MAX8890：集成式蜂窝射频部分电源管理IC的深度解析

在当今的电子设备中，尤其是在对电源管理要求极高的蜂窝手机领域，一款性能卓越的电源管理IC至关重要。今天，我们就来深入探讨一下Maxim Integrated Products推出的MAX8890集成式蜂窝射频部分电源管理IC。

文件下载：MAX8890.pdf

一、产品概述

MAX8890专为使用单节锂离子（Li+）电池的蜂窝手机设计，其输入电压范围为 +2.5V至 +5.5V。这款IC包含三个相同的低噪声、低压差（LDO）线性稳压器，能够满足手机射频部分所有的电源电压要求。

1.1 各LDO的用途

• 第一个LDO用于为发射机、接收机和合成器供电。
• 第二个LDO用于为TCXO和高功率压控振荡器（VCO）供电。
• 第三个LDO用于为UHF偏移VCO供电。

1.2 设计灵活性

每个LDO都有自己独立的使能（ON/OFF）控制，以最大限度地提高设计灵活性。只要任何一个使能输入（EN1、EN2、EN3）为逻辑高电平，参考电压就会通电。

1.3 输出电压设置

每个LDO的高精度输出电压预设为内部微调电压（从1.8V到3.3V，以50mV为增量）。在低至50mV的压差下，每个LDO能够提供100mA的电流，并且针对低噪声和高串扰隔离进行了优化。

1.4 其他特性

采用内部P沟道MOSFET传输晶体管设计，MAX8890的低180µA工作电源电流与负载无关。此外，它还具备短路和热过载保护功能。该IC采用紧凑、高功率的12引脚4mm × 4mm QFN封装，底部带有金属焊盘。

二、应用领域

MAX8890的应用领域十分广泛，包括但不限于：

• 蜂窝手机
• 单节Li+系统
• 3节NiMH、NiCD或碱性电池系统
• 个人数字助理（PDA）

三、产品特性

3.1 LDO性能

• 三个100mA低压差线性稳压器，在100mA时具有低至50mV的压差电压。
• 在整个温度范围内输出电压精度为±1%。
• 预设输出电压从1.8V到3.3V（以50mV为增量）。
• 低至45µVRMS的输出电压噪声。
• 低至180µA的工作电源电流。
• 2.5V至5.5V的输入电压范围。
• 67dB的电源抑制比（PSRR）。
• 10µVP - P的通道间串扰。

3.2 保护特性

• 短路保护：只要不超过最大连续功耗额定值，输出可以无限期短路。
• 热过载保护：当结温超过160°C时，热传感器会激活关断逻辑，禁用过热的稳压器。当结温冷却15°C后，线性稳压器会再次开启。
• 低至0.01µA的关断电流。

3.3 封装优势

采用微小的12引脚4mm x 4mm QFN封装，节省电路板空间。

四、电气特性

4.1 一般参数

• 输入电压范围：2.5V至5.5V。
• 输入欠压锁定阈值：上升和下降沿为2.10V至2.45V。
• 输入欠压迟滞：45mV。

4.2 电源电流

• 静态电源电流：输出电流为0时，典型值为180µA，最大值为330µA。
• 关断电源电流：使能和输出接地时，典型值为0.01µA，最大值为10µA。

4.3 线性稳压器参数

• 输出电压精度：在不同温度和负载条件下，精度范围为 - 2%至 + 2%。
• 电流限制：输出接地时，最小值为110mA，典型值为250mA，最大值为500mA。
• 输出下拉电阻：使能接地时，范围为3kΩ至8kΩ。
• 压差电压：在不同输出电流下有不同表现，如100mA时最大为100mV。
• 线路调整率：在特定输入电压和输出电流条件下，为 - 0.15%/V至 + 0.15%/V。
• 输出电压噪声：在10Hz至100kHz范围内，典型值为45µVRMS。
• 输出电压PSRR：在100Hz时为67dB。
• 通道间隔离：在10kHz时为64dB。

4.4 使能逻辑控制

• 使能输入阈值：输入电压在2.5V至5.5V之间时，为0.4V至1.6V。
• 使能输入偏置电流：使能电压为5.5V或0，温度为85°C时，范围为 - 1µA至 + 1µA。

4.5 热保护

• 热关断温度：上升温度时为160°C。
• 热关断迟滞：15°C。

五、典型工作特性

文件中给出了一系列典型工作特性曲线，包括输出电压与温度、负载电流、输入电压的关系，地引脚电流与输入电压、负载电流、温度的关系，压差电压与负载电流的关系，电源抑制比与频率的关系，通道间隔离与频率的关系等。这些曲线为工程师在实际设计中提供了重要的参考依据。

六、引脚描述

引脚	名称	功能
1	IN1	稳压器1输入，供电电压范围为2.5V至5.5V，需通过电容接地旁路。
2	IN2	稳压器2输入，供电电压范围为2.5V至VIN1，需通过电容接地旁路。
3	OUT2	稳压器2输出，可提供高达100mA电流，需通过2.2µF陶瓷电容接地旁路。
4	EN1	稳压器1的高电平有效使能输入，逻辑低电平时关闭第一线性稳压器。
5	EN2	稳压器2的高电平有效使能输入，逻辑低电平时关闭第二线性稳压器。
6	EN3	稳压器3的高电平有效使能输入，逻辑低电平时关闭第三线性稳压器。
7	BP	1.25V电压参考旁路引脚，需连接0.01µF陶瓷旁路电容至地以最小化输出噪声。
8	GND	接地，两个接地引脚需在外部尽可能靠近IC连接在一起。
9	IN3	稳压器3输入，供电电压范围为2.5V至VIN1，需通过电容接地旁路。
10	OUT3	稳压器3输出，可提供高达100mA电流，需通过2.2µF陶瓷电容接地旁路。
11	GND	接地，两个接地引脚需在外部尽可能靠近IC连接在一起。
12	OUT1	稳压器1输出，可提供高达100mA电流，需通过2.2µF陶瓷电容接地旁路。
EP	GND	接地，QFN封装上的暴露焊盘和四个角焊片内部连接到地，暴露焊盘用作散热片。

七、详细工作原理

7.1 线性稳压器结构

每个稳压器由误差放大器、内部反馈电阻分压器和P沟道MOSFET传输晶体管组成。输出电压通过连接到OUT_的内部电阻分压器反馈，该反馈电压连接到误差放大器，误差放大器将反馈电压与内部1.25V参考电压进行比较，并放大差值。根据比较结果，调整传输晶体管的栅极电压，从而控制输出电流和输出电压。

7.2 低噪声设计

在蜂窝手机中，清晰的传输和接收需要低噪声的电源。MAX8890的三个LDO均具有低输出电压噪声、高电源抑制比以及出色的负载和线路调节特性。针对单节Li+电池应用，每个LDO在10Hz至100kHz范围内的噪声为45µVRMS，PSRR为67dB。

7.3 电流限制和短路保护

MAX8890为每个线性稳压器配备了独立的电流限制电路。该设备监控和控制每个传输晶体管的栅极电压，将稳压器的输出电流限制在250mA（典型值）。只要不超过最大连续功耗额定值，输出可以无限期短路而不会损坏器件。

7.4 输出电压选择

MAX8890的输出电压在工厂预设为从1.8V到3.3V，以50mV为增量。三位字母的部件编号后缀标识每个稳压器的输出电压。例如，MAX8890ETCAKM的输出电压预设为3.3V（VOUT1）、2.5V（VOUT2）和1.8V（VOUT3）。

7.5 使能控制

只要三个低压差线性稳压器（LDO）中的任何一个被使能，内部1.25V参考电压就会通电。因此，必须禁用所有三个LDO才能关闭内部参考电压，将电源电流降低至0.01µA。将EN_拉低可进入关断状态，此时相应的输出与输入断开，并通过内部5kΩ电阻放电。

7.6 热过载保护

热过载保护可在故障条件下限制MAX8890的总功耗。每个线性稳压器都有自己的热关断电路。当结温超过160°C时，热传感器激活关断逻辑，禁用过热的稳压器。当结温冷却15°C后，线性稳压器会再次开启，在连续热过载条件下会产生脉冲输出。为了连续运行，不要超过绝对最大结温额定值150°C。

八、应用信息

8.1 电容选择和稳压器稳定性

为了在全负载范围和全温度范围内实现稳定运行，MAX8890的每个输入和输出都需要电容。在OUT和地之间连接最小2.2µF的陶瓷电容，以确保稳定性和最佳瞬态响应。对于更低的噪声要求，可以使用更大的10µF陶瓷输出电容。输入电容（CIN）可降低输入电源的源阻抗，从而降低输入噪声并改善瞬态响应。在每个IN_和地之间连接最小1µF的陶瓷电容，并将所有输入和输出电容尽可能靠近MAX8890放置，以最小化PCB走线阻抗的影响。

8.2 参考旁路电容

外部旁路电容连接到BP以降低固有参考噪声。该电容与内部网络一起构成低通滤波器。使用0.01µF或更大的陶瓷电容，并尽可能靠近BP连接。电容值大于0.01µF会增加启动时间，对于最低噪声要求，可将旁路电容增加到0.1µF，但大于0.1µF的值不会提供性能改进，因此不推荐使用。

8.3 噪声、PSRR和瞬态响应

MAX8890设计用于在电池供电系统中以低压差电压和低静态电流运行，同时提供低噪声、快速瞬态响应和高交流抑制。当从噪声源供电时，可以通过增加输入和输出旁路电容的值以及采用无源滤波技术来提高电源噪声抑制和瞬态响应。

8.4 输入 - 输出（压差）电压

稳压器的最小输入 - 输出电压差（压差电压）决定了最低可用输入电源电压。当线性稳压器达到压差时，串联传输晶体管完全导通，调节停止。输出电压随输入电压下降而跟踪输入电压。由于MAX8890使用P沟道MOSFET传输晶体管，其压差电压是MOSFET的漏源导通电阻（RDS(ON)）乘以负载电流的函数。

九、结语

MAX8890是一款功能强大、性能卓越的集成式蜂窝射频部分电源管理IC。它的低噪声、低压差、高精度输出以及完善的保护功能，使其成为蜂窝手机等设备中电源管理的理想选择。在实际设计中，工程师应根据具体应用需求，合理选择输出电压、电容等参数，以充分发挥MAX8890的优势。大家在使用MAX8890的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。