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【MAX17502实测】一颗小芯片满足低压到高压全场景的高效能电源体验

2024-03-12
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[导读]
【MAX17502实测】一颗小芯片满足低压到高压全场景的高效能电源体验随着电子电路集成度及工艺的提高，电子元器件不仅体积设计得越来越小，连性能也变得越来越强。电源管理领域的芯片也不例外，将外围的场效应管、二极

【MAX17502实测】一颗小芯片满足低压到高压全场景的高效能电源体验

随着电子电路集成度及工艺的提高，电子元器件不仅体积设计得越来越小，连性能也变得越来越强。电源管理领域的芯片也不例外，将外围的场效应管、二极管、电容电阻等元器件及一些保护电路集成到芯片里。就比如本文即将介绍的MAX17502，是一款由ADI公司推出的高效可调降压稳压芯片，被广泛应用于各种电源管理应用中。技术型授权代理商Excelpoint世健在储能市场及相关电源管理领域深耕多年，对市场一直保持着敏锐的洞察力，并且与ADI紧密协作，共同为广大电子工程师提供强力的支持。本文将对世健提供的MAX17502板子进行详细评测，揭示其性能和特点，希望能为电子工程师和爱好者提供较为全面的参考。

一、DC-DC原理架构
开关电源是一种高频电能转换装置，主要利用开关器件（MOSFET/晶体管），通过周期性控制开关器件的开关，实现对输入电压的脉冲调制，实现电压变换、自动稳压功能。DCDC转换器是输入、输出电压类型均为直流的一种开关电源；是一种在直流电路中将一个电压值的电能转换成另一个电压值的电能转换装置。
举个例子，DC-DC转换器可以将一个5.0V直流电压转换成1.5V或者12.0V直流电压。
DC-DC转换器类型分为：Buck降压型、Boost升压型、Buck-boost降压升压型。

Buck电路示意图

Boost电路示意图

Buck-Boost电路示意图

二、MAX17502 EVM介绍

MAX17502是一款集成了功率MOSFET的降压稳压器，具有广输入电压范围（6.5V至60V）、高效的转换能力（最高96%的效率）以及可调输出电压的特点，是典型的Buck降压型开关电路集成IC。这使得它适用于多种应用，包括工业自动化、汽车电子、通信设备等领域。更值得一提的是，由于高集成度和高效设计，MAX17502 的尺寸极小（10引脚TDFN封装仅3mm×2mm 和14引脚TSSOP封装仅5mm×4.4mm），因此特别适合在空间有限的应用中使用。

板子正面元器件比较少，很符合DC-DC外围电路的特点，电容滤波及电感激励电路等，官方很用心地引出测试座子供用户方便测试，也预留了NC元器件方便客户扩展测试。

板子背面较简洁，就一个电感，主要用来滤除干扰信号，保证输入电源稳定。

上图为板子的原理图，方便用户参考设计，同时也给出Layout简图，方便用户参考布局（相关文档可以在ADI官网下载）。

三、基础功能测试

在使用福禄克万用表对输出电压进行测试时，可以看到输出电压为4.99V，能达到额定5V输出。

这里使用IT6722直流电源对其供电，在60V直流输入下，MAX17502依然能输出5V，宽电压输入能力十分强大。

改为6.49V输入，依然能有正常5V输出（未接负载情况）。

直到输入电压降到6.3V以下，输出才会截止。

四、性能测试

1. 效率与电源范围
MAX17502在广泛的输入电压范围内，能够保持高效率。在标称输入电压（24V）下，实测效率超过90%；并且在输入电压较低（6.5V）和较高（60V）时，效率也依然维持在较高水平。

这里采用IT6722直流稳压电源，配合IT8514C+电子负载对MAX17502进行效率测试。

小编手上没有仪器自动测电源效率的功能，故选择用多点测试的方法进行效率测试。

测出来的实际值与官方手册有细微差异，但这主要由于仪器的精度差异，输入电流只精确到后两位，比较影响计算的结果，实际大体曲线跟手册一致，即MAX17502在宽电压（6.5V-60V）并在不同负载电流下都能保持80%以上的转换效率，在电流100mA左右效率达到最高90%以上的转换效率。

2. 温度特性
通过长时间运行测试，MAX17502在各种负载条件下能够有效控制芯片温度。其内部过温度保护机制确保芯片在高温环境下稳定工作，为系统提供可靠的电源。

采用FLIR TG165热成像仪对MAX17502进行测温，长时间满载工作之后，可以看到芯片表面问题仅为30.6摄氏度，手摸也无烫感，说明散热性能相当不错。

3. 稳定性和纹波
MAX17502在不同负载下表现出色，输出电压稳定性高，纹波较小。这对于对电源质量有较高要求的应用非常重要，如精密仪器和传感器。

测量电源纹波需要尽可能缩短回路才能提高测试的准确度，故这里采用示波器接地弹簧进行测试，降低环路电感，保证较好的幅频特性同时也降低电磁辐射的引入。

纹波测试结果在15.2mV以内，证明其性能很优秀。

4. 上下电响应测试

从以上两张图可以看到，5V输出能在上电瞬间达到稳态及下电瞬间关断输出。

5. 负载瞬态响应测试

这里使用电子负载做了负载0A瞬间切换到500mA的测试，可以看到，Vout在切换瞬间电压被拉低大概100mV，响应时间大约50us，输出稳定性性能卓越。小编继续尝试测试从500mA到0A，无法捕获到电压波动，或许跟负载类型是感性还是容性有关系。

6. 激励信号频率测试

测量功率电感L3两端电压，可以看到频率在600K左右，符合Datasheet上讲述600K固定开关频率。

五、安全功能

1. 报警功能
MAX17502带有输出使能/欠压锁定引脚(EN/UVLO)，允许用户在输入电压达到相应要求时开启器件，增加系统稳定性。
2. 外部同步功能
MAX17502支持外部同步，开漏RESET引脚为系统提供电源就绪指示信号，方便在多芯片系统中实现协同工作。
3. 过流保护功能
器件具有可靠的过流保护机制，在过载和输出短路条件下有效保护器件。高边开关电流超过1.6A (典型值)时，逐周期峰值限流断开高边MOSFET。

六、总结
经过实际上手测试，ADI的MAX17502是一款性能很强的DC-DC管理芯片，适合宽电压供电的多种应用，包括工业自动化、汽车电子、通信设备等多个领域。最后，再次感谢Excelpoint世健提供了本次MAX17502GTEVKITE demo板的测试机会。

本文作者：Maverick