MAX8664：低成本双输出降压控制器的卓越之选

在电子设计领域，电源管理始终是至关重要的一环。今天，我们来深入了解一款极具性价比的双输出降压控制器——MAX8664，它为需要双电源的系统提供了高性能且低成本的解决方案。

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一、器件概述

MAX8664是一款双输出PWM控制器，具有诸多出色的特性。它能提供两个独立的输出，且这两个输出以180°异相方式工作，有效降低了输入电流纹波，从而减少了对输入电容的需求。内置的驱动器能够驱动外部MOSFET，每个通道可输出高达25A的电流。该控制器的输入电压范围为4.5V至28V，每个通道的输出电压可在0.6V至输入电压的90%之间调节，并且在负载、线路和温度变化时，总输出调节误差小于±0.8%。

二、关键特性剖析

1. 高精度输出

在负载和线路变化时，输出精度能保持在±0.8%以内，这确保了电源输出的稳定性，对于对电源质量要求较高的设备来说至关重要。比如在一些精密仪器中，稳定的电源输出能保证仪器的正常运行和测量精度。

2. 宽输入电压范围

4.5V至28V的输入电压范围，使得MAX8664能适应多种不同的电源环境，增加了其在不同应用场景下的通用性。无论是使用电池供电还是外部电源供电，都能轻松应对。

3. 简单补偿

对于任何类型的输出电容，只需使用两个电阻和一个电容就能实现简单的补偿，这大大简化了电路设计过程，降低了设计难度和成本。

4. 数字软启动

数字软启动功能可有效消除启动时的输入浪涌电流，保护电路元件免受浪涌冲击，延长元件使用寿命。这在一些对电源启动特性要求较高的设备中尤为重要，比如服务器电源。

5. 可调开关频率

开关频率可在100kHz至1MHz之间调节，用户可以根据实际应用需求灵活选择合适的开关频率，优化电路性能。例如，在对电磁干扰要求较高的场合，可以选择较低的开关频率来降低干扰。

6. 180°异相操作

两个输出以180°异相方式工作，能显著降低输入纹波电流，减少对输入电容的需求，进一步降低系统成本。

7. 多重保护功能

具备过流、过压和热过载保护功能，确保在异常情况下能及时保护电路，提高系统的可靠性。当检测到过流或过压情况时，控制器会迅速采取措施，避免设备损坏。

三、电气特性解析

1. 电源电压

• 输入电源电压范围为4.5V至28V，VL输出电压在7.2V < VIN < 28V且0 < IVL < 60mA时，典型值为6.6V；VCC输出电压在7.2V < VIN < 28V且0 < ICC < 5mA时，典型值为5.0V。
• VCC欠压锁定（UVLO）阈值在上升时典型值为3.5V，滞回为350mV。

  2. 参考精度

  在不同温度范围内，参考精度都能保持在较高水平。例如，在TA = 0°C至 +85°C时，参考精度为0.5955V至0.6045V；在TA = -40°C至 +85°C时，参考精度为0.5930V至0.6070V。

  3. 保护特性

• 过压保护（OVP）阈值在VFB1上升时为0.75REFIN2 + 0.15V。
• 电源良好（PWRGD）阈值在不同条件下有所不同，例如在VREFIN2 = VCC、VFB_上升且为MAX8664B时，阈值为0.525V，滞回为5%。
• 内部软启动时间在ROSC/EN12 = 56.1kΩ、400kHz时典型值为2.5ms。

四、引脚功能详解

MAX8664共有20个引脚，每个引脚都有其特定的功能：

1. 驱动输出引脚

• DH1和DH2分别为控制器1和控制器2的高端MOSFET驱动输出，用于连接高端MOSFET的栅极。在关机和欠压锁定时，这两个引脚为低电平。
• DL1和DL2分别为控制器1和控制器2的低端MOSFET驱动输出，同样在关机和欠压锁定时为低电平。

  2. 电感连接引脚

• LX1和LX2分别为控制器1和控制器2的外部电感连接引脚，需连接到MOSFET和电感的开关节点，且要靠近高端MOSFET的源极，以形成用于高端电流检测的开尔文连接。在单调启动和关机期间，这两个引脚为高阻抗。

  3. 升压电容连接引脚

• BST1和BST2分别为控制器1和控制器2的高端MOSFET驱动升压电容连接引脚，需连接一个0.22µF的陶瓷电容到LX1和LX2。

  4. 电源和接地引脚

• VL为低端栅极驱动电源和6.5V线性稳压器的输出，需连接一个4.7µF的陶瓷电容到PGND。当使用4.5V至5.5V电源时，可将VL连接到IN。
• PGND为电源接地，需连接到电源接地平面，并在靠近输出电容接地处单点连接电源和模拟接地。
• GND为模拟接地，需连接到模拟接地平面，并在靠近输出电容接地处单点连接模拟和电源接地平面。
• VCC为内部模拟电源，需连接一个1µF的陶瓷电容到GND。当使用4.5V至5.5V电源时，需通过一个10Ω电阻将VCC连接到IN。

  5. 反馈和参考输入引脚

• FB1和FB2分别为控制器1和控制器2的反馈输入，需连接到输出和地之间的电阻分压器中心，以设置所需的输出电压。
• REFIN2为控制器2的外部参考输入，可连接0至1.3V的参考电压，方便实现跟踪电源应用。若使用内部0.6V参考，可将REFIN2连接到VCC。

  6. 开关频率设置和使能引脚

• OSC/EN12为开关频率设置输入，通过连接一个22.6kΩ至226kΩ的电阻到地来设置开关频率，范围为100kHz至1000kHz。还可通过串联一个开关进行使能/关机控制，当开关打开时，IC进入低功耗关机模式。

  7. 电源良好输出引脚

• PWRGD为开漏电源良好输出，当控制器1和2（使用内部参考）处于调节状态时为高阻抗；若输出失调、出现故障或IC关机，则为低电平。

五、工作原理深入探究

1. DC - DC控制器架构

MAX8664采用Maxim专有的峰值电压模式控制架构，能在负载或线路瞬变时提供卓越的瞬态响应。这种架构通过片上积分器消除了纹波电压引起的直流误差，确保了稳定的运行。当输出电压低于调节阈值时，误差比较器在时钟周期上升沿开启高端开关，开始一个开关周期。高端开关保持导通，直到最小导通时间结束且输出电压达到调节值，或者电流限制阈值被超过。此时，低端同步整流器导通，直到输出电压再次低于调节阈值后的第一个时钟周期上升沿。

2. 内部线性稳压器

• 内部VL低压差线性稳压器为栅极驱动提供6.5V电源，需连接一个4.7µF的陶瓷电容到PGND。当使用4.5V至5.5V输入电源时，可将VL直接连接到IN。
• 用于为IC功能供电的5V电源（VCC）由内部1.5V并联稳压器从VL生成，需连接一个2.2µF的陶瓷电容到GND。当使用4.5V至5.5V输入电源时，需通过一个10Ω电阻将VCC连接到IN。

3. 高端栅极驱动电源（BST_）

高端MOSFET的栅极驱动电压通过飞电容升压电路生成。在低端MOSFET导通期间，BST_和LX_之间的电容通过集成的BST_二极管充电至VL电压。当低端MOSFET关断时，BST_电压高于LX_电压，为高端MOSFET提供必要的导通电压（VGS）。控制器通过闭合BST_和DH_之间的开关来开启高端MOSFET。

4. 电压参考

内部0.6V参考设置反馈调节电压，控制器1始终使用内部参考。控制器2提供外部参考输入，可连接0至1.3V的电源到REFIN2，方便实现跟踪应用。若使用内部0.6V参考，可将REFIN2连接到VCC。

5. 欠压锁定（UVLO）

当VCC电源电压低于UVLO阈值（典型下降值为3.15V）时，欠压锁定（UVLO）电路会禁止两个控制器的开关操作，并将DL和DH栅极驱动器拉低。当VCC上升超过UVLO阈值（典型上升值为3.5V）时，控制器开始启动序列并恢复正常运行。

6. 输出过流保护

当MAX8664检测到过流情况时，DH会立即拉低。若过流情况连续持续四个周期，控制器会锁定关闭，DH_和DL_都被拉低。在软启动期间，当FB_小于300mV时，控制器在第一次过流情况时就会锁定关闭。保护电路通过检测高端MOSFET的漏源电压来检测过流情况，过流保护阈值由连接在ILIM_和高端MOSFET漏极之间的电阻设置。

7. 输出过压保护（OVP）

当一个或两个输出出现过压事件时，MAX8664会锁定关闭控制器。当反馈电压超过正常调节电压150mV持续10µs时，就会发生这种情况。此时，低端MOSFET导通，高端MOSFET关断，以释放输出电荷。要清除锁定，需对EN或输入电源进行循环操作。

8. 热过载保护

热过载保护用于限制MAX8664的总功耗。当结温超过 +160°C时，内部热传感器会关闭设备，将两个控制器的DH_和DL_拉低。要重新启动控制器，需对EN或输入电源进行循环操作。

9. 电源良好输出（PWRGD）

PWRGD是一个开漏输出，当输出电压高于PWRGD上限阈值或低于PWRGD下限阈值时会被拉低。在关机、VCC低于UVLO阈值、软启动和故障情况下，PWRGD保持低电平。需要注意的是，在MAX8664A中，PWRGD不反映控制器2的状态；在任一版本中，当REFIN2连接到外部参考时，PWRGD也不反映控制器2的状态。

六、典型应用电路

文档中给出了多个典型应用电路，包括600kHz低成本典型应用电路、500kHz DDR2应用跟踪电路、1MHz全陶瓷电容且输出顺序控制的应用电路以及300kHz输入电压为7.2V至20V的电路。每个电路都有详细的元件清单，涵盖了电容、电感、MOSFET、电阻等元件的型号和参数。这些典型电路为工程师在实际设计中提供了很好的参考，工程师可以根据具体需求选择合适的电路进行设计。

七、电源启动和顺序控制

MAX8664的OSC/EN12输入既用于设置开关频率，又作为两个控制器的使能输入。通过连接一个电阻从OSC/EN12到地来设置开关频率，当OSC/EN12为高阻抗时，两个控制器进入低功耗关机模式。这可以通过在电阻和地之间连接一个晶体管轻松实现。在独立输出的启动配置中，当REFIN2连接到VCC时，两个控制器都使用内部参考。

八、总结与思考

MAX8664作为一款低成本、高性能的双输出降压控制器，凭借其丰富的特性、出色的电气性能和完善的保护功能，在众多电源管理应用中具有很大的优势。它的出现为电子工程师提供了一个可靠且经济的解决方案，能够满足不同应用场景下对双电源的需求。

在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择电路参数和元件，充分发挥MAX8664的性能优势。同时，对于其工作原理和保护机制的深入理解，有助于提高电路的可靠性和稳定性。你在使用类似控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。