隨著科技的高速發展和人們對高效能電子設備需求的提升，電源設計在現代電子設計中扮演著越來越重要的角色。現代電子設備要求電源部分不僅要提供穩定的電壓和電流，還要在能效、熱管理和電磁兼容性（EMC）等方面表現優異。高效的電源設計能夠顯著提升系統性能和可靠性、降低能耗、減少發熱、延長設備使用壽命，同時滿足日益嚴格的環保和節能要求。一套出色的電源設計方案不僅需要硬件工程師們的精心設計，還需要可靠的硬件支持。

電源芯片的重要性

電源芯片是現代電子設備的核心組件之一，負責將輸入電源轉換為設備所需的穩定電壓和電流。傳統的電源管理系統通常需要一組復雜的轉換模塊、調節器和濾波器來處理輸入電壓的波動，并為各類電子元件提供可靠的電力支持。這些系統往往需要成本高昂且繁瑣的手動配置，包括復雜的電路設計和精細的調校，才能確保設備在各種工作條件下的穩定運行。電源芯片通過集成多種電源管理功能，不僅簡化了設計，還顯著提高了能效和可靠性，使其成為各類電子設備中不可或缺的關鍵組件。

ADI推出的小型開關降壓穩壓芯片MAX42403在極大地縮減電源芯片體積的同時，還支持寬電壓輸出與大電流輸出，并降低開關噪聲，為硬件工程師們設計電源方案提供了方便。

圖1：MAX42403芯片

市場應用

傳感器在各種應用中的需求不斷增長，小型高效率的電源轉換芯片在這一領域具有重要的應用前景。例如在工業自動化領域，因其電源波動和噪聲問題要求傳感器需要可靠的電源供應， MAX42403可以為傳感器提供恒壓，低紋波的供電，確保傳感器在惡劣環境下仍能準確工作。

圖2：工業傳感器

再如廣泛應用于環境監測、智能農業和智能城市中的小型物聯網監測設備，這些物聯網設備通常分布在廣闊的區域內，依靠電池供電，因其需要長期穩定工作，出于維護成本和時間考量，無法頻繁更換電池。例如居民家中的智能煙霧報警器，后續更換電池時需要挨家挨戶聯系更換，耗費時間較長，成本自然也會增加。MAX42403體積小巧，可以輕易塞入煙霧報警器或其他對體積要求更高的設備中，最關鍵的是MAX42403可在低負載情況下開啟Skip模式，可以幫助實現更高的能源轉換效率，將電池電壓轉換為其他電子元件所需的電壓，最大化電池使用壽命，使物聯網設備能在更長時間內穩定工作。

日前，中電網資深工程師，從全球排名前列的電子元器件授權代理商WT文曄科技，借到了ADI MAX42403評估套件，進行了親自測試體驗。WT文曄科技收購了ADI的老牌代理商世健，其龐大的專業團隊加上原世健在ADI產品線上的深厚技術經驗, 相信能給廣大客戶帶來更好的支持與服務。接下來，就一同來驗證MAX42403在實際應用中的性能和優勢。

了解ADI MAX42403

MAX42403芯片體積小巧，采用3mmX3mm的FC2QFN封裝，支持4.5V-36V的寬輸入電壓范圍，開關頻率最大1.5Mhz，可編程輸出電壓范圍：0.8V-12V，可提供高達3.5A的電流,可在強制PWM和跳躍工作模式中切換，具有過溫、過壓和短路保護，并且可以通過運行在99%占空比下工作在低壓差模式，使其非常適合工業應用。

圖3：MAX42402/MAX42403簡化框圖MAX42403芯片的測試將在ADI評估套件MAX42403EVKIT上進行。

圖4：MAX42403EVKIT

該評估套件只需要進行少量元器件更改，就可用于評估MAX42402/MX42403的所有型號。評估套件上有著4個跳線位，方便測試人員切換功能，跳線功能如下表所示：

當啟用Skip模式時，MAX42403在輕負載條件下以Skip模式運行，該模式在輕負載條件下效率更高，在較大負載下以PWM模式運行。當啟用強制PWM模式后，在所有負載條件下，設備都會以PWM模式運行。評估板引出了SYNC引腳，可以連接到外部時鐘，實現強制頻率操作。評估板提供電源輸出監控點PGOOD，可以通過跳線啟用。當輸出電壓穩定時，PGOOD為高阻抗，而當輸出電壓低于其標稱穩定電壓的7%或超過4%時，PGOOD為低阻抗。當啟用擴頻功能時，有±6%的頻率調制，調制信號是三角波，可有效降低EMI。如果SYNC引腳連接到了外部時鐘，與外部時鐘同步，則擴頻功能會被禁用。

測試方案

本次測試使用MAX42403EVKIT評估板，1.5Mhz固定頻率，強制PWM模式，在3.3V輸出條件下，分別測試5V,12V,24V電壓輸入下，0A 、0.5A、1A、2A、3A共5種負載情況下的輸出情況，記錄實際輸入電流和輸出電壓，計算輸入輸出實際功率以及實際轉換效率。測試設備與連接設置如下圖所示：

圖5：測試連接圖

由于測試設備、測試手段等的局限，測試結果難免與實際產生誤差，所以測試結果不代表芯片的實際極限性能，僅供參考。測試數據如下表所示：

從測試結果來看，在一般正常使用下，強制PWM模式的MAX42403的轉換效率是比較理想的，符合數據手冊中的說明，如圖6所示：

圖6：MAX42403轉換效率MAX42403在低負載條件下，以Skip模式運行的效率要比強制PWM模式高很多，針對這一點也進行了測試，分別在Skip模式下和強制PWM模式下，通入12V，測試0.05A、0.1A、0.3A共三種負載情況下的輸出情況，如下面測試對比表所示：

測試結果表明，在低負載情況下（1A以下），Skip模式的轉換效率要遠高于強制PWM模式，這對于節能和提高性能都是非常有益的。對于依賴電池供電的移動設備而言，它能夠顯著延長電池壽命，其次在需要長時間運行但功耗較低的設備中，比如傳感器，采用這種模式可以大幅減少能源消耗，延長設備的工作時間。此外，對于需要保持低溫或需要緊湊設計的產品，使用這種高效模式還可以減少發熱和體積。

對于MAX42403EVKIT評估板的紋波表現也做了相應的測試。需要注意的是示波器探針接地應采用紋波帽，如圖7所示，保證測量路徑最短，減小回路面積，減小引入的噪聲。示波器應將帶寬限制在20MHz，避免示波器的高頻噪聲影響紋波測量；耦合方式設置為交流耦合，更方便測量。

圖7：紋波帽

設置輸入電壓為5V，評估板空載，運行在FPWM模式，使用示波器探針測量評估板Vout和GND3兩點。因測量設備局限性，僅可進行基本測量，測試結果僅供參考。

圖8：紋波測試波形

總 結

綜上所述，ADI的這款MAX42403小型開關降壓穩壓芯片承載著ADI公司的創新技術和專業知識，其獨特設計和功能為電子設備提供了高效、可靠的電源管理解決方案。該產品不僅為當前的市場需求提供了切實可行的解決方案，還為未來技術創新打下了堅實基礎，為市場的發展注入了新動力。

評估套件MAX42403EVKIT的測試數據展示了其在實際應用中的卓越表現，尤其是其對電壓穩定性和轉換效率的可靠性驗證。這種詳盡的性能驗證使得硬件工程師能夠準確評估并優化電源管理系統，以滿足現代電子設備越來越高的性能和穩定性要求。