MAX1586/MAX1587：高效低功耗電源管理IC的卓越之選

在當今電子設備追求高性能與低功耗的時代，電源管理集成電路（PMIC）的性能直接影響著設備的整體表現。Maxim推出的MAX1586/MAX1587系列PMIC，專為使用Intel XScale微處理器的設備量身定制，廣泛應用于智能手機、PDA、互聯網設備等便攜式設備，以其高效、低靜態(tài)電流和強大的功能，成為電子工程師在電源管理設計中的理想選擇。

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一、產品概述

MAX1586/MAX1587集成了七個高性能、低工作電流的電源，同時具備監(jiān)控和管理功能。包括三個降壓DC - DC輸出（V1、V2、V3）、三個線性穩(wěn)壓器（V4、V5、V6）和一個始終開啟的輸出V7（Intel VCC_BATT）。這些電源輸出能夠滿足不同組件的供電需求，為設備提供穩(wěn)定可靠的電源。

二、關鍵特性

（一）多輸出電源集成

將多個電源集成在一個芯片中，減少了外部元件的使用，節(jié)省了電路板空間，降低了成本。V1為I/O和外設提供3.3V或可調輸出電壓，V2在不同型號中預設為1.8V、2.5V或3.3V，也可通過外部電阻進行調整，V3為微處理器核心提供串行編程輸出。

（二）低靜態(tài)電流設計

為了降低功耗，V1和V2配備了旁路“睡眠”LDO，在輸出電流非常低時可激活，有效減少電池消耗。不同工作模式下的靜態(tài)電流表現出色，如睡眠模式下低至60μA，關機電流僅5μA。

（三）高頻PWM開關

所有DC - DC輸出采用1MHz的快速PWM開關，允許使用小型外部組件。在輕載時，能自動從PWM模式切換到跳周期模式，降低工作電流，延長電池壽命。V3核心輸出還支持在所有負載下強制PWM模式，以減少噪聲。

（四）豐富的監(jiān)控和管理功能

具備欠壓鎖定（UVLO）、低電池和死電池檢測、電源OK輸出、備份電池輸入以及兩線串行接口等功能。這些功能增強了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，能夠及時發(fā)現并處理電源異常情況。

三、詳細功能解析

（一）DC - DC轉換器

1. V1和V2轉換器：采用1MHz電流模式降壓轉換器，在中重負載下以低噪聲PWM模式工作，固定頻率和調制脈沖寬度產生的開關諧波易于過濾。內部n溝道同步整流器提高了效率，消除了外部肖特基二極管的需求。在輕載時進入空閑模式，僅在需要時切換以滿足負載需求。還支持100%占空比操作，確保在輸入電壓接近調節(jié)電壓時輸出電壓仍能保持穩(wěn)定。
2. V3轉換器：同樣是1MHz電流模式降壓轉換器，MAX1586A、MAX1586B和MAX1587A的V3可提供高達500mA的負載電流，MAX1586C和MAX1587C則可提供高達1A的負載電流。輸出電壓通過I2C串行接口在0.7V至1.475V之間以25mV的增量進行設置，默認輸出電壓為1.3V。在輕載且PWM3為低電平時，V3進入增強效率的空閑模式；當PWM3為高電平時，在所有負載條件下以低噪聲強制PWM模式工作。

（二）線性穩(wěn)壓器

1. V4（VCC_PLL）：提供固定的1.3V輸出，最大負載電流為35mA，電源輸入IN45通常連接到V2。
2. V5（VCC_SRAM）：提供固定的1.1V輸出，最大負載電流為35mA，電源輸入同樣為IN45。
3. V6（VCC_USIM - MAX1586 Only）：輸出電壓可通過I2C串行接口編程為0V、1.8V、2.5V或3.0V，默認值為0V，電源輸入IN6通常連接到V1。

（三）V7始終開啟輸出

V7在V1啟用且處于調節(jié)狀態(tài)或存在備份電源時始終處于活動狀態(tài)。當ON1為高且V1正常時，V7由V1供電；當ON1為低或V1異常時，V7由備份電池BKBT供電，最大負載電流為30mA。

（四）監(jiān)控和管理功能

1. 欠壓鎖定（UVLO）：當輸入電壓低于2.35V（典型值）時，UVLO電路禁用芯片，降低電池負載。
2. 復位輸出（RSO）和MR輸入：RSO在MR輸入為低或V7低于2.425V時為低電平。內部定時器在V7上升到2.3V后延遲65ms釋放RSO，但在特定條件下可能無延遲。MR為手動復位輸入，低電平輸入會使RSO輸出至少低65ms，并將V3輸出重置為默認的1.3V。
3. 死電池和低電池比較器（DBI、LBI - MAX1586 Only）：DBI和LBI輸入監(jiān)控輸入電源，觸發(fā)DBO和LBO輸出?？赏ㄟ^連接到IN選擇工廠預設閾值，也可使用電阻分壓器進行編程。
4. 電源OK輸出（POK）：當任何激活的穩(wěn)壓器（V1 - V6）低于其調節(jié)閾值時，POK輸出為低電平。當所有激活的輸出電壓在調節(jié)范圍內時，POK為高阻抗。

（五）串行接口

I2C兼容的兩線串行接口用于控制REG3（MAX1587）和REG3、REG6（MAX1586）。在VIN超過2.40V UVLO閾值且至少一個ON1 - ON6引腳有效時，串行接口工作。通過發(fā)送正確的地址和8位數據代碼進行編程，每個傳輸序列由START和STOP條件框定。

四、設計要點

（一）輸出電壓設置

V1和V2可通過連接FB1和FB2引腳或使用電阻分壓器進行輸出電壓設置。V3通過I2C串行接口在0.7V至1.475V之間以25mV步長設置。V4和V5提供固定輸出電壓，不可調節(jié)。V6通過I2C串行接口設置為0V、1.8V、2.5V或3.0V。V7根據V1和ON1的狀態(tài)跟蹤V1或備份電池電壓。

（二）電感選擇

為了實現最佳效率，應選擇合適的電感值，使電感電流連續(xù)。合理的電感值LIDEAL可根據公式計算得出，同時要確保電感的飽和電流和額定最大直流電感電流滿足要求。

（三）電容選擇

輸入電容用于減少從電池或其他輸入電源汲取的電流峰值和開關噪聲，輸出電容用于保持輸出紋波小并確?？刂骗h(huán)路穩(wěn)定。陶瓷電容通常是首選，因其具有較低的ESR和高頻阻抗。

（四）補償和穩(wěn)定性

對于REG1、REG2和REG3的補償，需要考慮跨導、電流感測放大器跨阻、反饋調節(jié)電壓、降壓輸出電壓和輸出負載等效電阻等因素。關鍵步驟包括設置補償RC零以抵消RLOAD COUT極點，以及將環(huán)路交叉頻率設置在開關頻率的1/10或更低。

五、應用場景及配置

（一）應用場景

廣泛應用于PDA、掌上電腦、無線手持設備、第三代智能手機、互聯網設備和網絡書籍等，為這些設備提供高效穩(wěn)定的電源管理解決方案。

（二）備份電池和V7配置

1. 主備份電池：可直接連接非充電鋰硬幣電池到BKBT，V7從V1或備份電池為CPU VCC_BATT供電。
2. 無備份電池：使用小硅二極管將BKBT偏置到IN，確保DBO、RSO和POK正常工作。
3. 可充電Li+備份電池：當主電池供電時，通過串聯電阻和二極管為可充電鋰電池充電，同時為V7和其他電源供電。
4. 可充電NiMH備份電池：使用小型DC - DC轉換器（如MAX1724）將低電池電壓升壓至3V偏置BKBT，主電源存在時通過電阻和二極管對NiMH電池進行涓流充電。

六、PCB布局和布線

良好的PCB布局對于實現最佳性能至關重要。應使承載不連續(xù)電流的導體和高電流路徑盡可能短而寬，將包含參考和信號接地的低噪聲接地平面與電源接地平面僅在一點連接，以減少電源接地電流的影響。電壓反饋網絡應靠近IC，高dV/dt節(jié)點應遠離高阻抗節(jié)點。

總之，MAX1586/MAX1587系列PMIC以其豐富的功能、高效的性能和靈活的配置，為電子工程師在電源管理設計中提供了強大的支持。在實際應用中，工程師需要根據具體需求合理選擇型號，并嚴格遵循設計要點和布局規(guī)則，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用這款PMIC時遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。