MAX1760/MAX1760H：高效低噪升压DC - DC转换器的深度解析

在电池供电的无线应用领域，电源管理芯片的性能直接影响着设备的续航能力、稳定性和整体性能。MAX1760/MAX1760H这款0.8A、低噪声、1MHz的升压DC - DC转换器，凭借其出色的性能和丰富的功能，成为了众多便携式设备设计的理想选择。

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一、产品概述

MAX1760/MAX1760H是专为电池供电的无线应用而设计的高效、低噪声升压DC - DC转换器。它结合了低静态电源电流（100µA）和1MHz的高工作频率，外部组件小，采用10引脚TDFN和µMAX®封装，非常适合小型手持应用。其中，MAX1760由逻辑低电平的ON信号激活，而MAX1760H则由逻辑高电平的ON输入激活。

二、关键特性

2.1 高效转换

该转换器最高效率可达94%，能够有效减少能量损耗，延长电池使用寿命。其输入电压范围为0.7V至5.5V，可适应多种电池供电场景，如1至3节碱性或NiCd/NiMH电池，或单节锂离子（Li +）电池。输出电流最大可达800mA，输出电压可固定为3.3V，也可在2.5V至5.5V之间进行调节。

2.2 低噪声与恒频操作

采用PWM同步整流拓扑结构，实现了低噪声、恒频（1MHz）操作。这种设计不仅有效降低了电磁干扰（EMI），还能确保在各种负载条件下都能保持稳定的输出。此外，它还支持强制PWM模式，适用于对频率稳定性要求较高的应用。而且，其开关频率可同步至外部时钟，有助于保护通信设备中的敏感频段。

2.3 灵活控制与优化

具备可调节的电流限制和软启动功能，允许工程师根据具体应用需求优化效率、外部组件尺寸和输出电压纹波。在关机模式下，电流仅为0.1µA，进一步降低了功耗。

三、应用领域

MAX1760/MAX1760H广泛应用于多种便携式设备，如数字无绳电话、无线手持设备、掌上电脑、PCS电话、手持仪器和个人通信器等。这些设备通常对电源的效率、体积和噪声有较高要求，而MAX1760/MAX1760H正好满足了这些需求。

四、详细工作原理

4.1 升压转换过程

在DC - DC转换器工作期间，内部N沟道MOSFET开关在每个周期的前半部分导通，使电流在电感中上升并在磁场中存储能量。后半部分，MOSFET关断，电感电流通过同步整流器流向输出滤波电容和负载。随着电感中存储的能量耗尽，电流下降，同步整流器关断。

4.2 工作模式选择

• 正常模式：当CLK/SEL引脚拉低时，设备在驱动中重负载时以PWM模式工作，轻负载时自动切换到PFM模式，以提高效率。
• 强制PWM模式：CLK/SEL引脚为高电平时，设备以恒定频率（1MHz）的低噪声PWM模式工作，通过调制MOSFET开关脉冲宽度来控制每周期传输的功率，以调节输出电压。
• 同步PWM模式：通过向CLK/SEL引脚施加500kHz至1.2MHz的外部时钟信号，可将MAX1760同步到该外部频率，有效减少无线应用中的干扰。

  4.3 同步整流器

  内部P沟道同步整流器的使用，相比类似的非同步升压调节器，效率提高了5%。在PWM模式下，同步整流器在每个开关周期的后半部分导通；在低功耗模式下，当LX引脚的电压超过升压调节器输出时，内部比较器会导通同步整流器，当电感电流降至60mA以下时关断。当输出电压大于4V时，需并联一个外部0.5A肖特基二极管。

  4.4 低压启动振荡器

  采用CMOS低压启动振荡器，保证最低启动输入电压为1.1V。启动时，低压振荡器切换N沟道MOSFET，直到输出电压达到2.15V，之后正常的升压转换器反馈和控制电路接管。一旦设备进入稳定状态，输入电压可低至0.7V。

  4.5 关机模式

  MAX1760具有关机模式，可将静态电流降至0.1µA。关机时（MAX1760的ON为高电平，MAX1760H的ON为低电平），参考电压和所有反馈及控制电路均关闭，输出电压比输入电压低一个二极管压降。

五、设计要点

5.1 输出电压设置

通过电阻分压器连接到FB引脚来设置输出电压。对于固定3.3V输出，将FB引脚接地；对于2.5V至5.5V的可调输出，连接一个从OUT到GND的电阻分压器。计算公式为 (R1 = R2(frac{V{OUT}}{V{FB}} - 1))，其中 (V_{FB}) 为1.24V。

5.2 开关电流限制和软启动

ISET引脚用于调节电感电流限制和实现软启动。当ISET连接到REF时，电感电流限制为1.25A；通过连接一个从REF到GND的电阻分压器，可根据公式 (ILIM = 1.25A(frac{V{ISET}}{1.25V})) 降低电流限制。在ISET和REF之间连接一个电阻，在ISET和GND之间连接一个电容，可实现软启动，软启动时间常数为 (t{SS} = R{SS}C{SS})，其中 (R_{SS} ≥ 470kΩ)。

5.3 组件选择

• 电感：由于其高开关频率，可使用小型3.3µH表面贴装电感。电感的饱和电流额定值应超过N沟道开关电流限制，也可允许电感电流饱和20%以换取一定的效率降低。为提高效率，应选择具有高频铁氧体磁芯材料的电感。
• 外部二极管：当输出电压大于4V时，需从LX到POUT并联一个外部0.5A肖特基二极管。对于启动输入电压低于1.8V的应用，也建议使用该二极管。
• 输入和输出滤波电容：输入滤波电容应选择工作电压额定值高于最大输入电压的电容，以减少输入源的峰值电流和开关噪声；输出滤波电容应选择工作电压额定值高于输出电压的低ESR电容，以减少输出纹波电压并提供负载所需的瞬态峰值电流。

  5.4 PCB布局

  由于高开关频率和大峰值电流，PCB布局至关重要。功率组件应尽可能靠近放置，走线应短、直且宽。电压反馈网络应靠近IC，远离嘈杂的走线，并使用接地铜进行屏蔽。

六、总结

MAX1760/MAX1760H升压DC - DC转换器以其高效、低噪声和灵活的控制特性，为电池供电的无线应用提供了出色的电源解决方案。在设计过程中，合理选择组件和优化PCB布局是确保其性能的关键。对于电子工程师来说，深入了解该转换器的工作原理和设计要点，将有助于设计出更高效、稳定的便携式设备。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和见解。