Ω和0.13 - 0.25Ω，较低的导通电阻有助于提高效率。
• 电流限制：N通道电流限制为2.0 - 3.4A，可通过ISET引脚进行调节。

3. 参考电压和增益块

• 参考输出电压：稳定在1.230 - 1.270V，具有较好的负载调节和电源抑制性能。
• 增益块：具有一定的跨导（5 - 16mS），可以用于构建线性稳压器或作为低电池比较器，其输入输出特性在不同条件下有明确的参数。

三、应用模式解析

1. 正常模式（CLK/SEL = 低）

在正常模式下，MAX1763在中到重载时采用PWM操作，轻载时根据需要进行开关切换，以优化不同负载条件下的效率。这种模式下输出电压比强制PWM模式高1%。

2. 强制PWM模式（CLK/SEL = 高）

强制PWM模式下，转换器以恒定频率（1MHz）开关，通过调制MOSFET开关脉冲宽度来控制每周期传输的功率，从而调节输出电压。固定频率操作产生的开关谐波稳定且易于滤波，适用于对噪声要求较高的应用。

3. 同步PWM模式

MAX1763可以通过CLK/SEL引脚与外部时钟同步，用户可以选择500kHz - 1.2MHz的工作频率，以避免敏感应用中的干扰。对于对噪声最敏感的应用，建议将外部同步信号占空比限制在小于10%或大于90%，以消除功率开关噪声与同步信号重合的可能性。

四、设计要点与注意事项

1. 输出电压设置

• 对于固定3.3V输出，将FB引脚连接到地；对于2.5V - 5.5V的可调输出，需连接一个电阻分压器到FB引脚。选择合适的电阻值，以确保输出电压的准确性。
• 由于FB引脚的输入偏置电流小于100nA，可以使用大阻值的分压器电阻而不影响精度。电阻分压器应尽可能靠近IC，距离FB引脚不超过0.2in（5mm）。

2. 开关电流限制和软启动

• ISET引脚可用于调节电感峰值电流和实现软启动。将ISET连接到REF时，电感电流限制为2.5A；通过电阻分压器连接ISET到REF和地之间，可以降低电流限制。
• 实现软启动时，在ISET和REF之间放置一个大于300kΩ的电阻，并在ISET和地之间连接一个电容。软启动时间常数由电阻和电容的乘积决定。

3. 组件选择

• 电感：选择1.5µH的表面贴装电感，其饱和电流额定值应超过N通道开关电流限制。为提高效率，应选择具有高频铁氧体磁芯材料的电感，并尽量使用环形或屏蔽电感以减少辐射噪声。
• 外部二极管：当输入电压可能超过设定的输出电压，或者输出电压设置高于4V时，需要在LX和POUT之间并联一个0.5A的外部肖特基二极管。此外，对于需要在1.8V及以下输入电压启动的应用，也建议使用外部二极管。
• 输入输出电容：选择能够满足输入和输出峰值电流要求且电压纹波可接受的电容。输入电容应选择工作电压额定值高于最大输入电压的电容，输出电容应选择工作电压额定值高于输出电压的电容。一般建议使用220µF、低等效串联电阻（ESR）（小于100mΩ）的电容，或两个100µF的电容并联以降低有效ESR。

4. 布局考虑

由于MAX1763的开关频率高、峰值电流大，PCB布局至关重要。功率组件（如电感、转换器IC和滤波电容）应尽可能靠近放置，走线应短、直且宽。电压反馈网络应非常靠近IC，距离FB引脚不超过0.2in（5mm）。应避免噪声走线（如LX引脚的走线）靠近电压反馈网络，并使用接地铜箔进行隔离。

五、总结

MAX1763作为一款高性能的升压DC - DC转换器，具有高效率、低噪声、宽输入电压范围等优点，适用于多种电池供电的无线应用。在设计过程中，合理设置输出电压、调节开关电流限制和软启动、选择合适的组件以及优化PCB布局，能够充分发挥其性能优势，为电子设备提供稳定可靠的电源解决方案。各位工程师在实际应用中，不妨根据具体需求，深入研究和调试，以实现最佳的设计效果。

大家在使用MAX1763的过程中，有没有遇到过一些独特的问题或者有什么特别的设计思路呢？欢迎在评论区分享交流。