DC-DC变换器电路MAX786及其应用

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摘要：MAX786是MAXIM公司生产的DC-DC变换器,它主要应用于笔记本电脑等小型化、轻量化的便携式设备中。文中介绍了MAX786工作原理、外围电路的设计方法以及设计时注意事项,同时给出了其具体的应用电路。 关键词：MAX786 变换器 DC-DC为了使笔记本电脑等一类便携式电子设备小型化和轻量化,同时为了抑制功耗和降低电源电压,设计师们越来越多地使用大规模集成电路来工作。对于这类设备的电源部分,即使是在输出电压较低的情况下,也希望有一个高效率的DC-DC变换器。而实现这种高效率电源,并用于同步整流型电源的控制器则首推MAXIM公司生产的MAX786.利用MAX786可以很方便地同时输出稳定的5V和3.3V电压,是一种高性能的降压型DC-DC变换器IC。1 MAX786概述1.1 特点MAX786具有如下特点：●可以获得3.3V和5V两路固定输出电压;●可以获得最大95%的变换效率;●省电。工作时自身消除电流为420μA,待机时消耗电流仅为70μA;●输入电压范围宽（5.5～30V）。1.2 内部结构及参数图1所示为MAX786的内部结构图。由图可见,MAX786内含两个控制电路、四个功率MOSFET驱动器、两个比较器以及振荡频率为200kHz或300kHz的振荡器。1.3 引脚说明VL引脚（22）：5V电压输出端,最大输出电流为5mA。由图1可见,电源起动时由连接到输入电源上的V+端给稳压器提供电源。但当5V输出（FB5端）上升到4.5V以上时,稳压器关断,Q1接通,FB5端与VL端短接,其结果是5V电压由VL端输出。正是由于MAX786具备这一功能,因而减小了稳压器的损耗,提高了效率。此外,该端子应选用一个4.7μF电容旁路到地。REF引脚（10）：3.3V基准输出端,最大输出电流为5mA。该端口应采用电容旁路接地,其容量通常为0.22μF+1μF/mA。但在负载电流较大时,该电容往往会给各档输出电压带来某些影响。SS3引脚（2）与SS5引脚（14）：如果在该两引脚上接上电容,电源接通过时输出电压的上升速率将会变缓,因而可以抑制上电时产生的电流冲击。上升时间tr可由公司tr≈1mS/NF求得。在输出为5V时,通常连接10～100nF的电容器。ON3引脚（3）与ON5引脚（13）：这两个端子是接通或关断3.3V与5V输出的端子,通常情况下将它们连接到VL端。如果接地,则将关断MAX786的输出。SYNC引脚（11）：如果把SYNC接地或者接VL端,则IC内部的振荡频率为200kHz;如果将它接REF端,则产生的振荡频率为300kHz。需要说明的是：当需要设计多组输出电源时,往往要使用若干个驱动电路。由于印制版上存在着振荡频率不同的时钟信号,将会产生诸如差拍干扰等弊端问题。这时,利用SYNC端可使这些驱动电路都与同一个时钟信号同步,这样,该问题就可以得到圆满的解决。D1引脚（4）与D2引脚（5）：把5V与3.3V输出电压输入到这两个端口上时,可以构成阈值电压为1.65V的低压检测电路。如果用电阻进行分压,还可以任意设定检测电压的大小。图2所示为其输出通/断开关电路,如果将内部比较器输出一侧的电源（VH端）连接到3～19V的任意电源上作为电平变换器使用,则可控制由功率MOSFET构成的输出开关。比较器的输出端Q1（8脚）与Q2（7脚）也可以以“线或”的形式互相连接在一起,其连接方式如图3所示。SHDN引脚（12）：如果SHDN端为“低”,则REF输出与比较器将停止工作,且3.3V与5V输出也将关断,但VL端的输出仍会维持在5V,这时消耗电流为25μA。如果SHDN端为“高”,而ON3端及ON5端为“低”,则电路处于待机方式,3.3V与5V输出截止,但此时节VL输出,REF输出与比较器仍处于工作状态,其消耗电流为70μA。2 外围电路的设计方法图4所示是采用MAX786构成的具有3A输出电流的3.3V/5.0V DC-DC变换器,它同时带输出开关。该电路的主要指标如下：●输入电压：6.5～30VDC;●输出电压：5V与3.3V;●输出电流：3A;●工作频率：300kHz。设计时,如果扼流圈 L1及L2的脉动电流（峰-峰）为最大输出电流的30%,则电感电流的峰值为输出电流的1.15倍。这样可以算出L1、L2的值分别为：L1≈10.9μH,L2≈15.4μH。如果使用10μH电感,在电感中流过的脉冲电流峰值ΔIL应为3.49A。工作在额定电流时,如果在取样电阻Rcs上产生的电压为80mV,那么,Rcs应选用25mΩ。输出滤波电容主要与控制系统的电路稳定性、输出纹波电压和负载电流突变时的特性有关。为保持其中最具优先条件的电路稳定性,必须满足以下两个条件：第一个条件为：CF>Vref/(2πVoutRcsG)其中CF为输出滤波电容的容量,Vref为基准电压（3.3V）,G为增益带宽积（60×103Hz）,Rcs为电流取样电阻（0.025Ω）,Vout为输出电压。由此可以求得C6>70μF,C7+C12>106F。第二个条件为：RESR