MAX17033/MAX17034/MAX17434：IMVP-6+/IMVP-6.5 CPU核心电源的理想选择

在当今的电子设备中，CPU 核心电源的稳定性和高效性至关重要。MAX17033、MAX17034 和 MAX17434 这三款双相、快速 PWM 控制器，专为 IMVP-6+/IMVP-6.5 CPU 核心电源设计，为工程师们提供了出色的解决方案。下面，我们就来深入了解一下这些控制器的特点、工作原理以及设计要点。

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一、产品概述

MAX17033/MAX17034/MAX17434 是用于笔记本 CPU 的 2/1 相交错式 Quick - PWM™ 降压 VID 电源控制器。它们采用真反相操作，有效降低了输入纹波电流和输出电压纹波，同时减轻了元件选择和布局的难度。Quick - PWM 控制能对快速负载电流阶跃做出瞬时响应，而有源电压定位则可降低功耗和输出电容需求。

1. 主要特性

• 多相控制：支持单/双相操作，MAX17033 支持 IMVP - 6+ 规范，MAX17034/MAX17434 支持 IMVP - 6.5 要求。
• 高精度输出：在不同的线路、负载和温度条件下，输出电压精度可达 ±0.5mV。
• 动态相位选择：优化了活动/睡眠效率，瞬态相位重叠可减少输出电容。
• 多种保护功能：具备输出欠压、过压（MAX17033/MAX17034 仅支持）和热保护，当检测到故障时会关闭控制器。
• 丰富的输出信号：包括电源良好（PWRGD）、时钟使能（CLKEN）、热故障输出（VRHOT）和相位良好（PHASEGD）等。

二、工作原理

1. 快速 PWM 控制架构

Quick - PWM 控制架构是一种伪固定频率、恒定导通时间、带电压前馈的电流模式调节器。它利用输出滤波电容的 ESR 作为电流检测电阻，输出纹波电压提供 PWM 斜坡信号。高侧开关的导通时间由一个单稳态电路决定，该电路的周期与输入电压成反比，与输出电压成正比。

2. 双相 180° 反相操作

两个相位以 180° 反相运行，可最小化输入和输出滤波要求，降低电磁干扰（EMI），提高效率。这种操作方式有效降低了输入电压纹波、ESR 功率损耗和 RMS 纹波电流，减少了输入电容的数量和成本。

3. 电流检测与平衡

通过低失调放大器对每个相位的输出电流进行检测，用于电流平衡、电压定位增益和电流限制。同时，控制器会对电流检测电压的差异进行积分，并调整次级相位的导通时间，以保持电流平衡。

4. 电流限制

采用独特的谷底电流检测算法，当所选相位的电流检测信号高于电流限制阈值时，PWM 控制器不会启动新的周期，直到电感电流降至谷底电流限制阈值以下。

三、设计要点

1. 元件选择

在设计过程中，元件的选择至关重要。不同的应用场景需要选择不同的元件参数，如输入电压范围、最大负载电流、负载线等。以下是一些标准应用的元件选择示例：	参数	IMVP - 6+ SV	IMVP - 6+ LV	AUBURNDALE SV	IMVP - 6.5 CORE	AUBURNDALE LV
输入电压范围	7V 至 20V	7V 至 20V	7V 至 20V	7V 至 20V	7V 至 20V
最大负载电流	44A	23A	50A	28A	28A
TON 电阻（RTON）	200k（fSW = 300kHz）	200k（fSW = 300kHz）	200k（fSW = 300kHz）	200k（fSW = 300kHz）	200k（fSW = 300kHz）
电感（L）	NEC/TOKIN MPC1055LR36 0.36μH, 32A, 0.8m	NEC/TOKIN MPC1055LR36 0.36μH, 32A, 0.8m	NEC/TOKIN MPC1055LR36 0.36μH, 32A, 0.8m	NEC/TOKIN MPC1055LR36 0.36μH, 32A, 0.8m	NEC/TOKIN MPC1055LR36 0.36μH, 32A, 0.8m
高端 MOSFET（NH）	Siliconix 1x Si4386DY	Siliconix 1x Si4386DY	Siliconix 1x Si4386DY	Siliconix 1x Si4386DY	Siliconix 1x Si4386DY
低端 MOSFET（NL）	Siliconix 2x Si4642DY	Siliconix 2x Si4642DY	Siliconix 2x Si4642DY	Siliconix 2x Si4642DY	Siliconix 2x Si4642DY
输出电容（COUT）	3x 330μF, 6m, 2.5V Panasonic EEFSX0D0D331XR (0805) + 28x 10μF, 6V 陶瓷	3x 330μF, 6m, 2.5V Panasonic EEFSX0D0D331XR (0805) + 28x 10μF, 6V 陶瓷	3x 330μF, 6m, 2.5V Panasonic EEFSX0D0D331XR (0805) + 28x 10μF, 6V 陶瓷	3x 330μF, 6m, 2.5V Panasonic EEFSX0D0D331XR (0805) + 28x 10μF, 6V 陶瓷	3x 330μF, 6m, 2.5V Panasonic EEFSX0D0D331XR (0805) + 28x 10μF, 6V 陶瓷
输入电容（CIN）	4x 10μF, 25V 陶瓷 (1210)	4x 10μF, 25V 陶瓷 (1210)	4x 10μF, 25V 陶瓷 (1210)	4x 10μF, 25V 陶瓷 (1210)	4x 10μF, 25V 陶瓷 (1210)

2. 开关频率设置

通过在 TON 和 VIN 之间连接一个电阻（RTON）来设置开关周期 (T{SW}=1 / f{SW}) ，公式为 (T_{SW}=16.3 pF times(RTON +6.5 k Omega)) 。不同的开关频率会影响元件尺寸和效率，高频操作可优化元件尺寸，但会增加开关损耗；低频操作则可提供更好的整体效率，但会增加元件尺寸和电路板空间。

3. 电流检测方法

可以使用电流检测电阻或输出电感的直流电阻（DCR）进行电流检测。使用 DCR 检测方法可提高效率，但需要考虑电感的容差和温度系数。同时，为了减少电流检测误差，需要选择合适的电阻和电容，并进行温度补偿。

4. 输出电压过渡

控制器在输出电压过渡时会以受控方式进行模式转换，自动最小化输入浪涌电流。过渡时间取决于 RTIME、电压差和斜率控制器的精度。在深度睡眠过渡和 PSI 过渡等不同情况下，控制器会采取不同的操作模式。

四、保护功能

1. 过压保护

MAX17033/MAX17034 具备过压保护功能，当输出电压超过设定的 VID DAC 电压 300mV 以上时，会立即强制 DL1 高电平，拉低 DH1 和 DH2，迅速放电输出滤波电容，使输出电压降低。

2. 欠压保护

当输出电压低于目标电压 400mV 时，控制器会启动关机序列并设置故障锁存。

3. 热故障保护

当结温超过 +160°C 时，热传感器会设置故障锁存并启动软关机序列。

4. 无故障测试模式

为了方便调试原型板，提供了无故障测试模式，可禁用过压保护、欠压保护和热关机功能，并清除故障锁存。

五、PCB 布局指南

PCB 布局对于实现低开关损耗和稳定运行至关重要。以下是一些布局要点：

• 保持高电流路径短，特别是接地端子处。
• 将所有模拟接地连接到单独的实心铜平面，并连接到 Quick - PWM 控制器的 GND 引脚。
• 保持电源走线和负载连接短，使用厚铜 PCB 可提高满载效率。
• 保持高电流、栅极驱动走线短而宽，以最小化走线电阻和电感。
• 使用开尔文检测连接进行电流限制和电压定位，以保证电流检测精度。
• 避免高速开关节点靠近敏感模拟区域。

总之，MAX17033/MAX17034/MAX17434 是非常优秀的 IMVP - 6+/IMVP - 6.5 CPU 核心电源控制器。在设计过程中，工程师们需要根据具体的应用需求，合理选择元件、设置参数，并注意 PCB 布局，以充分发挥这些控制器的性能优势。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。