Журнал "Новости Электроники", номер 8, 2010 год.

Новые микросхемы DC/DC-преобразователей компании Maxim

Андрей Самоделов (г. Москва)

В статье подробно описываются основные характеристики новейших DC/DC-преобразователей компании Maxim, применяющихся в источниках питания, силовых модулях, ЖКИ дисплеях, сетевых системах и т.д.

На сегодняшний день семейство DC/DC-преобразователей компании Maxim насчитывает около 500 ИС. За последние несколько лет появились новые микросхемы, которые отражают мировую тенденцию роста частоты преобразования, что позволяет обходиться индуктивностями и емкостями меньшего номинала и, в свою очередь, уменьшает габариты и массу источников питания. Использование сопротивления открытого канала силового MOSFET делает ненужным установку мощного низкоомного резистора датчика тока и позволяет еще более повысить надежность систем защиты преобразователей от перегрузок и коротких замыканий по выходу. Наличие входов управления упрощает организацию заданной последовательности включения стабилизаторов в многоканальных блоках питания.

Основные характеристики новейших DC/DC-преобразователей компании Maxim приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики новейших DC/DC-преобразователей компании Maxim

Тип микросхемы	Функциональные особенности	Uвх min, В	Uвх max, В	Uвых min, В	Uвых max, В	Макс. Iвх, А, ≥	Метод регулировки выхода	Кол-во выходов DC/DC	Частота преобразования, кГц	Средства разработки	Тип корпуса/кол-во выводов	Минимальный размер, мм²
МАХ15023	Понижающий синхронный преобразователь	4,5	28	0,6	28	15	Резистор	2	1000	EE-Sim	TQFN/24	16,8
MAX15026	Понижающий синхронный преобразователь	4,5	28	0,6	28	15	Резистор	1	2000		TDFN-EP/14	9,6
MAX15032	Повышающий DC/DC ШИМ-преобразователь	2,7	11	1	36	0,07	Резистор	1	500		TDFN-EP/8	9,6
MAX15034	Понижающий сильноточный синхронный преобразователь	4,75	28	0,61	5,5	50	Резистор	2	1000		TSSOP-EP/28 TSSOP/28	63,7
MAX15038	Понижающий стабилизатор со встроенным ключом	2,9	5,5	0,6	4,5	4	Цифровой/VID Дин. по вх. оп резистор	1	2000	EE-Sim	TQFN/24	16,8
MAX15041	Понижающий DC/DC ШИМ-преобразователь с внутренними ключами	4,5	28	0,6	25	3	Резистор	1	350		TQFN/16	9,6
MAX15046	Высокопроизводительный контроллер понижающего DC/DC-преобразователя	4,5	40	0,6	36	25	Резистор	1	1000		QSOP/16	30,9

Для большинства микросхем доступны ознакомительные наборы, позволяющие оценить возможность использования микросхем в конкретных приложениях. В них входит четырехслойная печатная плата с установленными компонентами и комплект документации.

MAX15026/MAX15023

Микросхемы MAX15026/MAX15023 - это одно-/двухканальные контроллеры синхронного понижающего преобразователя, работающие при входном напряжении 4,5...28 В или 5 В ±10% и обеспечивающие одно/два независимых выходных напряжения, каждое из которых может подстраиваться от 0,6 В до 85% U_Вх при токе нагрузки 12 А (MAX15023) или 25 А (MAX15026) на канал. Пульсации входного напряжения и общие (RMS) пульсации входного тока уменьшаются за счет поворота фазы на 180°.

С помощью внешнего резистора частота переключения MAX15023 регулируется от 200 кГц до 1 МГц, а для MAX15026 - от 200 кГц до 2 МГц. Адаптивный синхронный выпрямитель делает ненужным применение внешних диодов с барьером Шоттки. Использование сопротивления открытого канала нижнего силового MOSFET-транзистора в качестве датчика тока позволяет обходиться без внешнего низкоомного резистора. Такое решение защищает компоненты DC/DC-преобразователя от выхода из строя при перегрузках или коротком замыкании. Режим ограничения выбросов тока уменьшает рассеивание мощности при коротком замыкании. Микросхемы имеют один/два выхода «power-good» и один/два входа управления с прецизионными порогами включения/выключения, которые используются для контроля входного напряжения и выбора последовательности включения стабилизаторов.

Дополнительные функции защиты включают ограничение пикового тока через нижний транзистор в каждом цикле преобразования и тепловую защиту, что предотвращает возрастание обратного тока дросселя до опасного уровня в моменты прохождения втекающего тока. Обе микросхемы допускают работу в режиме запуска с предварительным смещением без разряда выходных конденсаторов и имеют внутреннюю цифровую систему адаптивного плавного запуска. Эти особенности позволяют при запуске монотонно заряжать выходной конденсатор очень большой емкости и контролировать пиковый ток дросселя во время бросков тока при коротком замыкании. Типовые схемы включения MAX15023/MAX15026 приведены на рис. 1 и рис. 2.

Рис. 1. Типовая схема включения MAX15023

Рис. 2. Типовая схема включения MAX15026

MAX15023 выпускаются в 24-выводном корпусе TQFN-EP (4x4 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°C. MAX15026 выпускаются в 14-выводном корпусе TQFN-EP (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°C или -40...125°C.

Области применения:

Источники питания DSP;
ЖКИ телевизоры;
Локальные стабилизаторы;
Силовые модули;
Цифровые приемники;
Коммутаторы/маршрутизаторы.

Ознакомительные наборы:

MAX15023EVKIT/ MAX15026BEVKIT.

MAX15032

Микросхема MAX15032 - это малошумящий повышающий ШИМ-преобразователь с постоянной частотой преобразования (500 кГц) и токовым управлением. Он создан для низковольтных систем, в которых требуется локальный источник высокого напряжения с малым уровнем пульсаций и выходной мощностью до 600 мВт при входном напряжении 2,7...11 В. Микросхема может использоваться для широкого класса приложений, таких как источники смещения p-i-n или варакторных диодов и ЖКИ-дисплеев.

Высоковольтный внутренний силовой DMOS-ключ позволяет увеличить входное напряжение до 36 В. В целях повышения экономичности MAX15032 имеет режим отключения. Типовая схема включения MAX15032 приведена на рис. 3.

Рис. 3. Типовая схема включения MAX15032

MAX15032 выпускаются в восьмивыводном корпусе TDFN (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...125°C.

Области применения:

Смещение фотодиодов;
ЖКИ дисплеи;
Малошумящие источники смещения варакторов;
Источники смещения p-i-n диодов;
Источники питания STB Аудио ИС.

MAX15034

Микросхема MAX15034 - это двухфазный конфигурируемый контроллер понижающего преобразователя с одним/двумя выходами, работающий при входном напряжении 4,75...5,5 В или 5...28 В и выходном напряжении 0,61...5 В. Вход выбора режима позволяет использовать микросхему или в двухканальном режиме, или в режиме объединения выходов для повышения максимального тока нагрузки. Каждый выход MAX15034 управляет n-канальными MOSFET-транзисторами и может обеспечить ток нагрузки более 25 A. В MAX15034 используется режим управления по среднему току при частоте преобразования до 1 МГц. При этом сигналы управления в фазах отличаются на 180°, что приводит к значительному подавлению пульсаций тока на входных конденсаторах и выходного напряжения при объединении фаз. Каждый канал имеет независимые усилители для датчиков напряжения и тока, которые компенсируют номиналы LC-фильтров и переходные процессы.

Два входа управления MAX15034 позволяют задавать последовательность включения каналов. Внешним резистором частота переключения регулируется от 100 кГц до 1 МГц с возможностью использования внешнего сигнала синхронизации. В микросхеме имеется тепловая защита и защита от выбросов тока при коротком замыкании. Основное применение MAX15034 найдет в приложениях, требующих быстрого отклика и точности поддержания выходного напряжения. Типовая схема включения MAX15034 приведена на рис. 4.

Рис. 4. Типовая схема включения MAX15034

MAX15034 выпускаются в 28-выводном корпусе TSSOP с максимальной рассеиваемой мощностью 2,1 Вт и работают при температуре -40...125°C.

Ознакомительный набор:

MAX15034BEVKIT.

Области применения:

Графические карты;
Мощные компьютеры/рабочие станции/серверы;
Сетевые системы;
DC/DC-стабилизаторы для телекоммуникаций;
RAID-системы.

MAX15038

Микросхема MAX15038 высокоэффективного импульсного стабилизатора обеспечивает ток нагрузки до 4 А при выходном напряжении от 0,6 В до 90% U_Вх и входном напряжении 2,9...5,5 В. Это делает ее идеальной для использования в локальных стабилизаторах и пострегуляторах. Общая выходная ошибка составляет менее ±1% при изменении нагрузки во всем рабочем температурном диапазоне.

Микросхема MAX15038 работает при фиксированной частоте ШИМ от 500 кГц до 2 МГц. Эта частота задается внешним резистором и позволяет работать в режиме пропуска импульсов.

Низкоомные встроенные nMOS-ключи обеспечивают высокую эффективность при большом токе нагрузки, минимизируя критическую индуктивность и упрощая разводку печатной платы.

Микросхема MAX15038 оснащена широкополосным (28 МГц) усилителем напряжения ошибки, который обеспечивает быстрый ответ на переходные процессы, что ведет к уменьшению значения емкости выходных конденсаторов. Архитектура с управлением в режиме напряжения и усилитель напряжения ошибки образуют схему компенсации типа III для обеспечения максимальной полосы пропускания цепи обратной связи, достигающей 20% от частоты преобразования.

Два логических входа (с тремя уровнями) MAX15038 позволяют выбрать одно из девяти выходных напряжений с погрешностью ±1% без применения прецизионных резисторов класса точности 0,1%. Используя два внешних резистора и внутренний (0,6 В) или внешний источник опорного напряжения, подключаемый к выводу REFIN, можно установить любое выходное напряжение. Для уменьшения выбросов тока время плавного запуска программируется внешним конденсатором. Типовая схема включения MAX15038 приведена на рис. 5.

Рис. 5. Типовая схема включения MAX15038

MAX15038 выпускаются в 24-выводном корпусе TQFN площадью 16,8 мм² с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°C.

Ознакомительный набор:

MAX15038EVKIT.

Области применения:

Стабилизаторы для ядер ASIC/CPU/DSP и периферии;
Стабилизаторы базовых станций;
Стабилизаторы для модулей памяти DDR;
Стабилизаторы для RAID-массивов;
Источники питания серверов;
Источники питания телекоммуникационного оборудования.

MAX15041

Микросхема MAX15041 - это недорогой синхронный DC/DC-преобразователь с внутренними ключами и выходным током 3 А при входном напряжении 4,5...28 В. Выходное напряжение регулируется двумя внешними резисторами от 0,6 В до 90% U_Вх. Микросхема является идеальным выбором для распределенных систем питания, предварительных стабилизаторов, телевизоров и другой бытовой техники.

MAX15041 работает в режиме ШИМ-контроллера, управляемого пиковым значением тока с фиксированной частотой преобразования 350 кГц и максимальной длительностью импульса 90%. Архитектура контроллера с токовым управлением упрощает схему компенсации и позволяет обеспечить ограничение тока в каждом цикле преобразования, а также быстрый ответ при работе на длинную линию или нестандартную нагрузку. Трансимпедансный усилитель с высоким КU обеспечивает гибкие настройки внешней цепи компенсации типа II, позволяя для фильтрации использовать любые керамические конденсаторы.

Стабилизатор имеет внутренние MOSFET-ключи, которые обеспечивают лучшую эффективность, чем асинхронные решения, и минимизируют электромагнитные помехи (EMI), уменьшая размер печатных плат и обеспечивая высокую надежность за счет уменьшения количества внешних компонентов.

Микросхема имеет функцию тепловой защиты, защиты от перегрузок по току и внутренний LDO-стабилизатор на 5 В с блокировкой при повышенном напряжении.

Регулируемый запуск позволяет плавно увеличивать выходное напряжение и уменьшает броски тока. Независимые сигналы управления и «power-good» позволяют создавать источники питания с гибкой последовательностью включения каналов. Типовая схема включения MAX15041 приведена на рис. 6.

Рис. 6. Типовая схема включения MAX15041

MAX15041 выпускаются в 16-выводном корпусе TQFN-EP (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°C.

Ознакомительный набор:

MAX15041EVKIT.

Области применения:

Бытовая техника;
Распределенные системы электропитания;
Предварительные стабилизаторы;
Телевизоры;
Портативные источники питания;
XDSL-модемы.

MAX15046, MAX15046A, MAX15046B

Микросхема MAX15046 - это контроллер синхронного понижающего преобразователя, работающего при входном напряжении 4,5...40 В. Она позволяет получать на выходе напряжение от 0,6 В до 85% U_Bx при токе нагрузки до 25 А, имеет функцию внутреннего цифрового адаптивного плавного запуска, обеспечивая монотонный запуск без разряда выходных конденсаторов.

Внешним резистором частота преобразования MAX15046 регулируется от 100 кГц до 1 МГц. Адаптивный синхронный выпрямитель позволяет обходиться без внешних диодов с барьером Шоттки. Микросхема использует сопротивление открытого канала нижнего MOSFET-ключа в качестве датчика тока, делая ненужным использование внешнего низкоомного резистора, защищая компоненты DC/DC-преобразователя от выхода из строя при перегрузках по выходу или коротких замыканиях. Режим ограничения выбросов тока уменьшает рассеивание мощности при коротком замыкании. Микросхема MAX15046 имеет выход «power-good» и вход управления с прецизионными порогами включения/выключения, которые используются для мониторинга входного напряжения и задания последовательности включения стабилизаторов.

Дополнительная защита включает тепловую защиту и режим ограничения втекающего тока, который не позволяет обратному току дросселя достигать опасного уровня. Типовая схема включения MAX15046 приведена на рис. 7.

Рис. 7. Типовая схема включения MAX15046

MAX15046 выпускаются в 16-выводных корпусах QSOP или QSOP-EP и работают при температуре -40...125°C.

Ознакомительный набор:

MAX15046BEVKIT.

Области применения:

Базовые станции сотовой связи;
Промышленные источники питания (PLC, промышленные компьютеры, компоненты Fieldbus, Fieldbus Couplers);
Источники питания телекоммуникационного оборудования.

Заключение

Из обзора видно, что компания MAXIM внимательно следит за потребностями мирового рынка DC/DC-преобразователей и оперативно предлагает решения, отвечающие насущным потребностям разработчиков.