探索MAX8662/MAX8663：單節(jié)鋰離子電池設(shè)備的高效電源管理方案

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，電源管理一直是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。特別是對于單節(jié)鋰離子電池供電的便攜式設(shè)備，如智能手機(jī)、PDA、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等，一個(gè)高效、緊湊的電源管理IC（PMIC）是必不可少的。今天，我們就來深入了解一下Maxim的MAX8662/MAX8663電源管理IC，看看它能為我們的設(shè)計(jì)帶來哪些優(yōu)勢。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8662/MAX8663是兩款高度集成的PMIC，專為智能蜂窩電話、PDA、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和其他便攜式設(shè)備而設(shè)計(jì)。它們集成了兩個(gè)同步降壓調(diào)節(jié)器、一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)2到7個(gè)白光LED的升壓調(diào)節(jié)器（僅MAX8662具備）、四個(gè)低壓降（LDO）線性調(diào)節(jié)器以及一個(gè)單節(jié)鋰離子電池線性充電器。這種高度集成的設(shè)計(jì)使得PCB布局更加簡潔，同時(shí)也降低了整體成本。

產(chǎn)品封裝

MAX8662采用6mm x 6mm、48引腳的TQFN封裝，而MAX8663由于沒有LED驅(qū)動(dòng)器，采用了5mm x 5mm、40引腳的TQFN封裝。不同的封裝選擇可以滿足不同設(shè)計(jì)對尺寸的要求。

關(guān)鍵特性

• 高效降壓調(diào)節(jié)器：兩個(gè)95%高效的1MHz降壓調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器可在0.98V至VIN輸出高達(dá)1200mA的電流，核心調(diào)節(jié)器可在0.98V至VIN輸出高達(dá)900mA的電流，能滿足不同負(fù)載的需求。
• 白光LED驅(qū)動(dòng)：1MHz升壓WLED驅(qū)動(dòng)器，可驅(qū)動(dòng)多達(dá)7個(gè)白光LED，最大電流為30mA，并支持PWM和模擬調(diào)光控制，能實(shí)現(xiàn)靈活的亮度調(diào)節(jié)。
• 低功耗LDO：四個(gè)低壓降線性調(diào)節(jié)器，輸入范圍為1.7V至5.5V，靜態(tài)電流僅為15μA，能有效降低功耗。
• 智能充電管理：單節(jié)鋰離子充電器支持適配器或USB輸入，具備熱過載保護(hù)功能，可確保電池安全充電。
• 智能電源選擇器（SPS）：能夠在交流適配器/USB或電池源之間靈活切換，實(shí)現(xiàn)充電器電流和系統(tǒng)負(fù)載的共享，充分利用可用電源。

二、核心功能解析

1. 智能電源選擇器（SPS）

SPS是MAX8662/MAX8663的一大亮點(diǎn)，它能夠在外部電源輸入、電池和系統(tǒng)負(fù)載之間無縫分配電源。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載需求超過外部電源輸入的容量時(shí)，電池會(huì)為負(fù)載提供額外的電流；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載需求小于外部電源輸入的容量時(shí)，外部電源的剩余功率會(huì)為電池充電。此外，當(dāng)電池連接且無外部電源輸入時(shí)，系統(tǒng)由電池供電；當(dāng)外部電源輸入連接且無電池時(shí)，系統(tǒng)由外部電源輸入供電。同時(shí)，熱限幅電路可降低電池充電速率和外部電源電流，防止過熱。

2. 輸入限流器

所有調(diào)節(jié)輸出（OUT1 - OUT7）的電源均來自SYS輸出。當(dāng)直流端連接交流適配器或USB源時(shí)，輸入限流器將外部電源的功率分配給系統(tǒng)負(fù)載和電池充電器。它不僅能將直流電源傳遞給系統(tǒng)和充電器負(fù)載，還具備輸入電壓限制、輸入過流保護(hù)、熱限幅和自適應(yīng)電池充電等功能，以優(yōu)化可用電源的使用。

3. 電池充電器

電池充電器在檢測到有效交流適配器/USB電壓且充電器啟用時(shí)，會(huì)啟動(dòng)充電周期。它首先檢測電池電壓，若電池電壓低于預(yù)充閾值（3.0V），則進(jìn)入預(yù)充模式，以最大快充電流的10%對電池進(jìn)行緩慢充電，確保電池在深度放電時(shí)不會(huì)因快充電流而損壞。當(dāng)電池電壓升至3.0V時(shí)，進(jìn)入快充模式，施加最大充電電流。隨著充電的進(jìn)行，電池電壓上升至調(diào)節(jié)電壓（4.2V）時(shí)，充電電流開始逐漸減小。當(dāng)充電電流降至快充電流的7.5%時(shí)，進(jìn)入頂充模式，頂充持續(xù)30分鐘后，所有充電停止。若電池電壓隨后降至4.1V的再充電閾值以下，充電將重新啟動(dòng)，計(jì)時(shí)器重置。

4. 降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器（OUT1和OUT2）

OUT1和OUT2是高效的1MHz電流模式降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電壓可調(diào)。OUT1調(diào)節(jié)器可輸出0.98V至VIN，最大電流為1200mA；OUT2可輸出0.98V至VIN，最大電流為900mA。它們具有獨(dú)立的使能輸入，啟用時(shí)會(huì)在400μs的軟啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)逐漸提升輸出電壓，消除輸入浪涌電流尖峰。此外，它們可以在100%占空比下運(yùn)行，確保在最低電池電壓下保持穩(wěn)壓。

5. 帶白光LED驅(qū)動(dòng)器的升壓轉(zhuǎn)換器（OUT3，僅MAX8662）

MAX8662的OUT3升壓轉(zhuǎn)換器可串聯(lián)驅(qū)動(dòng)多達(dá)7個(gè)白光LED，最大電流為30mA。它將輸出電壓調(diào)節(jié)為保持LED堆棧底部在320mV，1MHz的開關(guān)速率允許使用小電感和小輸入輸出電容，同時(shí)最小化輸入輸出紋波。此外，它還具備參考電壓、過壓保護(hù)和亮度控制等功能。

6. 線性調(diào)節(jié)器（OUT4、OUT5、OUT6和OUT7）

MAX8662/MAX8663包含四個(gè)低壓降、低靜態(tài)電流、低工作電壓的線性調(diào)節(jié)器，最大輸出電流分別為500mA、150mA、300mA和150mA。每個(gè)調(diào)節(jié)器都有自己的使能輸入，啟用時(shí)會(huì)以34V/ms的速率軟啟動(dòng)輸出，限制啟用時(shí)的浪涌電流。LDO輸出電壓可通過SL1和SL2引腳進(jìn)行編程。

三、應(yīng)用注意事項(xiàng)

1. 電容選擇

在DC - DC轉(zhuǎn)換器中，輸入電容可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；輸出電容可保持輸出紋波小，并確?？刂苹芈贩€(wěn)定。建議使用具有X5R或X7R電介質(zhì)的陶瓷電容作為輸入和輸出電容，因?yàn)樗鼈兂叽缧?、ESR低且溫度系數(shù)小。

2. 電感選擇

對于OUT1和OUT2降壓轉(zhuǎn)換器，推薦使用3.3μH和4.7μH的電感；對于OUT3白光LED驅(qū)動(dòng)器，推薦使用22μH的電感。確保電感的飽和電流額定值超過峰值電感電流，額定最大直流電感電流超過最大輸出電流。為了獲得最大效率，電感的直流電阻應(yīng)盡可能低。

3. 電源散熱

MAX8662/MAX8663具有熱限幅電路和關(guān)機(jī)功能，以保護(hù)IC在芯片溫度升高時(shí)不受損壞。為了允許每個(gè)調(diào)節(jié)器具有最大充電電流和負(fù)載電流，并防止熱過載，必須確保IC產(chǎn)生的熱量能夠散發(fā)到PCB中。封裝的外露焊盤必須焊接到PCB上，并在其下方緊密排列多個(gè)過孔，以確保與接地層的最佳熱接觸。

4. PCB布局和布線

由于高開關(guān)頻率和相對較大的峰值電流，PCB布局在設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。良好的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少接地反彈、反饋路徑上的過多EMI以及接地層中的電壓梯度，以避免不穩(wěn)定或調(diào)節(jié)誤差。建議使用單獨(dú)的低噪聲模擬接地層，并將其與功率接地層僅在一點(diǎn)連接；將PG_、直流電源和電池接地直接連接到功率接地層；將接地連接到IC正下方的外露焊盤，并使用多個(gè)緊密間隔的過孔連接到接地層。

四、總結(jié)

MAX8662/MAX8663電源管理IC為單節(jié)鋰離子電池供電的便攜式設(shè)備提供了一個(gè)高效、緊湊的電源管理解決方案。它們集成了多種功能，具備智能電源分配、高效充電管理和靈活的電壓調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，能夠滿足不同應(yīng)用場景的需求。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求合理選擇外部組件，注意電源散熱和PCB布局等問題，以充分發(fā)揮這些IC的性能優(yōu)勢。相信在未來的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，MAX8662/MAX8663將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

各位電子工程師們，你們在實(shí)際設(shè)計(jì)中是否使用過類似的電源管理IC呢？在應(yīng)用過程中遇到過哪些問題和挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你們的經(jīng)驗(yàn)和見解。