MAX1587C：为PDA和智能手机打造的高效低功耗电源管理IC

MAX1586/MAX1587：为PDA和智能手机打造的高效低功耗电源管理IC

在当今的便携式电子设备中，如PDA和智能手机，电源管理至关重要。它不仅影响设备的续航能力，还直接关系到设备的性能和稳定性。Maxim推出的MAX1586/MAX1587电源管理IC（PMICs），凭借其卓越的性能和丰富的功能，成为了众多使用Intel XScale微处理器设备的理想选择。

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一、产品概述

MAX1586/MAX1587专为使用Intel XScale微处理器的设备优化，这些设备包括第三代智能手机、PDA、互联网家电以及其他需要低功耗下强大计算和多媒体能力的便携式设备。这两款IC集成了七个高性能、低工作电流的电源，同时具备监控和管理功能。

1.1 电源输出

• DC - DC转换器：共有三个降压式DC - DC输出（V1、V2和V3）。V1为I/O和外设提供3.3V或可调节的输出电压，最大负载能力达1300mA；V2在MAX1586A和MAX1587A上预设为1.8V或2.5V，MAX1586B上预设为3.3V或2.5V，也可通过外部电阻调节，最大负载能力为900mA；V3为微处理器核心提供串行编程输出，电压范围在0.7V - 1.475V之间，MAX1586A、MAX1586B和MAX1587A的V3负载能力最高为500mA，MAX1586C和MAX1587C可达900mA。
• 线性稳压器：有三个线性稳压器（V4、V5和V6）。V4为PLL提供固定的1.3V输出，最大负载35mA；V5为CPU的SRAM提供固定的1.1V输出，最大负载35mA；V6仅在MAX1586上存在，其输出电压可通过I²C串行接口编程设置为0V、1.8V、2.5V或3.0V，最大负载35mA。
• 始终开启输出：V7（对应Intel的VCC_BATT）始终处于活动状态，只要V1启用且正常工作，或者存在备用电源，它就能工作，最大负载30mA。

1.2 其他特性

为了降低静态电流，V1和V2配备了旁路“睡眠”LDO，在输出电流非常低时可激活，以减少电池消耗。此外，该IC还具备所有DC - DC转换器的独立开/关控制、低电池和死电池检测、电源正常输出、备用电池输入以及两线串行接口等功能。

二、电气特性深入剖析

2.1 输入电压范围

• PV1、PV2、PV3、SLPIN和IN的电源电压范围为2.6V - 5.5V，IN45和IN6的电源电压范围为2.4V - 5.5V。这种宽泛的输入电压范围使得设备可以适应多种电源，如单节锂离子电池、3节镍氢电池或稳压5V输入。

  2.2 静态电流表现

  不同的工作模式下，MAX1586/MAX1587的静态电流表现各异。例如，在睡眠模式下，V1和V2的睡眠LDO开启时，电流为60μA；所有稳压器开启且无负载时，MAX1586为225μA，MAX1587为200μA；关机电流仅为5μA。这么低的静态电流有助于延长设备的续航时间。

  2.3 电压精度与稳定性

  各输出的电压精度都有严格的保证。以V1为例，在FB1 = GND，3.6V ≤ V PV1 ≤ 5.5V，负载为0 - 1300mA的条件下，电压精度在3.25V - 3.35V之间。其他输出也有类似的高精度表现，确保了设备的稳定运行。

三、详细功能解读

3.1 降压式DC - DC转换器的工作模式

V1、V2和V3都是1MHz电流模式降压转换器。在中等到重负载情况下，它们以低噪声PWM模式工作，具有恒定频率和调制脉冲宽度，产生的开关谐波稳定且易于滤波。在轻负载（<30mA）时，会自动切换到空闲模式，按需开关以提高效率。V3还支持强制PWM模式，在所有负载条件下都能保持低噪声。

3.2 同步整流技术

内部n通道同步整流器的使用，消除了对外部肖特基二极管的需求，提高了效率。在每个周期的后半段（关断时间），同步整流器开启，使电感电流下降，在正常操作中（非强制PWM），当电感电流接近零时，同步整流器关闭。

3.3 100%占空比操作

当电感电流在导通时间内不足以满足负载需求时，开关会一直保持导通，实现高达100%的占空比操作。这使得输出电压在输入电压接近调节电压时仍能保持稳定。例如，V1在800mA负载下的压降约为180mV，V2在800mA负载下的压降约为220mV。

3.4 睡眠LDO

V1和V2除了高效的降压转换器外，还配备了低静态电流、低压降（LDO）线性稳压器，适用于睡眠模式或负载电流非常低的情况。这些睡眠LDO的最大输出电流可达35mA，通过将SLP引脚置低来启用。

四、监控、复位和欠压锁定功能

4.1 欠压锁定（UVLO）

当输入电压低于2.35V（典型值）时，欠压锁定电路会禁用IC，同时输入保持高阻抗，减少电池负载。所有串行寄存器在输入电压低至至少2.35V时仍能保持数据。

4.2 复位输出（RSO）和MR输入

RSO在MR输入为低或V7低于2.425V时为低。当VIN > 2.4V时，V7上升到2.3V以上后，内部定时器会延迟65ms释放RSO。MR是硬件复位的手动输入，低电平输入会使RSO输出低电平至少65ms，并将V3输出重置为默认的1.3V。

4.3 死电池和低电池比较器

DBI和LBI输入用于监测输入电源（通常是电池），并触发DBO和LBO输出。死电池比较器在电池电压（VIN）降至死电池阈值时触发DBO，低电池比较器在电池电压降至低电池阈值时触发LBO。这些阈值可以通过连接到IN或使用电阻分压器进行编程。

4.4 电源正常输出（POK）

POK是一个开漏输出，当任何激活的稳压器（V1 - V6）低于其调节阈值时为低。它不监测V7，当所有激活的输出电压在调节范围内的±10%以内时，POK为高阻抗。

五、设计要点

5.1 设置输出电压

• V1和V2可以预设输出电压，也可使用电阻分压器进行调节。例如，将FB1连接到GND可将V1设置为3.3V；在MAX1586A和MAX1587A上，将FB2连接到IN可将V2设置为1.8V，连接到GND可设置为2.5V。
• V3的输出电压通过I²C串行接口设置在0.7V - 1.475V之间，以25mV为步长。
• V4和V5提供固定输出电压，分别为1.3V和1.1V，不可调节。
• V6的输出电压通过I²C串行接口设置为0V、1.8V、2.5V或3.0V。
• V7在ON1为高且V1正常工作时跟踪V1的电压，否则切换到备用电池。

5.2 电感选择

选择合适的电感对于降压转换器的效率至关重要。理想的电感值（LIDEAL）可根据公式计算，使电感的峰 - 峰电流为直流电感电流的1/2。同时，要确保电感的饱和电流超过峰值电感电流，额定最大直流电感电流超过最大输出电流。

5.3 电容选择

输入电容用于减少从电池或其他输入电源汲取的电流峰值，降低控制器中的开关噪声。输出电容用于保持输出纹波小并确保控制环路的稳定性。陶瓷电容因其低ESR和低高频阻抗而成为首选。

5.4 补偿和稳定性

REG1、REG2和REG3的补偿需要考虑跨导、电流感测放大器的跨阻、反馈调节电压、降压输出电压和输出负载等效电阻等因素。关键步骤是设置补偿RC零以抵消RLOAD COUT极点，并将环路交叉频率设置在开关频率的1/10或更低。

六、应用信息

6.1 扩展最大核心电压范围

在某些情况下，可能需要更高的CPU核心电压。可以通过添加两个电阻来增加V3的电压范围。根据电阻值的不同，最大输出电压可以从1.475V提高到1.55V、1.6V或1.65V。

6.2 备用电池和V7配置

MAX1586/MAX1587提供了多种备用电池配置方案，包括使用一次性锂电池、无备用电池、可充电锂电池和可充电镍氢电池等。不同的配置适用于不同的系统需求。

6.3 PCB布局和布线

良好的PCB布局对于实现最佳性能至关重要。应尽量缩短和加宽承载不连续电流的导体和高电流路径，将包含参考和信号地的低噪声接地平面与电源接地平面仅在一点连接，以减少电源接地电流的影响。同时，要保持电压反馈网络靠近IC，将高dV/dt节点与高阻抗节点隔离。

七、选型指南

PART	REG2 PRESET VOLTAGE (ALSO ADJUSTABLE)	REG3 (VCC_CORE) OUTPUT CURRENT	OTHER FUNCTIONS
MAX1586A	1.8V, 2.5V	0.5A	VCC_USIM (V6) linear regulator, LBO and DBO battery monitors
MAX1586B	3.3V, 2.5V	0.5A	-
MAX1586C	1.8V, 2.5V	0.9A	-
MAX1587A	1.8V, 2.5V	0.5A	-
MAX1587C	1.8V, 2.5V	0.9A	-

工程师在选择时，可以根据设备的具体需求，如REG2的预设电压、VCC_CORE的输出电流以及其他功能要求，来选择合适的型号。

MAX1586/MAX1587以其丰富的功能、高效的性能和灵活的设计，为PDA和智能手机等便携式设备的电源管理提供了全面的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用场景和需求，合理选择和配置这些参数，以实现最佳的性能和稳定性。希望这篇文章能对大家在使用MAX1586/MAX1587时有所帮助，你在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。