MAX17021/MAX17082/MAX17482：IMVP-6+/IMVP-6.5 CPU 核心电源的理想选择

在电子设计领域，为笔记本 CPU 提供稳定、高效的电源供应一直是工程师们关注的重点。今天，我们就来深入探讨一下 Maxim 推出的 MAX17021/MAX17082/MAX17482 这三款双相、Quick - PWM 控制器，它们专为 IMVP - 6+/IMVP - 6.5 CPU 核心电源而设计，具有诸多出色的特性和功能。

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一、产品概述

MAX17021/MAX17082/MAX17482 是用于笔记本 CPU 的 2/1 相交错式 Quick - PWM™ 降压 VID 电源控制器。真正的异相操作能够有效降低输入纹波电流需求和输出电压纹波，同时还能减轻组件选择和布局的难度。Quick - PWM 控制则为快速负载电流阶跃提供了即时响应。

1. 关键特性

• 高精度输出电压：在不同的线路、负载和温度条件下，输出电压精度可达 ±0.5%，为 CPU 提供稳定的供电。
• 动态相位选择：能够优化活动/睡眠效率，根据 CPU 的负载情况动态调整相位，提高电源效率。
• 瞬态相位重叠：减少输出电容需求，在负载突变时能够快速响应，保证输出电压的稳定。
• 集成升压开关：简化了电路设计，减少了外部组件的使用。
• 可调增益的有源电压定位：降低功耗和大容量输出电容需求，适用于多种类型的输出电容。
• 可编程开关频率：范围从 200kHz 到 800kHz，可根据具体应用需求进行调整。
• 精确的电流平衡和电流限制：确保各相电流均衡，防止过流损坏。
• 可调压摆率控制：实现对 VID 代码之间的受控过渡、软启动和关机以及从暂停状态的受控退出。
• 多种保护功能：包括输出欠压、过压（MAX17021/MAX17082 仅支持）和热保护，当检测到故障时能及时关闭控制器，保障系统安全。

2. 规格支持

MAX17021 支持 IMVP - 6+ 规范，而 MAX17082/MAX17482 支持 IMVP - 6.5 要求。它们均采用 5mm x 5mm、40 引脚的 TQFN 封装，便于在电路板上进行布局。

二、电气特性分析

1. 输入输出特性

• 输入电压范围：Vcc、VDD 的输入电压范围为 4.5V 至 5.5V，V3P3 为 3.0V 至 3.6V，确保了在不同电源环境下的稳定工作。
• 输出电压精度：在不同的 DAC 代码范围内，输出电压精度有所不同。例如，在 0.8125V 至 1.5000V 的 DAC 代码范围内，精度为 ±0.5%；在 0.3750V 至 0.8000V 范围内，精度为 ±7mV；在 0 至 0.3625V 范围内，精度为 ±20mV。
• 启动电压：MAX17021 的 IMVP - 6+ 启动电压为 1.194V 至 1.206V，MAX17082/MAX17482 的 IMVP - 6.5 启动电压为 1.094V 至 1.106V。

2. 保护特性

• 过压保护：MAX17021/MAX17082 具有输出过压保护功能，当输出电压超过设定阈值时，会触发保护机制，防止对 CPU 造成损坏。
• 欠压保护：当输出电压低于设定阈值时，控制器会启动欠压保护，确保系统的稳定运行。
• 热保护：当芯片温度超过设定阈值时，热保护电路会启动，避免芯片因过热而损坏。

3. 其他特性

• 时钟使能和电源良好输出：CLKEN 输出用于指示输出电压是否处于调节状态，PWRGD 输出则表示输出是否正常。
• 相位良好输出：PHASEGD 输出用于指示相位不平衡故障情况，帮助工程师及时发现问题。

三、典型应用电路

文档中给出了标准的 2 相 IMVP - 6+ 和 IMVP - 6.5 应用电路，这些电路展示了如何使用 MAX17021/MAX17082/MAX17482 构建 CPU 核心电源。在设计应用电路时，需要根据具体的应用需求选择合适的组件，如电感、MOSFET、输出电容等。

1. 组件选择

• 电感：选择合适的电感值和额定电流，以满足负载电流和纹波电流的要求。例如，在某些应用中，选择 NEC/TOKIN MPC1055LR36 0.36uH、32A、0.8mΩ 的电感。
• MOSFET：高侧 MOSFET 和低侧 MOSFET 的选择要考虑其导通电阻、开关速度和功率损耗等因素。如 Siliconix 1x Si4386DY 7.8m /9.5mΩ（典型/最大）的高侧 MOSFET。
• 输出电容：输出电容的选择要考虑其等效串联电阻（ESR）和容量，以满足输出纹波和负载瞬态响应的要求。例如，使用 3x 330μF、6mΩ、2.5V 的 EEFSXODOD331XR 电容。

2. 电路设计要点

• 布局：合理的 PCB 布局对于降低开关损耗和保证电路的稳定性至关重要。要注意保持高电流路径短，将所有功率组件安装在电路板的顶层，并将其接地端子紧密相邻。
• 接地：将所有模拟接地连接到一个单独的实心铜平面，该平面连接到 Quick - PWM 控制器的 GND 引脚。
• 信号隔离：将高速开关节点远离敏感的模拟区域，避免干扰。

四、工作模式分析

1. 双相异相操作

MAX17021/MAX17082/MAX17482 的两个相位以 180° 异相操作，这种操作方式可以有效降低输入和输出滤波要求，减少电磁干扰（EMI），提高效率。与传统的单相位开关调节器相比，异相操作可以降低输入电压纹波、ESR 功率损耗和 RMS 纹波电流，从而减少输入电容的使用数量和成本。

2. 强制 PWM 操作

在软关机和正常操作（当 CPU 处于活动状态时），控制器采用低噪声的强制 PWM 控制方案。这种操作方式可以保持开关频率恒定，允许电感电流在轻负载下反向，提供快速、准确的负输出电压过渡。

3. 轻负载脉冲跳过操作

当 DPRSLPVR 被拉高时，控制器进入单相脉冲跳过模式。在这种模式下，控制器会根据电感电流的零交叉情况跳过脉冲，避免输出过充，提高轻负载效率。

五、设计注意事项

1. 开关频率选择

开关频率的选择决定了电路的尺寸和效率之间的权衡。较高的开关频率可以减小组件尺寸，但会增加开关损耗；较低的开关频率则可以提高效率，但会增加组件尺寸。一般来说，在超便携式设备中，由于负载电流较低，可以选择较高的开关频率；而在对效率要求较高的应用中，则可以选择较低的开关频率。

2. 电流检测

输出电流的检测对于实现电流平衡、电压定位增益和电流限制至关重要。可以使用电流检测电阻或输出电感的直流电阻来检测电流。在使用电感的直流电阻进行检测时，需要使用 RC 滤波网络来提取电流信息，并确保 RC 网络的时间常数与电感的时间常数相匹配。

3. 温度补偿

在使用电感的直流电阻进行电流检测时，建议进行温度补偿，以减少温度对电流检测精度的影响。可以使用 NTC 热敏电阻来实现温度补偿。

六、总结

MAX17021/MAX17082/MAX17482 是一款功能强大的双相、Quick - PWM 控制器，适用于 IMVP - 6+/IMVP - 6.5 CPU 核心电源。它具有高精度的输出电压、动态相位选择、瞬态相位重叠等特性，能够为 CPU 提供稳定、高效的电源供应。在设计应用电路时，需要根据具体的应用需求选择合适的组件，并注意 PCB 布局和接地等问题。希望本文能够为电子工程师们在使用 MAX17021/MAX17082/MAX17482 进行设计时提供一些有用的参考。

大家在使用这些控制器进行设计时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。