深入解析 MAX769：2 或 3 電池供電的雙向尋呼系統 IC

在電子設備的設計中，電源管理和監(jiān)控是至關重要的環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討 MAX769 這款應用于雙向尋呼機或其他低功耗數字通信設備的芯片，詳細介紹其特點、功能以及應用設計要點。

文件下載：MAX769.pdf

一、MAX769 概述

MAX769 是一款集成了降壓/升壓電源和監(jiān)控功能的芯片，適用于 2 或 3 電池供電的系統。它具有諸多優(yōu)點，如所需外部組件少，具備多種功能模塊，能有效簡化電源管理和監(jiān)控功能的集成。其主要功能包括：

1. DC - DC 轉換器：80mA 輸出，同步整流，支持降壓/升壓操作，輸出電壓可在 1.8V 至 4.9V 之間數字控制。獨特之處在于，無需變壓器就能為低于和高于輸出電壓的電池輸入提供穩(wěn)壓輸出。
2. 線性穩(wěn)壓器：提供三個低噪聲線性穩(wěn)壓器輸出，分別為 REG1、REG2 和 REG3，滿足不同的供電需求。
3. 比較器與 A/D 轉換：三個 DAC 控制的比較器，可實現軟件驅動的 3 通道 A/D 轉換。
4. 串行接口：SPI 兼容的串行接口，方便與外部設備進行通信。
5. 其他功能：具備復位和低電量（LBO）警告輸出、電池充電功能、兩個 1.8Ω 串行控制的開漏 MOSFET 開關等。

二、主要特性

2.1 調節(jié)性能

• 升降壓操作：支持調節(jié)升壓/降壓操作，能在不同電池輸入情況下穩(wěn)定輸出。
• 高效輸出：從 3 節(jié)電池可提供 80mA 輸出，效率高達 85%。
• 低功耗模式：具備 13μA 的空閑模式（Coast）電流，有效降低功耗。

2.2 工作模式選擇

可選擇低噪聲 PWM 或低電流 PFM 操作模式，PWM 工作頻率可與外部時鐘源同步，無外部時鐘時工作在 270kHz。

2.3 自動備份電池切換

具備自動備份電池切換功能，確保系統在主電池電量不足時能自動切換到備份電池，保證設備正常運行。

三、電氣特性

3.1 一般性能

• 電池工作范圍：典型工作范圍為 1.5V 至 5.5V，最小啟動電壓在不同條件下有所不同。
• 供電電流：不同模式下的供電電流各異，如 Coast 模式下的供電電流典型值為 13μA，Run 模式下為 875μA 等。

3.2 串行接口時序

串行接口的時鐘速率、數據設置和保持時間等都有相應的規(guī)格要求，這些參數對于確保數據的準確傳輸至關重要。

3.3 DC - DC 轉換器

輸出電流在不同模式下有所不同，Run 模式下可達 80mA，Coast 模式下為 15mA。同時，輸出誤差、負載調節(jié)、線路調節(jié)等性能指標也在規(guī)定范圍內。

3.4 其他特性

包括鎖相環(huán)（PLL）的頻率特性、NICD 充電器的充電電流、線性穩(wěn)壓器的各項性能參數以及數據采集和電壓監(jiān)控的相關特性等。

四、功能模塊詳細介紹

4.1 電壓調節(jié)器

• OUT：主開關模式降壓/升壓輸出，可通過內部 DAC 控制調整輸出電壓，能提供高達 80mA 的電流。還可進入低電流的 Coast 模式，此時輸出電流可達 40mA。
• REG1：不是傳統意義上的調節(jié)器，而是一個 1.5Ω 的 PFET，根據 OUT 電壓的設置，可作為開關或電壓鉗位器。
• REG2：線性調節(jié)的 24mA 低噪聲輸出，輸出電壓由 ROFS 設定，可有效隔離噪聲。
• REG3：1V 低噪聲線性穩(wěn)壓器，可提供 2mA 的電流。

4.2 PWM 頻率同步

DC - DC 轉換器在 PWM 模式下的開關頻率在無同步時鐘時為 270kHz，使用 PLL 時可與輸入時鐘同步，設計為 38.4kHz 輸入對應 268.8kHz 工作頻率。

4.3 電壓檢測器

包含 LBI 和 RSIN 兩個電壓檢測器輸入，其比較器輸出為開漏引腳（LBO 和 RSO），可實現實時硬件輸出，同時 LBO 也可通過串行接口讀取。

4.4 7 位 ADC

三個模擬通道與 7 位串行編程的數模轉換器（CH DAC）進行比較，可實現 A/D 轉換功能，適用于電池測量等應用。

4.5 開漏驅動器

兩個開漏驅動器（DR1 和 DR2）通過串行接口激活，可吸收最大 120mA 的電流，用于驅動蜂鳴器或振動器等。

4.6 Coast 模式/電壓選擇

通過設置 RUN/COAST 位可將 DC - DC 升壓轉換器從 Run 模式切換到 Coast 模式，降低工作電流。同時，可通過 OV0 - OV4 串行位降低 VOUT 進一步減少功耗。

4.7 上電復位

MAX769 具有內部 POR 電路，確保電池首次接入時能有序上電。RSO 比較器在運行時若變低，所有串行寄存器將復位到上電狀態(tài)。

4.8 充電器電路

可通過串行位激活從 OUT 到 NICD 的充電電流源，可對 3 節(jié) NiCd 或 NiMH 電池或 1 節(jié)鋰電池充電，充電電流可設置為 15mA 或 1mA。

4.9 備份線性穩(wěn)壓器

通過 BACKUP 串行輸入位可開啟備份穩(wěn)壓器，當主電池耗盡或移除時，可從 NICD 向 OUT 提供電流。

五、應用設計要點

5.1 組件選擇

• 電感器：L1 標稱值為 68μH，范圍在 47μH 至 100μH 均可，電流額定值應根據輸出電流需求選擇，電阻應盡量小以提高效率。
• 電容器：濾波電容器 C1 - C4 應選用低 ESR 類型，如鉭電容或陶瓷電容，根據輸出電流需求選擇合適的電容值。
• 電阻器：LBI 和 RSIN 輸入處的電阻用于設置 LBO 和 RSO 輸出的觸發(fā)電壓，應使用較大阻值以減少電池消耗。LBO 和 RSO 的上拉電阻通常推薦為 100kΩ。

5.2 邏輯電平

由于 MAX769 的內部邏輯由 REG1 供電，數字輸入和輸出的邏輯電平受 REG1 電壓控制，應確保輸入信號的邏輯高電平不超過 VREG1。

5.3 電路板布局和降噪

為了獲得最佳性能，應遵循以下布局建議：

• 盡量縮短 L1、LX1、LX2 和 PGND 的走線長度，并使其寬度盡可能寬，以減少輻射噪聲。
• 將 OUT、REG1、REG2 和 REG3 的濾波電容器盡可能靠近相應引腳放置。
• 可考慮使用屏蔽電感或環(huán)形電感以減少輻射噪聲。
• 將功率組件放置在 IC 的最上方，以減少對其他電路部分的耦合。
• 使用單獨的短而寬的接地走線連接 PGND 和 BATT、OUT 濾波電容器的接地端，并將其連接到接地平面。

六、總結

MAX769 是一款功能強大的電源管理和監(jiān)控芯片，適用于雙向尋呼機、GPS 接收器等 2 或 3 電池供電的手持設備。通過合理選擇組件、注意邏輯電平以及優(yōu)化電路板布局，能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，為電子設備的穩(wěn)定運行提供可靠保障。在實際設計中，工程師們應根據具體應用需求，靈活運用 MAX769 的各項功能，以實現最佳的電源管理和監(jiān)控效果。你在使用 MAX769 或其他類似芯片時，遇到過哪些有趣的問題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。