MAX1586/MAX1587：為PDA和智能手機(jī)打造的高效低功耗電源管理IC

在當(dāng)今的便攜式電子設(shè)備中，如PDA和智能手機(jī)，電源管理至關(guān)重要。它不僅影響設(shè)備的續(xù)航能力，還直接關(guān)系到設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。Maxim推出的MAX1586/MAX1587電源管理IC（PMICs），憑借其卓越的性能和豐富的功能，成為了眾多使用Intel XScale微處理器設(shè)備的理想選擇。

文件下載：MAX1587C.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX1586/MAX1587專為使用Intel XScale微處理器的設(shè)備優(yōu)化，這些設(shè)備包括第三代智能手機(jī)、PDA、互聯(lián)網(wǎng)家電以及其他需要低功耗下強(qiáng)大計(jì)算和多媒體能力的便攜式設(shè)備。這兩款I(lǐng)C集成了七個(gè)高性能、低工作電流的電源，同時(shí)具備監(jiān)控和管理功能。

1.1 電源輸出

• DC - DC轉(zhuǎn)換器：共有三個(gè)降壓式DC - DC輸出（V1、V2和V3）。V1為I/O和外設(shè)提供3.3V或可調(diào)節(jié)的輸出電壓，最大負(fù)載能力達(dá)1300mA；V2在MAX1586A和MAX1587A上預(yù)設(shè)為1.8V或2.5V，MAX1586B上預(yù)設(shè)為3.3V或2.5V，也可通過外部電阻調(diào)節(jié)，最大負(fù)載能力為900mA；V3為微處理器核心提供串行編程輸出，電壓范圍在0.7V - 1.475V之間，MAX1586A、MAX1586B和MAX1587A的V3負(fù)載能力最高為500mA，MAX1586C和MAX1587C可達(dá)900mA。
• 線性穩(wěn)壓器：有三個(gè)線性穩(wěn)壓器（V4、V5和V6）。V4為PLL提供固定的1.3V輸出，最大負(fù)載35mA；V5為CPU的SRAM提供固定的1.1V輸出，最大負(fù)載35mA；V6僅在MAX1586上存在，其輸出電壓可通過I2C串行接口編程設(shè)置為0V、1.8V、2.5V或3.0V，最大負(fù)載35mA。
• 始終開啟輸出：V7（對(duì)應(yīng)Intel的VCC_BATT）始終處于活動(dòng)狀態(tài)，只要V1啟用且正常工作，或者存在備用電源，它就能工作，最大負(fù)載30mA。

1.2 其他特性

為了降低靜態(tài)電流，V1和V2配備了旁路“睡眠”LDO，在輸出電流非常低時(shí)可激活，以減少電池消耗。此外，該IC還具備所有DC - DC轉(zhuǎn)換器的獨(dú)立開/關(guān)控制、低電池和死電池檢測(cè)、電源正常輸出、備用電池輸入以及兩線串行接口等功能。

二、電氣特性深入剖析

2.1 輸入電壓范圍

• PV1、PV2、PV3、SLPIN和IN的電源電壓范圍為2.6V - 5.5V，IN45和IN6的電源電壓范圍為2.4V - 5.5V。這種寬泛的輸入電壓范圍使得設(shè)備可以適應(yīng)多種電源，如單節(jié)鋰離子電池、3節(jié)鎳氫電池或穩(wěn)壓5V輸入。

  2.2 靜態(tài)電流表現(xiàn)

  不同的工作模式下，MAX1586/MAX1587的靜態(tài)電流表現(xiàn)各異。例如，在睡眠模式下，V1和V2的睡眠LDO開啟時(shí)，電流為60μA；所有穩(wěn)壓器開啟且無負(fù)載時(shí)，MAX1586為225μA，MAX1587為200μA；關(guān)機(jī)電流僅為5μA。這么低的靜態(tài)電流有助于延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

  2.3 電壓精度與穩(wěn)定性

  各輸出的電壓精度都有嚴(yán)格的保證。以V1為例，在FB1 = GND，3.6V ≤ V PV1 ≤ 5.5V，負(fù)載為0 - 1300mA的條件下，電壓精度在3.25V - 3.35V之間。其他輸出也有類似的高精度表現(xiàn)，確保了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、詳細(xì)功能解讀

3.1 降壓式DC - DC轉(zhuǎn)換器的工作模式

V1、V2和V3都是1MHz電流模式降壓轉(zhuǎn)換器。在中等到重負(fù)載情況下，它們以低噪聲PWM模式工作，具有恒定頻率和調(diào)制脈沖寬度，產(chǎn)生的開關(guān)諧波穩(wěn)定且易于濾波。在輕負(fù)載（<30mA）時(shí)，會(huì)自動(dòng)切換到空閑模式，按需開關(guān)以提高效率。V3還支持強(qiáng)制PWM模式，在所有負(fù)載條件下都能保持低噪聲。

3.2 同步整流技術(shù)

內(nèi)部n通道同步整流器的使用，消除了對(duì)外部肖特基二極管的需求，提高了效率。在每個(gè)周期的后半段（關(guān)斷時(shí)間），同步整流器開啟，使電感電流下降，在正常操作中（非強(qiáng)制PWM），當(dāng)電感電流接近零時(shí)，同步整流器關(guān)閉。

3.3 100%占空比操作

當(dāng)電感電流在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)不足以滿足負(fù)載需求時(shí)，開關(guān)會(huì)一直保持導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)高達(dá)100%的占空比操作。這使得輸出電壓在輸入電壓接近調(diào)節(jié)電壓時(shí)仍能保持穩(wěn)定。例如，V1在800mA負(fù)載下的壓降約為180mV，V2在800mA負(fù)載下的壓降約為220mV。

3.4 睡眠LDO

V1和V2除了高效的降壓轉(zhuǎn)換器外，還配備了低靜態(tài)電流、低壓降（LDO）線性穩(wěn)壓器，適用于睡眠模式或負(fù)載電流非常低的情況。這些睡眠LDO的最大輸出電流可達(dá)35mA，通過將SLP引腳置低來啟用。

四、監(jiān)控、復(fù)位和欠壓鎖定功能

4.1 欠壓鎖定（UVLO）

當(dāng)輸入電壓低于2.35V（典型值）時(shí)，欠壓鎖定電路會(huì)禁用IC，同時(shí)輸入保持高阻抗，減少電池負(fù)載。所有串行寄存器在輸入電壓低至至少2.35V時(shí)仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)。

4.2 復(fù)位輸出（RSO）和MR輸入

RSO在MR輸入為低或V7低于2.425V時(shí)為低。當(dāng)VIN > 2.4V時(shí)，V7上升到2.3V以上后，內(nèi)部定時(shí)器會(huì)延遲65ms釋放RSO。MR是硬件復(fù)位的手動(dòng)輸入，低電平輸入會(huì)使RSO輸出低電平至少65ms，并將V3輸出重置為默認(rèn)的1.3V。

4.3 死電池和低電池比較器

DBI和LBI輸入用于監(jiān)測(cè)輸入電源（通常是電池），并觸發(fā)DBO和LBO輸出。死電池比較器在電池電壓（VIN）降至死電池閾值時(shí)觸發(fā)DBO，低電池比較器在電池電壓降至低電池閾值時(shí)觸發(fā)LBO。這些閾值可以通過連接到IN或使用電阻分壓器進(jìn)行編程。

4.4 電源正常輸出（POK）

POK是一個(gè)開漏輸出，當(dāng)任何激活的穩(wěn)壓器（V1 - V6）低于其調(diào)節(jié)閾值時(shí)為低。它不監(jiān)測(cè)V7，當(dāng)所有激活的輸出電壓在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的±10%以內(nèi)時(shí)，POK為高阻抗。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 設(shè)置輸出電壓

• V1和V2可以預(yù)設(shè)輸出電壓，也可使用電阻分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，將FB1連接到GND可將V1設(shè)置為3.3V；在MAX1586A和MAX1587A上，將FB2連接到IN可將V2設(shè)置為1.8V，連接到GND可設(shè)置為2.5V。
• V3的輸出電壓通過I2C串行接口設(shè)置在0.7V - 1.475V之間，以25mV為步長(zhǎng)。
• V4和V5提供固定輸出電壓，分別為1.3V和1.1V，不可調(diào)節(jié)。
• V6的輸出電壓通過I2C串行接口設(shè)置為0V、1.8V、2.5V或3.0V。
• V7在ON1為高且V1正常工作時(shí)跟蹤V1的電壓，否則切換到備用電池。

5.2 電感選擇

選擇合適的電感對(duì)于降壓轉(zhuǎn)換器的效率至關(guān)重要。理想的電感值（LIDEAL）可根據(jù)公式計(jì)算，使電感的峰 - 峰電流為直流電感電流的1/2。同時(shí)，要確保電感的飽和電流超過峰值電感電流，額定最大直流電感電流超過最大輸出電流。

5.3 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，降低控制器中的開關(guān)噪聲。輸出電容用于保持輸出紋波小并確?？刂骗h(huán)路的穩(wěn)定性。陶瓷電容因其低ESR和低高頻阻抗而成為首選。

5.4 補(bǔ)償和穩(wěn)定性

REG1、REG2和REG3的補(bǔ)償需要考慮跨導(dǎo)、電流感測(cè)放大器的跨阻、反饋調(diào)節(jié)電壓、降壓輸出電壓和輸出負(fù)載等效電阻等因素。關(guān)鍵步驟是設(shè)置補(bǔ)償RC零以抵消RLOAD COUT極點(diǎn)，并將環(huán)路交叉頻率設(shè)置在開關(guān)頻率的1/10或更低。

六、應(yīng)用信息

6.1 擴(kuò)展最大核心電壓范圍

在某些情況下，可能需要更高的CPU核心電壓?？梢酝ㄟ^添加兩個(gè)電阻來增加V3的電壓范圍。根據(jù)電阻值的不同，最大輸出電壓可以從1.475V提高到1.55V、1.6V或1.65V。

6.2 備用電池和V7配置

MAX1586/MAX1587提供了多種備用電池配置方案，包括使用一次性鋰電池、無備用電池、可充電鋰電池和可充電鎳氫電池等。不同的配置適用于不同的系統(tǒng)需求。

6.3 PCB布局和布線

良好的PCB布局對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳性能至關(guān)重要。應(yīng)盡量縮短和加寬承載不連續(xù)電流的導(dǎo)體和高電流路徑，將包含參考和信號(hào)地的低噪聲接地平面與電源接地平面僅在一點(diǎn)連接，以減少電源接地電流的影響。同時(shí)，要保持電壓反饋網(wǎng)絡(luò)靠近IC，將高dV/dt節(jié)點(diǎn)與高阻抗節(jié)點(diǎn)隔離。

七、選型指南

工程師在選擇時(shí)，可以根據(jù)設(shè)備的具體需求，如REG2的預(yù)設(shè)電壓、VCC_CORE的輸出電流以及其他功能要求，來選擇合適的型號(hào)。

MAX1586/MAX1587以其豐富的功能、高效的性能和靈活的設(shè)計(jì)，為PDA和智能手機(jī)等便攜式設(shè)備的電源管理提供了全面的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，合理選擇和配置這些參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和穩(wěn)定性。希望這篇文章能對(duì)大家在使用MAX1586/MAX1587時(shí)有所幫助，你在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。