MAX1519/MAX1545：可編程CPU核心電源的雙相Quick - PWM控制器

在電子設計領域，為CPU核心電源選擇合適的控制器至關重要。今天我們就來深入探討一下Maxim公司的MAX1519/MAX1545雙相Quick - PWM控制器，看看它在可編程CPU核心電源供應方面有哪些獨特之處。

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一、產品概述

MAX1519/MAX1545是專為桌面和移動奔騰4（P4）CPU核心電源設計的雙相、Quick - PWM?降壓控制器。雙相操作不僅降低了輸入紋波電流要求和輸出電壓紋波，還簡化了組件選擇和布局難度。其Quick - PWM控制方案能對快速負載電流階躍做出瞬時響應，并且具備有源電壓定位功能，可通過調整增益和偏移來降低功耗和輸出電容需求。

這兩款控制器適用于兩種不同的筆記本CPU核心應用：直接降壓電池電壓或降壓5V系統電源以創建核心電壓。單級轉換方法可直接降壓高壓電池，實現最高效率；而兩級轉換在更高的開關頻率下能提供最小的物理尺寸。

二、關鍵特性

2.1 高精度輸出

在不同的線路、負載和溫度條件下，輸出電壓精度可達±0.75%（1.3V），能為CPU提供穩定的電源。

2.2 靈活的電壓定位

具備有源電壓定位功能，增益和偏移可調節，還有5位板載DAC，輸出范圍靈活，移動應用為0.60V至1.75V，桌面應用為1.10V至1.85V。

2.3 可選開關頻率

提供100kHz/200kHz/300kHz/550kHz可選的開關頻率，可根據不同的應用需求進行靈活調整。

2.4 寬輸入電壓范圍

電池輸入電壓范圍為4V至28V，能適應多種電源環境。

2.5 完善的保護功能

包括輸出過壓保護（僅MAX1545）、欠壓和熱故障保護、電源排序和定時、可選的暫停電壓（0.675V至1.45V）以及軟關機等功能，有效保障系統的安全穩定運行。

三、電氣特性

3.1 輸入輸出特性

輸入電壓范圍涵蓋4V至28V的電池電壓，VCC和VDD的范圍為4.5V至5.5V。DC輸出電壓精度在不同的DAC代碼和輸入電壓條件下有明確的規定，能滿足不同應用場景的需求。

3.2 保護特性

輸出過壓保護閾值（僅MAX1545）、輸出欠壓保護閾值以及VROK閾值等都有詳細的參數說明，確保在異常情況下能及時保護系統。

四、工作模式與功能

4.1 雙相180°異相操作

兩個相位以180°異相運行，可最小化輸入和輸出濾波要求，降低電磁干擾（EMI），提高效率。與傳統的單相位開關調節器相比，能有效降低輸入電壓紋波、ESR功率損耗和RMS紋波電流，減少輸入電容器的使用數量和成本。

4.2 瞬態重疊操作

當檢測到重負載瞬變時，支持相位重疊模式，使雙調節器同相運行，減少響應時間。在瞬變結束后，自動恢復正常的異相操作。

4.3 電源啟動和關機

啟動時，SHDN驅動為高，參考電源首先上電，達到欠壓鎖定閾值后，PWM控制器開始工作，輸出電壓以25mV的增量逐步上升到目標電壓。關機時，SHDN變低，輸出電壓以4倍于RTIME設置的時鐘速率逐步下降到0V。

4.4 內部多路復用器

具有獨特的內部DAC輸入多路復用器，可根據不同的處理器狀態選擇三種不同的DAC代碼設置，實現靈活的電壓控制。

4.5 暫停模式

當處理器進入低功耗暫停模式時，可通過SUS和S0 - S1輸入設置較低的輸出電壓，降低功耗。在過渡期間，VROK和UVP故障保護會被屏蔽。

4.6 輸出電壓過渡時序

能以受控方式進行模式轉換，自動最小化輸入浪涌電流。過渡時間取決于RTIME、電壓差和時鐘精度，與輸出電容無關。

五、設計要點

5.1 組件選擇

在設計過程中，需要根據具體的應用需求選擇合適的組件，如電感、MOSFET、輸入和輸出電容等。例如，對于標準的多相應用，不同的輸入電壓范圍、最大負載電流和相數需要選擇不同規格的電感和MOSFET。

5.2 電流平衡

通過集成電流感測電壓的差異并調整次級相位的導通時間，實現電流平衡，減少因MOSFET導通電阻、熱平衡、導通/關斷時間匹配和電感匹配等因素導致的電流不平衡。

5.3 反饋調整放大器

包括電壓定位放大器、積分放大器、差分遠程感測和偏移放大器等，可實現精確的電壓調節和負載線調整。

5.4 強制PWM和脈沖跳過操作

在正常模式下，采用低噪聲強制PWM控制方案，保持開關頻率相對恒定；在輕負載條件下，可切換到低功耗脈沖跳過控制方案，提高效率。

5.5 電流限制電路

采用獨特的“谷值”電流感測算法，有效限制電流，防止過流損壞。同時，還設有負電流限制，防止反向電感電流過大。

5.6 MOSFET柵極驅動

DH和DL驅動器針對驅動中等尺寸的高端和較大的低端功率MOSFET進行了優化，采用自適應死區時間電路，防止上下管同時導通。

六、PCB布局指南

PCB布局對于實現低開關損耗和穩定的操作至關重要。需要注意以下幾點：

1. 保持高電流路徑短：特別是在接地端子處，確保穩定、無抖動的操作。
2. 模擬接地分離：將所有模擬接地連接到單獨的實心銅平面，減少干擾。
3. 縮短功率走線和負載連接：提高效率，可使用厚銅PCB板增強滿載效率。
4. 縮短柵極驅動走線：保持高電流、柵極驅動走線短而寬，減少電阻和電感，避免直通電流。
5. 采用開爾文感測連接：確保電流感測的準確性。
6. 避免高速開關節點干擾：將高速開關節點遠離敏感的模擬區域。

七、總結

MAX1519/MAX1545雙相Quick - PWM控制器憑借其出色的性能和豐富的功能，為可編程CPU核心電源設計提供了一個優秀的解決方案。在實際應用中，我們需要根據具體的需求和設計要求，合理選擇組件、優化電路布局，以充分發揮其優勢，實現高效、穩定的電源供應。各位電子工程師在設計過程中，不妨考慮一下這款控制器，相信它能為你的項目帶來意想不到的效果。你在使用類似控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。