探索MAX8836Z：小尺寸大能量的PWM降压转换器

一、引言

在电子设备的设计中，电源管理模块至关重要。对于功率放大器（PA）的供电需求，一款高效、紧凑的降压转换器能为整个系统带来显著的性能提升。今天，我们就来深入了解MAXIM推出的MAX8836Z——一款2mm x 2mm WLP/UCSP封装的1.2A PWM降压转换器。

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二、产品概述

2.1 基本特性

MAX8836Z是一款高频降压转换器，专为提供超低压差的固定输出电压而优化。它集成了一个高效的PWM降压转换器，适用于中低功率传输，同时还集成了一个典型导通电阻为60mΩ的旁路FET，用于超低压差操作。此外，还集成了一个200mA的低噪声、高电源抑制比（PSRR）的低压差稳压器（LDO）。

2.2 应用场景

该产品主要应用于WCDMA/NCDMA蜂窝手机、无线个人数字助理（PDA）和智能手机等设备中，为PA提供稳定的电源。

2.3 封装形式

MAX8836Z提供16凸点、2mm x 2mm的晶圆级封装（WLP）和UCSP™封装（最大高度0.7mm），这种小尺寸封装非常适合对空间要求苛刻的应用。

三、产品特性亮点

3.1 降压转换器特性

• 可选输出电压：支持3.1V或3.4V的可选输出电压，能满足不同PA的供电需求。
• 快速响应：从3.1V到3.4V输出电压变化的建立时间仅为25µs，响应速度快。
• 低压差：在100%占空比时，PFET导通电阻为60mΩ，可实现低压差。
• 低输出纹波：输出电压纹波低，能为PA提供稳定的电源。
• 高输出驱动能力：具备1.2A的输出驱动能力，满足PA的功率需求。
• 高精度输出：输出电压精度为±2%，保证了供电的准确性。
• 外部元件少：采用快速开关技术，可使用小尺寸的陶瓷输入和输出电容，同时反馈网络集成在芯片内部，进一步减少了外部元件数量和整体解决方案的尺寸。

3.2 LDO特性

• 低噪声：典型输出噪声为35µVRMS，能有效降低对系统的干扰。
• 高PSRR：典型PSRR为65dB，对电源纹波有良好的抑制作用。
• 稳定输出电流：保证200mA的输出电流驱动能力。
• 低静态电流：关机电流低至0.1µA，有助于降低功耗。

3.3 其他特性

• 宽电源电压范围：支持2.7V至5.5V的电源电压范围，适应不同的电源环境。
• 热关断保护：当结温超过+160°C时，热关断电路会关闭芯片，待温度下降20°C后再重新启动，避免芯片因过热损坏。

四、电气特性分析

4.1 输入电源特性

输入电压范围为2.7V至5.5V，输入欠压阈值典型值为2.63V，具有180mV的滞回。HP、PA_EN、EN2引脚的下拉电阻典型值为800kΩ，关机电源电流典型值为0.1µA。

4.2 逻辑控制特性

PA_EN、EN2、HP引脚的逻辑输入高电压为1.3V，逻辑输入低电压为0.4V，逻辑输入电流在不同温度下有相应的规定。

4.3 输出电压特性

PA输出电压在不同条件下有不同的取值，如在特定条件下，HP = 0时输出电压为3.434V（典型值），HP = 1时输出电压为3.065V（典型值）。

4.4 其他特性

包括LX引脚的导通电阻、漏电流、电流限制，旁路模式的导通电阻、电流限制，LDO2的输出电压、输出电流、电流限制、压差、线性调整率、负载调整率、电源抑制比、输出噪声等特性都有详细的参数规定。

五、工作模式解析

5.1 降压转换器控制方案

采用滞回PWM控制方案，具有高效率、快速开关、快速瞬态响应、低输出纹波和使用小尺寸外部元件的优点。当输出电压低于调节阈值时，误差比较器启动开关周期，打开高端开关，直到最小导通时间结束且输出电压在调节范围内，或电感电流超过电流限制阈值。在关断期间，低端同步整流器打开，直到高端开关再次打开。

5.2 电压定位负载调节

通过从LX节点取直流反馈，消除了输出电容引起的相位滞后，使环路非常稳定，允许使用非常小的陶瓷输出电容。同时，在反馈中加入电阻R3，可提高负载调节性能，减少负载瞬变或输出电压变化时的过冲。

5.3 降压转换器旁路模式

在高功率传输时，旁路模式通过内部60mΩ（典型值）的旁路FET将IN1A和IN1B直接连接到PAA和PAB，同时降压转换器进入100%占空比运行。这种低导通电阻模式可实现低压差、长电池寿命和高输出电流能力。

5.4 自动旁路模式

当DC - DC转换器的占空比超过99%（典型值）时，自动启动旁路模式。为防止开关噪声导致自动旁路模式误触发，使用IN2而不是IN1，因此IN2必须与IN1连接到同一电源。

5.5 关机模式

将PA_EN连接到GND或逻辑低电平，可使MAX8836Z的PA降压转换器进入关机模式，此时控制电路、内部开关MOSFET和同步整流器关闭，LX变为高阻抗。将EN2连接到GND或逻辑低电平，可使LDO2进入关机模式，LDO输出通过内部1kΩ电阻拉至地。当PA降压转换器和LDO都处于关机状态时，MAX8836Z进入极低功耗状态，输入电流降至0.1µA（典型值）。

5.6 降压转换器软启动

MAX8836Z的PA降压转换器具有内部软启动电路，可限制启动时的浪涌电流，减少输入源上的瞬变，对于高输出阻抗的电源（如锂离子电池和碱性电池）特别有用。

六、元件选择建议

6.1 电感选择

MAX8836Z的开关频率为1.6MHz，建议使用2.2µH的电感。电感的直流电流额定值只需匹配应用的最大负载，为获得最佳瞬态响应和高效率，应选择直流串联电阻在50mΩ至150mΩ范围内的电感。文中还给出了不同制造商的建议电感型号。

6.2 输出电容选择

对于PA降压转换器，输出电容（CPA）应具有低阻抗，推荐使用X5R或X7R介质的陶瓷电容，大多数应用建议使用4.7µF的电容。对于LDO2，输出电容的最小值取决于负载电流，负载小于10mA时，使用0.1µF的电容即可；额定最大负载电流时，建议使用至少1µF的电容。

6.3 输入电容选择

PA转换器的输入电容（CIN1）应具有低阻抗，推荐使用X5R或X7R介质的陶瓷电容，大多数应用建议使用4.7µF的电容。对于LDO，输入电容值应等于LDO2的输出电容值。

七、热考虑与PCB布局

7.1 热考虑

在大多数应用中，由于MAX8836Z的高效率，其散热较少。但在高温、重负载的应用中，可能会超过芯片的最大结温。当结温达到约+160°C时，所有功率开关关闭，LX和PA_变为高阻抗，LDO2通过内部1kΩ下拉电阻拉至地。

7.2 PCB布局

由于开关频率高和峰值电流较大，PCB布局非常重要。应将CIN1靠近IN1A/IN1B和PGND连接，电感和输出电容应尽可能靠近芯片，并且其走线应短、直、宽。应尽量缩短噪声走线（如LX节点）的长度。

八、总结

MAX8836Z以其小尺寸、高效率、丰富的功能和良好的性能，为PA电源设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的需求和条件，合理选择元件、优化PCB布局，以充分发挥MAX8836Z的优势。大家在使用过程中，是否遇到过类似产品的其他问题呢？欢迎在评论区分享交流。