深入解析 MAX769：2 或 3 电池供电的双向寻呼系统 IC

在电子设备的设计中，电源管理和监控是至关重要的环节。今天，我们将深入探讨 MAX769 这款应用于双向寻呼机或其他低功耗数字通信设备的芯片，详细介绍其特点、功能以及应用设计要点。

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一、MAX769 概述

MAX769 是一款集成了降压/升压电源和监控功能的芯片，适用于 2 或 3 电池供电的系统。它具有诸多优点，如所需外部组件少，具备多种功能模块，能有效简化电源管理和监控功能的集成。其主要功能包括：

1. DC - DC 转换器：80mA 输出，同步整流，支持降压/升压操作，输出电压可在 1.8V 至 4.9V 之间数字控制。独特之处在于，无需变压器就能为低于和高于输出电压的电池输入提供稳压输出。
2. 线性稳压器：提供三个低噪声线性稳压器输出，分别为 REG1、REG2 和 REG3，满足不同的供电需求。
3. 比较器与 A/D 转换：三个 DAC 控制的比较器，可实现软件驱动的 3 通道 A/D 转换。
4. 串行接口：SPI 兼容的串行接口，方便与外部设备进行通信。
5. 其他功能：具备复位和低电量（LBO）警告输出、电池充电功能、两个 1.8Ω 串行控制的开漏 MOSFET 开关等。

二、主要特性

2.1 调节性能

• 升降压操作：支持调节升压/降压操作，能在不同电池输入情况下稳定输出。
• 高效输出：从 3 节电池可提供 80mA 输出，效率高达 85%。
• 低功耗模式：具备 13µA 的空闲模式（Coast）电流，有效降低功耗。

2.2 工作模式选择

可选择低噪声 PWM 或低电流 PFM 操作模式，PWM 工作频率可与外部时钟源同步，无外部时钟时工作在 270kHz。

2.3 自动备份电池切换

具备自动备份电池切换功能，确保系统在主电池电量不足时能自动切换到备份电池，保证设备正常运行。

三、电气特性

3.1 一般性能

• 电池工作范围：典型工作范围为 1.5V 至 5.5V，最小启动电压在不同条件下有所不同。
• 供电电流：不同模式下的供电电流各异，如 Coast 模式下的供电电流典型值为 13µA，Run 模式下为 875µA 等。

3.2 串行接口时序

串行接口的时钟速率、数据设置和保持时间等都有相应的规格要求，这些参数对于确保数据的准确传输至关重要。

3.3 DC - DC 转换器

输出电流在不同模式下有所不同，Run 模式下可达 80mA，Coast 模式下为 15mA。同时，输出误差、负载调节、线路调节等性能指标也在规定范围内。

3.4 其他特性

包括锁相环（PLL）的频率特性、NICD 充电器的充电电流、线性稳压器的各项性能参数以及数据采集和电压监控的相关特性等。

四、功能模块详细介绍

4.1 电压调节器

• OUT：主开关模式降压/升压输出，可通过内部 DAC 控制调整输出电压，能提供高达 80mA 的电流。还可进入低电流的 Coast 模式，此时输出电流可达 40mA。
• REG1：不是传统意义上的调节器，而是一个 1.5Ω 的 PFET，根据 OUT 电压的设置，可作为开关或电压钳位器。
• REG2：线性调节的 24mA 低噪声输出，输出电压由 ROFS 设定，可有效隔离噪声。
• REG3：1V 低噪声线性稳压器，可提供 2mA 的电流。

4.2 PWM 频率同步

DC - DC 转换器在 PWM 模式下的开关频率在无同步时钟时为 270kHz，使用 PLL 时可与输入时钟同步，设计为 38.4kHz 输入对应 268.8kHz 工作频率。

4.3 电压检测器

包含 LBI 和 RSIN 两个电压检测器输入，其比较器输出为开漏引脚（LBO 和 RSO），可实现实时硬件输出，同时 LBO 也可通过串行接口读取。

4.4 7 位 ADC

三个模拟通道与 7 位串行编程的数模转换器（CH DAC）进行比较，可实现 A/D 转换功能，适用于电池测量等应用。

4.5 开漏驱动器

两个开漏驱动器（DR1 和 DR2）通过串行接口激活，可吸收最大 120mA 的电流，用于驱动蜂鸣器或振动器等。

4.6 Coast 模式/电压选择

通过设置 RUN/COAST 位可将 DC - DC 升压转换器从 Run 模式切换到 Coast 模式，降低工作电流。同时，可通过 OV0 - OV4 串行位降低 VOUT 进一步减少功耗。

4.7 上电复位

MAX769 具有内部 POR 电路，确保电池首次接入时能有序上电。RSO 比较器在运行时若变低，所有串行寄存器将复位到上电状态。

4.8 充电器电路

可通过串行位激活从 OUT 到 NICD 的充电电流源，可对 3 节 NiCd 或 NiMH 电池或 1 节锂电池充电，充电电流可设置为 15mA 或 1mA。

4.9 备份线性稳压器

通过 BACKUP 串行输入位可开启备份稳压器，当主电池耗尽或移除时，可从 NICD 向 OUT 提供电流。

五、应用设计要点

5.1 组件选择

• 电感器：L1 标称值为 68µH，范围在 47µH 至 100µH 均可，电流额定值应根据输出电流需求选择，电阻应尽量小以提高效率。
• 电容器：滤波电容器 C1 - C4 应选用低 ESR 类型，如钽电容或陶瓷电容，根据输出电流需求选择合适的电容值。
• 电阻器：LBI 和 RSIN 输入处的电阻用于设置 LBO 和 RSO 输出的触发电压，应使用较大阻值以减少电池消耗。LBO 和 RSO 的上拉电阻通常推荐为 100kΩ。

5.2 逻辑电平

由于 MAX769 的内部逻辑由 REG1 供电，数字输入和输出的逻辑电平受 REG1 电压控制，应确保输入信号的逻辑高电平不超过 VREG1。

5.3 电路板布局和降噪

为了获得最佳性能，应遵循以下布局建议：

• 尽量缩短 L1、LX1、LX2 和 PGND 的走线长度，并使其宽度尽可能宽，以减少辐射噪声。
• 将 OUT、REG1、REG2 和 REG3 的滤波电容器尽可能靠近相应引脚放置。
• 可考虑使用屏蔽电感或环形电感以减少辐射噪声。
• 将功率组件放置在 IC 的最上方，以减少对其他电路部分的耦合。
• 使用单独的短而宽的接地走线连接 PGND 和 BATT、OUT 滤波电容器的接地端，并将其连接到接地平面。

六、总结

MAX769 是一款功能强大的电源管理和监控芯片，适用于双向寻呼机、GPS 接收器等 2 或 3 电池供电的手持设备。通过合理选择组件、注意逻辑电平以及优化电路板布局，能够充分发挥其性能优势，为电子设备的稳定运行提供可靠保障。在实际设计中，工程师们应根据具体应用需求，灵活运用 MAX769 的各项功能，以实现最佳的电源管理和监控效果。你在使用 MAX769 或其他类似芯片时，遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。