深入解析MAX1798/MAX1798A/MAX1799/MAX1799A：CDMA系統(tǒng)電源的理想之選

在CDMA蜂窩/PCS手持設(shè)備的電源設(shè)計領(lǐng)域，MAX1798/MAX1798A/MAX1799/MAX1799A系統(tǒng)電源以其卓越的性能和豐富的功能脫穎而出。作為電子工程師，我們在設(shè)計過程中需要對這些器件有深入的了解，以便充分發(fā)揮其優(yōu)勢。本文將對這些器件進(jìn)行全面解析，為大家在實際設(shè)計中提供參考。

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一、器件概述

MAX1798/MAX1798A/MAX1799/MAX1799A專為CDMA蜂窩/PCS手持設(shè)備量身定制。它們集成了五個低壓差線性穩(wěn)壓器（LDOs）、一個140ms（最小值）復(fù)位定時器、一個串行接口、推上/推下控制邏輯以及兩個通用開漏輸出。這些器件的主要區(qū)別在于串行接口，MAX1798/MAX1798A采用SPI?兼容的串行接口，而MAX1799/MAX1799A則采用I2C兼容的接口。此外，“A”系列器件具有 -13% 的復(fù)位閾值，非“A”系列器件的閾值為9.5%；“A”系列器件在復(fù)位觸發(fā)關(guān)機(jī)時有175ms的延遲，非“A”系列則立即關(guān)機(jī)。

二、關(guān)鍵特性

2.1 強(qiáng)大的LDO配置

• 輸出電流：包含一個300mA的低噪聲LDO（LDO1）和四個150mA的低噪聲LDO（LDO2 - LDO5），能夠滿足不同負(fù)載的需求。
• 低噪聲與高隔離：在10Hz至100kHz的頻率范圍內(nèi)，輸出電壓噪聲低至45μVRMS，并且在10kHz以下具有>60dB的串?dāng)_隔離和電源抑制比（PSRR），有效減少了噪聲干擾。
• 低壓差：OUT1在200mA負(fù)載時的最大壓差為125mV，OUT2 - OUT5在100mA負(fù)載時的最大壓差為100mV，確保了在不同負(fù)載下的穩(wěn)定輸出。
• 可編程輸出電壓：輸出電壓可通過串行接口在1.8V至3.3V之間以32步進(jìn)行編程，提供了靈活的電壓調(diào)節(jié)能力。

2.2 豐富的控制與保護(hù)功能

• 復(fù)位定時器：具備140ms（最小值）的復(fù)位定時器，確保系統(tǒng)在啟動和異常情況下的穩(wěn)定復(fù)位。
• 串行接口：支持SPI或I2C兼容的串行接口，方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信和控制。
• 推上/推下控制邏輯：通過推上/推下控制邏輯，可實現(xiàn)設(shè)備的靈活開關(guān)控制。
• 過流和熱保護(hù)：所有LDO均具備過流和熱保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)過流或過熱情況時，能夠自動保護(hù)器件，提高系統(tǒng)的可靠性。
• 低關(guān)機(jī)電流：關(guān)機(jī)電流僅為1μA，有效降低了功耗。

三、電氣特性

3.1 輸入電壓與電流

• 輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為2.5V至5.5V，可兼容多種輸入電源，包括單節(jié)鋰離子（Li+）電池。
• 關(guān)機(jī)電流：關(guān)機(jī)時的電流僅為10μA，待機(jī)電流在不同狀態(tài)下有所不同，如OUT1開啟、其他穩(wěn)壓器關(guān)閉時為113 - 230μA，所有輸出開啟時為367 - 680μA。

3.2 輸出特性

• 輸出精度：OUT1在70mA負(fù)載時的輸出精度為±2%，在1mA至300mA負(fù)載、2.5V至5.5V輸入電壓、1.8V輸出電壓條件下的輸出精度為±3%；OUT2 - OUT5在50mA負(fù)載時的輸出精度為±2%，在1mA至150mA負(fù)載、2.5V至5.5V輸入電壓、1.8V輸出電壓條件下的輸出精度為±3%。
• 壓差：OUT1在1mA負(fù)載時的壓差為1mV，200mA負(fù)載時的壓差為73 - 125mV；OUT2 - OUT5在1mA負(fù)載時的壓差為1mV，100mA負(fù)載時的壓差為50 - 100mV。
• 負(fù)載和線性調(diào)節(jié)：負(fù)載調(diào)節(jié)和線性調(diào)節(jié)性能良好，確保了輸出電壓的穩(wěn)定性。

3.3 邏輯與控制輸入

• 復(fù)位定時器：復(fù)位定時器時間為140 - 430ms，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定復(fù)位。
• 看門狗定時器：看門狗定時器時間為35 - 110ms，用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
• 輸入電平：輸入低電平為0.4V，輸入高電平為1.6V，確保了信號的準(zhǔn)確識別。

3.4 時序特性

• I2C（SMB）時序（MAX1799/MAX1799A）：時鐘頻率為400kHz，具備特定的總線空閑時間、保持時間、設(shè)置時間等時序參數(shù)。
• SPI時序（MAX1798/MAX1798A）：SCLK時鐘頻率為2MHz，同樣具備相應(yīng)的時序參數(shù)，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

四、典型應(yīng)用電路與引腳說明

4.1 典型應(yīng)用電路

該器件的典型應(yīng)用電路展示了其在CDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用方式，通過與MSM控制器等設(shè)備的連接，實現(xiàn)了對各個輸出的控制和調(diào)節(jié)。

4.2 引腳說明

五、詳細(xì)工作原理

5.1 線性穩(wěn)壓器工作

• LDO1：額定輸出電流為300mA，通過ON按鈕開啟，可通過OFF引腳或串行端口關(guān)閉。其輸出電壓可通過SPI或I2C串行端口接口在1.8V至3.3V之間調(diào)節(jié)。當(dāng)VIN1低于1V時，POR電路將所有LDO電壓復(fù)位為2.98V，OUT1保持開啟，OUT2 - OUT5關(guān)閉。
• LDO2 - LDO5：額定輸出電流為150mA，可通過SPI或I2C串行端口接口開啟或關(guān)閉，并調(diào)節(jié)輸出電壓。上電時，OUT2 - OUT5設(shè)置為2.98V但關(guān)閉，需要通過控制數(shù)據(jù)字節(jié)開啟。當(dāng)VIN1低于1V時，POR電路將所有LDO電壓復(fù)位為2.98V，OUT2 - OUT5關(guān)閉；當(dāng)VIN2/3或VIN4/5低于2.15V時，UVLO電路關(guān)閉相應(yīng)輸出，但所有LDO電壓保持先前設(shè)置。

5.2 開漏輸出

DR1和DR2為開漏N溝道MOSFET，具有2Ω的導(dǎo)通電阻，可用于驅(qū)動最多10個LED用于背光或振動電機(jī)，最大可吸收100mARMS電流。上電時，DR1和DR2為高阻抗?fàn)顟B(tài)，可通過控制數(shù)據(jù)字節(jié)命令開啟。

5.3 RSO輸出

RSO為開漏輸出，通過內(nèi)部14kΩ電阻連接到OUT1。上電時，OUT1開啟，RSO保持低電平140ms（最小值）。當(dāng)RSO變高時，OFF必須在35ms內(nèi)變?yōu)楦唠娖揭员３諳UT1開啟，否則設(shè)備將關(guān)閉。MAX1798/MAX1799的RSO在OUT1下降超過其編程輸出電壓的7.5% ±2%時變低，MAX1798A/MAX1799A的RSO在OUT1下降超過其編程輸出電壓的13% ±2%時變低。

5.4 ON和OFF邏輯

當(dāng)VIN1大于2.5V且ON為低電平時，設(shè)備上電。ON返回高電平時，設(shè)備保持開啟狀態(tài)，開啟OUT1和串行接口端口。OUT1進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，RSO再保持低電平140ms（最小值）。此時，OUT1開啟并設(shè)置為2.98V，OUT2 - OUT5禁用并設(shè)置為2.98V。為保持開啟狀態(tài)，OFF引腳必須在35ms（最小值）內(nèi)處于高電平，否則設(shè)備將關(guān)閉，只能通過按下ON按鈕重新開啟。

5.5 關(guān)機(jī)模式

• 硬關(guān)機(jī)：將OFF置為低電平或允許內(nèi)部電阻下拉OFF（ON為高電平），設(shè)備在看門狗定時器清零（35ms最小值，52ms典型值）后關(guān)機(jī)。關(guān)機(jī)期間，所有LDO輸出和RSO主動拉至GND，開漏驅(qū)動器處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，串行端口和復(fù)位定時器無效。只要VIN1 > 2.1V，先前編程的輸出電壓數(shù)據(jù)將保留在內(nèi)部寄存器中。
• 軟關(guān)機(jī)：通過串行端口使用控制數(shù)據(jù)字節(jié)禁用OUT1可關(guān)閉整個設(shè)備。關(guān)機(jī)后，只能通過ON按鈕的瞬間低電平重新開啟設(shè)備。

5.6 控制數(shù)據(jù)字節(jié)

控制數(shù)據(jù)字節(jié)為8位（3位命令位和5位數(shù)據(jù)位），前3位指定操作，后5位設(shè)置輸出電壓或ON/OFF狀態(tài)。每個穩(wěn)壓器有一個獨立的DAC用于設(shè)置輸出電壓，DAC寄存器為雙緩沖，可同時更新所有輸出。輸出電壓編程根據(jù)表2或表3進(jìn)行，上電時若未編程特定電壓，OUT1 - OUT5將設(shè)置為2.98V。所有DAC編程必須通過更新DAC命令從雙緩沖轉(zhuǎn)移到DAC，編程電壓才能在LDO輸出端顯示。LDO和驅(qū)動器的ON/OFF狀態(tài)不是雙緩沖的，CS返回高電平（SPI兼容）或命令字節(jié)的第九個SCK上升沿（I2C）時立即生效。

5.7 串行接口

• SPI兼容串行接口（MAX1798/MAX1798A）：使用SPI兼容的3線串行接口控制每個穩(wěn)壓器的ON/OFF狀態(tài)和輸出電壓、驅(qū)動器的ON/OFF狀態(tài)以及關(guān)閉設(shè)備。該接口支持最大2MHz的數(shù)據(jù)速率，采用CPOL = CPHA = 0協(xié)議。
• I2C兼容串行接口（MAX1799/MAX1799A）：使用I2C兼容的2線串行接口控制每個穩(wěn)壓器的ON/OFF狀態(tài)和輸出電壓、驅(qū)動器的ON/OFF狀態(tài)以及關(guān)閉設(shè)備。使用標(biāo)準(zhǔn)I2C兼容的寫字節(jié)命令對IC進(jìn)行編程，MAX1799/MAX1799A始終作為總線主設(shè)備的從設(shè)備。

5.8 輸出電壓設(shè)置

上電時，所有DAC設(shè)置為2.98V，僅OUT1啟用，其他LDO輸出和驅(qū)動器關(guān)閉。OUT2 - OUT5、DR1和DR2必須通過串行端口啟用。OUT2 - OUT5可在開啟或關(guān)閉狀態(tài)下通過串行端口在1.8V至3.3V之間以32步進(jìn)行編程，OUT1只能在開啟狀態(tài)下進(jìn)行編程。若OUT1通過串行端口或OFF引腳關(guān)閉，整個芯片（包括串行端口）將關(guān)閉，但只要IN1上保持有效電源電壓（VIN1 > 2.1V），所有先前編程的DAC設(shè)置將保留。

5.9 電流限制

每個LDO輸出都具有電流限制功能。OUT1的電流限制設(shè)置為500mA（最小值320mA），OUT2 - OUT5的電流限制設(shè)置為250mA（最小值160mA）。當(dāng)LDO輸出處于電流限制狀態(tài)時，電流限制設(shè)備監(jiān)測并控制傳輸晶體管的柵極電壓，限制LDO的輸出電流。去除過載后，正常功能自動恢復(fù)。

六、應(yīng)用注意事項

6.1 電容選擇與穩(wěn)壓器穩(wěn)定性

• 輸入電容：若所有電源輸入連接在一起，建議在輸入使用10μF低ESR陶瓷電容；若IN1、IN2/3和IN4/5連接到不同電源電壓，每個輸入應(yīng)使用4.7μF低ESR陶瓷電容。較大的輸入電容和較低的ESR可提供更好的電源噪聲抑制和線路瞬態(tài)響應(yīng)。
• 輸出電容：OUT1建議使用最小4.7μF低ESR陶瓷電容，OUT2 - OUT5建議使用最小2.2μF低ESR陶瓷電容。器件在輸出電容的ESR范圍為10mΩ至1Ω時穩(wěn)定。使用較大電容可降低噪聲，改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性和電源抑制能力。
• BP電容：在BP處使用0.01μF旁路電容可降低輸出電壓噪聲。增加電容值會略微降低輸出噪聲，但會增加啟動時間。電容值超過0.1μF無性能優(yōu)勢，不建議使用。

6.2 線路和負(fù)載瞬態(tài)考慮

• 線路瞬態(tài)：器件在電池供電系統(tǒng)中設(shè)計為提供低壓差電壓和低靜態(tài)電流，低頻時電源抑制比>60dB，10kHz以上逐漸下降。從非電池電源供電時，可通過增加輸入和輸出旁路電容值以及采用無源濾波技術(shù)來提高電源噪聲抑制和瞬態(tài)響應(yīng)。
• 負(fù)載瞬態(tài)：負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)圖顯示了輸出響應(yīng)的三個組成部分：輸出電容的ESR尖峰、穩(wěn)壓器的瞬態(tài)穩(wěn)定響應(yīng)以及LDO負(fù)載調(diào)節(jié)引起的直流偏移。增加輸出電容值和降低ESR可減少過沖。

6.3 壓差電壓

穩(wěn)壓器的最小輸入 - 輸出電壓差（壓差電壓）決定了最低可用電源電壓，在電池供電系統(tǒng)中決定了電池的有用壽命結(jié)束電壓。由于器件使用P溝道MOSFET傳輸晶體管，其壓差電壓是漏源導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）與負(fù)載電流的乘積。

七、總結(jié)

MAX1798/MAX1798A/MAX1799/MAX1799A系統(tǒng)電源為CDMA蜂窩/PCS手持設(shè)備提供了全面的電源解決方案。其豐富的功能、良好的電氣特性和靈活的控制方式，使其在電源設(shè)計中具有很高的應(yīng)用價值。在實際設(shè)計中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇器件，并注意電容選擇、線路和負(fù)載瞬態(tài)等問題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。希望本文能為電子工程師在使用這些器件進(jìn)行設(shè)計時提供有益的參考。大家在實際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。