MAX1519/MAX1545：可编程CPU核心电源的双相Quick - PWM控制器

在电子设计领域，为CPU核心电源选择合适的控制器至关重要。今天我们就来深入探讨一下Maxim公司的MAX1519/MAX1545双相Quick - PWM控制器，看看它在可编程CPU核心电源供应方面有哪些独特之处。

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一、产品概述

MAX1519/MAX1545是专为桌面和移动奔腾4（P4）CPU核心电源设计的双相、Quick - PWM™降压控制器。双相操作不仅降低了输入纹波电流要求和输出电压纹波，还简化了组件选择和布局难度。其Quick - PWM控制方案能对快速负载电流阶跃做出瞬时响应，并且具备有源电压定位功能，可通过调整增益和偏移来降低功耗和输出电容需求。

这两款控制器适用于两种不同的笔记本CPU核心应用：直接降压电池电压或降压5V系统电源以创建核心电压。单级转换方法可直接降压高压电池，实现最高效率；而两级转换在更高的开关频率下能提供最小的物理尺寸。

二、关键特性

2.1 高精度输出

在不同的线路、负载和温度条件下，输出电压精度可达±0.75%（1.3V），能为CPU提供稳定的电源。

2.2 灵活的电压定位

具备有源电压定位功能，增益和偏移可调节，还有5位板载DAC，输出范围灵活，移动应用为0.60V至1.75V，桌面应用为1.10V至1.85V。

2.3 可选开关频率

提供100kHz/200kHz/300kHz/550kHz可选的开关频率，可根据不同的应用需求进行灵活调整。

2.4 宽输入电压范围

电池输入电压范围为4V至28V，能适应多种电源环境。

2.5 完善的保护功能

包括输出过压保护（仅MAX1545）、欠压和热故障保护、电源排序和定时、可选的暂停电压（0.675V至1.45V）以及软关机等功能，有效保障系统的安全稳定运行。

三、电气特性

3.1 输入输出特性

输入电压范围涵盖4V至28V的电池电压，VCC和VDD的范围为4.5V至5.5V。DC输出电压精度在不同的DAC代码和输入电压条件下有明确的规定，能满足不同应用场景的需求。

3.2 保护特性

输出过压保护阈值（仅MAX1545）、输出欠压保护阈值以及VROK阈值等都有详细的参数说明，确保在异常情况下能及时保护系统。

四、工作模式与功能

4.1 双相180°异相操作

两个相位以180°异相运行，可最小化输入和输出滤波要求，降低电磁干扰（EMI），提高效率。与传统的单相位开关调节器相比，能有效降低输入电压纹波、ESR功率损耗和RMS纹波电流，减少输入电容器的使用数量和成本。

4.2 瞬态重叠操作

当检测到重负载瞬变时，支持相位重叠模式，使双调节器同相运行，减少响应时间。在瞬变结束后，自动恢复正常的异相操作。

4.3 电源启动和关机

启动时，SHDN驱动为高，参考电源首先上电，达到欠压锁定阈值后，PWM控制器开始工作，输出电压以25mV的增量逐步上升到目标电压。关机时，SHDN变低，输出电压以4倍于RTIME设置的时钟速率逐步下降到0V。

4.4 内部多路复用器

具有独特的内部DAC输入多路复用器，可根据不同的处理器状态选择三种不同的DAC代码设置，实现灵活的电压控制。

4.5 暂停模式

当处理器进入低功耗暂停模式时，可通过SUS和S0 - S1输入设置较低的输出电压，降低功耗。在过渡期间，VROK和UVP故障保护会被屏蔽。

4.6 输出电压过渡时序

能以受控方式进行模式转换，自动最小化输入浪涌电流。过渡时间取决于RTIME、电压差和时钟精度，与输出电容无关。

五、设计要点

5.1 组件选择

在设计过程中，需要根据具体的应用需求选择合适的组件，如电感、MOSFET、输入和输出电容等。例如，对于标准的多相应用，不同的输入电压范围、最大负载电流和相数需要选择不同规格的电感和MOSFET。

5.2 电流平衡

通过集成电流感测电压的差异并调整次级相位的导通时间，实现电流平衡，减少因MOSFET导通电阻、热平衡、导通/关断时间匹配和电感匹配等因素导致的电流不平衡。

5.3 反馈调整放大器

包括电压定位放大器、积分放大器、差分远程感测和偏移放大器等，可实现精确的电压调节和负载线调整。

5.4 强制PWM和脉冲跳过操作

在正常模式下，采用低噪声强制PWM控制方案，保持开关频率相对恒定；在轻负载条件下，可切换到低功耗脉冲跳过控制方案，提高效率。

5.5 电流限制电路

采用独特的“谷值”电流感测算法，有效限制电流，防止过流损坏。同时，还设有负电流限制，防止反向电感电流过大。

5.6 MOSFET栅极驱动

DH和DL驱动器针对驱动中等尺寸的高端和较大的低端功率MOSFET进行了优化，采用自适应死区时间电路，防止上下管同时导通。

六、PCB布局指南

PCB布局对于实现低开关损耗和稳定的操作至关重要。需要注意以下几点：

1. 保持高电流路径短：特别是在接地端子处，确保稳定、无抖动的操作。
2. 模拟接地分离：将所有模拟接地连接到单独的实心铜平面，减少干扰。
3. 缩短功率走线和负载连接：提高效率，可使用厚铜PCB板增强满载效率。
4. 缩短栅极驱动走线：保持高电流、栅极驱动走线短而宽，减少电阻和电感，避免直通电流。
5. 采用开尔文感测连接：确保电流感测的准确性。
6. 避免高速开关节点干扰：将高速开关节点远离敏感的模拟区域。

七、总结

MAX1519/MAX1545双相Quick - PWM控制器凭借其出色的性能和丰富的功能，为可编程CPU核心电源设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和设计要求，合理选择组件、优化电路布局，以充分发挥其优势，实现高效、稳定的电源供应。各位电子工程师在设计过程中，不妨考虑一下这款控制器，相信它能为你的项目带来意想不到的效果。你在使用类似控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。