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

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為CPU核心電源選擇合適的控制器至關(guān)重要。今天我們就來(lái)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(yīng)方面有哪些獨(dú)特之處。

文件下載：MAX1519.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX1519/MAX1545是專為桌面和移動(dòng)奔騰4（P4）CPU核心電源設(shè)計(jì)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(jiǎn)化了組件選擇和布局難度。其Quick - PWM控制方案能對(duì)快速負(fù)載電流階躍做出瞬時(shí)響應(yīng)，并且具備有源電壓定位功能，可通過(guò)調(diào)整增益和偏移來(lái)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(yīng)用：直接降壓電池電壓或降壓5V系統(tǒng)電源以創(chuàng)建核心電壓。單級(jí)轉(zhuǎn)換方法可直接降壓高壓電池，實(shí)現(xiàn)最高效率；而兩級(jí)轉(zhuǎn)換在更高的開(kāi)關(guān)頻率下能提供最小的物理尺寸。

二、關(guān)鍵特性

2.1 高精度輸出

在不同的線路、負(fù)載和溫度條件下，輸出電壓精度可達(dá)±0.75%（1.3V），能為CPU提供穩(wěn)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(diào)節(jié)，還有5位板載DAC，輸出范圍靈活，移動(dòng)應(yīng)用為0.60V至1.75V，桌面應(yīng)用為1.10V至1.85V。

2.3 可選開(kāi)關(guān)頻率

提供100kHz/200kHz/300kHz/550kHz可選的開(kāi)關(guān)頻率，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行靈活調(diào)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(yīng)多種電源環(huán)境。

2.5 完善的保護(hù)功能

包括輸出過(guò)壓保護(hù)（僅MAX1545）、欠壓和熱故障保護(hù)、電源排序和定時(shí)、可選的暫停電壓（0.675V至1.45V）以及軟關(guān)機(jī)等功能，有效保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(guī)定，能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

3.2 保護(hù)特性

輸出過(guò)壓保護(hù)閾值（僅MAX1545）、輸出欠壓保護(hù)閾值以及VROK閾值等都有詳細(xì)的參數(shù)說(shuō)明，確保在異常情況下能及時(shí)保護(hù)系統(tǒng)。

四、工作模式與功能

4.1 雙相180°異相操作

兩個(gè)相位以180°異相運(yùn)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(tǒng)的單相位開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)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(shù)量和成本。

4.2 瞬態(tài)重疊操作

當(dāng)檢測(cè)到重負(fù)載瞬變時(shí)，支持相位重疊模式，使雙調(diào)節(jié)器同相運(yùn)行，減少響應(yīng)時(shí)間。在瞬變結(jié)束后，自動(dòng)恢復(fù)正常的異相操作。

4.3 電源啟動(dòng)和關(guān)機(jī)

啟動(dòng)時(shí)，SHDN驅(qū)動(dòng)為高，參考電源首先上電，達(dá)到欠壓鎖定閾值后，PWM控制器開(kāi)始工作，輸出電壓以25mV的增量逐步上升到目標(biāo)電壓。關(guān)機(jī)時(shí)，SHDN變低，輸出電壓以4倍于RTIME設(shè)置的時(shí)鐘速率逐步下降到0V。

4.4 內(nèi)部多路復(fù)用器

具有獨(dú)特的內(nèi)部DAC輸入多路復(fù)用器，可根據(jù)不同的處理器狀態(tài)選擇三種不同的DAC代碼設(shè)置，實(shí)現(xiàn)靈活的電壓控制。

4.5 暫停模式

當(dāng)處理器進(jìn)入低功耗暫停模式時(shí)，可通過(guò)SUS和S0 - S1輸入設(shè)置較低的輸出電壓，降低功耗。在過(guò)渡期間，VROK和UVP故障保護(hù)會(huì)被屏蔽。

4.6 輸出電壓過(guò)渡時(shí)序

能以受控方式進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，自動(dòng)最小化輸入浪涌電流。過(guò)渡時(shí)間取決于RTIME、電壓差和時(shí)鐘精度，與輸出電容無(wú)關(guān)。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 組件選擇

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)具體的應(yīng)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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的多相應(yīng)用，不同的輸入電壓范圍、最大負(fù)載電流和相數(shù)需要選擇不同規(guī)格的電感和MOSFET。

5.2 電流平衡

通過(guò)集成電流感測(cè)電壓的差異并調(diào)整次級(jí)相位的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)電流平衡，減少因MOSFET導(dǎo)通電阻、熱平衡、導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)間匹配和電感匹配等因素導(dǎo)致的電流不平衡。

5.3 反饋調(diào)整放大器

包括電壓定位放大器、積分放大器、差分遠(yuǎn)程感測(cè)和偏移放大器等，可實(shí)現(xiàn)精確的電壓調(diào)節(jié)和負(fù)載線調(diào)整。

5.4 強(qiáng)制PWM和脈沖跳過(guò)操作

在正常模式下，采用低噪聲強(qiáng)制PWM控制方案，保持開(kāi)關(guān)頻率相對(duì)恒定；在輕負(fù)載條件下，可切換到低功耗脈沖跳過(guò)控制方案，提高效率。

5.5 電流限制電路

采用獨(dú)特的“谷值”電流感測(cè)算法，有效限制電流，防止過(guò)流損壞。同時(shí)，還設(shè)有負(fù)電流限制，防止反向電感電流過(guò)大。

5.6 MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)

DH和DL驅(qū)動(dòng)器針對(duì)驅(qū)動(dòng)中等尺寸的高端和較大的低端功率MOSFET進(jìn)行了優(yōu)化，采用自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間電路，防止上下管同時(shí)導(dǎo)通。

六、PCB布局指南

PCB布局對(duì)于實(shí)現(xiàn)低開(kāi)關(guān)損耗和穩(wěn)定的操作至關(guān)重要。需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 保持高電流路徑短：特別是在接地端子處，確保穩(wěn)定、無(wú)抖動(dòng)的操作。
2. 模擬接地分離：將所有模擬接地連接到單獨(dú)的實(shí)心銅平面，減少干擾。
3. 縮短功率走線和負(fù)載連接：提高效率，可使用厚銅PCB板增強(qiáng)滿載效率。
4. 縮短?hào)艠O驅(qū)動(dòng)走線：保持高電流、柵極驅(qū)動(dòng)走線短而寬，減少電阻和電感，避免直通電流。
5. 采用開(kāi)爾文感測(cè)連接：確保電流感測(cè)的準(zhǔn)確性。
6. 避免高速開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)干擾：將高速開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離敏感的模擬區(qū)域。

七、總結(jié)

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(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和設(shè)計(jì)要求，合理選擇組件、優(yōu)化電路布局，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)。各位電子工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不妨考慮一下這款控制器，相信它能為你的項(xiàng)目帶來(lái)意想不到的效果。你在使用類似控制器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。