深度解析MAX8660B：高效低功耗PMIC的卓越之选

深度解析MAX8660/MAX8661：高效低功耗PMIC的卓越之选

在当今的电子设备中，尤其是智能移动设备，对电源管理的要求越来越高。既要满足高性能处理器的供电需求，又要尽可能降低功耗以延长电池续航时间。Maxim推出的MAX8660/MAX8661电源管理IC（PMIC），就是为满足这些需求而设计的一款出色产品。今天，我们就来深入剖析这款PMIC的特点、应用以及设计要点。

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产品概述

MAX8660/MAX8661主要用于为智能手机、PDA、互联网设备和其他便携式设备中的应用处理器（AP）供电。它们集成了四个降压DC - DC输出、三个线性稳压器和一个始终开启的LDO，同时具备丰富的电源管理功能。其中，MAX8661与MAX8660功能基本相同，但缺少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输出均采用快速2MHz PWM开关和微型外部组件，能自动从PWM模式切换到高效轻载模式，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：输入电压范围为2.6V至6.0V，可兼容单节锂离子电池、3节镍氢电池或5V输入电源。过压锁定功能可保护设备免受高达7.5V的输入电压影响。
• 动态电压管理：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，可根据负载需求动态调整电压，提高电源效率。
• 丰富的保护功能：具备低电量检测、复位输出等功能，确保系统在各种异常情况下能稳定运行。

应用领域

MAX8660/MAX8661的应用非常广泛，涵盖了各类便携式设备，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。这些设备通常对电源的效率、体积和稳定性有较高要求，而MAX8660/MAX8661正好能满足这些需求。

详细功能解析

降压DC - DC转换器（REG1 - REG4）

• REG1（仅MAX8660）：是一款高效的2MHz电流模式降压转换器，输出电流可达1200mA，效率高达96%。输出电压（V1）可通过SET1输入进行选择，有三种预设电压可供选择。
• REG2：同样是2MHz电流模式降压转换器，输出电流可达900mA，效率高达96%。输出电压（V2）通过SET2输入选择。
• REG3：输出电压可通过I2C接口在0.725V至1.800V之间以25mV的增量进行调节，默认输出电压为1.4V（MAX8660/MAX8660A/MAX8661）或1.15V（MAX8660B），输出电流可达1.6A。
• REG4：输出电压调节范围与REG3相同，默认输出电压也分为两种情况，输出电流可达400mA。

这些降压转换器有正常和强制PWM两种工作模式。强制PWM模式适用于对噪声要求较高的系统，输出电压纹波小，开关谐波易于过滤，但轻载时功耗较高；正常模式在轻载时效率更高，能根据负载需求灵活切换开关频率。

线性稳压器（REG5 - REG8）

• 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，输出电流可达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，每个稳压器输出电流可达500mA。
• REG8：是一个始终开启的3.3V LDO，输入电压在2.55V（最大欠压锁定阈值）至6.0V（最小过压锁定阈值）之间时，输出稳定的3.3V电压，输出电流可达30mA。

斜坡率控制（RAMP）

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（RRAMP）进行设置，能灵活控制软启动和电压变化时的斜坡率。

电源排序

MAX8660/MAX8661具有多种使能信号，可灵活控制各个稳压器的启动顺序。一般来说，电源启动顺序为：V8 -> V5 -> V1和V2 -> V3和V4。REG6和REG7通常为外部卡插槽供电，可根据应用需求进行启动和关闭。

电压监控、复位和欠压锁定功能

• 欠压和过压锁定：当输入电压低于欠压锁定阈值（通常为2.35V）或高于过压锁定阈值（通常为6.35V）时，设备进入相应的锁定模式，所有稳压器关闭，I2C寄存器复位。
• 复位输出（RSO）和MR输入：RSO是一个开漏复位输出，连接到应用处理器的nRESET输入。当满足特定条件（如MR为低、V8低于阈值、输入电压异常等）时，RSO输出低电平，使处理器进入复位状态。
• 低电量检测器（LBO, LBF, LBR）：LBO是一个开漏输出，连接到应用处理器的nBATT_FAULT输入，用于指示电池已被移除或电量耗尽。LBR和LBF监控输入电压，通过设置不同的阈值和滞回，可以灵活调整低电量检测的灵敏度。

I2C接口

I2C接口用于控制MAX8660/MAX8661的多种功能，如设置V3 - V7的输出电压、将降压转换器设置为强制PWM模式、启用REG3和REG4等。该接口在输入电压在欠压锁定阈值和过压锁定阈值之间时工作，当输入电压超出该范围时，I2C寄存器复位。

设计要点

输出电压设置

REG1和REG2的输出电压可通过SET1和SET2输入进行预设，V8固定为3.3V，V3 - V7的输出电压通过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

电感值的选择对于降压转换器的性能至关重要。可根据公式 (L{IDEAL}=frac{4 × V{IN } × D times(1 - D)}{I{OUT(MAX) } × f{OSC }}) 计算理想电感值，其中 (D=frac{V{OUT }}{V{IN }}) 。同时，要确保电感的饱和电流和额定最大直流电流满足要求。

电容选择

• 输入电容：用于降低从电池或其他输入电源汲取的电流峰值，减少开关噪声。应选择陶瓷电容，确保其在开关频率下的阻抗小于输入源的阻抗，并满足输入纹波电流要求。
• 输出电容：用于保持输出纹波小，确保控制环路稳定。陶瓷、聚合物和钽电容都可使用，其中陶瓷电容的ESR和高频阻抗最低。

降压转换器输出电流

每个降压转换器的最大输出电流在电气特性表中有列出，但实际输出电流会受到多种因素影响，如p通道电流限制阈值、p通道导通电阻、n通道导通电阻、振荡器频率、输入电压范围和输出电压范围等。可通过特定公式计算不同条件下的最大输出电流。

总结

MAX8660/MAX8661作为一款高效、低功耗的PMIC，具有丰富的功能和出色的性能，适用于各种便携式设备的电源管理。在设计过程中，需要根据具体应用需求，合理选择电感、电容等外部组件，设置输出电压和工作模式，以确保系统的稳定性和效率。希望本文能为电子工程师们在使用MAX8660/MAX8661进行设计时提供一些有用的参考。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。