深入解析MAX1798/MAX1798A/MAX1799/MAX1799A：CDMA系统电源的理想之选

在CDMA蜂窝/PCS手持设备的电源设计领域，MAX1798/MAX1798A/MAX1799/MAX1799A系统电源以其卓越的性能和丰富的功能脱颖而出。作为电子工程师，我们在设计过程中需要对这些器件有深入的了解，以便充分发挥其优势。本文将对这些器件进行全面解析，为大家在实际设计中提供参考。

文件下载：MAX1798.pdf

一、器件概述

MAX1798/MAX1798A/MAX1799/MAX1799A专为CDMA蜂窝/PCS手持设备量身定制。它们集成了五个低压差线性稳压器（LDOs）、一个140ms（最小值）复位定时器、一个串行接口、推上/推下控制逻辑以及两个通用开漏输出。这些器件的主要区别在于串行接口，MAX1798/MAX1798A采用SPI™兼容的串行接口，而MAX1799/MAX1799A则采用I2C兼容的接口。此外，“A”系列器件具有 -13% 的复位阈值，非“A”系列器件的阈值为9.5%；“A”系列器件在复位触发关机时有175ms的延迟，非“A”系列则立即关机。

二、关键特性

2.1 强大的LDO配置

• 输出电流：包含一个300mA的低噪声LDO（LDO1）和四个150mA的低噪声LDO（LDO2 - LDO5），能够满足不同负载的需求。
• 低噪声与高隔离：在10Hz至100kHz的频率范围内，输出电压噪声低至45µVRMS，并且在10kHz以下具有>60dB的串扰隔离和电源抑制比（PSRR），有效减少了噪声干扰。
• 低压差：OUT1在200mA负载时的最大压差为125mV，OUT2 - OUT5在100mA负载时的最大压差为100mV，确保了在不同负载下的稳定输出。
• 可编程输出电压：输出电压可通过串行接口在1.8V至3.3V之间以32步进行编程，提供了灵活的电压调节能力。

2.2 丰富的控制与保护功能

• 复位定时器：具备140ms（最小值）的复位定时器，确保系统在启动和异常情况下的稳定复位。
• 串行接口：支持SPI或I2C兼容的串行接口，方便与其他设备进行通信和控制。
• 推上/推下控制逻辑：通过推上/推下控制逻辑，可实现设备的灵活开关控制。
• 过流和热保护：所有LDO均具备过流和热保护功能，当出现过流或过热情况时，能够自动保护器件，提高系统的可靠性。
• 低关机电流：关机电流仅为1µA，有效降低了功耗。

三、电气特性

3.1 输入电压与电流

• 输入电压范围：输入电压范围为2.5V至5.5V，可兼容多种输入电源，包括单节锂离子（Li+）电池。
• 关机电流：关机时的电流仅为10µA，待机电流在不同状态下有所不同，如OUT1开启、其他稳压器关闭时为113 - 230µA，所有输出开启时为367 - 680µA。

3.2 输出特性

• 输出精度：OUT1在70mA负载时的输出精度为±2%，在1mA至300mA负载、2.5V至5.5V输入电压、1.8V输出电压条件下的输出精度为±3%；OUT2 - OUT5在50mA负载时的输出精度为±2%，在1mA至150mA负载、2.5V至5.5V输入电压、1.8V输出电压条件下的输出精度为±3%。
• 压差：OUT1在1mA负载时的压差为1mV，200mA负载时的压差为73 - 125mV；OUT2 - OUT5在1mA负载时的压差为1mV，100mA负载时的压差为50 - 100mV。
• 负载和线性调节：负载调节和线性调节性能良好，确保了输出电压的稳定性。

3.3 逻辑与控制输入

• 复位定时器：复位定时器时间为140 - 430ms，确保系统的稳定复位。
• 看门狗定时器：看门狗定时器时间为35 - 110ms，用于监测系统的运行状态。
• 输入电平：输入低电平为0.4V，输入高电平为1.6V，确保了信号的准确识别。

3.4 时序特性

• I2C（SMB）时序（MAX1799/MAX1799A）：时钟频率为400kHz，具备特定的总线空闲时间、保持时间、设置时间等时序参数。
• SPI时序（MAX1798/MAX1798A）：SCLK时钟频率为2MHz，同样具备相应的时序参数，确保了数据的准确传输。

四、典型应用电路与引脚说明

4.1 典型应用电路

该器件的典型应用电路展示了其在CDMA系统中的应用方式，通过与MSM控制器等设备的连接，实现了对各个输出的控制和调节。

4.2 引脚说明

PIN	TSSOP	QFN	NAME	FUNCTION
1	19	CS (AS)	芯片选择输入（SPI）或地址选择输入（I2C）
2	20	SCLK (SCK)	串行接口时钟输入
3	1	DIN (SDA)	串行接口数据输入
4	2	ONO	输出状态指示，用于信号微控制器
5	3	GND	接地
6	4	BP	1.25V参考旁路，需连接0.01µF旁路电容
7	5	PGND	电源接地
8	6	RSO	复位输出，用于保持微控制器系统复位线低电平
9	7	DR1	2Ω开漏驱动输出1，可驱动LED或振动电机
10	8	DR2	2Ω开漏驱动输出2，可驱动LED或振动电机
11	9	OFF	关机输入，低电平可关闭IC
12	10	OUT5	线性稳压器5输出，最大150mA
13	11	IN4/5	线性稳压器4和5的电源输入
14	12	OUT4	线性稳压器4输出，最大150mA
15	13	OUT1	线性稳压器1输出，最大300mA
16	14	IN1	线性稳压器1和串行接口的电源输入
17	15	OUT3	线性稳压器3输出，最大150mA
18	16	IN2/3	线性稳压器2和3的电源输入
19	17	OUT2	线性稳压器2输出，最大150mA
20	18	ON	开机输入，低电平开启设备
-	-	EP	暴露焊盘，连接到接地平面以提供散热

五、详细工作原理

5.1 线性稳压器工作

• LDO1：额定输出电流为300mA，通过ON按钮开启，可通过OFF引脚或串行端口关闭。其输出电压可通过SPI或I2C串行端口接口在1.8V至3.3V之间调节。当VIN1低于1V时，POR电路将所有LDO电压复位为2.98V，OUT1保持开启，OUT2 - OUT5关闭。
• LDO2 - LDO5：额定输出电流为150mA，可通过SPI或I2C串行端口接口开启或关闭，并调节输出电压。上电时，OUT2 - OUT5设置为2.98V但关闭，需要通过控制数据字节开启。当VIN1低于1V时，POR电路将所有LDO电压复位为2.98V，OUT2 - OUT5关闭；当VIN2/3或VIN4/5低于2.15V时，UVLO电路关闭相应输出，但所有LDO电压保持先前设置。

5.2 开漏输出

DR1和DR2为开漏N沟道MOSFET，具有2Ω的导通电阻，可用于驱动最多10个LED用于背光或振动电机，最大可吸收100mARMS电流。上电时，DR1和DR2为高阻抗状态，可通过控制数据字节命令开启。

5.3 RSO输出

RSO为开漏输出，通过内部14kΩ电阻连接到OUT1。上电时，OUT1开启，RSO保持低电平140ms（最小值）。当RSO变高时，OFF必须在35ms内变为高电平以保持OUT1开启，否则设备将关闭。MAX1798/MAX1799的RSO在OUT1下降超过其编程输出电压的7.5% ±2%时变低，MAX1798A/MAX1799A的RSO在OUT1下降超过其编程输出电压的13% ±2%时变低。

5.4 ON和OFF逻辑

当VIN1大于2.5V且ON为低电平时，设备上电。ON返回高电平时，设备保持开启状态，开启OUT1和串行接口端口。OUT1进入稳定状态后，RSO再保持低电平140ms（最小值）。此时，OUT1开启并设置为2.98V，OUT2 - OUT5禁用并设置为2.98V。为保持开启状态，OFF引脚必须在35ms（最小值）内处于高电平，否则设备将关闭，只能通过按下ON按钮重新开启。

5.5 关机模式

• 硬关机：将OFF置为低电平或允许内部电阻下拉OFF（ON为高电平），设备在看门狗定时器清零（35ms最小值，52ms典型值）后关机。关机期间，所有LDO输出和RSO主动拉至GND，开漏驱动器处于高阻抗状态，串行端口和复位定时器无效。只要VIN1 > 2.1V，先前编程的输出电压数据将保留在内部寄存器中。
• 软关机：通过串行端口使用控制数据字节禁用OUT1可关闭整个设备。关机后，只能通过ON按钮的瞬间低电平重新开启设备。

5.6 控制数据字节

控制数据字节为8位（3位命令位和5位数据位），前3位指定操作，后5位设置输出电压或ON/OFF状态。每个稳压器有一个独立的DAC用于设置输出电压，DAC寄存器为双缓冲，可同时更新所有输出。输出电压编程根据表2或表3进行，上电时若未编程特定电压，OUT1 - OUT5将设置为2.98V。所有DAC编程必须通过更新DAC命令从双缓冲转移到DAC，编程电压才能在LDO输出端显示。LDO和驱动器的ON/OFF状态不是双缓冲的，CS返回高电平（SPI兼容）或命令字节的第九个SCK上升沿（I2C）时立即生效。

5.7 串行接口

• SPI兼容串行接口（MAX1798/MAX1798A）：使用SPI兼容的3线串行接口控制每个稳压器的ON/OFF状态和输出电压、驱动器的ON/OFF状态以及关闭设备。该接口支持最大2MHz的数据速率，采用CPOL = CPHA = 0协议。
• I2C兼容串行接口（MAX1799/MAX1799A）：使用I2C兼容的2线串行接口控制每个稳压器的ON/OFF状态和输出电压、驱动器的ON/OFF状态以及关闭设备。使用标准I2C兼容的写字节命令对IC进行编程，MAX1799/MAX1799A始终作为总线主设备的从设备。

5.8 输出电压设置

上电时，所有DAC设置为2.98V，仅OUT1启用，其他LDO输出和驱动器关闭。OUT2 - OUT5、DR1和DR2必须通过串行端口启用。OUT2 - OUT5可在开启或关闭状态下通过串行端口在1.8V至3.3V之间以32步进行编程，OUT1只能在开启状态下进行编程。若OUT1通过串行端口或OFF引脚关闭，整个芯片（包括串行端口）将关闭，但只要IN1上保持有效电源电压（VIN1 > 2.1V），所有先前编程的DAC设置将保留。

5.9 电流限制

每个LDO输出都具有电流限制功能。OUT1的电流限制设置为500mA（最小值320mA），OUT2 - OUT5的电流限制设置为250mA（最小值160mA）。当LDO输出处于电流限制状态时，电流限制设备监测并控制传输晶体管的栅极电压，限制LDO的输出电流。去除过载后，正常功能自动恢复。

六、应用注意事项

6.1 电容选择与稳压器稳定性

• 输入电容：若所有电源输入连接在一起，建议在输入使用10µF低ESR陶瓷电容；若IN1、IN2/3和IN4/5连接到不同电源电压，每个输入应使用4.7µF低ESR陶瓷电容。较大的输入电容和较低的ESR可提供更好的电源噪声抑制和线路瞬态响应。
• 输出电容：OUT1建议使用最小4.7µF低ESR陶瓷电容，OUT2 - OUT5建议使用最小2.2µF低ESR陶瓷电容。器件在输出电容的ESR范围为10mΩ至1Ω时稳定。使用较大电容可降低噪声，改善负载瞬态响应、稳定性和电源抑制能力。
• BP电容：在BP处使用0.01µF旁路电容可降低输出电压噪声。增加电容值会略微降低输出噪声，但会增加启动时间。电容值超过0.1µF无性能优势，不建议使用。

6.2 线路和负载瞬态考虑

• 线路瞬态：器件在电池供电系统中设计为提供低压差电压和低静态电流，低频时电源抑制比>60dB，10kHz以上逐渐下降。从非电池电源供电时，可通过增加输入和输出旁路电容值以及采用无源滤波技术来提高电源噪声抑制和瞬态响应。
• 负载瞬态：负载瞬态响应图显示了输出响应的三个组成部分：输出电容的ESR尖峰、稳压器的瞬态稳定响应以及LDO负载调节引起的直流偏移。增加输出电容值和降低ESR可减少过冲。

6.3 压差电压

稳压器的最小输入 - 输出电压差（压差电压）决定了最低可用电源电压，在电池供电系统中决定了电池的有用寿命结束电压。由于器件使用P沟道MOSFET传输晶体管，其压差电压是漏源导通电阻（RDS(ON)）与负载电流的乘积。

七、总结

MAX1798/MAX1798A/MAX1799/MAX1799A系统电源为CDMA蜂窝/PCS手持设备提供了全面的电源解决方案。其丰富的功能、良好的电气特性和灵活的控制方式，使其在电源设计中具有很高的应用价值。在实际设计中，我们需要根据具体需求合理选择器件，并注意电容选择、线路和负载瞬态等问题，以确保系统的稳定运行。希望本文能为电子工程师在使用这些器件进行设计时提供有益的参考。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。