深入解析MAX1820/MAX1821：WCDMA手機600mA降壓調節器的卓越之選

在電子設備飛速發展的今天，電源管理芯片的性能直接影響著設備的整體表現。MAX1820/MAX1821作為WCDMA手機600mA降壓調節器，以其高效、穩定的特性，在眾多電源管理芯片中脫穎而出。今天，我們就來深入了解一下這兩款芯片。

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一、產品概述

MAX1820/MAX1821是低 dropout、脈沖寬度調制（PWM）的DC - DC降壓調節器，專為WCDMA手機中的功率放大器（PA）供電而優化。不過，它們在其他對效率要求較高的應用中也能大顯身手。其電源電壓范圍為2.6V至5.5V，保證輸出電流為600mA。1MHz的PWM開關頻率允許使用小型外部組件，而跳過模式在輕負載時可將靜態電流降至180μA。

MAX1820可動態控制，提供0.4V至3.4V的可變輸出電壓，電路設計能使輸出電壓在電壓和電流滿量程變化時，在<30μs內穩定下來。MAX1821則通過外部電阻設置，可提供1.25V至5.5V范圍內的任何固定輸出電壓。

這兩款芯片都包含一個低導通電阻的內部MOSFET開關和同步整流器，以最大限度提高效率并減少外部組件數量。100%占空比操作可在600mA負載下實現僅150mV的低壓降，包括外部電感電阻。它們提供10引腳μMAX?和3×4芯片級（UCSP?）封裝。

二、產品特性

（一）輸出電壓靈活可調

MAX1820可動態調節輸出電壓，范圍從0.4V到3.4V；MAX1821則可通過編程設置輸出電壓，范圍為1.25V到5.5V。

（二）時鐘同步功能

MAX1820X可同步到13MHz外部時鐘，MAX1820Y可同步到19.8MHz外部時鐘，而MAX1820Z無同步功能，采用內部1MHz振蕩器。

（三）低靜態電流

在跳過模式下，靜態電流典型值為180μA；在關機模式下，典型值為0.1μA。

（四）無需外部肖特基二極管

內部同步整流器的設計，消除了對外部肖特基二極管的需求，簡化了電路設計。

（五）高輸出電流

保證輸出電流為600mA，能滿足大多數應用的需求。

（六）寬占空比范圍

支持0%至100%的占空比操作，在600mA負載下的壓降僅為150mV（包括外部電感的RDC）。

（七）多種封裝形式

提供μMAX或UCSP封裝，方便不同應用場景的選擇。

三、電氣特性

（一）輸入電壓與電流

輸入BATT電壓范圍為2.6V至5.5V，欠壓鎖定閾值在2.15V至2.55V之間（VBATT上升，1%遲滯）。不同模式下的靜態電流和關機電源電流也有明確的參數范圍。

（二）誤差放大器

MAX1820的OUT電壓精度在不同條件下有具體的數值范圍，OUT輸入電阻、REF輸入電流等也有相應的參數。MAX1821的FB電壓精度和FB輸入電流也有明確規定。

（三）控制器

P通道和N通道的導通電阻、電流感測跨阻、電流限制閾值等參數，確保了芯片在不同負載條件下的穩定運行。

（四）同步與振蕩器

不同型號的芯片在同步分頻比、同步捕獲范圍、內部振蕩器頻率等方面有各自的特性，以滿足不同的應用需求。

（五）邏輯輸入

邏輯輸入高和低的電壓范圍以及邏輯輸入電流都有明確的規定，保證了芯片與其他電路的兼容性。

四、典型工作特性

（一）效率與電壓、電流的關系

從效率與輸出電壓、輸入電壓、負載電流的關系曲線可以看出，芯片在不同工作條件下的效率表現。例如，在不同負載電阻和輸入電壓下，效率會有所變化。

（二）電壓與電流的波形

通過不同負載條件下的開關波形圖，如中負載、輕負載、重負載時的開關波形，我們可以直觀地了解芯片的工作狀態。

五、引腳描述

芯片的每個引腳都有其特定的功能，如SKIP引腳用于PWM/跳過模式輸入，COMP引腳用于補償，OUT引腳用于輸出電壓感測輸入等。正確理解每個引腳的功能，對于電路設計至關重要。

六、詳細工作原理

（一）PWM控制

MAX1820/MAX1821采用斜率補償的電流模式PWM控制器，能夠實現100%占空比。電流模式控制設計確保了最小占空比小于10%，即使在單節鋰離子電池供電時，輸出低至0.4V也能保持恒定的開關頻率。通過PWM比較器，在每個周期內調節傳輸到負載的功率，實現輸出電壓的穩定調節。

（二）正常模式操作

將SKIP引腳連接到GND可啟用正常操作模式，該模式在中重負載時采用自動PWM控制，輕負載時采用跳過模式，以提高效率并降低靜態電流。在跳過模式下，芯片僅在需要時進行開關操作，減少了開關頻率和相關損耗。

（三）強制PWM操作

將SKIP引腳連接到BATT可實現強制PWM操作，適用于對噪聲敏感的RF和數據采集應用，確保開關諧波不會干擾敏感的IF和數據采樣頻率。

（四）100%占空比操作

當輸入電壓下降時，占空比會增加，直至P通道MOSFET持續導通。在100%占空比下，壓降為輸出電流乘以內部開關和電感的導通電阻，約為150mV（IOUT = 600mA）。

（五）COMP鉗位

補償網絡的誤差調節范圍為0.45V至2.15V，鉗位功能可防止COMP引腳電壓過高或過低，優化瞬態響應。

（六）欠壓鎖定（UVLO）

當電池電壓低于UVLO閾值（典型值2.35V）時，芯片不工作，BATT輸入保持高阻抗，確保輸出電壓調節的完整性，防止啟動時和電池電壓下降時的過大電流。

（七）同步整流

N通道同步整流器消除了外部肖特基二極管的需求，提高了效率。在正常模式下，當輸出超出調節范圍或電感電流接近零時，同步整流器關閉；在強制PWM模式下，同步整流器保持激活狀態，直到新周期開始。

（八）SYNC輸入和頻率控制

MAX1820Z和MAX1821的內部振蕩器固定為1MHz開關頻率，無同步能力，SYNC引腳必須連接到GND。MAX1820Y、MAX1820X和MAX1821X可同步到外部信號，通過驅動SYNC引腳的13MHz（MAX1820X和MAX1821X）或19.8MHz（MAX1820Y）交流耦合正弦波實現同步。

（九）關機模式

將SHDN引腳驅動到GND可使芯片進入關機模式，此時參考、控制電路、內部開關MOSFET和同步整流器關閉，電源電流降至0.1μA，輸出呈高阻抗。

七、應用信息

（一）設置輸出電壓

MAX1820通過REF輸入動態調節輸出電壓，從0.4V到VBATT，VREF到VOUT的增益內部設置為1.76，可通過外部DAC在操作過程中調整輸出電壓。MAX1821則通過將FB引腳連接到輸出和GND之間的電阻分壓器，選擇1.25V至VBATT之間的輸出電壓。

（二）補償和穩定性

通過在COMP引腳和GND之間串聯電阻和電容進行外部補償，設置補償零點，確保系統的瞬態響應和穩定性。設計補償網絡時，需要選擇合適的轉換器帶寬，計算補償電容和電阻的值。

（三）電感選擇

建議大多數應用使用4μH至6μH、飽和電流至少為800mA的電感，電感的直流電阻應<200mΩ，飽和電流應>1A?？筛鶕接嬎憷硐腚姼兄岛妥畲箅姼须娏?。

（四）輸入電容選擇

輸入電容用于減少從電池或輸入電源汲取的電流峰值，降低IC中的開關噪聲。應選擇阻抗在開關頻率下小于輸入源的電容，并滿足紋波電流要求。

（五）輸出電容選擇

輸出電容用于保持輸出電壓紋波小，并確保調節控制回路的穩定性。建議使用陶瓷電容，電容電壓額定值應超過最大施加電壓。

（六）PC板布局和布線

由于高開關頻率和大峰值電流，PC板布局非常重要。應將電感、輸入濾波電容和輸出濾波電容盡可能靠近連接，保持走線短、直且寬，采用星型接地配置。外部電壓反饋網絡應靠近FB引腳，避免噪聲走線干擾。

八、總結

MAX1820/MAX1821降壓調節器以其豐富的特性和穩定的性能，為WCDMA手機和其他對效率要求較高的應用提供了出色的電源管理解決方案。在設計過程中，我們需要充分考慮芯片的電氣特性、工作原理和應用要求，合理選擇外部組件，優化PC板布局，以確保芯片發揮最佳性能。各位工程師在實際應用中，是否遇到過類似芯片的使用問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。