深入解析MAX8660：高效低功耗PMIC的卓越之选

深入解析MAX8660/MAX8661：高效低功耗PMIC的卓越之选

在当今的移动设备领域，对电源管理集成电路（PMIC）的需求日益增长，它需要在保证高性能的同时，尽可能降低功耗，以延长电池续航时间。MAXIM推出的MAX8660/MAX8661 PMIC就是这样一款出色的产品，它专为移动应用设计，集成了多种电源管理功能，能满足各种便携式设备的需求。

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产品概述

MAX8660/MAX8661 PMIC主要用于为智能手机、PDA、互联网设备等便携式设备中的应用处理器（AP）供电。它集成了四个降压DC - DC输出、三个线性稳压器和一个始终开启的LDO，同时具备电源管理功能。其中，两个动态控制的DC - DC输出为处理器核心和内部存储器供电，另外两个DC - DC转换器为I/O、存储器和其他外设供电。此外，还具备输出的开关控制、低电量检测、复位输出以及2线I2C串行接口等功能。MAX8661与MAX8660功能基本相同，只是缺少REG1降压稳压器和REG7线性稳压器。

关键特性

高效节能

所有降压DC - DC输出均采用2MHz的快速PWM开关和小型外部组件，能自动从PWM模式切换到高效轻载运行模式，降低工作电流，延长电池寿命。同时，还提供强制PWM选项，可在所有负载下实现低噪声运行。

宽输入电压范围与保护

输入电压范围为2.6V至6.0V，适用于单节锂电池、3节镍氢电池或5V输入。过压锁定功能可保护设备免受高达7.5V的输入电压影响。

多种输出电压选择

REG1和REG2的输出电压可通过SET1和SET2输入进行预设选择，V3 - V7的输出电压则可通过I2C接口进行设置。

低静态电流

在深度睡眠模式下，仅V8开启时，输入电流低至20µA。

应用领域

该PMIC适用于多种便携式设备，如PDA、掌上电脑、无线手持设备、智能手机、便携式GPS导航、个人媒体播放器和数码相机等。

电气特性分析

输入输出特性

• 输入电压范围：PV1、PV2、PV3、PV4、IN和IN8的输入电压范围为2.6V至6.0V。
• 输出电压精度：以REG1为例，不同型号和设置下，输出电压精度有所不同。如MAX8660/MAX8660B在不同SET1连接方式和负载下，输出电压精度在一定范围内波动。
• 输出电流能力：各输出的最大输出电流不同，如REG1最大输出电流可达1.2A，REG2为0.9A，REG3为1.6A，REG4为0.4A等。

其他特性

• 开关频率：PWM开关频率为2MHz。
• 欠压和过压锁定阈值：IN欠压锁定阈值上升时为2.250 - 2.550V，下降时为2.200 - 2.525V；过压锁定阈值上升时为6.20 - 6.50V，下降时为6.00 - 6.30V。

工作模式

降压DC - DC转换器工作模式

REG1 - REG4可独立工作于正常或强制PWM模式。上电或复位后，默认进入正常工作模式。在强制PWM模式下，转换器以恒定的2MHz开关频率运行，输出电压纹波小，适用于低噪声系统，但轻载功耗较高；正常工作模式在轻载时可提高效率，仅在必要时切换以满足负载需求。

同步整流

内部n沟道同步整流器消除了对外部肖特基二极管的需求，提高了效率。在每个开关周期的后半段（关断时间）开启，在PWM模式下，开关周期结束时关闭；在正常模式下，当电感电流降至25mA以下或开关周期结束时关闭。

100%占空比运行（降压）

REG1和REG2在电源电压接近输出电压时可实现100%占空比运行，直到输入电压降至所需输出电压加上转换器的降压电压规格以下，仍能维持稳压。

线性稳压器特性

REG5

输出电压可通过I2C接口在1.700V至2.000V之间以25mV的增量进行调节，默认电压为1.8V，最大输出电流为200mA。

REG6/REG7

输出电压可通过串行接口在1.8V至3.3V之间以0.1V的步长进行编程，每个稳压器最大输出电流为500mA。

REG8

始终开启的3.3V LDO，输出电流可达30mA。当V8低于2.2V（典型下降值）时，RSO输出变低。

斜坡率控制

REG1和REG2具有固定的软启动斜坡，可消除启用时的输入电流尖峰；REG3和REG4的输出电压斜坡率可通过连接在RAMP和AGND之间的电阻进行设置；REG5、REG6和REG7也有各自的软启动斜坡率和动态变化斜坡率。

电源排序与模式

使能信号

各电源域的使能信号包括硬件和软件使能，如REG3和REG4可通过EN34硬件使能或I2C使能位（EN3、EN4）进行控制。

电源模式

提供多种电源模式，如正常运行模式、运行/空闲/待机模式、睡眠模式和深度睡眠模式，不同模式下的静态工作电流不同。

上电和掉电时序

一般情况下，电源应按V8、V5、V1和V2、V3和V4的顺序上电；REG6和REG7可根据应用需求进行上电和掉电操作。

电压监测、复位和欠压锁定功能

欠压和过压锁定

当VIN低于欠压锁定阈值（典型值2.35V）时，进入欠压锁定模式，所有稳压器关闭，I2C不工作，寄存器内容复位；当VIN高于过压锁定阈值（典型值6.35V）时，进入过压锁定模式，保护设备免受高压应力影响。

复位输出（RSO）和MR输入

RSO为开漏复位输出，当MR为低、V8低于VRSOTH（典型下降值2.2V）、VIN低于VUVLO或高于VOVLO时，RSO变低，所有串行编程寄存器复位为默认值。

低电量检测器

LBO为开漏输出，通常连接到应用处理器的nBATT_FAULT输入，用于指示电池已移除或放电。LBF和LBR监测输入电压，触发LBO输出。

I2C接口

接口组成与操作范围

由双向串行数据线（SDA）和串行时钟输入（SCL）组成，MAX8660/MAX8661为仅从设备，依赖主设备生成时钟信号。I2C操作范围为VIN在2.40V至6.35V之间，超出该范围时，I2C寄存器复位为默认值。

数据传输

每个SCL时钟周期传输一位数据，数据传输由START和STOP条件进行帧定。支持高达400kHz的SCL频率。

寄存器

包含多个I2C寄存器，如OVER1、OVER2、VCC1等，用于控制输出电压的启用、电压变化等功能。

设计要点

输出电压设置

REG1和REG2的输出电压通过SET1和SET2输入进行预设，V3 - V7通过I2C接口设置。在强制PWM模式下，REG3和REG4的最小输出电压受输入电压和最小占空比限制。

电感选择

根据公式计算每个REG1 - REG4的理想电感值，确保电感的饱和电流超过峰值电感电流，额定最大直流电感电流超过最大输出电流。

输入输出电容选择

输入电容应选择陶瓷电容，以满足输入纹波电流要求，降低开关噪声；输出电容应具有低阻抗，可选择陶瓷、聚合物或钽电容，以保持输出纹波小并确保控制环路稳定。

降压转换器输出电流计算

可通过两步法计算降压转换器的最大输出电流，同时可参考电子表格进行评估。

应用信息

功率耗散

MAX8660/MAX8661具有热关断保护功能，为确保热量能有效散发到PCB板上，需将暴露焊盘（EP）焊接到PCB板上，并通过多个过孔将热量传导到接地层。

PCB布局和布线

良好的PCB布局对于实现最佳性能至关重要。应将每个电源输入对的旁路电容尽可能靠近IC放置，将暴露焊盘连接到接地层以散热。

总之，MAX8660/MAX8661 PMIC以其高效、低功耗、多功能等特点，为移动应用提供了优秀的电源管理解决方案。在设计过程中，工程师需根据具体应用需求，合理设置输出电压、选择合适的电感和电容，并优化PCB布局，以充分发挥该PMIC的性能优势。大家在实际应用中，有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。