探秘MAX1584/MAX1585：5 通道 Slim DSC 电源解决方案

在电子设备设计领域，为轻薄型数码相机提供高效、稳定的电源供应是一个重要的挑战。MAXIM 推出的 MAX1584/MAX1585 系列 5 通道 Slim DSC 电源，为这一挑战提供了出色的解决方案。今天，我们就来详细探究一下这款电源芯片的特点、性能以及设计要点。

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一、产品概述

MAX1584/MAX1585 专为轻薄型数码相机设计，能显著提升性能、减少元件数量并缩小尺寸。与传统多通道控制器相比，它在 2 节 AA 电池、1 节 Li+ 电池和双电池设计中表现更优。芯片集成了 MOSFET，关键电源效率高达 95%，额外通道可搭配外部 FET，优化了设计灵活性、整体效率和成本，同时节省了电路板空间。

二、功能特性亮点

（一）高效的 DC - DC 转换通道

1. 升压 DC - DC 转换器：集成 FET，效率高达 95%，能将 1.5V - 4.5V 电池输入转换为最高 5V 输出。在轻载（<75mA 典型值）时，采用空闲模式，仅在需要时切换，提升效率，每个脉冲最大电感电流为 250mA。
2. 降压 DC - DC 转换器：同样集成 FET，可高效产生低至 1.25V 的输出电压。可直接由电池供电（需有足够裕量），也可与升压转换器配合实现升降压功能，复合效率高达 90%。轻载（<75mA 典型值）时进入空闲模式，每个脉冲最大电感电流为 100mA。
3. 三个辅助 PWM DC - DC 控制器：MAX1584 包含两个升压控制器和一个降压控制器，MAX1585 包含一个升压控制器、一个反相控制器和一个降压控制器。这些控制器可用于 CCD、LCD、LED 等功能，输出功率由外部元件决定。

（二）其他实用特性

1. 工作频率：所有 DC - DC 通道工作频率固定，可在 100kHz - 1MHz 之间设置，优化了尺寸、成本和效率。
2. 软启动功能：除升压转换器外，各通道均具备软启动功能，通过在 4096 个振荡周期（500kHz 时为 16ms）内将内部参考输入从 0V 斜坡升至 1.25V 参考电压，限制浪涌电流，防止启动时电池过载。降压软启动斜坡时间为其他通道的一半，便于输出电压跟踪。
3. 故障保护：具备强大的故障和过载保护功能。若任何 DC - DC 转换器通道故障持续 100,000 个时钟周期（500kHz 时为 200ms），所有输出将锁存关闭，直至升压 DC - DC 转换器通过 ONSU 引脚重新初始化或输入电源循环。若升压输出（PVSU）低于 2.5V UVLO 阈值或短路，将立即触发保护，关闭所有通道。
4. 状态输出：包括 SDOK、AUX1OK 和 SCF 三个多功能开漏输出，可提供系统状态信息，直接驱动 MOSFET 开关，用于电源排序、过载时断开负载等功能。

三、电气特性剖析

（一）输入输出电压

输入电压范围为 0.7V - 5.5V，升压最小启动电压在特定条件下为 0.9V - 1.1V。升压和降压输出电压可通过电阻调节，升压电压调节范围为 3.0V - 5.5V，降压输出电压调节范围为 1.25V - 5.00V（PVSD 需大于输出电压）。

（二）电流参数

不同工作模式下的电源电流不同，如升压使能时流入 PV 的电源电流为 300 - 450µA，升压和降压同时使能时为 450 - 700µA 等。各通道的电流限制和泄漏电流也有明确规定，如 N 通道电流限制为 2.4 - 3.2A，P 通道电流限制为 0.65 - 0.95A 等。

（三）参考和振荡参数

内部参考输出电压为 1.23 - 1.27V，参考负载和线路调节性能良好。振荡频率由 OSC 引脚的 RC 网络设置，范围为 100kHz - 1MHz。

四、设计要点解析

（一）开关频率设置

选择合适的开关频率对于优化外部元件尺寸和电路效率至关重要。通常，400kHz - 500kHz 的开关频率能在元件尺寸和电路效率之间取得较好平衡。开关频率由外部定时电阻（ROSC）和电容（COSC）设置，计算公式为： [t{1}=-ROSC × COSC × ln (1 - 1.25 / VPSU)] [fosc = 1 / (t{1} + 150ns)]

（二）输出电压设置

升压、降压转换器和 AUX1 控制器的输出电压可通过电阻调节。对于除 MAX1585 的 AUX2 外的通道，连接电阻分压器从输出电压到相应的 (FB) 输入，计算公式为： [R{H}=R{L}[(V O U T / 1.25)-1]] MAX1585 的 AUX2 为反相控制器，FB2 阈值为 0V，设置负输出电压时，连接电阻分压器从负输出到 FB2 再到 REF，计算公式为： [RTOP =R{REF }(-VOUT(AUX2) / 1.25)]

（三）元件选择

1. 输入和输出电容：DC - DC 转换器的输入电容可降低从电池或其他输入电源汲取的电流峰值，减少控制器中的开关噪声；输出电容可保持输出纹波小，确保控制环稳定。陶瓷、聚合物和钽电容均适用，陶瓷电容的 ESR 和高频阻抗最低。
2. 电感：升压和降压转换器的电感选择需考虑效率和电流要求。合理的电感值可根据公式计算，以设置连续的峰 - 峰电感电流为直流电感电流的一半。电感值过小可能导致电感电流上升，需要更大的输出电容来抑制输出纹波；电感值过大则可能增加电感尺寸。
3. 补偿元件：补偿电阻和电容的选择用于优化控制环稳定性。不同的转换器（升压、降压、AUX 控制器）补偿方法不同，需考虑跨导、电流检测放大器跨阻、反馈调节电压等参数。

五、应用案例拓展

（一）LED、LCD 等升压应用

任何 AUX 通道都可用于多种升压应用，如为电机或执行器驱动提供 5V 电压、为 LCD 偏置提供 15V 电压、为白色 LED 阵列提供升压电流源等。

（二）多输出反激电路

在需要从单个转换器通道产生多个电压的应用中，如为 CCD 偏置或 LCD 供电，可采用多输出反激配置。通过控制器驱动外部 MOSFET 开关变压器初级，两个变压器次级产生输出电压。

（三）无变压器反相器用于负 CCD 偏置

MAX1585 的 AUX2 可配置为反相器，用于产生负 CCD 偏置，无需变压器，适用于高像素相机。

（四）电荷泵升压实现正负输出

使用 AUX 控制器和电荷泵电路可产生双极性输出电压，无需变压器。通过 MOSFET 开关控制电容充放电，实现正负电压输出。

（五）SEPIC 升降压转换器

MAX1584/MAX1585 的内部开关升压和降压可级联形成高效升降压转换器，也可使用 AUX 控制器构建 SEPIC 转换器。

六、总结

MAX1584/MAX1585 5 通道 Slim DSC 电源以其高效、多功能和灵活的设计特点，为轻薄型数码相机及其他类似电子设备提供了理想的电源解决方案。在实际设计中，工程师需根据具体应用需求，合理设置开关频率、输出电压，精心选择元件，并注意 PCB 布局，以充分发挥该芯片的性能优势。大家在使用 MAX1584/MAX1585 进行设计时，是否遇到过一些独特的问题呢？欢迎在评论区分享交流。