MAX8890：集成式蜂窩射頻部分電源管理IC的深度解析

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，尤其是在對(duì)電源管理要求極高的蜂窩手機(jī)領(lǐng)域，一款性能卓越的電源管理IC至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入探討一下Maxim Integrated Products推出的MAX8890集成式蜂窩射頻部分電源管理IC。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8890專(zhuān)為使用單節(jié)鋰離子（Li+）電池的蜂窩手機(jī)設(shè)計(jì)，其輸入電壓范圍為 +2.5V至 +5.5V。這款I(lǐng)C包含三個(gè)相同的低噪聲、低壓差（LDO）線(xiàn)性穩(wěn)壓器，能夠滿(mǎn)足手機(jī)射頻部分所有的電源電壓要求。

1.1 各LDO的用途

• 第一個(gè)LDO用于為發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和合成器供電。
• 第二個(gè)LDO用于為T(mén)CXO和高功率壓控振蕩器（VCO）供電。
• 第三個(gè)LDO用于為UHF偏移VCO供電。

1.2 設(shè)計(jì)靈活性

每個(gè)LDO都有自己獨(dú)立的使能（ON/OFF）控制，以最大限度地提高設(shè)計(jì)靈活性。只要任何一個(gè)使能輸入（EN1、EN2、EN3）為邏輯高電平，參考電壓就會(huì)通電。

1.3 輸出電壓設(shè)置

每個(gè)LDO的高精度輸出電壓預(yù)設(shè)為內(nèi)部微調(diào)電壓（從1.8V到3.3V，以50mV為增量）。在低至50mV的壓差下，每個(gè)LDO能夠提供100mA的電流，并且針對(duì)低噪聲和高串?dāng)_隔離進(jìn)行了優(yōu)化。

1.4 其他特性

采用內(nèi)部P溝道MOSFET傳輸晶體管設(shè)計(jì)，MAX8890的低180μA工作電源電流與負(fù)載無(wú)關(guān)。此外，它還具備短路和熱過(guò)載保護(hù)功能。該IC采用緊湊、高功率的12引腳4mm × 4mm QFN封裝，底部帶有金屬焊盤(pán)。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX8890的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括但不限于：

• 蜂窩手機(jī)
• 單節(jié)Li+系統(tǒng)
• 3節(jié)NiMH、NiCD或堿性電池系統(tǒng)
• 個(gè)人數(shù)字助理（PDA）

三、產(chǎn)品特性

3.1 LDO性能

• 三個(gè)100mA低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器，在100mA時(shí)具有低至50mV的壓差電壓。
• 在整個(gè)溫度范圍內(nèi)輸出電壓精度為±1%。
• 預(yù)設(shè)輸出電壓從1.8V到3.3V（以50mV為增量）。
• 低至45μVRMS的輸出電壓噪聲。
• 低至180μA的工作電源電流。
• 2.5V至5.5V的輸入電壓范圍。
• 67dB的電源抑制比（PSRR）。
• 10μVP - P的通道間串?dāng)_。

3.2 保護(hù)特性

• 短路保護(hù)：只要不超過(guò)最大連續(xù)功耗額定值，輸出可以無(wú)限期短路。
• 熱過(guò)載保護(hù)：當(dāng)結(jié)溫超過(guò)160°C時(shí)，熱傳感器會(huì)激活關(guān)斷邏輯，禁用過(guò)熱的穩(wěn)壓器。當(dāng)結(jié)溫冷卻15°C后，線(xiàn)性穩(wěn)壓器會(huì)再次開(kāi)啟。
• 低至0.01μA的關(guān)斷電流。

3.3 封裝優(yōu)勢(shì)

采用微小的12引腳4mm x 4mm QFN封裝，節(jié)省電路板空間。

四、電氣特性

4.1 一般參數(shù)

• 輸入電壓范圍：2.5V至5.5V。
• 輸入欠壓鎖定閾值：上升和下降沿為2.10V至2.45V。
• 輸入欠壓遲滯：45mV。

4.2 電源電流

• 靜態(tài)電源電流：輸出電流為0時(shí)，典型值為180μA，最大值為330μA。
• 關(guān)斷電源電流：使能和輸出接地時(shí)，典型值為0.01μA，最大值為10μA。

4.3 線(xiàn)性穩(wěn)壓器參數(shù)

• 輸出電壓精度：在不同溫度和負(fù)載條件下，精度范圍為 - 2%至 + 2%。
• 電流限制：輸出接地時(shí)，最小值為110mA，典型值為250mA，最大值為500mA。
• 輸出下拉電阻：使能接地時(shí)，范圍為3kΩ至8kΩ。
• 壓差電壓：在不同輸出電流下有不同表現(xiàn)，如100mA時(shí)最大為100mV。
• 線(xiàn)路調(diào)整率：在特定輸入電壓和輸出電流條件下，為 - 0.15%/V至 + 0.15%/V。
• 輸出電壓噪聲：在10Hz至100kHz范圍內(nèi)，典型值為45μVRMS。
• 輸出電壓PSRR：在100Hz時(shí)為67dB。
• 通道間隔離：在10kHz時(shí)為64dB。

4.4 使能邏輯控制

• 使能輸入閾值：輸入電壓在2.5V至5.5V之間時(shí)，為0.4V至1.6V。
• 使能輸入偏置電流：使能電壓為5.5V或0，溫度為85°C時(shí)，范圍為 - 1μA至 + 1μA。

4.5 熱保護(hù)

• 熱關(guān)斷溫度：上升溫度時(shí)為160°C。
• 熱關(guān)斷遲滯：15°C。

五、典型工作特性

文件中給出了一系列典型工作特性曲線(xiàn)，包括輸出電壓與溫度、負(fù)載電流、輸入電壓的關(guān)系，地引腳電流與輸入電壓、負(fù)載電流、溫度的關(guān)系，壓差電壓與負(fù)載電流的關(guān)系，電源抑制比與頻率的關(guān)系，通道間隔離與頻率的關(guān)系等。這些曲線(xiàn)為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了重要的參考依據(jù)。

六、引腳描述

七、詳細(xì)工作原理

7.1 線(xiàn)性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)

每個(gè)穩(wěn)壓器由誤差放大器、內(nèi)部反饋電阻分壓器和P溝道MOSFET傳輸晶體管組成。輸出電壓通過(guò)連接到OUT_的內(nèi)部電阻分壓器反饋，該反饋電壓連接到誤差放大器，誤差放大器將反饋電壓與內(nèi)部1.25V參考電壓進(jìn)行比較，并放大差值。根據(jù)比較結(jié)果，調(diào)整傳輸晶體管的柵極電壓，從而控制輸出電流和輸出電壓。

7.2 低噪聲設(shè)計(jì)

在蜂窩手機(jī)中，清晰的傳輸和接收需要低噪聲的電源。MAX8890的三個(gè)LDO均具有低輸出電壓噪聲、高電源抑制比以及出色的負(fù)載和線(xiàn)路調(diào)節(jié)特性。針對(duì)單節(jié)Li+電池應(yīng)用，每個(gè)LDO在10Hz至100kHz范圍內(nèi)的噪聲為45μVRMS，PSRR為67dB。

7.3 電流限制和短路保護(hù)

MAX8890為每個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓器配備了獨(dú)立的電流限制電路。該設(shè)備監(jiān)控和控制每個(gè)傳輸晶體管的柵極電壓，將穩(wěn)壓器的輸出電流限制在250mA（典型值）。只要不超過(guò)最大連續(xù)功耗額定值，輸出可以無(wú)限期短路而不會(huì)損壞器件。

7.4 輸出電壓選擇

MAX8890的輸出電壓在工廠(chǎng)預(yù)設(shè)為從1.8V到3.3V，以50mV為增量。三位字母的部件編號(hào)后綴標(biāo)識(shí)每個(gè)穩(wěn)壓器的輸出電壓。例如，MAX8890ETCAKM的輸出電壓預(yù)設(shè)為3.3V（VOUT1）、2.5V（VOUT2）和1.8V（VOUT3）。

7.5 使能控制

只要三個(gè)低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器（LDO）中的任何一個(gè)被使能，內(nèi)部1.25V參考電壓就會(huì)通電。因此，必須禁用所有三個(gè)LDO才能關(guān)閉內(nèi)部參考電壓，將電源電流降低至0.01μA。將EN_拉低可進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)相應(yīng)的輸出與輸入斷開(kāi)，并通過(guò)內(nèi)部5kΩ電阻放電。

7.6 熱過(guò)載保護(hù)

熱過(guò)載保護(hù)可在故障條件下限制MAX8890的總功耗。每個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓器都有自己的熱關(guān)斷電路。當(dāng)結(jié)溫超過(guò)160°C時(shí)，熱傳感器激活關(guān)斷邏輯，禁用過(guò)熱的穩(wěn)壓器。當(dāng)結(jié)溫冷卻15°C后，線(xiàn)性穩(wěn)壓器會(huì)再次開(kāi)啟，在連續(xù)熱過(guò)載條件下會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出。為了連續(xù)運(yùn)行，不要超過(guò)絕對(duì)最大結(jié)溫額定值150°C。

八、應(yīng)用信息

8.1 電容選擇和穩(wěn)壓器穩(wěn)定性

為了在全負(fù)載范圍和全溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，MAX8890的每個(gè)輸入和輸出都需要電容。在OUT和地之間連接最小2.2μF的陶瓷電容，以確保穩(wěn)定性和最佳瞬態(tài)響應(yīng)。對(duì)于更低的噪聲要求，可以使用更大的10μF陶瓷輸出電容。輸入電容（CIN）可降低輸入電源的源阻抗，從而降低輸入噪聲并改善瞬態(tài)響應(yīng)。在每個(gè)IN_和地之間連接最小1μF的陶瓷電容，并將所有輸入和輸出電容盡可能靠近MAX8890放置，以最小化PCB走線(xiàn)阻抗的影響。

8.2 參考旁路電容

外部旁路電容連接到BP以降低固有參考噪聲。該電容與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)一起構(gòu)成低通濾波器。使用0.01μF或更大的陶瓷電容，并盡可能靠近BP連接。電容值大于0.01μF會(huì)增加啟動(dòng)時(shí)間，對(duì)于最低噪聲要求，可將旁路電容增加到0.1μF，但大于0.1μF的值不會(huì)提供性能改進(jìn)，因此不推薦使用。

8.3 噪聲、PSRR和瞬態(tài)響應(yīng)

MAX8890設(shè)計(jì)用于在電池供電系統(tǒng)中以低壓差電壓和低靜態(tài)電流運(yùn)行，同時(shí)提供低噪聲、快速瞬態(tài)響應(yīng)和高交流抑制。當(dāng)從噪聲源供電時(shí)，可以通過(guò)增加輸入和輸出旁路電容的值以及采用無(wú)源濾波技術(shù)來(lái)提高電源噪聲抑制和瞬態(tài)響應(yīng)。

8.4 輸入 - 輸出（壓差）電壓

穩(wěn)壓器的最小輸入 - 輸出電壓差（壓差電壓）決定了最低可用輸入電源電壓。當(dāng)線(xiàn)性穩(wěn)壓器達(dá)到壓差時(shí)，串聯(lián)傳輸晶體管完全導(dǎo)通，調(diào)節(jié)停止。輸出電壓隨輸入電壓下降而跟蹤輸入電壓。由于MAX8890使用P溝道MOSFET傳輸晶體管，其壓差電壓是MOSFET的漏源導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）乘以負(fù)載電流的函數(shù)。

九、結(jié)語(yǔ)

MAX8890是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的集成式蜂窩射頻部分電源管理IC。它的低噪聲、低壓差、高精度輸出以及完善的保護(hù)功能，使其成為蜂窩手機(jī)等設(shè)備中電源管理的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇輸出電壓、電容等參數(shù)，以充分發(fā)揮MAX8890的優(yōu)勢(shì)。大家在使用MAX8890的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么特別的問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。