深入解析MAX1836/MAX1837：高效降压转换器的卓越之选

在电子设计领域，电源管理始终是关键环节。降压转换器作为一种常见的电源转换设备，其性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。今天，我们将深入探讨MAX1836/MAX1837这两款24V内部开关、具有100%占空比的降压转换器，为电子工程师们提供全面的设计参考。

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1. 产品概述

MAX1836/MAX1837是高效降压转换器，能够在高达24V的电源电压下提供预设的3.3V或5V输出电压。通过外部反馈电阻，输出电压可在1.25V至输入电压之间进行调整。内部电流限制开关MOSFET可提供高达125mA（MAX1836）或250mA（MAX1837）的负载电流。

1.1 独特优势

• 低压差设计：独特的电流限制控制方案，占空比可达100%，将压差电压降至最低（100mA时为120mV）。
• 轻载低功耗：在轻负载条件下，电源电流可降低至12μA，有效节省能源。
• 高频特性：高开关频率允许使用小型表面贴装电感器和输出电容器，节省电路板空间。
• 封装优势：提供6引脚SOT23和3mm x 3mm TDFN封装，适用于低成本、低功耗、对空间敏感的应用。

1.2 应用领域

广泛应用于9V电池系统、笔记本电脑、分布式电源系统、备用电源、4mA至20mA环路电源、工业控制电源和手持设备等领域。

2. 电气特性

2.1 输入输出特性

• 输入电压范围：4.5V至24V，适应多种电源环境。
• 输出电压：预设3.3V或5V，也可通过外部反馈电阻调整至1.25V至输入电压。
• 输出电流：MAX1836可达125mA，MAX1837可达250mA。
• 效率：效率超过90%，有效提高能源利用率。
• 静态电流：静态电流低至12μA，关机电流仅3μA，降低功耗。

2.2 其他特性

• 占空比：最大占空比为100%，确保低压差。
• 开关特性：LX开关最小关断时间为0.2 - 0.6μs，最大导通时间为7 - 13μs，开关导通电阻为1.1 - 2Ω。
• 电流限制：MAX1836的LX电流限制为250 - 450mA，MAX1837为500 - 850mA。

3. 引脚说明

引脚	名称	功能
1	FB	双模式反馈输入，连接GND可获得预设输出电压，连接电阻分压器可调整输出电压。
2	GND	接地
3	IN	输入电压，范围4.5V至24V，连接内部p通道功率MOSFET的源极。
4	LX	电感器连接，连接内部p通道功率MOSFET的漏极。
5	SHDN	关机输入，逻辑低电平可关闭转换器，降低电源电流至3μA。
6	OUT	稳压输出电压高阻抗检测输入，内部连接电阻分压器。
EP	外露金属焊盘，连接GND，用于接地和散热。

4. 设计要点

4.1 输出电压选择

• 预设模式：将输出连接到OUT，FB连接到GND，可获得预设的3.3V或5V输出电压。
• 可调模式：通过连接从输出到FB的电压分压器可调整输出电压，计算公式为 (R1 = R2[(frac{V{OUT}}{V{FB}}) - 1]) ，其中 (V{FB} = 1.25V) ， (V{OUT}) 范围为1.25V至输入电压。当设置输出电压高于5.5V时，SHDN必须永久连接到IN。

4.2 电感器选择

• 电感值：考虑电感值、饱和电流额定值、串联电阻和尺寸等参数。大多数应用中，10μH至100μH的值与控制器的开关频率配合最佳。最小电感值计算公式为 (L{(MIN)} = frac{(V{IN(MAX)} - V{OUT})t{ON(MIN)}}{I{LIM}}) ，其中 (t{ON(MIN)} = 1.0μs) 。
• 饱和电流：电感的饱和电流额定值必须大于峰值开关电流，计算公式为 (PEAK = I{LIM} + frac{(V{IN} - V_{OUT})300ns}{L}) 。
• 串联电阻：电感的串联电阻会影响效率和压差电压，应选择直流电阻尽可能低的电感器。

4.3 输出电容器选择

输出电容器应能提供最大负载电流，并将电压纹波控制在可接受范围内。输出纹波由电容存储电荷变化和等效串联电阻（ESR）引起的电压降组成，计算公式为 (V{RIPPLE} approx V{RIPPLE(ESR)} + V_{RIPPLE(C)}) 。为了最小化输出纹波，建议使用高质量的低ESR铝电解、钽、聚合物或陶瓷滤波电容器。

4.4 输入电容器选择

输入滤波电容器可减少从电源汲取的峰值电流，降低电路开关引起的输入噪声和电压纹波。输入电容器必须满足纹波电流要求，计算公式为 (I{RMS} = I{LOAD} frac{sqrt{V{OUT}(V{IN} - V{OUT})}}{V{IN}}) 。对于大多数应用，非钽电容器（陶瓷、铝、聚合物或OS - CON）是首选。

4.5 二极管选择

外部二极管（D1）应具有快速导通时间和低正向电压，以避免过多损耗。建议使用RMS电流额定值为0.5A或更高、击穿电压大于输入电压的二极管，肖特基二极管是首选。对于高温应用，可考虑使用超高速硅整流器。

5. 稳定性与布局

5.1 稳定性问题

不稳定通常是由于反馈信号或接地噪声过大引起的，表现为“摩托艇”现象，即在空载或轻载条件下出现分组开关脉冲、大间隙和过大的低频输出纹波。

5.2 PCB布局与接地

• 布局原则：高开关频率和大峰值电流使得PCB布局至关重要。高功率走线应尽可能短而宽，功率组件（CIN、COUT、L1和D1）形成的电流环路应尽可能小，以避免辐射噪声。
• 接地方式：将这些功率组件的接地引脚在一个公共节点以星形接地配置连接。使用接地铜将嘈杂的走线（如LX节点）与反馈网络分开，并将多余的铜集成到伪接地平面中。当使用外部反馈时，应将电阻尽可能靠近反馈引脚放置，以减少噪声耦合。

6. 应用拓展

6.1 高压降压转换器

MAX1836/MAX1837的输入电压范围允许高达24V的电源电压。在高电压应用中，需确保输入电容器的电压额定值超过 (V_{IN(MAX)}) ，电感器值超过推荐的最小电感值。

6.2 逆变器配置

通过将通常的输出连接到电源电压接地，可使IC的接地引脚调节到 - 5V（MAX183_EUT50）或 - 3.3V（MAX183_EUT33）。需注意避免超过IN和GND之间的最大额定值24V以及OUT和GND之间的5.5V。

7. 总结

MAX1836/MAX1837降压转换器以其高效、低功耗、小尺寸等优势，为电子工程师在电源管理设计中提供了优秀的解决方案。在实际应用中，合理选择组件、优化PCB布局和接地，能够充分发挥其性能，满足各种复杂的电源需求。你在使用MAX1836/MAX1837的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。