MAX8581/MAX8582：CDMA PA供电的高效降压转换器

在CDMA手机的设计中，功率放大器（PA）的供电设计至关重要，它直接影响到手机的性能和电池续航。今天我们就来详细探讨一下Maxim公司的MAX8581/MAX8582这两款专为CDMA手机PA供电优化的高频降压转换器。

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一、产品概述

MAX8581/MAX8582是高频降压转换器，适用于动态为CDMA手机中的功率放大器（PA）供电。它们集成了高效PWM降压转换器，用于中低功率传输，还具备60mΩ（典型值）的旁路模式，可在高功率传输时直接从电池为PA供电。通过外部DAC驱动的模拟输入，能线性控制输出电压，实现PA功率的连续调节。MAX8581的开关频率内部设定为2.5MHz，MAX8582则为1.5MHz。

二、产品特点

2.1 高效性能

• 最大输出电流可达600mA，能满足PA的供电需求。
• 具备60mΩ（典型值）的旁路模式，集成FET，降低导通电阻，提高效率，最高效率可达94%。
• 宽输入电压范围为2.7V至5.5V，适应多种电源。

  2.2 灵活的输出调节

• 输出电压可在0.4V至输入电压之间动态调节，能根据PA的不同功率需求提供合适的电压。

  2.3 小型化设计

• 支持快速开关（最高2.5MHz）和快速软启动，可使用2.2µF的陶瓷输入和输出电容，同时保持低电压纹波。
• 电感大小可在1.5µH至3.3µH之间选择，尺寸小，有利于减小电路板面积。

  2.4 可靠的保护功能

• 具备输出短路保护和热关断功能，确保在异常情况下设备的安全。
• 关断模式下电流仅为0.1µA，降低功耗。

三、应用领域

MAX8581/MAX8582适用于WCDMA/NCDMA手机、无线PDA和智能手机等设备，为这些设备中的PA提供稳定、高效的电源。

四、电气特性分析

4.1 电源相关参数

• 输入电压范围为2.7V至5.5V，欠压锁定（UVLO）阈值在2.55V至2.70V之间，具有180mV的迟滞。
• 当负载电流为0A且开关频率为1.5MHz时，电源电流典型值为4000µA。
• 关断模式下，在25°C时电流为0.1µA，85°C时电流会有所增加。

  4.2 输出电压精度

• 输出电压精度较高，不同输入电压和REFIN电压下，输出电压偏差在一定范围内。例如，当VIN = 4.2V，VREFIN = 1.7V时，输出电压在3.33V至3.47V之间。

  4.3 其他参数

• REFIN的共模范围为0V至2.2V，REFIN到OUT的增益为2.00V/V。
• LX引脚的导通电阻、泄漏电流等参数也有明确的规定，以确保电路的正常运行。

五、工作模式详解

5.1 控制方案

采用滞环PWM控制方案，能确保高效率、快速开关、快速瞬态响应、低输出纹波，并允许使用小型外部组件。当输出电压低于调节电压时，误差比较器启动开关周期，直到最小导通时间结束或电流限制阈值被超过。

5.2 电压定位负载调节

利用独特的反馈网络，从LX节点取反馈，消除了输出电容引起的相位滞后，使环路非常稳定，可使用非常小的陶瓷输出电容。这种负载调节方式能大大减少负载瞬变或输出电压变化时的过冲。

5.3 旁路模式

在高功率传输时，旁路模式的低导通电阻可提供低压降、长电池寿命和高输出电流能力。通过内部60mΩ（典型值）的旁路FET将IN直接连接到OUT，同时降压转换器强制进入100%占空比操作，使总导通电阻略低于60mΩ（典型值）。

5.4 强制和自动旁路模式

可以通过将HP引脚置高来调用强制旁路模式，或者当REFIN电压高于一定值（如使用锂离子电池时，VREFIN > 2.1V）时自动进入旁路模式。当VREFIN > 0.465VIN时，芯片会自动提前进入旁路模式，以防止降压转换器接近压降时出现过大的输出纹波。

5.5 关断模式

将SHDN引脚连接到GND或逻辑低电平，可将芯片置于关断模式，此时电源电流降至0.1µA，控制电路、内部开关MOSFET和同步整流器关闭，LX引脚变为高阻抗。

5.6 快速软启动

内部的快速软启动电路可限制启动时的浪涌电流，减少输入源上的瞬变，对于高输出阻抗的电源（如锂离子电池和碱性电池）特别有用。

六、外部组件选择

6.1 电感选择

电感值分别为1.5µH（MAX8581）和3.3µH（MAX8582）。低电感值物理尺寸小，但需要更快的开关频率，会导致一定的效率损失。电感的直流电流额定值只需匹配应用的最大负载，为了获得最佳的瞬态响应和高效率，建议选择直流串联电阻在50mΩ至150mΩ范围内的电感。

6.2 输出电容选择

输出电容用于保持输出电压纹波小，并确保调节环路稳定。建议使用X5R或X7R介质的陶瓷电容，因其尺寸小、ESR低和温度系数小。由于独特的反馈网络，输出电容值可以很低，大多数应用中2.2µF即可，若要获得最佳的负载瞬态性能和极低的输出纹波，可增加电容值。

6.3 输入电容选择

输入电容可减少从电池或输入电源汲取的电流峰值，并降低芯片中的开关噪声。同样建议使用X5R或X7R介质的陶瓷电容，由于芯片的快速软启动，输入电容值可以很低，大多数应用中2.2µF即可，若要获得最佳的抗噪声能力和低输入纹波，可增加电容值。

七、PCB布局要点

由于开关频率高和相对较大的峰值电流，PCB布局非常重要。良好的布局可以最小化反馈路径上的过度EMI和接地平面中的电压梯度，避免导致不稳定或调节误差。具体要点如下：

• 将输入电容靠近IN和GND连接。
• 电感和输出电容尽量靠近IC连接，并且保持它们的走线短、直和宽。
• 尽量缩短嘈杂的走线，如LX节点的走线。
• 将GND直接连接到IC下方的暴露焊盘。

八、总结

MAX8581/MAX8582降压转换器以其高效、灵活、可靠的特点，为CDMA手机PA供电提供了优秀的解决方案。在设计过程中，合理选择外部组件和优化PCB布局，能够充分发挥其性能优势，提高设备的整体性能和稳定性。你在使用这类降压转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。