探秘MAX1584/MAX1585：5 通道 Slim DSC 電源解決方案

在電子設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為輕薄型數(shù)碼相機(jī)提供高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。MAXIM 推出的 MAX1584/MAX1585 系列 5 通道 Slim DSC 電源，為這一挑戰(zhàn)提供了出色的解決方案。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探究一下這款電源芯片的特點(diǎn)、性能以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1584/MAX1585 專為輕薄型數(shù)碼相機(jī)設(shè)計(jì)，能顯著提升性能、減少元件數(shù)量并縮小尺寸。與傳統(tǒng)多通道控制器相比，它在 2 節(jié) AA 電池、1 節(jié) Li+ 電池和雙電池設(shè)計(jì)中表現(xiàn)更優(yōu)。芯片集成了 MOSFET，關(guān)鍵電源效率高達(dá) 95%，額外通道可搭配外部 FET，優(yōu)化了設(shè)計(jì)靈活性、整體效率和成本，同時(shí)節(jié)省了電路板空間。

二、功能特性亮點(diǎn)

（一）高效的 DC - DC 轉(zhuǎn)換通道

1. 升壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器：集成 FET，效率高達(dá) 95%，能將 1.5V - 4.5V 電池輸入轉(zhuǎn)換為最高 5V 輸出。在輕載（<75mA 典型值）時(shí)，采用空閑模式，僅在需要時(shí)切換，提升效率，每個(gè)脈沖最大電感電流為 250mA。
2. 降壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器：同樣集成 FET，可高效產(chǎn)生低至 1.25V 的輸出電壓?？芍苯佑呻姵毓╇姡ㄐ栌凶銐蛟Ａ浚部膳c升壓轉(zhuǎn)換器配合實(shí)現(xiàn)升降壓功能，復(fù)合效率高達(dá) 90%。輕載（<75mA 典型值）時(shí)進(jìn)入空閑模式，每個(gè)脈沖最大電感電流為 100mA。
3. 三個(gè)輔助 PWM DC - DC 控制器：MAX1584 包含兩個(gè)升壓控制器和一個(gè)降壓控制器，MAX1585 包含一個(gè)升壓控制器、一個(gè)反相控制器和一個(gè)降壓控制器。這些控制器可用于 CCD、LCD、LED 等功能，輸出功率由外部元件決定。

（二）其他實(shí)用特性

1. 工作頻率：所有 DC - DC 通道工作頻率固定，可在 100kHz - 1MHz 之間設(shè)置，優(yōu)化了尺寸、成本和效率。
2. 軟啟動(dòng)功能：除升壓轉(zhuǎn)換器外，各通道均具備軟啟動(dòng)功能，通過在 4096 個(gè)振蕩周期（500kHz 時(shí)為 16ms）內(nèi)將內(nèi)部參考輸入從 0V 斜坡升至 1.25V 參考電壓，限制浪涌電流，防止啟動(dòng)時(shí)電池過載。降壓軟啟動(dòng)斜坡時(shí)間為其他通道的一半，便于輸出電壓跟蹤。
3. 故障保護(hù)：具備強(qiáng)大的故障和過載保護(hù)功能。若任何 DC - DC 轉(zhuǎn)換器通道故障持續(xù) 100,000 個(gè)時(shí)鐘周期（500kHz 時(shí)為 200ms），所有輸出將鎖存關(guān)閉，直至升壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器通過 ONSU 引腳重新初始化或輸入電源循環(huán)。若升壓輸出（PVSU）低于 2.5V UVLO 閾值或短路，將立即觸發(fā)保護(hù)，關(guān)閉所有通道。
4. 狀態(tài)輸出：包括 SDOK、AUX1OK 和 SCF 三個(gè)多功能開漏輸出，可提供系統(tǒng)狀態(tài)信息，直接驅(qū)動(dòng) MOSFET 開關(guān)，用于電源排序、過載時(shí)斷開負(fù)載等功能。

三、電氣特性剖析

（一）輸入輸出電壓

輸入電壓范圍為 0.7V - 5.5V，升壓最小啟動(dòng)電壓在特定條件下為 0.9V - 1.1V。升壓和降壓輸出電壓可通過電阻調(diào)節(jié)，升壓電壓調(diào)節(jié)范圍為 3.0V - 5.5V，降壓輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為 1.25V - 5.00V（PVSD 需大于輸出電壓）。

（二）電流參數(shù)

不同工作模式下的電源電流不同，如升壓使能時(shí)流入 PV 的電源電流為 300 - 450μA，升壓和降壓同時(shí)使能時(shí)為 450 - 700μA 等。各通道的電流限制和泄漏電流也有明確規(guī)定，如 N 通道電流限制為 2.4 - 3.2A，P 通道電流限制為 0.65 - 0.95A 等。

（三）參考和振蕩參數(shù)

內(nèi)部參考輸出電壓為 1.23 - 1.27V，參考負(fù)載和線路調(diào)節(jié)性能良好。振蕩頻率由 OSC 引腳的 RC 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，范圍為 100kHz - 1MHz。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)解析

（一）開關(guān)頻率設(shè)置

選擇合適的開關(guān)頻率對(duì)于優(yōu)化外部元件尺寸和電路效率至關(guān)重要。通常，400kHz - 500kHz 的開關(guān)頻率能在元件尺寸和電路效率之間取得較好平衡。開關(guān)頻率由外部定時(shí)電阻（ROSC）和電容（COSC）設(shè)置，計(jì)算公式為： [t{1}=-ROSC × COSC × ln (1 - 1.25 / VPSU)] [fosc = 1 / (t{1} + 150ns)]

（二）輸出電壓設(shè)置

升壓、降壓轉(zhuǎn)換器和 AUX1 控制器的輸出電壓可通過電阻調(diào)節(jié)。對(duì)于除 MAX1585 的 AUX2 外的通道，連接電阻分壓器從輸出電壓到相應(yīng)的 (FB) 輸入，計(jì)算公式為： [R{H}=R{L}[(V O U T / 1.25)-1]] MAX1585 的 AUX2 為反相控制器，F(xiàn)B2 閾值為 0V，設(shè)置負(fù)輸出電壓時(shí)，連接電阻分壓器從負(fù)輸出到 FB2 再到 REF，計(jì)算公式為： [RTOP =R{REF }(-VOUT(AUX2) / 1.25)]

（三）元件選擇

1. 輸入和輸出電容：DC - DC 轉(zhuǎn)換器的輸入電容可降低從電池或其他輸入電源汲取的電流峰值，減少控制器中的開關(guān)噪聲；輸出電容可保持輸出紋波小，確?？刂骗h(huán)穩(wěn)定。陶瓷、聚合物和鉭電容均適用，陶瓷電容的 ESR 和高頻阻抗最低。
2. 電感：升壓和降壓轉(zhuǎn)換器的電感選擇需考慮效率和電流要求。合理的電感值可根據(jù)公式計(jì)算，以設(shè)置連續(xù)的峰 - 峰電感電流為直流電感電流的一半。電感值過小可能導(dǎo)致電感電流上升，需要更大的輸出電容來(lái)抑制輸出紋波；電感值過大則可能增加電感尺寸。
3. 補(bǔ)償元件：補(bǔ)償電阻和電容的選擇用于優(yōu)化控制環(huán)穩(wěn)定性。不同的轉(zhuǎn)換器（升壓、降壓、AUX 控制器）補(bǔ)償方法不同，需考慮跨導(dǎo)、電流檢測(cè)放大器跨阻、反饋調(diào)節(jié)電壓等參數(shù)。

五、應(yīng)用案例拓展

（一）LED、LCD 等升壓應(yīng)用

任何 AUX 通道都可用于多種升壓應(yīng)用，如為電機(jī)或執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)提供 5V 電壓、為 LCD 偏置提供 15V 電壓、為白色 LED 陣列提供升壓電流源等。

（二）多輸出反激電路

在需要從單個(gè)轉(zhuǎn)換器通道產(chǎn)生多個(gè)電壓的應(yīng)用中，如為 CCD 偏置或 LCD 供電，可采用多輸出反激配置。通過控制器驅(qū)動(dòng)外部 MOSFET 開關(guān)變壓器初級(jí)，兩個(gè)變壓器次級(jí)產(chǎn)生輸出電壓。

（三）無(wú)變壓器反相器用于負(fù) CCD 偏置

MAX1585 的 AUX2 可配置為反相器，用于產(chǎn)生負(fù) CCD 偏置，無(wú)需變壓器，適用于高像素相機(jī)。

（四）電荷泵升壓實(shí)現(xiàn)正負(fù)輸出

使用 AUX 控制器和電荷泵電路可產(chǎn)生雙極性輸出電壓，無(wú)需變壓器。通過 MOSFET 開關(guān)控制電容充放電，實(shí)現(xiàn)正負(fù)電壓輸出。

（五）SEPIC 升降壓轉(zhuǎn)換器

MAX1584/MAX1585 的內(nèi)部開關(guān)升壓和降壓可級(jí)聯(lián)形成高效升降壓轉(zhuǎn)換器，也可使用 AUX 控制器構(gòu)建 SEPIC 轉(zhuǎn)換器。

六、總結(jié)

MAX1584/MAX1585 5 通道 Slim DSC 電源以其高效、多功能和靈活的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為輕薄型數(shù)碼相機(jī)及其他類似電子設(shè)備提供了理想的電源解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理設(shè)置開關(guān)頻率、輸出電壓，精心選擇元件，并注意 PCB 布局，以充分發(fā)揮該芯片的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用 MAX1584/MAX1585 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，是否遇到過一些獨(dú)特的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。