MAXIM MAX8553, MAX8554 User Manual

________________________________

概述

MAX8553为 4.5V至 28V输入、同步降压型控制器，为
DDR存储器提供完整的电源管理方案。MAX8553为VTT
和VTTR提供1/2 V

REFIN

电压。VTT和 VTTR跟踪电压保

持在1%的1/2 V

REFIN

范围内。MAX8554为 4.5V至28V输

入、非跟踪降压型控制器，具有极低的0.6V反馈门限电压。

MAX8553/MAX8554采用Maxim专有的Quick-PWMTM结
构，以提供快速的瞬态响应并工作于可选的伪固定频率。
这两个控制器工作时无须外部偏置电源。

该类控制器工作于同步整流模式，以保证高达25A的平衡
源出电流和吸流能力。MAX8553/MAX8554能够提供高
达95%的效率，非常适合服务器和负载点应用。另外，
极低的5µA 关断电流使笔记本电脑应用中的电池寿命更
长。无损耗电流监测是通过监视低端MOSFET的漏源电
压实现的。MAX8553/MAX8554具有可调的折返电流限
制，以承受连续的输出过载和短路。数字式软启动提供
上电时对浪涌电流的控制。过压保护关断转换器并将输
出电容放电。MAX8553/MAX8554采用节省空间的16引
脚QSOP封装。

________________________________

应用

宽输入电源

服务器和存储系统应用

ASIC和CPU核电源

笔记本和LCD-PC电源

DDR I和DDR II存储器电源

AGTL总线端接电源

________________________________

特性

♦ 高达25A的输出电流
♦ Quick-PWM控制结构提供快速的环路响应
♦ 高达95%的效率
♦ 4.5V至28V输入电压范围
♦ 无需外部偏置电源
♦ 0至3.6V输入REFIN电压范围(MAX8553)
♦ 自动设置VTT和VTTR至±1%精度的

1/2 V

REFIN

- (MAX8553)

♦ 极低的0.6V反馈门限电压(MAX8554)
♦ 200kHz/300kHz/400kHz/550kHz可选开关频率
♦ 可调的折返电流限制
♦ 过压保护
♦ 数字软启动

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

________________________________________________________________ Maxim Integrated Products 1

____________________________

定购信息

MAX8553

DH

EN/HSD

+5V

POK

VIN

VOUT

VTTR

V+

REFIN

LX

DL

VTTRGND

POK

REFIN

VL

BST

V+

REF

ILIM

FSEL

PGND

VTT

PART TEMP RANGE PIN-PACKAGE

MAX8553EEE -40°C to +85°C 16 QSOP

MAX8554EEE -40°C to +85°C 16 QSOP

_________________________

典型工作电路

19-3017; Rev 1; 5/05

本文是

Maxim

正式英文资料的译文，

Maxim

不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。请注意译文中可能存在文字组织或

翻译错误，如需确认任何词语的准确性，请参考

Maxim

提供的英文版资料。

索取免费样品和最新版的数据资料，请访问

Maxim

的主页：

www.maxim-ic.com.cn

。

引脚配置在数据资料的最后给出。

Quick-PWM是Maxim Integrated Products, Inc.

的商标。

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

2 _______________________________________________________________________________________

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

(VV+= V

HSD

= +12V, V

EN/HSD

= V

REFIN

= +2.5V, VEN= +5V, C

VL

= 4.7µF, C

VTTR

= 1µF, C

REF

= 0.22µF, V

FSEL

= 0V, ILIM = VL,

PGND = LX = GND, BST = VL, T

A

= 0°C to +85°C. Typical values are at TA= +25°C, unless otherwise specified.)

Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional
operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to
absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

V+, EN/HSD, EN, HSD to GND...............................-0.3V to +30V

PGND to GND .......................................................-0.3V to +0.3V

VTT, REFIN, POK, OUT, FB, VL to GND...................-0.3V to +6V

REF, VTTR, DL, ILIM, FSEL to GND ............-0.3V to (V

VL

+ 0.3V)

LX to PGND ...............................................................-2V to +30V

BST to GND ............................................................-0.3V to +36V

DH to LX ...................................................................-0.3V to +6V

LX to BST..................................................................-6V to +0.3V

REF Short Circuit to GND ...........................................Continuous

Continuous Power Dissipation (T

A

= +70°C)

16-Pin QSOP (derated 8.3mW/°C above +70°C) ........667mW

Operating Temperature Range ...........................-40°C to +85°C

Junction Temperature......................................................+150°C

Storage Temperature Range .............................-65°C to +150°C

Lead Temperature (soldering, 10s) .................................+300°C

V+ Input Voltage Range VL not connected to V+ 6 28 V

V+ Input Voltage Range VL connected to V+ 4.5 5.5 V

EN/HSD Input Voltage Range MAX8553 enabled 1.5 28.0 V

EN Input Voltage Range MAX8554 enabled 1.5 28.0 V

EN Input Current 23µA

HSD Input Voltage Range MAX8554 enabled 1.5 28.0 V

HSD Input Current 20 40 µA

REFIN Input Voltage Range 0 3.6 V

V+ Supply Current (MAX8553) V

V+ Supply Current (MAX8554) V

REFIN Supply Current 125 250 µA

EN/HSD Supply Current 510µA

VL Supply Current V

V+ Shutdown Supply Current EN/HSD = GND 3 5 µA

REFIN Shutdown Supply Current EN/HSD = GND 1 µA

VL Shutdown Supply Current V

VL Undervoltage-Lockout Threshold Rising edge, typical hysteresis = 40mV 4.05 4.25 4.40 V

VTT

VTT Input Bias Current V

VTT Feedback Voltage Range 0 1.8 V

VTT Feedback Voltage Accuracy

FB Input Bias Current MAX8554, V

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

= +1.35V 0.8 1.2 mA

VTT

= 630mV 0.62 0.90 mA

FB

= V

VL

VL

VTT

V

REFIN

V

REFIN

= 5.5V, V

V+

= V

= +5.5V, V

V+

= +1.25V -0.15 0 µA

= V

EN/HSD

= V

EN/HSD

VTT

EN/HSD

= +1.8V 49.5 50 50.5

= +3.6V 49.5 50 50.5

= +600mV -0.15 0 µA

FB

= +1.35V 0.8 1.2 mA

= 0V 5 12 µA

% V

RE FIN

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

_______________________________________________________________________________________ 3

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)

(VV+= V

HSD

= +12V, V

EN/HSD

= V

REFIN

= +2.5V, VEN= +5V, C

VL

= 4.7µF, C

VTTR

= 1µF, C

REF

= 0.22µF, V

FSEL

= 0V, ILIM = VL,

PGND = LX = GND, BST = VL, T

A

= 0°C to +85°C. Typical values are at TA= +25°C, unless otherwise specified.)

FB Regulation Voltage MAX8554, V

Output Adjust Range MAX8554 (Note 1) 0.6 3.5 V

VTT Line Regulation V

FB Line Regulation

VTT Load Regulation 0 < I

FB Load Regulation

REFERENCE

Reference Output Voltage V

Reference Load Regulation V

Reference UVLO V

VTTR

VTTR Output Voltage Range 0 1.8 V

VTTR Output Accuracy

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

= +2.5V, FSEL unconnected 0.598 0.607 0.616 V

OUT

±10%, V

EN/HSD

MAX8554, V
I

OUT

MAX8554, 0 < I
FSEL unconnected

V+

V+

V+

I

VTTR

I

VTTR

I

VTTR

HSD

= 0A, FSEL unconnected

< +7A, V

OUT

= V

= +4.5 to +5.5V, I

VL

= V

= +5V, I

VL

= V

= +5V, reference rising, hysteresis = 27mV 1.5 1.6 1.7 V

VL

= -5mA to +5mA 49.5 50 50.5

= -25mA to +25mA, V

= -25mA to +25mA, V

VTT

±10%, V

VTT

< +7A, V

OUT

REF

= +1.25V, I

= 0A ±0.325 %

OUT

= +2.5V,

OUT

= +1.25V 0.2 %

= +2.5V,

OUT

= 0 1.97 2.00 2.03 V

REF

= 0 to 50µA 10 mV

= +1.8V 49 50 51

REFIN

= +3.6V 49.5 50 50.5

REFIN

±0.325 %

0.2 %

% V

Thermal Shutdown Rising temperature, typical hysteresis = 15°C +160 °C

SOFT-START

ILIM Ramp Period

Output Predischarge Period

OSCILLATOR

Ramps the ILIM trip threshold from 20% to 100% in

20% increments

Rising edge of EN/HSD to the start of internal digital

soft-start

0.8

0.8

1.7 3.0 ms

1.7 3.0 ms

FSEL = VL 200 

Oscillator Frequency

FSEL = unconnected 300 
FSEL = REF 400 
FSEL = GND 550 

FSEL = VL 2.18 2.5 2.83

On-Time

MAX8553, V

(Note 2)

VTT

= +1.25V

FSEL unconnected 1.45 1.67 1.89
FSEL = REF 1.09 1.25 1.41
FSEL = GND 0.82 0.91 1.00
FSEL = VL 0.89 1.02 1.16

On-Time

MAX8554, V

(Note 2)

OUT

= +2.5V

FSEL unconnected 0.61 0.71 0.80
FSEL = REF 0.43 0.49 0.56
FSEL = GND 0.33 0.37 0.41

Off-Time (Note 2) 350 400 ns

RE FIN

kHz



µs

µs

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

4 _______________________________________________________________________________________

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)

(VV+= V

HSD

= +12V, V

EN/HSD

= V

REFIN

= +2.5V, VEN= +5V, C

VL

= 4.7µF, C

VTTR

= 1µF, C

REF

= 0.22µF, V

FSEL

= 0V, ILIM = VL,

PGND = LX = GND, BST = VL, T

A

= 0°C to +85°C. Typical values are at TA= +25°C, unless otherwise specified.)

CURRENT LIMIT

Current-Limit Threshold (Positive
Direction)

Current-Limit Threshold (Negative
Direction)

ILIM Input Current 5µA

FAULT DETECTION

VL REGULATOR

Output Voltage +6V < V
Line Regulation +6V < V
RMS Output Current 35 mA
Bypass Capacitor ESR < 100mΩ 2.2 µF

DRIVER

DH Gate-Driver On-Resistance V

DL Gate-Driver On-Resistance
(Source)

DL Gate-Driver On-Resistance
(Sink)

Dead Time

FSEL LOGIC

Logic Input Current -3 +3 µA

Logic Low (GND) 0.5 V

Logic REF Level FSEL = REF 1.65 2.35 V

Logic Float Level FSEL unconnected 3.15 3.85 V

Logic VL Level FSEL = VL VVL - 0.4 V

EN/HSD OR EN LOGIC

EN/HSD or EN Shutdown Current Max I

Logic High V

Logic Low V

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

LX to PGND, ILIM = VL 80 100 115

LX to PGND, R

LX to PGND, R

LX to PGND, ILIM = VL, with respect to positive
current-limit threshold

MAX8553 (V

MAX8553 (V

MAX8554 0.696 0.720 0.744

V+

V+

- V

BST

DL high state 1.6 3.0 Ω

DL low state 0.75 1.25 Ω

DL rising 32

DL falling 30

VL

VL

= +5V 1.4 2.5 Ω

LX

EN/HSD

= V

= +4.5 to +5.5V, 100mV hysteresis 1.5 V

V+

= V

= +4.5 to +5.5V 0.8 V

V+

= 100kΩ 35 50 65

ILIM

= 400kΩ 160 200 230

ILIM

> +1V) 57 60 63 % V

REFIN

≤ +1V) 0.576 0.600 0.624Overvoltage Threshold

REFIN

<+28V, 1mA < I

< +28V, IVL = 10mA 0.2 %

for V

EN/HSD

< 35mA 4.80 5.0 5.33 V

VL

< +0.8V or VEN < +0.8V 0.5 3.0 µA

-130 -110 -90 %

mV

RE FIN

V

ns

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

_______________________________________________________________________________________ 5

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)

(VV+= V

HSD

= +12V, V

EN/HSD

= V

REFIN

= +2.5V, VEN= +5V, C

VL

= 4.7µF, C

VTTR

= 1µF, C

REF

= 0.22µF, V

FSEL

= 0V, ILIM = VL,

PGND = LX = GND, BST = VL, T

A

= 0°C to +85°C. Typical values are at TA= +25°C, unless otherwise specified.)

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

(V

V+

= V

HSD

= +12V, V

EN/HSD

= V

REFIN

= +2.5V, V

EN

= +5V, C

VL

= 4.7µF, C

VTTR

= 1µF, C

REF

= 0.22µF, V

FSEL

= 0, ILIM = VL, PGND

= LX = POK = GND, BST = VL, T

A

= -40°C to +85°C, unless otherwise specified.) (Note 3)

POWER-OK OUTPUT

Upper VTT and VTTR Threshold MAX8553 55 56 57 % V

Lower VTT and VTTR Threshold MAX8553 43 44 45 % V

Upper Threshold MAX8554 0.646 0.672 0.698 V

Lower Threshold MAX8554 0.504 0.528 0.552 V

POK Output Low Level I

POK Output High Leakage V

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

= 2mA 0.4 V

SINK

= +5V 5 µA

POK

RE FIN

RE FIN

V+ Input Voltage Range VL not connected to V+ 6 28 V

V+ Input Voltage Range VL connected to V+ 4.5 5.5 V

EN/HSD Input Voltage Range MAX8553 enabled 1.5 28.0 V

EN Input Voltage Range MAX8554 enabled 1.5 28.0 V

EN Input Current 3µA

HSD Input Voltage Range MAX8554 enabled 1.5 28.0 V

HSD Input Current 40 µA

REFIN Input Voltage Range 0 3.6 V

V+ Supply Current (MAX8553) V

V+ Supply Current (MAX8554) V

REFIN Supply Current 250 µA

EN/HSD Supply Current 10 µA

VL Supply Current V

V+ Shutdown Supply Current EN/HSD = GND 5 µA

REFIN Shutdown Supply Current EN/HSD = GND 1 µA

VL Shutdown Supply Current V

VL Undervoltage-Lockout Threshold Rising edge, typical hysteresis = 40mV 4.05 4.40 V

VTT

VTT Input Bias Current V

VTT Feedback Voltage Range 0 1.8 V

VTT Feedback Voltage Accuracy

FB Input Bias Current MAX8554, V

FB Regulation Voltage MAX8554, V

Output Adjust Range MAX8554 (Note 1) 0.6 3.5 V

PARAMETER CONDITIONS MIN MAX UNITS

= +1.35V 1.2 mA

VTT

= 630mV 0.90 mA

FB

= VV+ = 5.5V, V

VL

= V

VL

VTT

V

REFIN

V

REFIN

= +5.5V, V

V+

= +1.25V -0.2 0 µA

= V

EN/HSD

= V

EN/HSD

= +600mV -0.2 0 µA

FB

OUT

= +1.35V 1.2 mA

VTT

= 0V 12 µA

EN/HSD

= +1.8V 49.5 50.5

= +3.6V 49.5 50.5

= +2.5V, FSEL unconnected 0.598 0.616 V

% V

RE FIN

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

6 _______________________________________________________________________________________

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)

(V

V+

= V

HSD

= +12V, V

EN/HSD

= V

REFIN

= +2.5V, V

EN

= +5V, C

VL

= 4.7µF, C

VTTR

= 1µF, C

REF

= 0.22µF, V

FSEL

= 0, ILIM = VL, PGND

= LX = POK = GND, BST = VL, T

A

= -40°C to +85°C, unless otherwise specified.) (Note 3)

REFERENCE

Reference Output Voltage V

Reference Load Regulation V

Reference UVLO V

VTTR

VTTR Output Voltage Range 0 1.8 V

SOFT-START

ILIM Ramp Period

Output Predischarge Period

OSCILLATOR

On-Time

On-Time

Off-Time (Note 2) 420 ns

CURRENT LIMIT

Current-Limit Threshold (Positive
Direction)

Current-Limit Threshold (Negative
Direction)

ILIM Input Current µA

FAULT DETECTION

Overvoltage Threshold

VL REGULATOR
Output Voltage +6V < V
RMS Output Current 35 mA
Bypass Capacitor ESR < 100mΩ 2.2 µF

PARAMETER CONDITIONS MIN MAX UNITS

= V

V+

= V

V+

= V

V+

I

= -5mA to +5mA 49.5 50.5

VTTR

I

= -25mA to +25mA, V

VTTR

I

= -25mA to +25mA, V

VTTR

= +4.5 to +5.5V, I

VL

= +5V, I

VL

VL

REF

= +5V, reference rising, hysteresis = 27mV 1.5 1.7 V

REF

= 0 to 50µA 10 mV

REFIN

REFIN

= 0 1.97 2.03 V

= +1.8V 49 51VTTR Output Accuracy

= +3.6V 49.5 50.5

Ramps the ILIM trip threshold from 20% to 100% in

20% increments

Rising edge of EN/HSD to the start of internal digital

soft-start

0.8

0.8

3.0 ms

3.0 ms

FSEL = VL 2.18 2.83

MAX8553, V

(Note 2)

VTT

= +1.25V

FSEL unconnected 1.45 1.89
FSEL = REF 1.09 1.41
FSEL = GND 0.82 1.00
FSEL = VL 0.89 1.16

MAX8554, V

(Note 2)

OUT

= +2.5V

FSEL unconnected 0.61 0.80
FSEL = REF 0.43 0.56
FSEL = GND 0.33 0.41

LX to PGND, ILIM = VL 80 115

LX to PGND, R

LX to PGND, R

LX to PGND, ILIM = VL, with respect to positive
current-limit threshold

MAX8553 (V

MAX8553 (V

MAX8554 0.696 0.744

V+

= 100kΩ 30 65

ILIM

= 400kΩ 150 230

ILIM

-130 -90 %

> +1V) 57 63

REFIN

≤ +1V) 0.576 0.624

REFIN

< +28V, 1mA < I

< 35mA 4.80 5.33 V

VL

% V

RE FIN

µs

µs

mV

%

V

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

_______________________________________________________________________________________ 7

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)

(V

V+

= V

HSD

= +12V, V

EN/HSD

= V

REFIN

= +2.5V, V

EN

= +5V, C

VL

= 4.7µF, C

VTTR

= 1µF, C

REF

= 0.22µF, V

FSEL

= 0, ILIM = VL, PGND

= LX = POK = GND, BST = VL, T

A

= -40°C to +85°C, unless otherwise specified.) (Note 3)

Note 1: Consult factory for applications that require higher than 3.5V output.
Note 2: On-time and off-time specifications are measured from 50% point to 50% point at the DH pin with LX forced to 0V, BST

forced to 5V, and a 250pF capacitor connected from DH to LX. Actual in-circuit times may differ due to MOSFET switching
speeds.

Note 3: Specifications to -40°C are guaranteed by design and are not production tested.

DRIVER

DH Gate-Driver On-Resistance V

DL Gate-Driver On-Resistance
(Source)

DL Gate-Driver On-Resistance
(Sink)

FSEL LOGIC

Logic Input Current -3 +3 µA

Logic Low (GND) 0.5 V

Logic REF Level FSEL = REF 1.65 2.35 V

Logic Float Level FSEL unconnected 3.15 3.85 V

Logic VL Level FSEL = VL V

EN/HSD OR EN LOGIC

EN/HSD or EN Shutdown Current Max I

Logic High V

Logic Low V

POWER-OK OUTPUT

Upper VTT, and VTTR Threshold MAX8553 55 57 % V

Lower VTT, and VTTR Threshold MAX8553 43 45 % V

Upper Threshold MAX8554 0.646 0.698 V

Lower Threshold MAX8554 0.504 0.552 V

POK Output Low Level I

POK Output High Leakage V

PARAMETER CONDITIONS MIN MAX UNITS

- V

BST

DL high state 3.0 Ω

DL low state 1.25 Ω

EN/HSD

= V

VL

= V

VL

= 2mA 0.4 V

SINK

= +5V 5 µA

POK

= +5V 2.5 Ω

LX

for V

EN/HSD

= +4.5 to +5.5V, 100mV hysteresis 1.5 V

V+

= +4.5 to +5.5V 0.8 V

V+

< +0.8V or VEN < +0.8V 0.5 3.0 µA

- 0.4 V

VL

RE FIN

RE FIN

1.19

1.23

1.21

1.27

1.25

1.29

1.31

04268

LOAD REGULATION

(CIRCUIT OF FIGURE 2)

MAX8553/4 toc09

LOAD CURRENT (A)

OUTPUT VOLTAGE (V)

VTT CONNECTED AS
SHOWN IN FIGURE 2

VTT CONNECTED
TO THE OUTPUT

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

8 _______________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________

典型工作特性

(V

V+

= 12V, V

OUT

= 1.8V, circuit of Figure 1, TA = +25°C, unless otherwise noted.)

100

30

0.1 1.0 10.0

EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT

(CIRCUIT OF FIGURE 2)

60

MAX8553/4 toc01

LOAD CURRENT (A)

EFFICIENCY (%)

70

40

50

80

90

VIN = 1.8V
V

OUT

= 0.9V

VIN = 2.5V
V

OUT

= 1.25V

0.1 10.0 100.0

EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT

(CIRCUIT OF FIGURE 1)

MAX8553/4 toc02

LOAD CURRENT (A)

EFFICIENCY (%)

1.0

100

30

40

50

60

70

90

80

V

OUT

= 1.8V

V

OUT

= 2.5V

400

450

550

500

600

650

-8 -4 -2-6 02468

SWITCHING FREQUENCY vs.

OUTPUT CURRENT (CIRCUIT OF FIGURE 2)

MAX8553/4 toc03

OUTPUT CURRENT (A)

SWITCHING FREQUENCY (kHz)

200

240

220

280

260

300

320

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

SWITCHING FREQUENCY

vs. INPUT VOLTAGE (CIRCUIT OF FIGURE 3)

MAX8553/4 toc04

INPUT VOLTAGE (V)

SWITCHING FREQUENCY (kHz)

160

180

170

200

190

210

220

-40 -15 10 35 60 85

FREQUENCY vs. TEMPERATURE

MAX8553/4 toc05

TEMPERATURE (°C)

FREQUENCY (kHz)

0

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

4.5

5.0

4 8 12 16 20 24 28

MAX8554 SHUTDOWN SUPPLY CURRENT

vs. INPUT VOLTAGE

MAX8553/4 toc06

INPUT VOLTAGE (V)

SHUTDOWN SUPPLY CURRENT (μA)

V+ = HSD, EN = GND

0

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

4.5

5.0

4 8 12 16 20 24 28

MAX8553 SHUTDOWN SUPPLY CURRENT

vs. INPUT VOLTAGE

MAX8553/4 toc07

INPUT VOLTAGE (V)

SHUTDOWN SUPPLY CURRENT (μA)

EN = GND

1.74

1.78

1.76

1.82

1.80

1.84

1.86

0 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0

LOAD REGULATION

(CIRCUIT OF FIGURE 1)

MAX8553/4 toc08

LOAD CURRENT (A)

OUTPUT VOLTAGE (V)

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

_______________________________________________________________________________________ 9

_______________________________________________________________

典型工作特性(续

)

(V

V+

= 12V, V

OUT

= 1.8V, circuit of Figure 1, TA = +25°C, unless otherwise noted.)

LOAD TRANSIENT 0A TO 20A TO 0A

(CIRCUIT OF FIGURE 1)

MAX8553/4 toc10

40μs/div

I

OUT

10A/div

100mV/div
AC-COUPLED

V

OUT

LOAD TRANSIENT -8A TO +8A TO -8A

(CIRCUIT OF FIGURE 2)

MAX8553/4 toc11

40μs/div

VTT CONNECTED TO THE OUTPUT

V

OUT

0
5A/div

20mV/div
AC-COUPLED

I

OUT

LOAD TRANSIENT -8A TO +8A TO -8A

(CIRCUIT OF FIGURE 2)

MAX8553/4 toc12

40μs/div

VTT CONNECTED AS SHOWN IN FIGURE 2

V

OUT

0
5A/div

20mV/div
AC-COUPLED

I

OUT

SWITCHING WAVEFORMS WITH 20A LOAD

(CIRCUIT OF FIGURE 1)

MAX8553/4 toc13

2μs/div

V

LX

I

L

10A/div

0

5V/div

20mV/div
AC-COUPLED

V

OUT

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

10 ______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________

典型工作特性(续

)

(V

V+

= 12V, V

OUT

= 1.8V, circuit of Figure 1, TA = +25°C, unless otherwise noted.)

POWER-UP WAVEFORMS WITH 20A LOAD

(CIRCUIT OF FIGURE 1)

MAX8553/4 toc14

2ms/div

V

IN

I

L

10A/div

10V/div

0

1V/div

5V/div

V

POK

V

OUT

POWER-DOWN WAVEFORMS WITH 20A LOAD

(CIRCUIT OF FIGURE 1)

MAX8553/4 toc15

1ms/div

V

IN

I

L

10A/div

10V/div

0

1V/div

5V/div

V

POK

V

OUT

STARTUP/SHUTDOWN WAVEFORMS WITH

20A LOAD (CIRCUIT OF FIGURE 1)

MAX8553/4 toc16

2ms/div

V

EN

I

IN

2A/div

5V/div

0

1V/div

5V/div

V

POK

V

OUT

SHORT CIRCUIT AND RECOVERY

(CIRCUIT OF FIGURE 1)

MAX8553/4 toc17

200μs/div

V

LX

I

L

20V/div

5A/div

1V/div

0V

0A

V

OUT

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

______________________________________________________________________________________ 11

________________________________________________________________________

引脚说明

引脚

功能

使能/高端漏极。通过一个

5.1kΩ

电阻连接到高端N沟道

MOSFET

的漏极，以进行正常操作。连接

至

GND

，进入低功耗关断模式(图2)。如果不使用使能功能，将

EN/HSD

直连到高端N沟道

MOSFET

的漏极。

高端漏极。正常工作模式下，连接至高端N沟道

MOSFET

的漏极。

基准输入。

REFIN

电压可设置

V

VTT

和

V

VTTR

为

1/2 V

REFIN

。

REFIN

的电压范围为0至

+3.6V

。

使能输入。将EN拉高将允许输出。将EN拉低则关断芯片。如果不使用使能功能，将EN连接至

V+

。

电源就绪输出。

POK

是一个漏极开路输出，当

VTT和VTTR

电压都处在稳压值的

12%

范围内时，

输出逻辑高电平。关断时

POK

被拉至低电平。

VTT

反馈输入。连接至

VTT

的输出。

输出反馈。连接至输出和地之间的电阻分压器的中心抽头，以设置输出电压。FB的门限值为

0.6V

。

电流限制门限调节。在

ILIM和GND

之间连接一个电阻，以设置电流限制门限，或者将

ILIM

连接

至VL，以采用缺省设置。参见

设置电流限制

部分。

频率选择。选择开关频率。参考表1和表2的

FSEL

配置。

基准。在

REF和GND

之间连接一个

0.22µF

或更大的电容。

地。

VTTR

基准输出。在

VTTR和GND

之间连接一个

1µF

或者更大的电容。

VTTR

的源出和吸流能力

高达

25mA

。

输出电压。直接连接至输出。

OUT

检测输出电压，以决定高端

MOSFET

开关的导通时间。

输入电源电压。VL稳压器的电源输入。使用

0.22µF

或者更大的旁路电容。

内部稳压器输出。在VL和

GND

之间连接一个

2.2µF

或者更大的电容。如果工作范围为

+4.5V

至

+5.5V，VL

可以连接至V+。

低端

MOSFET

栅极驱动。连接至低端N沟道

MOSFET

的栅极。在关断或者欠压锁定时，DL为低

电平。

功率地。

自举电源。驱动高端N沟道

MOSFET。在BST和LX

之间连接一个

0.1µF

或者更大的电容。

高端

MOSFET

栅极驱动。连接至高端N沟道

MOSFET

的栅极。在关断或者欠压锁定时，DH为低

电平。

电感开关节点。

MAX8553 MAX8554

EN/HSD —

1

—HSD

REFIN —

2

—EN

3 POK POK

VTT —

4

5 ILIM ILIM

6 FSEL FSEL

7 REF REF

8 GND GND

9

—FB

VTTR —

— OUT

10 V+ V+

11 VL VL

12 DL DL

13 PGND PGND

14 BST BST

15 DH DH

16 LX LX

________________________________________________________________________

功能框图

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

12 ______________________________________________________________________________________

ILIM

5μA

/10

FSEL

ON-TIME

COMPUTE

TON

TRIG Q

ONE-SHOT

VTT

Q TRIG

ONE-SHOT

S

Q

R

Σ

POK

POK

VTTR

VTT

LATCH

Q

RS

Σ

BST

DH

LX

REFIN

EN/HSD

MAX8553

56%

44%

OVP

60%

50%

0.6V

ERROR
COMP

VTTR

5V

REG

REF

2V

VL

DL

PGND

VTT

V+

VL

REF

GND

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

______________________________________________________________________________________ 13

______________________________________________________________________

功能框图(续

)

FSEL

HSD

POK

OUT

5μA

ON-TIME

COMPUTE

TON

TRIG Q

ONE-SHOT

FB

POK

EN

Q

RS

Q TRIG

ONE-SHOT

S

Q

R

LATCH

ILIM

/10

Σ

Σ

BST

DH

LX

VL

OVP

0.720V

0.672V

0.528V

MAX8554

ERROR
COMP

0.600V

5V

REG

REF

2V

DL

PGND

FB

V+

VL

REF

GND

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

14 ______________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

典型应用电路

图

1.

典型应用电路1：

12V

输入，

2.5V/20A

输出，开关频率

200kHz

图

2.

典型应用电路2：

2.5V

输入，

1.25V VTT (

电流最大

8A)，1.25V VTTR (

电流最大

25mA)

，开关频率

550kHz

VL

R1

20kΩ

OFF

POK

ON

C7

0.22μF

10V

POK

V+

EN

HSD

REF

FSEL

BST

MAX8554

R4

25.5kΩ

110kΩ

ILIM

R5

GND

PGND

OUT

VL

DH

LX

DL

FB

CMPSH-3

D1

C4

0.47μF
10V

C3

4.7μF

6.3V

Q1
IRF7832

Q2
2xIRF7832

L1

1.0μH

30A

R6
1Ω

C8
4700pF

OPTIONAL

C2
2x470μF
16V

R2

19.1kΩ

R3

6.04kΩ

12V

2.5V AT
20A

C6
3x470μF
4V

C1
10μF
16V

VOUT

C5
10μF

6.3V

PGND

VIN

SDN

100kΩ

VL

R3

R8

20Ω

0.47μF

25V

6V TO 28V

C9

20kΩ

C11
1μF

C8

0.22μF

10V

R1

143kΩ

R6

54.9kΩ

POK

V+

REFIN

Q3
2N7002K

R5

5.1kΩ

POK

V+

REFIN

EN/HSD

MAX8553

REF

ILIM

FSEL

GND

TO V

OUT

R2

VL

CMPSH-3

BST

DH

LX

DL

PGND

VTT

VTTR

D1

C3

4.7μF

6.3V

C4

0.47μF

6.3V

C7
1μF

6.3V

Q1
IRF7821

Q2
IRF7821

L1

0.68μH

9A

R7
3Ω

C10
2200pF

R4

0.002Ω

C2
2x330μF
6V

C5
10μF

6.3V

2.5V

1.25V AT
8A

VIN

C1
10μF

6.3V

VOUT

C6
4x470μF
2V

PGND

VTTR

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

______________________________________________________________________________________ 15

_____________________________

详细说明

内部线性稳压器

内部线性稳压器可产生

+5V

电压

(VL)，为PWM

控制器、

MOSFET

驱动器、逻辑、基准、以及芯片中的其他模块

供电。

+5V

低压差

(LDO)

线性稳压器可为

MOSFET

栅极驱

动和外部负载提供高达

35mA

的电流。对于

+4.5V

至

+5.5V

范围的输入电源，可将VL连接至V+。这将旁路

VL

稳压器，提高效率并允许IC工作于较低的输入电压。

导通时间单稳态电路和开关频率

PWM

的核心是设置高端开关导通时间的单稳态电路。这
一快速、低抖动、可调节的单稳态电路根据输入和输出
电压改变导通时间。高端开关导通时间反比于

EN/HSD

端

(对于MAX8554为HSD)

的输入电压，而正比于输出电压。
尽管没有固定频率的时钟发生器，这一算法仍可产生几
乎恒定的开关频率。选择合适的开关频率，以避开容易

受到噪声干扰的区域，例如

455kHz IF

频段。此外，恒定
的开关频率也使得电感的纹波电流工作点保持相对恒定，
从而简化设计方法，产生可预见的输出电压纹波。

MAX8553

导通时间

(t

ON

)

的一般公式为：

其中

V

EN/HSD

和

V

OUT

分别为

EN/HSD

端的电压和输出电

压，

K = 1.7µs。N

的值依赖于

FSEL

的配置，如表1所

示。

对于

MAX8554

，其导通时间

(t

ON

)

的计算公式为：

其中

V

HSD

和

V

OUT

分别为

HSD

端的电压和输出电压，

K = 1.7µs。N

的值依赖于

FSEL

的配置，如表2所示。

tKNVV

ON

HSD

OUT

=×× ×

1

tKN

V

V

ON

EN HSD

OUT

/

=×× ×

1

OFF

图

3.

典型应用电路3：

19V

输入，

1.8V/8A

输出，开关频率

300kHz

POK

ON

R1

20kΩ

61.9kΩ

80.6kΩ

C7

0.22μF

10V

R4

VL

C3

BST

DH

PGND

OUT

VL

LX

DL

FB

CMPSH-3

D1

POK

FSEL

V+

EN

HSD

MAX8554

REF

ILIM

R5

GND

C4

0.47μF
10V

4.7μF

6.3V

Q1
IRF7807V

Q2
IRF7821

R6
3Ω

C8
2200pF

L1

2.5μH

10A

C2
470μF
16V

R2

12.1kΩ

R3

6.04kΩ

C6
2x470μF
4V

17V TO 21V

1.8V AT
8A

C1
10μF
16V

VOUT

C5
10μF

6.3V

PGND

VIN

尽管没有固定频率的时钟发生器，这一算法仍可产生几
乎恒定的开关频率。由于

MOSFET

导通电阻和输出电感
直流电阻上的压降，实际的开关频率(由下式给出)会略有
变动：

其中D为占空比：

其中

I

O

为输出电流，

R

DSONL

为低端

MOSFET

的导通电

阻，

R

DSONH

为高端

MOSFET

的导通电阻，

R

DC

为输出电

感的直流电阻。

V

REFIN

= 2.5V

情况下理想的开关频率约为

550kHz

。提高正向(源出)负载电流要求增加开关频率，
而降低开关频率将增加负向(吸流)负载电流，这是因为低
端

MOSFET

上的压降变化将改变电感电流的放电斜率。

Electrical Characteristics

所保证的导通时间也会受到外部

功率

MOSFET

的负载效应的开关延时的影响。

通过在

HSD

加入一个电阻分压器，开关频率可被调整为

非预置频率值。参见

调节开关频率

部分。

VTTR

基准(仅

MAX8553)

MAX8553的VTTR

输出具有源出或吸入高达

25mA

电流的

能力。

VTTR

输出电压等于

REFIN

端电压的一半。使用至

少

1µF

的陶瓷电容旁路

VTTR

。

电压基准

REF

的电压标称值为

2.00V。在REF和GND

之间连接一个

0.22µF

的旁路陶瓷电容。

EN和HSD (仅MAX8554)

EN

是一个用于使能或者关断

MAX8554

的逻辑输入。将

EN

拉高或者连接至V+可以允许输出。将EN拉低使

MAX8554

置于低功耗关断模式，输入电流降至

5µA (

典

型值)以下。

HSD

检测高端

MOSFET

漏极端的输入电压，用于设置高

端

MOSFET

的导通时间。对于正常工作，将

HSD

连接至

高端

MOSFET

的漏极。

EN/HSD

的功能(仅

MAX8553)

为了减少引脚数目和封装尺寸，

MAX8553

包含了一个双

功能输入引脚，

EN/HSD

。当

EN/HSD

被下拉至地时，内

部电路关断，电流消耗降低至

5µA(

典型值)以下。正常

工作时，应通过一个

5.1kΩ

的电阻将

EN/HSD

连接至高端

MOSFET

的漏极(图2)。在这种连接方式下，

EN/HSD

变

为一个输入，监视高端

MOSFET漏极(

转换器输入电压)的
输入电压，并利用该测量值为转换器计算合适的导通时
间。如果不使用该功能，应将

EN/HSD

直接连接至高端

MOSFET

的漏极。

D

VIR R

VIR R

OUT O DSONL DC

HSD O DSONL DSONH

=++

()

+

()

-

f

D

tKN

S

ON

=≅

×

1

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

16 ______________________________________________________________________________________

表

1. FSEL

的配置

(MAX8553)

表

2. FSEL

的配置

(MAX8554)

FSEL CONNECTED TO N t

Ground 1.07 0.91 550 V

REF 1.33 1.15 400 V

Floating 2.00 1.70 300 V

VL 3.00 2.55 200 V

FSEL CONNECTED TO N t

Ground 1.07 0.37 550 V

REF 1.33 0.49 400 V

Floating 2.00 0.71 300 V

VL 3.00 1.02 200 V

(µs) FREQUENCY (kHz) CONDITION

ON

/ V

OUT

EN/HSD

/ V

OUT

EN/HSD

/ V

OUT

EN/HSD

/ V

OUT

EN/HSD

(µs) FREQUENCY (kHz) CONDITION

ON

= 12V, V

HSD

= 12V, V

HSD

= 12V, V

HSD

= 12V, V

HSD

= 0.5

= 0.5

= 0.5

= 0.5

= 2.5V

OUT

= 2.5V

OUT

= 2.5V

OUT

= 2.5V

OUT

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

______________________________________________________________________________________ 17

预放电模式

MAX8553/MAX8554

在数字软启动开始之前将输出放电

至

GND

。当

EN/HSD(EN)

被拉高时，

MAX8553

(MAX8554)

启动一个内部计数器，并且强制

V

DL

等于

V

VL

。通过低端

MOSFET

将输出放电至

GND

。如果在使
能之前输出电压高于地，由于输出LC中储存的能量，输
出电压会变为微负。如果负载不能承受负电压，应在输
出和

PGND

之间连接一个功率肖特基

(Schottky)

二极管

(

阳极连接到

PGND)

作为反向钳位。该放电模式周期为

1.7ms

。降压控制器和

VTTR

缓冲器在这段时间内都是关

断的。在预放电周期结束后，降压控制器和

VTTR

缓冲器

打开，并开始软启动。

数字软启动

数字软启动在启动期间使内部限流值逐渐增大，以降低
输入浪涌电流。

MAX8553/MAX8554

将软启动周期分为

5

个阶段。在第一阶段，控制器将电流限制在仅为满量程
电流的

20%

。如果输出在

425µs

内不能达到稳压值，软启

动进入第二阶段，电流限制再增大

20%

。这一过程重复进

行，直至达到最大电流限制

(1.7ms

之后)或者输出达到了

额定稳压值，不论哪种情况先出现。在外部

ILIM

电阻端
并联一个电容可以实现连续可调的模拟软启动功能。如
果在应用电路中采用了折返限流功能，则最大限流还是
输出电压和

ILIM

端连接电阻的函数。

电源就绪输出

(POK)

POK

是内部窗口比较器的漏极开路输出，连续监测

MAX8553的VTT和VTTR

电压，或监测

MAX8554的FB

电压。

POK

在关断时保持低电平，当输出处于各自额定

稳压值的

12%

范围内时，

POK

变为高阻。

过压保护

(OVP)

当降压输出电压升高至额定稳压值的

120%

以上时，

OVP

电路触发故障锁存器，关断

PWM

控制器，并立即将

DH

拉低，将DL强制为高电平。负向电流限制也被禁用。这
样低端

MOSFET

导通，将输出电容快速放电，使输出嵌
位至地。应注意的是，立即将DL锁定为高电平可能会引
起输出电压微负，这是

OVP

发生时储存在输出LC中的能

量所导致。如果负载不能承受负电压，应在输出和

PGND

之间连接一个功率肖特基

(Schottky)

二极管(阳极连

接到

PGND)

作为反向钳位。EN重复有效或者输入电源再

次上电可以复位该锁存器。

过流保护

限流电路使用独特的“谷底”电流检测算法，即采用低
端

MOSFET

的导通电阻作为检流元件。如果检流信号高

于限流门限，则

PWM

将在下一个周期被禁止。实际的峰

值电流高于谷底电流门限，超出部分等于电感纹波电流

(图4)

。因此，实际的限流特性和最大的负载能力是

MOSFET

导通电阻、电感值、以及输入电压的函数。这
种不确定性带来的好处是牢靠、无损耗的过流检测。器
件还实现了反向电流限制，以防止在

V

OUT

吸入电流时产

生过高的反向电感电流。负向电流门限被设置为

110%

左

右的正向电流门限，因此在

ILIM

调整后，也随着正向电

流门限调整。电流限制门限通过

ILIM

端的外部电阻

(R

ILIM

)

调节。

ILIM

端输出一个精确的

5µA

上拉电流源，

可以设置该电阻上的压降，在近似

50mV至200mV

范围内
调节电流限制门限。在可调模式下，电流限制门限电压
精确地等于

ILIM

电压的

1/10

。因此，可按照

2kΩ/mV

的标

准根据电流限制门限选择

R

ILIM

。当

ILIM

被连接至

VL

时，门限为缺省的

100mV

。切换到

100mV

缺省值的逻

辑门限约为

VVL- 1V

。提供可调的电流限制，以适应多种

MOSFET

。另一种情况，还可在

ILIM和V

OUT

之间连接一

个电阻，以实现折返电流限制。参见

设置电流限制

部

分。

认真遵循

PCB

的布局要求，以确保噪声和直流误差不会

影响LX和

PGND

之间的检流信号。芯片应尽可能地靠近

低端

MOSFET

，并采用

Kelvin

检测连接方式，通过短而无

过孔的连线接至

MOSFET

的源极和漏极。请参见

PC

板布

局

部分。

电压定位

Quick-PWM

控制结构可以瞬间对负载的瞬变进行响应，

消除了传统

PWM

控制器的控制环路延时。因此，负载阶

跃变化时电压变化的很大一部分是由输出电容的

ESR (

等

效串联电阻)引起的。对于

DDR

端接应用，所允许的最大

电压变化为

±40mV (

任何从源出电流到吸入电流的负载瞬
变)。无源电压定位根据控制器的负载电流调节其输出电
压，以优化瞬变响应，并尽可能地降低所要求的输出电
容。

如图2所示连接一个低阻值电阻

(R4)

，就可实现电压定位

功能。

MOSFET

驱动器

DH和DL

驱动器针对驱动可提供高达

25A

输出电流的

MOSFET

进行了优化。自适应死区时间电路监视DL输出，

防止高端

MOSFET

导通，直到DL完全关断。为使自适应

死区时间电路正常工作，DL驱动器到

MOSFET

的栅极之

间必须保持一条低阻抗、低电感的连接。否则，

MAX8553/

MAX8554

的检测电路可能判定

MOSFET

的栅极已经关
断，而实际上栅极中仍留有电荷。注意使用短且宽的连
线(如果

MOSFET

距离驱动器1英寸，线宽应为

50mil

至

100mil)

。自适应死区时间延时叠加在一个固定的

30ns

(

典型值)延时之上。另一个边沿

(DH

关断边沿)的死区时

间由固定的

32ns (

典型值)内部延时决定。

______________________________

设计步骤

设置输出电压

对于

MAX8553

，输出电压

V

VTT

始终为

V

REFIN

的

50%

。

对于

MAX8554

，可使用一个电阻分压器(图1和3中的

R2和R3)在600mV至3.5V

范围内调节输出电压。为设置

电压，先在

1kΩ至10kΩ

范围内选择R3，然后使用下式计

算R2：

其中

V

FB

为

0.6V

。

电感选择

选择电感需要注意几个关键的参数：电感值

(L)

、峰值电

感电流

(I

PEAK

)

、以及直流电阻

(RDC)

。较好的尺寸和效率
之间的折衷考虑是选择电感的峰峰值纹波电流和最大负
载电流之比为

30% (LIR = 0.3)

。开关频率、输入电压、输

出电压、以及选择的

LIR

决定电感值为：

其中

f

S

为开关频率。电感值的要求并不严格，可以在折衷
考虑尺寸、成本、以及效率时进行调整。较低的电感值
可以降低尺寸和成本、改善瞬变响应，但由于较高的峰
值电流，降低了效率，增加了输出电压纹波。较高的电
感值由于降低了

RMS

电流，从而提高效率。

建议使用符合尺寸要求、具有尽可能低的直流电阻损耗的
电感。额定的电感饱和电流必须高于最大负载

(I

LOAD(MAX)

)

时的峰值电感电流：

L

VVV

V x f x I x LIR

OUT IN OUT

IN S LOAD MAX

=

()

−

()

RR

V

V

OUT

FB

23 =

⎛

⎝

⎜

⎞

⎠

⎟

- 1

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

18 ______________________________________________________________________________________

图

4.

电感电流波形

I

PEAK

I

LOAD

I

VALLEY

INDUCTOR CURRENT

TIME

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

______________________________________________________________________________________ 19

选择输出电容

选择输出电容的关键参数是电容值、

ESR

、等效串联电感

(ESL)

、以及额定电压等参数，这些参数会影响全局的稳

定性、输出纹波电压、以及瞬变响应。

最坏情况下的输出纹波包含3个部分：存储在输出电容中
的电荷变化，以及由流入和流出电容的电流所引起的在
电容

ESR和ESL

上的压降。近似为：

ESR

引起的输出电压纹波为：

输出电容引起的输出电压纹波为：

输出电容

ESL

引起的输出电压纹波为：

V

RIPPLE (ESL)

= (VINx ESL) / (L+ESL)

I

P-P

为峰值电感电流：

在负载瞬变后，输出电压瞬间变化量为

ESR x ΔI

LOAD

+

ESL x di/dt

，控制器在

100ns

内进行响应，并试图将其调

节回额定输出值。

推荐使用固态聚合物或者

OS-CON

电解电容，因为它们在

开关频率下具有较低的

ESR和ESL

。在较高输出电流的应
用中，应该使用多个并联输出电容，以满足输出纹波电
压的要求。不允许超出电容的额定电压或者纹波电流的
额定值。

输出电容稳定性的考虑

稳定性取决于

ESR

零点值与开关频率的相对关系。为了确

保稳定性，必须满足以下条件：

其中

f

S

为开关频率并且：

对于典型的

300kHz

应用，

ESR

零点频率必须远低于

95kHz

，最好低于

50kHz

。不要直接在反馈检测点两端放
置高容值的陶瓷电容，需精心考虑稳定性要求。大容量
陶瓷电容具有较高的

ESR

零点频率，并可能引起错误、不
稳定的工作。将电容放置在反馈检测点靠后几英寸处，
就可以轻易地引入足够的串联阻抗，以保证稳定工作，
而反馈检测点应该尽可能接近电感端。

检查稳定性最简单的方法是产生一个零至最大负载的瞬
变，并仔细观察输出电压纹波的过冲和振铃包络。使用
一个交流电流探测器，将有助于同时监视电感电流。在
初始阶跃响应欠冲/过冲之后，不允许超过一个周期的振
铃。

选择输入电容

输入电容

(CIN)

可降低输入电源的峰值电流，同时也可以
降低注入的噪声。输入电源的电源阻抗很大程度上决定
了

C

IN

的取值。较高的电源阻抗要求较大容量的输入电容。

输入电容必须满足开关电流引起的纹波电流

(I

RMS

)

要求，

如下式定义：

在输入电压等于输出电压的两倍时，

I

RMS

达到其最大值

I

LOAD

/2

。

为了获得最佳的长期稳定性，选择输入电容时，应保证
其在峰值纹波电流下的温升不超过

10°C

。

II

VVV

V

RMS LOAD

OUT IN OUT

IN

=×

×

()

-

f

RC

ESR

ESR OUT

=

××

1

2π

f

f

ESR

S

<

π

I

V

V

V

PP

IN OUT

OUT

IN

­S

-V

fL

=×

×

V

I

Cf

RIPPLE C

PP

OUT S

()

=

××

-

8

V I ESR

RIPPLE ESR P P()

=×

-

VV V V

RIPPLE RIPPLE ESR RIPPLE C RIPPLE ESL

() () ()

=++

II

LIR

I

PEAK LOAD MAX LOAD MAX

() ()

=+

⎛
⎝

⎜

⎞
⎠

⎟

×

2

设置电流限制

恒定电流限制

提供可调的电流限制，以适应不同导通电阻的

MOSFET

。

电流限制门限通过一个连接在

ILIM和GND

之间的外部电

阻

(R

ILIM_

)

进行调节。调节范围为

50mV至200mV (

低端

MOSFET

两端电压差)。通过下式计算

R

ILIM

：

其中

I

VALLEY

为谷底电流限制，

R

DS(ON)

为低端

MOSFET

的导通电阻。为了避免实际的电流限制低于期望值，计
算中应使用高结温下的

R

DS(ON)

最大值。查询最大值，请

参考

MOSFET

制造商的数据资料。

折返电流限制

折返电流限制能够在过载以及短路条件下降低功率损耗，
这可以通过在输出电压由于过载而下降时，降低电流限
制门限来实现。

为了使用折返电流限制，应在

ILIM

和输出之间连接一个

电阻

(R

FOBK

)

，在

ILIM和GND

之间连接一个电阻

(R

ILIM

)

(图5)

。按照以下说明计算

R

ILIM

和

R

FOBK

：

首先，选择折返的百分比

P

FB

。该百分比为

V

OUT

等于零

时的电流限制与

V

OUT

等于其额定值时的电流限制之比。

典型的范围为

15%至30%

。求解电阻值，请采用下列

等式：

如果所得的

R

ILIM

为负数，选择一个

R

DS(ON)

更低的低端

MOSFET

，或者增大

P

FB

，或者两者同时改变，以折衷考

虑成本和效率，降低短路功耗。

调节开关频率

改变

FSEL

设置可以降低

MAX8553/MAX8554

的开关频

率，可通过在

EN/HSD (HSD)

加入一个电阻分压器实现，

如图6所示。该分压器可以降低

EN/HSD (HSD)

端的电压，
从而增加导通时间。加入电阻分压器后的开关频率按下
式计算：

其中

K = 1.7µs，N

在表1和表2中给出。为了设置开关频

率，先在

10kΩ至100kΩ

范围内选择R2，然后按照下式计

算R1：

使用电阻分压器时，应确保在最小输入电压下

EN/HSD

(HSD)

端电压高于

1.5V

：

VR

RR

V

IN MIN()

.

×

+

>

2

12

15

R

KNRf

R

S

1

12

2=

×

× -

f

KNRRR

S

≅

×

×

+

12

12

(

)

R

I

A

R

ILIM

VALLEY

DS ON

=× ×

()

10

5μ

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

20 ______________________________________________________________________________________

图

5.

使用两个电阻

R

ILIM

和

R

FOBK

设置折返电流门限

MAX8553

DH

V

OUT

LX

R

ILIM

10 1

=

VRI P

R

FOBK

xxx

RI PR

()

DS ON VALLEY FB FOBK

10 1

--

OUT DS ON VALLEY FB

PV

FB OUT

=

51μ

xxx

()

x

-

AP

()

FB

x

-

()

()

DL

R

ILIM

R

FOBK

ILIM

PGND

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

______________________________________________________________________________________ 21

设置电压定位

输出电容和输出电感之间串联的降压电阻，图2中的

R

DRP

(R4)

，用于设置压降

V

DRP

。选择

R

DRP

时应使最大
负载电流下的输出电压，包含电压纹波，高于输出容限
的下限：

R

DRP

会增加一些功率损耗，由下式给出：

R

DRP

必须能够承受该功率损耗。

选择功率

MOSFET

MAX8553/MAX8554

驱动外部逻辑电平的N沟道

MOSFET

(

电路开关元件)。选择该元件的关键因素包括：

导通电阻

(R

DS(ON)

)

：越低越好。

最大漏源极电压

(V

DSS

)

：该电压应该比高端

MOSFET

漏

极的输入电源电压至少高出

20%

。

栅极电荷

(Q

G

、

Q

GD

、

Q

GS

)

：越低越好。

选择提供

V

GS

= 4.5V

下的

R

DS(ON)

指标的

MOSFET

。为了

兼顾效率和成本，选择高端

MOSFET

时应使其在额定输
入电压和最大输出电流下的导通损耗等于开关损耗(参见
下面)。对于低端

MOSFET

，应确保它不会因为高端

MOSFET

导通所产生的

dV/dt

而被错误地导通，因为这将

产生直通电流，降低效率。选择低

Q

GD/QGS

比的

MOSFET

，

具有更好的

dV/dt

抗干扰能力。

为了实现严格的热管理设计，必须在预期的最高工作结
温、最大输出电流和最坏情况下的输入电压(对于低端

MOSFET

，最坏情况为

V

IN(MAX)

；对于高端

MOSFET

，

最坏情况为

V

IN(MIN)

和

V

IN(MAX)

)

下计算功率损耗。由于在

电路的不同工作方式下，高端

MOSFET

和低端

MOSFET

具有不同的损耗类型。低端

MOSFET

为零电压开关工作，

因此它的主要损耗为：沟道导通损耗

(P

LSCC

)

，体内二极

管导通损耗

(P

LSDC

)

，以及栅极驱动损耗

(P

LSDR

)

：

采用

T

J(MAX)

下的

R

DS(ON)

：

其中

V

F

为体内二极管正向压降，

t

DT

为死区时间(约

30ns)

，

f

S

为开关频率。

由于工作在零电压开关状态，低端

MOSFET

的栅极驱动损

耗来自于对输入电容

C

ISS

的充放电。该损耗分布于DL栅

极驱动器的上拉和下拉电阻，

RDL(约1.2Ω)

，以及

MOSFET

的栅极内部电阻

(R

GATE

)(约2Ω)

。低端

MOSFET

的驱动功

耗由下式给出：

高端

MOSFET

为占空比控制开关，它的主要损耗包括：

沟道导通损耗

(P

HSCC

)、VI

过渡切换期间的损耗

(P

HSSW

)

，

以及驱动损耗

(P

HSDR

)

。由于高端

MOSFET

的体内二极管

并不通过电流，因此高端

MOSFET

没有体内二极管导通

损耗。

PCVf

R

RR

LSDR ISS GS S

GATE

GATE DL

=×

()

××

+

2

PIVtf

LSDC LOAD F DT S

=× × × ×2

P

V

V

IR

LSCC

OUT

IN

LOAD DS ON

=

⎛

⎝

⎜

⎞

⎠

⎟

×

()

×

()

12-

PRI

D DRP DRP OUT MAX() ( )

=×

()

2

R

VVV

I

DRP

OUT TYP OUT MIN RIPPLE

OUT MAX

<

/

() ()

()

- - 2

图

6.

利用电阻分压器

(R1与R2)

降低开关频率

R1

POK

V+

REFIN

VIN

VL

BST

DH

Q3

2N7002

SDN

R6

10kΩ

R2

EN/HSD

REF

ILIM

FSEL

GND

MAX8553

PGND

VTT

VTTR

LX

DL

采用

T

J(MAX)

下的

R

DS(ON)

：

其中

I

GATE

为DH高端驱动器平均输出电流，由下式

决定：

其中

R

DH

为高端

MOSFET

驱动器导通电阻(典型值

1.4Ω)

，

R

GATE

为

MOSFET

的栅极内部电阻(约

2Ω)

：

其中

V

GS

= V

VL

= 5V

。

当

MAX8553

吸入电流时，高端

MOSFET

为零电压开关工

作，而低端

MOSFET

为非零电压开关工作。

除了上述损耗，还应考虑

20%

以上的附加损耗，这些损耗

产生于

MOSFET

的输出电容以及低端

MOSFET

体内二极

管反向恢复电荷在高端

MOSFET

上所引起的损耗，这些

参数在

MOSFET

数据资料中一般没有准确地定义。参考

MOSFET

数据资料的热阻参数，以计算在上述功耗下不

超出预期的最高工作结温时所要求的PC板面积。

为降低开关噪声所引起的

EMI

，可在高端

MOSFET

漏极和

低端

MOSFET

源极之间加一个

0.1µ F

陶瓷电容，或在

DH和DL

上串联电阻以减缓开关速度。然而，串联电阻

增加了

MOSFET

的功率损耗，因此要保证

MOSFET

不致

于过热。

控制芯片的功率损耗

MAX8553/MAX8554

芯片的功率损耗主要产生于片上的

MOSFET

栅极驱动器

(DH和DL)

。这一功率损耗依赖于外

部

MOSFET

的栅极注入电荷。

MAX8553

的功率损耗还依

赖于

VTTR

的负载电流

(I

VTTR

)

。采用下式计算功耗：

其中

Q

GH

和

Q

GL

分别为高端和低端

MOSFET

的总栅极电

荷。正确地选择开关频率和

V

V+

，以保证不超出

MOSFET

封

装所能承受的功耗。

____________________________

应用信息

PC

板布局

严格的PC板布局对于任何开关调节器来说十分重要，尤
其需要注意开关功率级。如果可能，将所有功率器件安
装在电路板的顶层，并使它们的接地端子彼此靠近。依
照以下准则可获得良好的PC板布局：

1)

大电流通路要尽可能短，尤其是接地端子。这对于实
现稳定、低抖动的工作十分重要。

2)

仅在某一点连接

GND和PGND

。

3)

使功率连线和负载连线尽可能短，这对于提高效率十
分重要。采用厚铜膜印制板

(2oz至1oz)

，可使满载效率
提高。良好的印制板布线是一项比较困难的任务，尽
可能以几分之一厘米的长度连线，连线电阻增加

1mΩ

就会造成显著的效率损失。

4)

低端

MOSFET的LX和PGND

的连接用于电流检测，必

须采用

Kelvin

检测连接方式，以保证检流精度。如果

是8引脚

SO MOSFET

，最好使用顶层铜线将电源从外

部接入，同时在8引脚SO封装的内侧(底部)连接LX与

PGND

。

PV fQ Q I

D V S GH GL VTTR

=

()

×× +

()

+

[]

+

PQVf

R

RR

HSDR G GS S

GATE

GATE DH

=× ××

+

I

V

RR

GATE

DH GATE

=

+

25.

PVIf

QQ

I

HSSW IN LOAD S

GS GD

GATE

=× ××

+

P

V

V

IR

HSCC

OUT

IN

LOAD DS ON

=×

()

×

()

2

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

22 ______________________________________________________________________________________

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

______________________________________________________________________________________ 23

______________________________________________________________________

引脚配置

5)

当必须折衷考虑走线长度时，宁可使电感的充电电流
路径长于放电路径。例如，相对于电感和低端

MOSFET

或电感和输出滤波电容之间的距离，输入电容和高端

MOSFET

之间的距离允许更长一些。

6)

可以根据需要人为增加FB电感节点和输出滤波电容
之间连线的长度(降压电阻)，以满足稳定性准则

(f

ESR

< fS/ π)

。

7)

反馈电阻尽可能地靠近芯片。

8)

高速开关节点的布线要远离敏感的模拟区域。

9)

使所有连接至

GND或VL

的控制输入引脚(如

ILIM等)

连接靠近芯片，且不能连接到

PGND

。

______________________________

芯片信息

TRANSISTOR COUNT: 2827

PROCESS: BiCMOS

TOP VIEW

EN/HSD

REFIN

POK

VTT

ILIM

FSEL

REF

GND

1

2

3

MAX8553

4

5

6

7

8

16

LX

15

DH

14

BST

13

PGND

12

DL

VL

11

10

V+

9

VTTR

HSD

POK

ILIM

FSEL

REF

GND

1

EN

2

3

MAX8554

4

FB

5

6

7

8

16

LX

15

DH

14

BST

13

PGND

12

DL

VL

11

10

V+

9

OUT

QSOP

QSOP

MAX8553/MAX8554

4.5V至28V输入、同步PWM降压控制器，
适合于DDR端接以及负载点应用

_____________________________________________________________________

封装信息

(本数据资料提供的封装图可能不是最近的规格，如需最近的封装外型信息，请查询 www.maxim-ic.com.cn/packages。)

MAXIM北京办事处

北京 8328信箱 邮政编码 100083
免费电话：800 810 0310
电话：[phone]
传真：[phone]

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24 __________________Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 [phone]

© 2005 Maxim Integrated Products Printed USA

是

Maxim Integrated Products, Inc.

的注册商标。

QSOP.EPS

PACKAGEOUTLINE,QSOP.150",.025"LEADPITCH

1

21-0055

E

1