MAX17033/MAX17034/MAX17434：IMVP-6+/IMVP-6.5 CPU核心電源的理想選擇

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，CPU 核心電源的穩(wěn)定性和高效性至關(guān)重要。MAX17033、MAX17034 和 MAX17434 這三款雙相、快速 PWM 控制器，專為 IMVP-6+/IMVP-6.5 CPU 核心電源設(shè)計(jì)，為工程師們提供了出色的解決方案。下面，我們就來深入了解一下這些控制器的特點(diǎn)、工作原理以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX17033/MAX17034/MAX17434 是用于筆記本 CPU 的 2/1 相交錯式 Quick - PWM? 降壓 VID 電源控制器。它們采用真反相操作，有效降低了輸入紋波電流和輸出電壓紋波，同時減輕了元件選擇和布局的難度。Quick - PWM 控制能對快速負(fù)載電流階躍做出瞬時響應(yīng)，而有源電壓定位則可降低功耗和輸出電容需求。

1. 主要特性

• 多相控制：支持單/雙相操作，MAX17033 支持 IMVP - 6+ 規(guī)范，MAX17034/MAX17434 支持 IMVP - 6.5 要求。
• 高精度輸出：在不同的線路、負(fù)載和溫度條件下，輸出電壓精度可達(dá) ±0.5mV。
• 動態(tài)相位選擇：優(yōu)化了活動/睡眠效率，瞬態(tài)相位重疊可減少輸出電容。
• 多種保護(hù)功能：具備輸出欠壓、過壓（MAX17033/MAX17034 僅支持）和熱保護(hù)，當(dāng)檢測到故障時會關(guān)閉控制器。
• 豐富的輸出信號：包括電源良好（PWRGD）、時鐘使能（CLKEN）、熱故障輸出（VRHOT）和相位良好（PHASEGD）等。

二、工作原理

1. 快速 PWM 控制架構(gòu)

Quick - PWM 控制架構(gòu)是一種偽固定頻率、恒定導(dǎo)通時間、帶電壓前饋的電流模式調(diào)節(jié)器。它利用輸出濾波電容的 ESR 作為電流檢測電阻，輸出紋波電壓提供 PWM 斜坡信號。高側(cè)開關(guān)的導(dǎo)通時間由一個單穩(wěn)態(tài)電路決定，該電路的周期與輸入電壓成反比，與輸出電壓成正比。

2. 雙相 180° 反相操作

兩個相位以 180° 反相運(yùn)行，可最小化輸入和輸出濾波要求，降低電磁干擾（EMI），提高效率。這種操作方式有效降低了輸入電壓紋波、ESR 功率損耗和 RMS 紋波電流，減少了輸入電容的數(shù)量和成本。

3. 電流檢測與平衡

通過低失調(diào)放大器對每個相位的輸出電流進(jìn)行檢測，用于電流平衡、電壓定位增益和電流限制。同時，控制器會對電流檢測電壓的差異進(jìn)行積分，并調(diào)整次級相位的導(dǎo)通時間，以保持電流平衡。

4. 電流限制

采用獨(dú)特的谷底電流檢測算法，當(dāng)所選相位的電流檢測信號高于電流限制閾值時，PWM 控制器不會啟動新的周期，直到電感電流降至谷底電流限制閾值以下。

三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 元件選擇

2. 開關(guān)頻率設(shè)置

通過在 TON 和 VIN 之間連接一個電阻（RTON）來設(shè)置開關(guān)周期 (T{SW}=1 / f{SW}) ，公式為 (T_{SW}=16.3 pF times(RTON +6.5 k Omega)) 。不同的開關(guān)頻率會影響元件尺寸和效率，高頻操作可優(yōu)化元件尺寸，但會增加開關(guān)損耗；低頻操作則可提供更好的整體效率，但會增加元件尺寸和電路板空間。

3. 電流檢測方法

可以使用電流檢測電阻或輸出電感的直流電阻（DCR）進(jìn)行電流檢測。使用 DCR 檢測方法可提高效率，但需要考慮電感的容差和溫度系數(shù)。同時，為了減少電流檢測誤差，需要選擇合適的電阻和電容，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

4. 輸出電壓過渡

控制器在輸出電壓過渡時會以受控方式進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，自動最小化輸入浪涌電流。過渡時間取決于 RTIME、電壓差和斜率控制器的精度。在深度睡眠過渡和 PSI 過渡等不同情況下，控制器會采取不同的操作模式。

四、保護(hù)功能

1. 過壓保護(hù)

MAX17033/MAX17034 具備過壓保護(hù)功能，當(dāng)輸出電壓超過設(shè)定的 VID DAC 電壓 300mV 以上時，會立即強(qiáng)制 DL1 高電平，拉低 DH1 和 DH2，迅速放電輸出濾波電容，使輸出電壓降低。

2. 欠壓保護(hù)

當(dāng)輸出電壓低于目標(biāo)電壓 400mV 時，控制器會啟動關(guān)機(jī)序列并設(shè)置故障鎖存。

3. 熱故障保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過 +160°C 時，熱傳感器會設(shè)置故障鎖存并啟動軟關(guān)機(jī)序列。

4. 無故障測試模式

為了方便調(diào)試原型板，提供了無故障測試模式，可禁用過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)和熱關(guān)機(jī)功能，并清除故障鎖存。

五、PCB 布局指南

PCB 布局對于實(shí)現(xiàn)低開關(guān)損耗和穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。以下是一些布局要點(diǎn)：

• 保持高電流路徑短，特別是接地端子處。
• 將所有模擬接地連接到單獨(dú)的實(shí)心銅平面，并連接到 Quick - PWM 控制器的 GND 引腳。
• 保持電源走線和負(fù)載連接短，使用厚銅 PCB 可提高滿載效率。
• 保持高電流、柵極驅(qū)動走線短而寬，以最小化走線電阻和電感。
• 使用開爾文檢測連接進(jìn)行電流限制和電壓定位，以保證電流檢測精度。
• 避免高速開關(guān)節(jié)點(diǎn)靠近敏感模擬區(qū)域。

總之，MAX17033/MAX17034/MAX17434 是非常優(yōu)秀的 IMVP - 6+/IMVP - 6.5 CPU 核心電源控制器。在設(shè)計(jì)過程中，工程師們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇元件、設(shè)置參數(shù)，并注意 PCB 布局，以充分發(fā)揮這些控制器的性能優(yōu)勢。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。