基于MAX1524的DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作原理和應用詳細分析

1　引言

MAX1524是美國MAXIM公司生產(chǎn)的一種小型、升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，可應用于升壓型、SEPIC 、反激型等多種拓撲結(jié)構(gòu)。具有固定的導通時間和最小的關斷時間，可以在較寬的輸入/輸出電壓組合和負載電流下提供高效率。固定的導通時間是可以選擇的，分別是最大占空比為50％的0.5μs和85％的3μs，使其在較寬的輸出范圍內(nèi)，對外接元件的尺寸和成本的優(yōu)化更為方便。 MAX1524采用自舉工作方式，允許在較低的輸入電壓下啟動，器件具有內(nèi)部軟啟動和短路保護功能，并且具有故障鎖定功能，當發(fā)生短路時自動關斷控制器。該器件采用6引腳的SOT23封裝，具有低靜態(tài)電流（25μs），不需電流檢測電阻。廣泛地應用于數(shù)字相機、液晶顯示器和其它低功耗的電子產(chǎn)品中。

2　工作原理

2.1　封裝形式

MAX1524的封裝形式如圖1所示。

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2.2引腳功能

——腳1GND，接地端；

——腳2FB，反饋輸入，連接一個外部電阻分壓器，F(xiàn)B的反饋值為1.25V;

——腳3SET，導通時間控制，當連接到VCC時，為3μs，占空比為85％；當連接到GND時，為0.5μs，占空比為50％；

——腳4SHDN，關斷控制輸入，高電平為正常工作，低電平為關斷狀態(tài)；

——腳5EXT，外部MOSFET驅(qū)動端；

——腳6VCC，電源輸入端，用0.1μF的電容器旁路，輸入范圍為2.5V～5.5V，采用自舉工作方式，通過一個10Ω的電阻器串聯(lián)在輸出端。

2.3　工作原理

MAX1524一般采用自舉工作方式，其低壓啟動振蕩器保證輸入電壓在低于1.5V時啟動器件。啟動振蕩器用一個25％的占空比信號觸發(fā)MOSFET，使輸出電壓升高，當輸出電壓超過欠壓封鎖閾值時，使正常的控制電路開始工作，而啟動振蕩器停止工作。

對于不同的輸出電壓/輸入電壓組合，MAX1524具有可選的固定導通時間，從而實現(xiàn)高效工作。高升壓比時推薦使用3μs的導通時間，這樣允許占空比超過80％，可以改善工作效率。在低升壓比和高頻工作時，使用0.5μs的導通時間比較好，這樣可以減少外接電感器和電容器的尺寸。

MAX1524的軟啟動功能可以減小啟動時的電感電流、輸入電容和電感應力。軟啟動時間為3.2ms，不需外部元件。當軟啟動結(jié)束，若輸出電壓降到正常穩(wěn)壓值的一半以下時，器件工作在故障鎖定狀態(tài)，使SHDN處于低電平，器件處于關斷狀態(tài)，內(nèi)部控制電路關閉，EXT輸出低電平，電流降到1μA，輸出電壓比輸入電壓低一個二極管正向?qū)▔航?。當VCC降到2.37V以下時，器件被欠壓鎖定。

3　典型應用

MAX1524可以在連續(xù)或非連續(xù)模式下工作。當電感電流不允許衰減到零值時，器件在連續(xù)模式下工作，這需要選用大電感，使電感紋波電流低于輸入電流的一半。該模式的優(yōu)點是峰值電流較小，電阻損耗小和輸出紋波低。當電感足夠大，使最大負載下的紋波電流為輸入電流的30％時，可以使暫態(tài)工作特性最好、效率最高。但是在輕載下，例如負載小于最大負載的1/6時，會轉(zhuǎn)變到非連續(xù)工作狀態(tài)。

在非連續(xù)模式下工作有兩種情況：（1）高輸出電壓，即輸出電壓/輸入電壓超過了MAX1524最大占空比時可以得到的數(shù)值。當外加占空比超過最大占空比的80％時，需采用非連續(xù)工作模式。（2）小輸出電流，當最大輸出電流非常小時，若使用大電感，在體積和費用上均不劃算，此時可以使用小電感使其在非連續(xù)模式下工作。當負載電流與輸出電壓/輸入電壓比值的乘積低于幾百毫安時，需采用非連續(xù)模式工作。

1）輸出電壓的設置：在輸出和地之間通過電阻分壓器連接到FB端，R2在30kΩ～100kΩ之間選擇，R1由式（1）計算后選擇。

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3.1連續(xù)模式下的設計

1）導通時間的選擇

對于連續(xù)工作狀態(tài)，MAX1524的占空比必須高于外加最大占空比。當外加占空比高于45％時，連接SET與GND，0.5μs的導通時間使開、關的速度非?？?；當應用80％的占空比時，應連接SET與VCC，得到3μs的導通時間，此時必須采用非連續(xù)工作模式。

2）開關頻率的確定

在連續(xù)模式中，對于重載或中載，開關頻率與負載IL無關，與VIN有關。

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