深入解析MAX8660/MAX8661：高效低功耗PMIC的卓越之選

在當(dāng)今的移動設(shè)備領(lǐng)域，對電源管理集成電路（PMIC）的需求日益增長，它需要在保證高性能的同時，盡可能降低功耗，以延長電池續(xù)航時間。MAXIM推出的MAX8660/MAX8661 PMIC就是這樣一款出色的產(chǎn)品，它專為移動應(yīng)用設(shè)計，集成了多種電源管理功能，能滿足各種便攜式設(shè)備的需求。

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產(chǎn)品概述

MAX8660/MAX8661 PMIC主要用于為智能手機(jī)、PDA、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等便攜式設(shè)備中的應(yīng)用處理器（AP）供電。它集成了四個降壓DC - DC輸出、三個線性穩(wěn)壓器和一個始終開啟的LDO，同時具備電源管理功能。其中，兩個動態(tài)控制的DC - DC輸出為處理器核心和內(nèi)部存儲器供電，另外兩個DC - DC轉(zhuǎn)換器為I/O、存儲器和其他外設(shè)供電。此外，還具備輸出的開關(guān)控制、低電量檢測、復(fù)位輸出以及2線I2C串行接口等功能。MAX8661與MAX8660功能基本相同，只是缺少REG1降壓穩(wěn)壓器和REG7線性穩(wěn)壓器。

關(guān)鍵特性

高效節(jié)能

所有降壓DC - DC輸出均采用2MHz的快速PWM開關(guān)和小型外部組件，能自動從PWM模式切換到高效輕載運(yùn)行模式，降低工作電流，延長電池壽命。同時，還提供強(qiáng)制PWM選項(xiàng)，可在所有負(fù)載下實(shí)現(xiàn)低噪聲運(yùn)行。

寬輸入電壓范圍與保護(hù)

輸入電壓范圍為2.6V至6.0V，適用于單節(jié)鋰電池、3節(jié)鎳氫電池或5V輸入。過壓鎖定功能可保護(hù)設(shè)備免受高達(dá)7.5V的輸入電壓影響。

多種輸出電壓選擇

REG1和REG2的輸出電壓可通過SET1和SET2輸入進(jìn)行預(yù)設(shè)選擇，V3 - V7的輸出電壓則可通過I2C接口進(jìn)行設(shè)置。

低靜態(tài)電流

在深度睡眠模式下，僅V8開啟時，輸入電流低至20μA。

應(yīng)用領(lǐng)域

該P(yáng)MIC適用于多種便攜式設(shè)備，如PDA、掌上電腦、無線手持設(shè)備、智能手機(jī)、便攜式GPS導(dǎo)航、個人媒體播放器和數(shù)碼相機(jī)等。

電氣特性分析

輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：PV1、PV2、PV3、PV4、IN和IN8的輸入電壓范圍為2.6V至6.0V。
• 輸出電壓精度：以REG1為例，不同型號和設(shè)置下，輸出電壓精度有所不同。如MAX8660/MAX8660B在不同SET1連接方式和負(fù)載下，輸出電壓精度在一定范圍內(nèi)波動。
• 輸出電流能力：各輸出的最大輸出電流不同，如REG1最大輸出電流可達(dá)1.2A，REG2為0.9A，REG3為1.6A，REG4為0.4A等。

其他特性

• 開關(guān)頻率：PWM開關(guān)頻率為2MHz。
• 欠壓和過壓鎖定閾值：IN欠壓鎖定閾值上升時為2.250 - 2.550V，下降時為2.200 - 2.525V；過壓鎖定閾值上升時為6.20 - 6.50V，下降時為6.00 - 6.30V。

工作模式

降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器工作模式

REG1 - REG4可獨(dú)立工作于正?；驈?qiáng)制PWM模式。上電或復(fù)位后，默認(rèn)進(jìn)入正常工作模式。在強(qiáng)制PWM模式下，轉(zhuǎn)換器以恒定的2MHz開關(guān)頻率運(yùn)行，輸出電壓紋波小，適用于低噪聲系統(tǒng)，但輕載功耗較高；正常工作模式在輕載時可提高效率，僅在必要時切換以滿足負(fù)載需求。

同步整流

內(nèi)部n溝道同步整流器消除了對外部肖特基二極管的需求，提高了效率。在每個開關(guān)周期的后半段（關(guān)斷時間）開啟，在PWM模式下，開關(guān)周期結(jié)束時關(guān)閉；在正常模式下，當(dāng)電感電流降至25mA以下或開關(guān)周期結(jié)束時關(guān)閉。

100%占空比運(yùn)行（降壓）

REG1和REG2在電源電壓接近輸出電壓時可實(shí)現(xiàn)100%占空比運(yùn)行，直到輸入電壓降至所需輸出電壓加上轉(zhuǎn)換器的降壓電壓規(guī)格以下，仍能維持穩(wěn)壓。

線性穩(wěn)壓器特性

REG5

輸出電壓可通過I2C接口在1.700V至2.000V之間以25mV的增量進(jìn)行調(diào)節(jié)，默認(rèn)電壓為1.8V，最大輸出電流為200mA。

REG6/REG7

輸出電壓可通過串行接口在1.8V至3.3V之間以0.1V的步長進(jìn)行編程，每個穩(wěn)壓器最大輸出電流為500mA。

REG8

始終開啟的3.3V LDO，輸出電流可達(dá)30mA。當(dāng)V8低于2.2V（典型下降值）時，RSO輸出變低。

斜坡率控制

REG1和REG2具有固定的軟啟動斜坡，可消除啟用時的輸入電流尖峰；REG3和REG4的輸出電壓斜坡率可通過連接在RAMP和AGND之間的電阻進(jìn)行設(shè)置；REG5、REG6和REG7也有各自的軟啟動斜坡率和動態(tài)變化斜坡率。

電源排序與模式

使能信號

各電源域的使能信號包括硬件和軟件使能，如REG3和REG4可通過EN34硬件使能或I2C使能位（EN3、EN4）進(jìn)行控制。

電源模式

提供多種電源模式，如正常運(yùn)行模式、運(yùn)行/空閑/待機(jī)模式、睡眠模式和深度睡眠模式，不同模式下的靜態(tài)工作電流不同。

上電和掉電時序

一般情況下，電源應(yīng)按V8、V5、V1和V2、V3和V4的順序上電；REG6和REG7可根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行上電和掉電操作。

電壓監(jiān)測、復(fù)位和欠壓鎖定功能

欠壓和過壓鎖定

當(dāng)VIN低于欠壓鎖定閾值（典型值2.35V）時，進(jìn)入欠壓鎖定模式，所有穩(wěn)壓器關(guān)閉，I2C不工作，寄存器內(nèi)容復(fù)位；當(dāng)VIN高于過壓鎖定閾值（典型值6.35V）時，進(jìn)入過壓鎖定模式，保護(hù)設(shè)備免受高壓應(yīng)力影響。

復(fù)位輸出（RSO）和MR輸入

RSO為開漏復(fù)位輸出，當(dāng)MR為低、V8低于VRSOTH（典型下降值2.2V）、VIN低于VUVLO或高于VOVLO時，RSO變低，所有串行編程寄存器復(fù)位為默認(rèn)值。

低電量檢測器

LBO為開漏輸出，通常連接到應(yīng)用處理器的nBATT_FAULT輸入，用于指示電池已移除或放電。LBF和LBR監(jiān)測輸入電壓，觸發(fā)LBO輸出。

I2C接口

接口組成與操作范圍

由雙向串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時鐘輸入（SCL）組成，MAX8660/MAX8661為僅從設(shè)備，依賴主設(shè)備生成時鐘信號。I2C操作范圍為VIN在2.40V至6.35V之間，超出該范圍時，I2C寄存器復(fù)位為默認(rèn)值。

數(shù)據(jù)傳輸

每個SCL時鐘周期傳輸一位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸由START和STOP條件進(jìn)行幀定。支持高達(dá)400kHz的SCL頻率。

寄存器

包含多個I2C寄存器，如OVER1、OVER2、VCC1等，用于控制輸出電壓的啟用、電壓變化等功能。

設(shè)計要點(diǎn)

輸出電壓設(shè)置

REG1和REG2的輸出電壓通過SET1和SET2輸入進(jìn)行預(yù)設(shè)，V3 - V7通過I2C接口設(shè)置。在強(qiáng)制PWM模式下，REG3和REG4的最小輸出電壓受輸入電壓和最小占空比限制。

電感選擇

根據(jù)公式計算每個REG1 - REG4的理想電感值，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。

輸入輸出電容選擇

輸入電容應(yīng)選擇陶瓷電容，以滿足輸入紋波電流要求，降低開關(guān)噪聲；輸出電容應(yīng)具有低阻抗，可選擇陶瓷、聚合物或鉭電容，以保持輸出紋波小并確?？刂骗h(huán)路穩(wěn)定。

降壓轉(zhuǎn)換器輸出電流計算

可通過兩步法計算降壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流，同時可參考電子表格進(jìn)行評估。

應(yīng)用信息

功率耗散

MAX8660/MAX8661具有熱關(guān)斷保護(hù)功能，為確保熱量能有效散發(fā)到PCB板上，需將暴露焊盤（EP）焊接到PCB板上，并通過多個過孔將熱量傳導(dǎo)到接地層。

PCB布局和布線

良好的PCB布局對于實(shí)現(xiàn)最佳性能至關(guān)重要。應(yīng)將每個電源輸入對的旁路電容盡可能靠近IC放置，將暴露焊盤連接到接地層以散熱。

總之，MAX8660/MAX8661 PMIC以其高效、低功耗、多功能等特點(diǎn)，為移動應(yīng)用提供了優(yōu)秀的電源管理解決方案。在設(shè)計過程中，工程師需根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理設(shè)置輸出電壓、選擇合適的電感和電容，并優(yōu)化PCB布局，以充分發(fā)揮該P(yáng)MIC的性能優(yōu)勢。大家在實(shí)際應(yīng)用中，有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。