如何實現輸出開關模式電源具有寬輸入電壓范圍
本應用筆記說明了如何使用MAX668升壓電路和MAX1846反相電路實現開關模式電源，從12.15V至0V輸入提供±5V或±4V/5.12A輸出。
概述
本應用筆記所示的開關模式電源電路從12.15V至0V輸入提供±5V或±4V/5.12A輸出。這種寬輸入電壓范圍允許器件由穩壓直流電壓甚至非穩壓直流電壓供電，例如廉價交流“壁式電源適配器”降壓變壓器的整流輸出。這種設計可能優于Maxim的舊MAX742設計，后者需要更大的整體電路。
電源由MAX668升壓電路或MAX1846反相電路組成。每個電路的工作頻率為300kHz，平衡了成本、尺寸和性能。電路限制最大開關電流，最終限制給定輸入電壓的輸出電流;但是，最大輸出電流隨著輸入電壓的增加而增加。
MAX668電路
圖1所示如何使用MAX668升壓電路實現開關模式電源，從15.0V至5V輸入提供+4V/5.12A輸出。MAX668電路在最小電路實現中增加了一些元件。C7增加一個極點以補償輸出電容的ESR零點。R5和C8對電流檢測電壓進行濾波，以防止高頻開關噪聲過早觸發電流限值。此功能是對MAX668內部60ns電流檢測消隱時間的補充。
MAX668的輸出電壓可通過將R12電阻的值更改為2.86kΩ來改變至+6V。這種變化將最小輸入電壓降低到大約10V。由于MAX668提供內部補償，+12V輸出無需進行其他更改。
將次級輸出濾波器設置為開關頻率的十分之一，開關引起的輸出紋波電壓可以降低一個數量級。一個 1Ω、0.5W 電阻與一個 ESR 小于 10mΩ 的 25μF、100V 電容器串聯，在 0.5A 負載下輸出電壓降低 0.5V。反饋電壓必須在到達MAX668的次級濾波器之前進行檢測，以保持穩定性。
MAX1846電路
圖2采用MAX1846反相電路實現開關模式電源，從15.0V至5V輸入提供-4V/5.12A輸出。MAX1846電路還增加了一些元件，以實現最小的電路。C20增加一個極點以補償輸出電容的ESR零點，而R16和C22則濾除電流檢測電壓，以防止高頻開關噪聲跳閘限值。此功能是對MAX1846內部100ns電流檢測消隱時間的補充。MAX1846 EXT引腳實現受控壓擺率，有助于限制高頻開關噪聲。
MAX1846輸出電壓可通過改變R12至13.97kΩ和R6至10kΩ值至-91V。最大輸入電壓不會降低，盡管占空比抖動在10V至12V輸入之間增加。同樣，使用MAX668電路中描述的相同次級濾波器，開關引起的輸出紋波電壓可以降低一個數量級。與MAX668一樣，MAX1846的反饋電壓必須在到達次級濾波器之前進行檢測，以便電壓反相器正常工作。
圖1.該圖使用MAX668升壓電路從15.0V至5V輸入實現+4V/5.12A輸出。
| VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | 效率 |
| 5.00 | 0.0007 | 15.11 | 0 | |
| 5.00 | 1.597 | 14.81 | 0.50 | 0.927 |
| 6.00 | 1.318 | 14.85 | 0.50 | 0.939 |
| 8.00 | 0.981 | 14.91 | 0.50 | 0.950 |
| 10.00 | 0.781 | 14.96 | 0.50 | 0.958 |
| 11.00 | 0.708 | 14.98 | 0.50 | 0.962 |
| 12.00 | 0.648 | 15.01 | 0.50 | 0.965 |
| 4.47 | 1.800 | 14.78 | 0.50 | 0.918 |
| 20兆赫帶寬 | 240mVP-P | |||
| 4.46 | 2.556 | 14.70 | 0.70 | 0.903 |
| 電流限制 | ~0.71 |
| 指定 | 數量 | 描述 |
| C1 | 1 | 10μF 25V X5R 陶瓷電容器 （1210） 太陽裕電 TMK325BJ106MM |
| C2 | 1 | 0.22μF 25V 陶瓷電容器 （0805） 太陽宇電 UMK212BJ224MG |
| C3 | 1 | 0.22μF 10V 陶瓷電容器 （0603） 太陽宇電 EMK107BJ224MA |
| C4 | 1 | 1μF 10V X5R 陶瓷電容器 （0603） 太陽裕電 LMK107BJ105MA |
| C5 | 1 | 390μF 25V 鋁電解電容器 三洋 25MV390AX |
| C6 | 1 | 390μF 25V 鋁電解電容器 三洋 25MV390AX |
| C7 | 1 | 2.2nF陶瓷電容器 （0603） |
| C8 | 1 | 1nF 陶瓷電容器 （0603） |
| D1 | 1 | 3A 60V 肖特基二極管 日本 EC31QS06 |
| L1 | 1 | 22μH 6A 功率電感器 線藝 DO5022P-223 |
| N1 | 1 | 30mΩ 30V n溝道場效應管（SO-8） 仙童FDS6612A |
| R1 | 1 | 0.033Ω 0.5W 5% 電阻 （2012） |
| R2 | 1 | 110kΩ 1% 電阻 （0603） |
| R3 | 1 | 10.0kΩ 1% 電阻 （0603） |
| R4 | 1 | 165kΩ 1% 電阻 （0603） |
| R5 | 1 | 100Ω 5% 電阻 （0603） |
| U1 | 1 | 最大668EUB （10μ最大值）?) |
圖2.該圖利用MAX1846反相電路從15.0V至5V輸入實現-4V/5.12A輸出。
| VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | 效率 |
| 5.00 | 0.0077 | ?15.15 | 0 | |
| 5.00 | 1.76 | ?15.15 | 0.50 | 0.861 |
| 6.01 | 1.42 | ?15.15 | 0.50 | 0.888 |
| 8.01 | 1.05 | ?15.15 | 0.50 | 0.901 |
| 10.00 | 0.84 | ?15.15 | 0.50 | 0.902 |
| 12.00 | 0.70 | ?15.15 | 0.50 | 0.902 |
| 4.48 | 2.04 | ?15.15 | 0.50 | 0.829 |
| 20兆赫帶寬 | 360mVP-P | |||
| 4.48 | 3.63 | ?15.15 | 0.80 | 0.745 |
| 電流限制 | ~0.81 |
| 指定 | 數量 | 描述 |
|
C11 |
1 |
0.47μF 陶瓷電容器 （0603） |
|
C12， C13 |
2 |
10μF 25V X5R 陶瓷電容器 （1210） 太陽裕電 TMK325BJ106MM |
|
C15 |
1 |
68nF 陶瓷電容器 （0603） |
|
C16 |
1 |
47pF陶瓷電容器 （0603） |
|
C17 |
1 |
390μF 25V 鋁電解電容器 三洋 25MV390AX |
|
C18 |
1 |
1μF 25V X5R 陶瓷電容器 （1206） |
|
C19 |
1 |
0.1μF 陶瓷電容器 （0603） |
|
C20 |
1 |
2.2nF陶瓷電容器 （0603） |
|
C22 |
1 |
1nF 陶瓷電容器 （0603） |
|
D2 |
1 |
5A 40V 肖特基二極管中央半導體 CMSH5-40 |
|
L2 |
1 |
33μH 5A電感線藝DS5022P-333 |
| P2 | 1 | 35mΩ -30V 峰通道場效應管 （SO-8） 仙童 FDS6685 |
|
R9 |
1 | 22kΩ 5% 電阻 （0603） |
|
R10 |
1 | 110kΩ 5% 電阻 （0603） |
|
R11 |
1 | 150kΩ 5% 電阻 （0603） |
|
R12 |
1 | 0.02Ω 1W 1% 電阻 （2512） 戴爾 WSL-2512-R020-F |
|
R13 |
1 | 121kΩ 1% 電阻 （0603） |
|
R14 |
1 | 10.0kΩ 1% 電阻 （0603） |
|
R16 |
1 | 100Ω 5% 電阻 （0603） |
|
U2 |
1 | MAX1846EUB （10μMAX） |
審核編輯：郭婷
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