探索MAX1700/MAX1701：高效低噪升压DC - DC转换器的设计与应用

在电子设备设计中，电源管理模块至关重要，尤其是对于电池供电的无线应用。今天，我们来深入了解MAXIM公司的MAX1700/MAX1701，这两款高性能的1 - 3节电池升压DC - DC转换器，它们能为我们的设计带来诸多便利和优势。

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一、产品概述

（一）基本特性

MAX1700/MAX1701专为电池供电的无线应用而设计，采用同步整流脉宽调制（PWM）升压拓扑，能将1 - 3节镍镉/镍氢电池或1节锂离子电池的输入转换为2.5V - 5.5V的可调输出。内部集成了1A、130mΩ的N沟道MOSFET开关和250mΩ的P沟道同步整流器，效率比同类非同步转换器高5%，还具备脉冲频率调制（PFM）待机模式和3µA的关机模式，有效提升轻载效率和降低功耗。

（二）封装与功能差异

两者均采用16引脚QSOP封装，占用空间小。不过，MAX1701功能更丰富，集成了两个比较器，用于产生电源正常和低电量警告输出，还包含一个增益模块，可配合外部P沟道通过器件构建线性稳压器。

二、关键特性剖析

（一）电气特性

1. 输入输出范围：输入范围为0.7V - 5.5V，最低启动电压为1.1V，输出电流最大可达800mA，输出电压可调范围为2.5V - 5.5V，能满足多种不同的应用需求。
2. 效率与功耗：最高效率可达96%，关机模式下静态电流仅3µA，在低功耗模式和低噪声模式下，不同的CLK/SEL设置对应不同的电源电流，可根据实际需求灵活选择。
3. 开关特性：N沟道和P沟道开关的导通电阻、电流限制等参数明确，保证了电路的稳定运行。例如，N沟道开关导通电阻在不同CLK/SEL设置下有所不同，CLK/SEL = OUT时为0.13 - 0.28Ω。

（二）典型工作特性

从典型工作特性曲线可以看出，在不同的温度、输入电压和负载电流条件下，转换器的效率、参考电压、频率等参数表现稳定。比如，在不同输出电压下，效率随负载电流的变化曲线能帮助我们选择合适的工作点，以实现最佳效率。

三、工作模式解析

（一）低噪声PWM模式

当CLK/SEL引脚拉高时，器件工作在低噪声PWM模式，以300kHz的恒定频率开关，通过调制MOSFET开关脉冲宽度来控制每周期传输的功率，调节负载两端电压，最大输出电流可达800mA。这种模式下，固定频率操作产生的开关谐波稳定且易于滤波。

（二）同步PWM模式

通过向CLK/SEL引脚施加200kHz - 400kHz的外部时钟，可使器件在PWM模式下同步，方便用户设置谐波，避免无线应用中的中频干扰。

（三）低功耗PFM模式

CLK/SEL引脚拉低时，进入低功耗PFM模式。该模式通过在每个周期传输固定能量，然后调制开关频率来控制输出功率，仅在需要时开关，轻载效率高，但输出电流能力为100mA，输出电压通常比PWM模式高1%。

四、设计要点

（一）输出电压设置

通过连接从OUT到GND的电阻分压器到FB引脚，可将输出电压设置在2.5V - 5.5V之间。计算公式为(R1 = R2(VOUT/VFB - 1))，其中VFB为1.23V，由于FB输入偏置电流小于20nA，R2可选用较大阻值（如270kΩ或更小）以保证精度。

（二）电感选择

高开关频率允许使用小尺寸的表面贴装电感，推荐使用10µH的电感，其饱和电流额定值应超过N沟道开关电流限制1.6A。为提高效率，可选择高频磁芯材料（如铁氧体）的电感，并采用环形、罐形或屏蔽线轴电感以减少辐射噪声。

（三）输出二极管

使用肖特基二极管（如1N5817、MBR0520L等），其电流额定值只需500mA，应尽可能靠近IC连接在LX和POUT之间，避免使用普通整流二极管，以免影响效率和负载调节。

（四）滤波电容

输入和输出滤波电容的选择要能满足输入和输出峰值电流要求，并控制电压纹波。输入电容的工作电压额定值应高于最大输入电压，输出电容应高于输出电压。对于满载输出，推荐使用两个100µF、100mΩ的低ESR钽输出滤波电容；负载低于250mA时，单个100µF输出电容即可。输入滤波电容可减少输入源的峰值电流和输入开关噪声，根据输入电压源阻抗选择合适的电容值。

（五）旁路电容

REF引脚需通过0.22µF电容旁路到GND，OUT引脚也需连接一个0.22µF陶瓷电容到GND，且都应尽可能靠近DC - DC转换器IC。

五、应用案例

（一）无线电话应用

MAX1700/MAX1701非常适合数字无绳电话和PCS电话。功率放大器直接连接到升压转换器输出以获得最大电压摆幅，低dropout线性稳压器用于后级调节，为DSP、控制和RF电路提供低噪声电源。在待机模式下，设置(CLK/SEL = 0)可进入低功耗模式，延长电池寿命。

（二）开关控制

可以使用瞬时按钮开关控制MAX1700/MAX1701的开关。按下开关时，ONB拉低，调节器开启；再次按下开关，ONA拉低，调节器关闭。通过添加小电容可帮助消抖。

六、注意事项

（一）PCB设计

由于高开关频率和大峰值电流，PCB布局至关重要。功率组件应尽量靠近，走线应短、直且宽。单独的低噪声接地平面应仅在一点与功率接地平面连接，以减少功率接地电流对器件的影响。

（二）软启动

上电时将CLK/SEL置低可实现软启动，降低峰值开关电流，待电路稳定后再将CLK/SEL置高以实现全功率运行。

（三）间歇性电源连接

当输入电源或电池连接存在接触弹跳时，可能会导致输入功率间歇性中断。可通过连接电容和电阻网络、使用系统微控制器控制或确保在PWM模式下启动等方法解决。

在实际设计中，你是否遇到过类似电源管理芯片的应用难题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。