【MAX17502實(shí)測(cè)】一顆小芯片 滿足低壓到高壓全場(chǎng)景的高效能電源體驗(yàn)

隨著電子電路集成度及工藝的提高，電子元器件不僅體積設(shè)計(jì)得越來越小，連性能也變得越來越強(qiáng)。電源管理領(lǐng)域的芯片也不例外，將外圍的場(chǎng)效應(yīng)管、二極管、電容電阻等元器件及一些保護(hù)電路集成到芯片里。就比如本文即將介紹的MAX17502，是一款由ADI公司推出的高效可調(diào)降壓穩(wěn)壓芯片，被廣泛應(yīng)用于各種電源管理應(yīng)用中。

技術(shù)型授權(quán)代理商Excelpoint世健在儲(chǔ)能市場(chǎng)及相關(guān)電源管理領(lǐng)域深耕多年，對(duì)市場(chǎng)一直保持著敏銳的洞察力，并且與ADI緊密協(xié)作，共同為廣大電子工程師提供強(qiáng)力的支持。本文邀請(qǐng)了21IC資深工程師對(duì)世健提供的MAX17502板子進(jìn)行詳細(xì)評(píng)測(cè)，揭示其性能和特點(diǎn)，希望能為電子工程師和愛好者提供較為全面的參考。

DC-DC原理架構(gòu)

開關(guān)電源是一種高頻電能轉(zhuǎn)換裝置，主要利用開關(guān)器件（MOSFET/晶體管），通過周期性控制開關(guān)器件的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的脈沖調(diào)制，實(shí)現(xiàn)電壓變換、自動(dòng)穩(wěn)壓功能。DCDC轉(zhuǎn)換器是輸入、輸出電壓類型均為直流的一種開關(guān)電源；是一種在直流電路中將一個(gè)電壓值的電能轉(zhuǎn)換成另一個(gè)電壓值的電能轉(zhuǎn)換裝置。

舉個(gè)例子，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以將一個(gè)5.0V直流電壓轉(zhuǎn)換成1.5V或者12.0V直流電壓。

DC-DC轉(zhuǎn)換器類型分為：Buck降壓型、Boost升壓型、Buck-boost降壓升壓型。

Buck電路示意圖

Boost電路示意圖

Buck-Boost電路示意圖

MAX17502 EVM介紹

MAX17502是一款集成了功率MOSFET的降壓穩(wěn)壓器，具有廣輸入電壓范圍（6.5V至60V）、高效的轉(zhuǎn)換能力（最高96%的效率）以及可調(diào)輸出電壓的特點(diǎn)，是典型的Buck降壓型開關(guān)電路集成IC。這使得它適用于多種應(yīng)用，包括工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、通信設(shè)備等領(lǐng)域。更值得一提的是，由于高集成度和高效設(shè)計(jì)，MAX17502 的尺寸極?。?0引腳TDFN封裝僅3mm×2mm 和14引腳TSSOP封裝僅5mm×4.4mm），因此特別適合在空間有限的應(yīng)用中使用。

板子正面元器件比較少，很符合DC-DC外圍電路的特點(diǎn)，電容濾波及電感激勵(lì)電路等，官方很用心地引出測(cè)試座子供用戶方便測(cè)試，也預(yù)留了NC元器件方便客戶擴(kuò)展測(cè)試。

板子背面較簡(jiǎn)潔，就一個(gè)電感，主要用來濾除干擾信號(hào)，保證輸入電源穩(wěn)定。

上圖為板子的原理圖，方便用戶參考設(shè)計(jì)，同時(shí)也給出Layout簡(jiǎn)圖，方便用戶參考布局（相關(guān)文檔可以在ADI官網(wǎng)下載）。

基礎(chǔ)功能測(cè)試

在使用福祿克萬用表對(duì)輸出電壓進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以看到輸出電壓為4.99V，能達(dá)到額定5V輸出。

這里使用IT6722直流電源對(duì)其供電，在60V直流輸入下，MAX17502依然能輸出5V，寬電壓輸入能力十分強(qiáng)大。

改為6.49V輸入，依然能有正常5V輸出（未接負(fù)載情況）。

直到輸入電壓降到6.3V以下，輸出才會(huì)截止。

性能測(cè)試

效率與電源范圍

MAX17502在廣泛的輸入電壓范圍內(nèi)，能夠保持高效率。在標(biāo)稱輸入電壓（24V）下，實(shí)測(cè)效率超過90%；并且在輸入電壓較低（6.5V）和較高（60V）時(shí)，效率也依然維持在較高水平。

這里采用IT6722直流穩(wěn)壓電源，配合IT8514C+電子負(fù)載對(duì)MAX17502進(jìn)行效率測(cè)試。

測(cè)評(píng)者手上沒有儀器自動(dòng)測(cè)電源效率的功能，故選擇用多點(diǎn)測(cè)試的方法進(jìn)行效率測(cè)試。

測(cè)出來的實(shí)際值與官方手冊(cè)有細(xì)微差異，但這主要由于儀器的精度差異，輸入電流只精確到后兩位，比較影響計(jì)算的結(jié)果，實(shí)際大體曲線跟手冊(cè)一致，即MAX17502在寬電壓（6.5V-60V）并在不同負(fù)載電流下都能保持80%以上的轉(zhuǎn)換效率，在電流100mA左右效率達(dá)到最高90%以上的轉(zhuǎn)換效率。

溫度特性

通過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行測(cè)試，MAX17502在各種負(fù)載條件下能夠有效控制芯片溫度。其內(nèi)部過溫度保護(hù)機(jī)制確保芯片在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，為系統(tǒng)提供可靠的電源。

采用FLIR TG165熱成像儀對(duì)MAX17502進(jìn)行測(cè)溫，長(zhǎng)時(shí)間滿載工作之后，可以看到芯片表面問題僅為30.6攝氏度，手摸也無燙感，說明散熱性能相當(dāng)不錯(cuò)。

穩(wěn)定性和紋波

MAX17502在不同負(fù)載下表現(xiàn)出色，輸出電壓穩(wěn)定性高，紋波較小。這對(duì)于對(duì)電源質(zhì)量有較高要求的應(yīng)用非常重要，如精密儀器和傳感器。

測(cè)量電源紋波需要盡可能縮短回路才能提高測(cè)試的準(zhǔn)確度，故這里采用示波器接地彈簧進(jìn)行測(cè)試，降低環(huán)路電感，保證較好的幅頻特性同時(shí)也降低電磁輻射的引入。

紋波測(cè)試結(jié)果在15.2mV以內(nèi)，證明其性能很優(yōu)秀。

上下電響應(yīng)測(cè)試

從以上兩張圖可以看到，5V輸出能在上電瞬間達(dá)到穩(wěn)態(tài)及下電瞬間關(guān)斷輸出。

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試

這里使用電子負(fù)載做了負(fù)載0A瞬間切換到500mA的測(cè)試，可以看到，Vout在切換瞬間電壓被拉低大概100mV，響應(yīng)時(shí)間大約50us，輸出穩(wěn)定性性能卓越。繼續(xù)嘗試測(cè)試從500mA到0A，無法捕獲到電壓波動(dòng)，或許跟負(fù)載類型是感性還是容性有關(guān)系。

激勵(lì)信號(hào)頻率測(cè)試

測(cè)量功率電感L3兩端電壓，可以看到頻率在600K左右，符合Datasheet上講述600K固定開關(guān)頻率。

安全功能

報(bào)警功能

MAX17502帶有輸出使能/欠壓鎖定引腳(EN/UVLO)，允許用戶在輸入電壓達(dá)到相應(yīng)要求時(shí)開啟器件，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。

外部同步功能

MAX17502支持外部同步，開漏RESET引腳為系統(tǒng)提供電源就緒指示信號(hào)，方便在多芯片系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。

過流保護(hù)功能

器件具有可靠的過流保護(hù)機(jī)制，在過載和輸出短路條件下有效保護(hù)器件。高邊開關(guān)電流超過1.6A (典型值)時(shí)，逐周期峰值限流斷開高邊MOSFET。

總結(jié)

經(jīng)過實(shí)際上手測(cè)試，ADI的MAX17502是一款性能很強(qiáng)的DC-DC管理芯片，適合寬電壓供電的多種應(yīng)用，包括工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、通信設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。

關(guān)于世健

亞太區(qū)領(lǐng)先的元器件授權(quán)代理商

世健(Excelpoint)是完整解決方案的供應(yīng)商，為亞洲電子廠商包括原設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)、原設(shè)計(jì)生產(chǎn)商(ODM)和電子制造服務(wù)提供商(EMS)提供優(yōu)質(zhì)的元器件、工程設(shè)計(jì)及供應(yīng)鏈管理服務(wù)。多次被權(quán)威雜志和行業(yè)機(jī)構(gòu)列入全球領(lǐng)先分銷商榜單。

世健擁有超過35年歷史，業(yè)務(wù)擴(kuò)展至亞太區(qū)的49個(gè)城市和地區(qū)，目前在中國(guó)擁有十多家分公司和辦事處。憑借專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)、頂尖的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用支持以及豐富的市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，世健在中國(guó)業(yè)內(nèi)享有領(lǐng)先地位。