Компания Maxim Integrated освоила производство новых импульсных стабилизаторов напряжения MAX20343/MAX20344 для использования в компактных портативных устройствах с батарейным питанием. Микросхемы MAX20343/MAX20344 являются полностью интегрированным решением, содержащем в одном корпусе контроллер и силовые транзисторы, с помощью которых можно обеспечить нагрузки тока до 1 А при выходном напряжении 3,5 В.

Силовая часть микросхем MAX20343/MAX20344 построена по неинвертирующей понижающе-повышающей схеме (рисунок 1), что позволяет использовать их с первичными источниками энергии, напряжение которых может быть как больше, так и меньше требуемого выходного напряжения. При этом особое внимание было уделено функционированию микросхемы в случаях, когда входное напряжение приблизительно равно выходному: благодаря уникальному алгоритму переключения транзисторов в этих режимах удалось избежать резких колебаний напряжения на нагрузке и уменьшить уровень электромагнитных помех.

Рис. 1. Структурная схема MAX20343/MAX20344

Ключевыми преимуществами микросхем MAX20343/MAX20344 являются высокий КПД (обеспечиваемый возможностью гибкой конфигурации силовой части и адаптивным алгоритмом переключения силовых ключей), ультрамалый ток собственного потребления, начинающийся с 3,5 мкА в рабочем режиме и уменьшающийся до 0,3 мкА в режиме ожидания, малые уровни пульсаций выходного напряжения и электромагнитных помех. Сочетание этих преимуществ делает MAX20343/MAX20344 идеальными для медицинских приложений, например, для портативных фотоплетизмографов, точность измерения которых напрямую зависит от уровней пульсаций и шумов в цепях питания оптической измерительной системы.

Высокая скорость реакции на переходные процессы, в том числе и на резкие колебания входного напряжения, позволяет применять данные микросхемы для питания устройств с резкопеременной нагрузкой (рисунок 2), например, беспроводных датчиков интеллектуальных автоматизированных систем, использующих сети LPWAN. В подобных приложениях часто используются первичные источники питания с малой удельной мощностью, работающие совместно с ионисторами. В этом случае возможность работы при входном напряжении от 1,9 В позволяет максимально задействовать установочную мощность ионистора и увеличить время автономной работы.

Еще одной областью применения микросхем MAX20343/MAX20344 являются беспроводные Bluetooth-наушники Truly Wireless Stereo. При большой разнице напряжений аккумуляторов футляра и наушников последние из-за уменьшения КПД интегрированных зарядных устройств начинают разогреваться, что может вызвать определенный дискомфорт при их использовании и приводит к нерациональному расходу ограниченного количества энергии аккумулятора футляра. В этом случае использование микросхем MAX20343/MAX20344 позволит уменьшить напряжение, подаваемое на зарядные устройства наушников, что приведет к меньшему разогреву их корпусов и более рациональному использованию энергии аккумулятора футляра.

Рис. 2. Основные области применения микросхем MAX20343/MAX20344

Микросхемы MAX20343/MAX20344 доступы в двух вариантах:

• с возможностью настройки по интерфейсу I²C;
• с дискретным управлением с помощью вывода EN, предназначенного для включения силовой части.

В первом случае центральный процессор приложения может гибко конфигурировать микросхему путем записи информации в ее внутренние регистры, что позволяет максимально адаптировать параметры энергопотребления под конкретную ситуацию. Во втором случае все настройки микросхем программируются на заводе и не доступны для изменения в процессе работы. Исключение составляют микросхемы, у которых вывод FAST/RSEL запрограммирован в режим RSEL. В этом случае после подключения между этим выводом и общим проводом внешнего резистора с определенным номиналом в момент запуска микросхемы можно изменить выходное напряжение. Для микросхем, у которых вывод FAST/RSEL запрограммирован в режим FAST, изменение уровня на этом выводе приведет к изменению времени отклика схемы управления на переходные процессы, а запрограммированное на заводе выходное напряжение будет оставаться фиксированным.

Основные электрические характеристики и список поддерживаемых функций микросхем MAX20343/MAX20344 практически одинаков. Основное отличие заключается в температурном диапазоне и типах корпусов. Преобразователи MAX20343 могут работать в диапазоне температур окружающей среды -40…85°С и выпускаются в 16-выводных корпусах WLP (1,77×2,01 мм с расстоянием между выводами 0,4 мм) и 12-выводных корпусах FC2QFN (2,50×2,50 мм с расстоянием между выводами 0,5 мм). В отличие от них, микросхемы MAX20344 могут работать в более широком диапазоне температур, составляющем -40…125°С, однако они доступны только в корпусах FC2QFN с размерами 2,50×2,50 мм и шагом выводов 0,5 мм.

Для быстрого ознакомления с возможностями микросхем MAX20343 и MAX20344 можно приобрести соответствующие отладочные платы – MAX20343EVKIT (рисунок 3) и MAX20344EVKIT, содержащие все необходимые компоненты для работы, в том числе преобразователь интерфейсов I²C/USB, пять светодиодных индикаторов, а также комплект конфигурационных перемычек, с помощью которых можно протестировать микросхему в разных режимах.

Рис. 3. Отладочная плата MAX20343EVKIT

Управление платой производится с помощью специализированного приложения MAX20343/MAX20344 Evaluation Kit Tool, работающего на платформах персональных компьютеров и имеющего графический интерфейс. По умолчанию отладочные комплекты ориентированы на работу с микросхемами, управляемыми через I²C, что позволяет максимально изучить все особенности поведения этих преобразователей во всех возможных режимах. Также на них можно установить и микросхемы, поддерживающие только дискретное управление, однако при этом большинство функций отладочной системы будет недоступно.