深入解析MAX8967：雙2A降壓轉(zhuǎn)換器與6路LDO的完美結(jié)合

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，一款性能卓越、功能豐富的電源管理集成電路（PMIC）往往能起到事半功倍的效果。今天，我們就來(lái)深入探討Maxim Integrated推出的MAX8967，這是一款專為基帶和應(yīng)用處理器設(shè)計(jì)的FPMIC，集成了雙2A降壓轉(zhuǎn)換器和6路LDO，為各類電子設(shè)備提供了高效、靈活的電源解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8967 是一款功能強(qiáng)大的多輸出PMIC，采用緊湊的封裝形式。它集成了兩個(gè)DC - DC降壓開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器和六個(gè)支持遠(yuǎn)程電容的LDO。兩個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器可獨(dú)立輸出高達(dá)2A的電流，其中兩個(gè)LDO可提供高達(dá)300mA的負(fù)載電流，其余四個(gè)則能提供高達(dá)150mA的負(fù)載電流。此外，降壓轉(zhuǎn)換器具備遠(yuǎn)程感應(yīng)功能，允許負(fù)載遠(yuǎn)離IC放置，其輸入電源范圍為2.6V至5.5V，適用范圍廣泛。

亮點(diǎn)特性

1. 多輸出集成：在一個(gè)緊湊的封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙2A降壓轉(zhuǎn)換器和6路LDO的集成，減少了電路板空間，提高了設(shè)計(jì)的集成度。
2. 高效節(jié)能：降壓轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載條件下自動(dòng)切換到跳過(guò)模式運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能。在綠色模式下，每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)電流可降低至5μA（典型值）。
3. 靈活編程：通過(guò)I2C接口支持輸出電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)整，降壓轉(zhuǎn)換器具有兩個(gè)輸出電壓寄存器設(shè)置和一個(gè)斜率設(shè)置，還可通過(guò)專用的VID引腳在兩個(gè)編程輸出電壓之間切換。
4. 低噪聲設(shè)計(jì)：4.4MHz的固定頻率PWM操作和180°異相時(shí)鐘，允許使用小尺寸的外部組件，同時(shí)降低了輸入電流紋波。

二、降壓轉(zhuǎn)換器詳細(xì)剖析

可編程輸出特性

每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓可通過(guò)I2C總線進(jìn)行編程，范圍為0.6V至3.3875V，輸出電壓斜率也可編程，范圍為12.5mV/μs至50mV/μs。此外，還可通過(guò)VID引腳實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸出電壓之間的動(dòng)態(tài)切換，這種動(dòng)態(tài)電壓縮放功能有助于降低功耗。

工作模式

• 跳過(guò)模式/FPWM操作：在正常工作狀態(tài)下，隨著負(fù)載電流的增加，降壓轉(zhuǎn)換器會(huì)自動(dòng)從跳過(guò)模式過(guò)渡到固定頻率（FPWM）操作。對(duì)于需要最低輸出紋波的工作模式，可通過(guò)設(shè)置控制寄存器中的位來(lái)啟用強(qiáng)制PWM開(kāi)關(guān)行為。
• 綠色模式：在綠色模式下，每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)電流從16μA（典型值）降低至5μA（典型值），但輸出電流限制為5mA，且輸出電壓調(diào)整時(shí)的斜率非常緩慢。

遠(yuǎn)程輸出電壓傳感

每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器的輸出都具備遠(yuǎn)程輸出電壓傳感功能，可提高輸出電壓的精度。該功能可適應(yīng)輸出電壓高達(dá)200mV的校正距離，但需要AV和OUT_之間有1V或更大的壓差才能實(shí)現(xiàn)最佳性能。此外，該功能可通過(guò)寄存器禁用以降低靜態(tài)電流消耗，在綠色模式下，遠(yuǎn)程傳感功能會(huì)自動(dòng)禁用。

輸出電壓斜率控制

降壓轉(zhuǎn)換器在增加或降低輸出電壓時(shí)具有可調(diào)的斜率，標(biāo)稱斜率為12.5mV/μs，還提供25mV/μs和50mV/μs兩種額外的斜率設(shè)置。在降低輸出電壓時(shí)，通過(guò)設(shè)置單個(gè)寄存器位可實(shí)現(xiàn)兩種不同的操作模式，以滿足不同的應(yīng)用需求。

三、LDO詳細(xì)解析

可調(diào)節(jié)輸出與靈活配置

MAX8967提供的六個(gè)LDO具有可調(diào)輸出，輸出電壓范圍為0.8V至3.95V，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)50mV的步進(jìn)調(diào)節(jié)。每個(gè)LDO都有獨(dú)立的使能和禁用控制，并且具備特殊的綠色模式，可將靜態(tài)電流降低至1.5μA（典型值），同時(shí)支持高達(dá)10mA的負(fù)載，但負(fù)載調(diào)節(jié)性能會(huì)隨負(fù)載電流的降低而按比例下降。

軟啟動(dòng)與動(dòng)態(tài)電壓變化

LDO調(diào)節(jié)器具有可編程的軟啟動(dòng)速率，可根據(jù)LDO_SS位的狀態(tài)選擇5mV/μs或100mV/μs的斜率。軟啟動(dòng)速率不僅影響啟動(dòng)時(shí)的輸出電壓上升速度，還決定了在不禁用的情況下動(dòng)態(tài)切換兩個(gè)輸出電壓時(shí)的變化速率。此外，LDO的軟啟動(dòng)電路支持啟動(dòng)到預(yù)偏置輸出。

其他關(guān)鍵特性

• Power - OK比較器：每個(gè)LDO都包含一個(gè)Power - OK（POK）比較器，用于指示輸出何時(shí)失去調(diào)節(jié)。POK信號(hào)具有25μs的抗噪濾波器，在綠色模式下，POK比較器會(huì)被禁用以節(jié)省功耗。
• 主動(dòng)放電：每個(gè)線性調(diào)節(jié)器都有一個(gè)主動(dòng)放電電阻功能，可通過(guò)LDO_ADE位啟用或禁用。該功能有助于確保所有系統(tǒng)外設(shè)的完全和及時(shí)斷電。
• 可調(diào)補(bǔ)償：六個(gè)LDO都具有可調(diào)補(bǔ)償功能，可根據(jù)遠(yuǎn)程電容的電阻和電感調(diào)整LDO的補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)基于遠(yuǎn)程電容位置的最佳負(fù)載瞬態(tài)性能。
• 過(guò)壓鉗位：每個(gè)LDO都有一個(gè)過(guò)壓鉗位功能，可在輸出電壓高于目標(biāo)電壓時(shí)吸收電流，該功能默認(rèn)啟用，但可通過(guò)LDO_OVCLMP_EN禁用。

四、數(shù)字接口功能

接口類型

MAX8967具備四種數(shù)字接口：兩個(gè)使能引腳（EN）、兩個(gè)VID引腳（VID）、一個(gè)中斷引腳IRQB和一個(gè)兩線I2C接口。

接口作用

• 使能引腳（EN_）：用于快速控制每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)啟和關(guān)閉，與I2C的降壓轉(zhuǎn)換器PWR MD（模式）位協(xié)同工作，可控制每個(gè)轉(zhuǎn)換器的開(kāi)啟/關(guān)閉、正常或綠色模式以及遠(yuǎn)程傳感的啟用/禁用。
• VID引腳（VID_）：允許每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器在兩個(gè)先前配置的狀態(tài)之間快速切換，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整。
• 中斷引腳IRQB：是一個(gè)低電平有效、開(kāi)漏輸出引腳，用于指示任何一個(gè)或多個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器或LDO出現(xiàn)故障。
• I2C接口：用于設(shè)置IC的狀態(tài)，包括降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓、斜率、工作模式和同步等。I2C接口支持高達(dá)400kHz的SCL頻率，遵循標(biāo)準(zhǔn)的I2C協(xié)議，包括開(kāi)始、停止、確認(rèn)等條件。

五、應(yīng)用與選型建議

應(yīng)用場(chǎng)景

MAX8967非常適合用于蜂窩手機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦和便攜式設(shè)備等，為調(diào)制解調(diào)器、應(yīng)用處理器核心、內(nèi)存、系統(tǒng)I/O等提供穩(wěn)定可靠的電源。

元件的選擇

• 電感選擇：每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器建議使用標(biāo)稱電感為1μH、DCR小于50mΩ的電感，以減少I2R損耗。
• 輸出電容選擇：降壓轉(zhuǎn)換器輸出建議連接至少22μF的陶瓷電容（X5R額定），部分電容可作為負(fù)載旁路放置。每個(gè)LDO輸出需要一個(gè)1μF（X5R額定）的陶瓷電容，該電容可遠(yuǎn)程放置，并通過(guò)I2C命令選擇適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
• 輸入電容選擇：由于采用了紋波抵消技術(shù)，本地只需應(yīng)用4.7μF的電容，推薦使用10μF、X5R額定的陶瓷電容。

  PCB布局要點(diǎn)

  PCB布局時(shí)，應(yīng)將IN1、IN2和PGND_引腳的旁路電容放置在離IC最近的位置，以減少噪聲影響。PGND_和AGND應(yīng)在PGND_引腳連接到相應(yīng)降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電容后再連接。

六、總結(jié)

MAX8967以其豐富的功能、高效的性能和靈活的配置，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的電源管理解決方案。無(wú)論是從節(jié)能角度考慮的綠色模式設(shè)計(jì)，還是從電壓調(diào)節(jié)精度角度出發(fā)的遠(yuǎn)程傳感和可調(diào)斜率功能，都體現(xiàn)了其在電源管理領(lǐng)域的卓越表現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，合理選擇外部元件和優(yōu)化PCB布局，將有助于充分發(fā)揮MAX8967的優(yōu)勢(shì)，為各類電子設(shè)備打造穩(wěn)定、高效的電源系統(tǒng)。各位工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，是否遇到過(guò)類似電源管理芯片的應(yīng)用挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)！