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【MAX17502實測】一顆小芯片滿足低壓到高壓全場景的高效能電源體驗

2024-03-12
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【MAX17502實測】一顆小芯片滿足低壓到高壓全場景的高效能電源體驗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)計得越來越小，連性能也變得越來越強。電源管理領(lǐng)域的芯片也不例外，將外圍的場效應(yīng)管、二極

【MAX17502實測】一顆小芯片滿足低壓到高壓全場景的高效能電源體驗

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)計得越來越小，連性能也變得越來越強。電源管理領(lǐng)域的芯片也不例外，將外圍的場效應(yīng)管、二極管、電容電阻等元器件及一些保護電路集成到芯片里。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世健在儲能市場及相關(guān)電源管理領(lǐng)域深耕多年，對市場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力的支持。本文將對世健提供的MAX17502板子進行詳細評測，揭示其性能和特點，希望能為電子工程師和愛好者提供較為全面的參考。

一、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)，實現(xiàn)對輸入電壓的脈沖調(diào)制，實現(xiàn)電壓變換、自動穩(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電壓值的電能轉(zhuǎn)換成另一個電壓值的電能轉(zhuǎn)換裝置。
舉個例子，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以將一個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

二、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，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，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，電容濾波及電感激勵電路等，官方很用心地引出測試座子供用戶方便測試，也預(yù)留了NC元器件方便客戶擴展測試。

板子背面較簡潔，就一個電感，主要用來濾除干擾信號，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，同時也給出Layout簡圖，方便用戶參考布局（相關(guān)文檔可以在ADI官網(wǎng)下載）。

三、基礎(chǔ)功能測試

在使用福祿克萬用表對輸出電壓進行測試時，可以看到輸出電壓為4.99V，能達到額定5V輸出。

這里使用IT6722直流電源對其供電，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，輸出才會截止。

四、性能測試

1. 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，實測效率超過90%；并且在輸入電壓較低（6.5V）和較高（60V）時，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MAX17502進行效率測試。

小編手上沒有儀器自動測電源效率的功能，故選擇用多點測試的方法進行效率測試。

測出來的實際值與官方手冊有細微差異，但這主要由于儀器的精度差異，輸入電流只精確到后兩位，比較影響計算的結(jié)果，實際大體曲線跟手冊一致，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左右效率達到最高90%以上的轉(zhuǎn)換效率。

2. 溫度特性
通過長時間運行測試，MAX17502在各種負(fù)載條件下能夠有效控制芯片溫度。其內(nèi)部過溫度保護機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MAX17502進行測溫，長時間滿載工作之后，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。

3. 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。這對于對電源質(zhì)量有較高要求的應(yīng)用非常重要，如精密儀器和傳感器。

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

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

4. 上下電響應(yīng)測試

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

5. 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)測試

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

6. 激勵信號頻率測試

測量功率電感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。

五、安全功能

1. 報警功能
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到相應(yīng)要求時開啟器件，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。
2. 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，方便在多芯片系統(tǒng)中實現(xiàn)協(xié)同工作。
3. 過流保護功能
器件具有可靠的過流保護機制，在過載和輸出短路條件下有效保護器件。高邊開關(guān)電流超過1.6A (典型值)時，逐周期峰值限流斷開高邊MOSFET。

六、總結(jié)
經(jīng)過實際上手測試，ADI的MAX17502是一款性能很強的DC-DC管理芯片，適合寬電壓供電的多種應(yīng)用，包括工業(yè)自動化、汽車電子、通信設(shè)備等多個領(lǐng)域。最后，再次感謝Excelpoint世健提供了本次MAX17502GTEVKITE demo板的測試機會。

本文作者：Maverick