MAX1533A/MAX1537A：筆記本電腦高效電源控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子設(shè)備的世界里，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。對(duì)于筆記本電腦而言，高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)是其性能表現(xiàn)的基礎(chǔ)。今天，我們就來深入探討一下MAX1533A/MAX1537A這兩款專為筆記本電腦設(shè)計(jì)的高效5輸出主電源控制器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1533A/MAX1537A包含兩個(gè)交錯(cuò)式固定頻率降壓控制器，適用于低壓電源。其最佳的交錯(cuò)架構(gòu)保證了異相操作，有效降低了輸入電容的紋波。同時(shí)，內(nèi)部的兩個(gè)LDO可產(chǎn)生5V和3.3V的低功耗輸出，而MAX1537A還額外配備了一個(gè)輔助LDO，可配置為預(yù)設(shè)的12V輸出或可調(diào)輸出。

1. 主要參數(shù)

• 溫度范圍：工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，存儲(chǔ)溫度范圍為 -65°C 至 +150°C。
• 封裝形式：MAX1533A為32引腳薄型QFN（5mm x 5mm），MAX1537A為36引腳薄型QFN（6mm x 6mm）。
• 絕對(duì)最大額定值：各引腳對(duì)GND的電壓范圍有所不同，如IN、SHDN等引腳為 -0.3V 至 +30V，LDO5、LDO3等引腳為 -0.3V 至 +6V 等。

二、電氣特性

1. 輸入電源

• 輸入電壓范圍：LDO5穩(wěn)壓時(shí)，VIN為6V至26V；當(dāng)VIN = LDO5且VOUT5 < 4.43V時(shí)，VIN為4.5V至5.5V。
• 工作和待機(jī)電流：LDO5切換到CSL5時(shí)，VIN工作電源電流典型值為15μA，最大值為35μA；VIN待機(jī)電源電流在VIN = 6V至26V且兩個(gè)SMPS關(guān)閉時(shí)，典型值為100μA，最大值為170μA；VIN關(guān)機(jī)電源電流在VIN = 6V至26V且SHDN = GND時(shí)，典型值為5μA，最大值為17μA。

2. 主SMPS控制器

• 輸出電壓：3.3V輸出電壓在固定模式下，VIN = 6V至26V且SKIP = VCC時(shí)，范圍為3.280V至3.380V；5V輸出電壓在相同條件下，范圍為4.975V至5.125V。
• 反饋電壓：在可調(diào)模式下，VIN = 6V至26V，F(xiàn)B3或FB5的占空比為20%至80%時(shí)，反饋電壓范圍為0.990V至1.020V。
• 輸出電壓調(diào)整范圍：任一SMPS的輸出電壓調(diào)整范圍為1.0V至5.5V。

3. 電流限制

• ILIM_調(diào)整范圍：為0.5VREF。
• 電流限制閾值：固定模式下，ILIM_ = VCC時(shí)為70mV至80mV；可調(diào)模式下，根據(jù)不同的VILIM_值有不同的閾值范圍。

4. 內(nèi)部固定線性穩(wěn)壓器

• LDO5輸出電壓：ON3 = ON5 = GND，6V < VIN < 26V，0 < ILDO5 < 100mA時(shí)，范圍為4.80V至5.10V。
• LDO3輸出電壓：待機(jī)模式下，6V < VIN < 26V，0 < ILOAD < 100mA時(shí)，范圍為3.20V至3.42V。

5. 輔助線性穩(wěn)壓器（僅MAX1537A）

• LDOA電壓范圍：為5V至23V。
• INA電壓范圍：為6V至24V。

三、典型工作特性

1. 輸出電壓與輸入電壓、負(fù)載電流的關(guān)系

從典型工作特性曲線可以看出，5V和3.3V輸出電壓在不同輸入電壓和負(fù)載電流下的變化情況。例如，在不同的輸入電壓下，輸出電壓隨負(fù)載電流的增加會(huì)有一定的波動(dòng)，但都能保持在一定的范圍內(nèi)，以滿足筆記本電腦的電源需求。

2. 效率與負(fù)載電流的關(guān)系

PWM5和PWM3的效率隨負(fù)載電流的變化曲線顯示，在不同的負(fù)載情況下，控制器能夠保持較高的效率，從而降低功耗，延長(zhǎng)筆記本電腦的電池續(xù)航時(shí)間。

四、引腳描述

MAX1533A/MAX1537A的引腳功能豐富，涵蓋了電源輸入、輸出、控制、反饋等多個(gè)方面。以下是一些關(guān)鍵引腳的功能：

• ADJA：輔助反饋輸入，用于調(diào)整輔助線性穩(wěn)壓器的輸出電壓。
• ON5、ON3：分別為5V和3.3V SMPS的使能輸入，控制電源的啟動(dòng)和關(guān)閉，還可用于故障復(fù)位。
• FSEL：頻率選擇輸入，通過連接到GND、REF或VCC來設(shè)置控制器的開關(guān)頻率。
• ILIM3、ILIM5：分別用于調(diào)整3.3V和5V SMPS的峰值電流限制閾值。
• REF：2.0V參考電壓輸出，為外部負(fù)載提供穩(wěn)定的參考電壓。

五、工作模式

1. 關(guān)機(jī)模式

當(dāng)SHDN為低電平時(shí)，設(shè)備進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，所有電路關(guān)閉，電源電流僅為5μA。

2. 待機(jī)模式

ON5和ON3低于啟動(dòng)閾值且SHDN為高電平時(shí)，LDO3和LDO5保持活躍，DL_在OVP為低電平時(shí)保持高電平。

3. 正常運(yùn)行模式

SHDN為高電平，ON3或ON5使能時(shí)，設(shè)備正常工作，可根據(jù)不同的配置實(shí)現(xiàn)3.3V SMPS或5V SMPS的單獨(dú)或同時(shí)工作。

4. 故障保護(hù)模式

包括輸出過壓保護(hù)（OVP）、輸出欠壓保護(hù)（UVP）和熱故障保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)相應(yīng)的故障時(shí)，控制器會(huì)采取相應(yīng)的措施，如關(guān)閉SMPS控制器、拉低PGOOD等，以保護(hù)設(shè)備安全。

六、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電感選擇

電感的選擇需要考慮輸入電壓范圍、最大負(fù)載電流、開關(guān)頻率和紋波電流比等因素。計(jì)算公式為 (L=frac{V{OUT }left(V{IN }-V{OUT }right)}{V{IN } f{OSC } I{LOAD(MAX) } LIR }) ，通過合理選擇電感值，可以保證電源的穩(wěn)定輸出。

2. 電容選擇

• 輸入電容：要滿足開關(guān)電流帶來的紋波電流要求，選擇具有低溫度上升的電容，以提高可靠性和壽命。
• 輸出電容：其大小和ESR值會(huì)影響輸出電壓的紋波和穩(wěn)定性。需要根據(jù)輸出電壓紋波要求和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)來選擇合適的電容。

3. MOSFET選擇

• 高側(cè)MOSFET（NH）：要能夠在VIN(MIN)和VIN(MAX)下承受電阻損耗和開關(guān)損耗，理想情況下，兩者的損耗應(yīng)大致相等。
• 低側(cè)MOSFET（NL）：應(yīng)選擇具有低導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）、中等封裝和合理價(jià)格的器件，同時(shí)要確保MAX1533A/MAX1537A的DL_柵極驅(qū)動(dòng)器能夠提供足夠的電流。

4. PCB布局

PCB布局對(duì)于實(shí)現(xiàn)低開關(guān)損耗和穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。要保持高電流路徑短，尤其是接地端子；合理路由功率跡線和負(fù)載連接；最小化電流傳感誤差；將高速開關(guān)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離敏感模擬區(qū)域。

七、總結(jié)

MAX1533A/MAX1537A是兩款性能優(yōu)異的筆記本電腦電源控制器，具有高效、穩(wěn)定、功能豐富等特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中，需要綜合考慮各種因素，如電氣特性、工作模式、元件選擇和PCB布局等，以確保電源系統(tǒng)的可靠性和性能。希望本文能為電子工程師在使用MAX1533A/MAX1537A進(jìn)行電源設(shè)計(jì)時(shí)提供一些有用的參考。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。