MAX17021/MAX17082/MAX17482：IMVP-6+/IMVP-6.5 CPU 核心電源的理想選擇

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為筆記本 CPU 提供穩(wěn)定、高效的電源供應(yīng)一直是工程師們關(guān)注的重點(diǎn)。今天，我們就來深入探討一下 Maxim 推出的 MAX17021/MAX17082/MAX17482 這三款雙相、Quick - PWM 控制器，它們專為 IMVP - 6+/IMVP - 6.5 CPU 核心電源而設(shè)計(jì)，具有諸多出色的特性和功能。

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一、產(chǎn)品概述

MAX17021/MAX17082/MAX17482 是用于筆記本 CPU 的 2/1 相交錯(cuò)式 Quick - PWM? 降壓 VID 電源控制器。真正的異相操作能夠有效降低輸入紋波電流需求和輸出電壓紋波，同時(shí)還能減輕組件選擇和布局的難度。Quick - PWM 控制則為快速負(fù)載電流階躍提供了即時(shí)響應(yīng)。

1. 關(guān)鍵特性

• 高精度輸出電壓：在不同的線路、負(fù)載和溫度條件下，輸出電壓精度可達(dá) ±0.5%，為 CPU 提供穩(wěn)定的供電。
• 動(dòng)態(tài)相位選擇：能夠優(yōu)化活動(dòng)/睡眠效率，根據(jù) CPU 的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整相位，提高電源效率。
• 瞬態(tài)相位重疊：減少輸出電容需求，在負(fù)載突變時(shí)能夠快速響應(yīng)，保證輸出電壓的穩(wěn)定。
• 集成升壓開關(guān)：簡化了電路設(shè)計(jì)，減少了外部組件的使用。
• 可調(diào)增益的有源電壓定位：降低功耗和大容量輸出電容需求，適用于多種類型的輸出電容。
• 可編程開關(guān)頻率：范圍從 200kHz 到 800kHz，可根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)整。
• 精確的電流平衡和電流限制：確保各相電流均衡，防止過流損壞。
• 可調(diào)壓擺率控制：實(shí)現(xiàn)對(duì) VID 代碼之間的受控過渡、軟啟動(dòng)和關(guān)機(jī)以及從暫停狀態(tài)的受控退出。
• 多種保護(hù)功能：包括輸出欠壓、過壓（MAX17021/MAX17082 僅支持）和熱保護(hù)，當(dāng)檢測到故障時(shí)能及時(shí)關(guān)閉控制器，保障系統(tǒng)安全。

2. 規(guī)格支持

MAX17021 支持 IMVP - 6+ 規(guī)范，而 MAX17082/MAX17482 支持 IMVP - 6.5 要求。它們均采用 5mm x 5mm、40 引腳的 TQFN 封裝，便于在電路板上進(jìn)行布局。

二、電氣特性分析

1. 輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：Vcc、VDD 的輸入電壓范圍為 4.5V 至 5.5V，V3P3 為 3.0V 至 3.6V，確保了在不同電源環(huán)境下的穩(wěn)定工作。
• 輸出電壓精度：在不同的 DAC 代碼范圍內(nèi)，輸出電壓精度有所不同。例如，在 0.8125V 至 1.5000V 的 DAC 代碼范圍內(nèi)，精度為 ±0.5%；在 0.3750V 至 0.8000V 范圍內(nèi)，精度為 ±7mV；在 0 至 0.3625V 范圍內(nèi)，精度為 ±20mV。
• 啟動(dòng)電壓：MAX17021 的 IMVP - 6+ 啟動(dòng)電壓為 1.194V 至 1.206V，MAX17082/MAX17482 的 IMVP - 6.5 啟動(dòng)電壓為 1.094V 至 1.106V。

2. 保護(hù)特性

• 過壓保護(hù)：MAX17021/MAX17082 具有輸出過壓保護(hù)功能，當(dāng)輸出電壓超過設(shè)定閾值時(shí)，會(huì)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，防止對(duì) CPU 造成損壞。
• 欠壓保護(hù)：當(dāng)輸出電壓低于設(shè)定閾值時(shí)，控制器會(huì)啟動(dòng)欠壓保護(hù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 熱保護(hù)：當(dāng)芯片溫度超過設(shè)定閾值時(shí)，熱保護(hù)電路會(huì)啟動(dòng)，避免芯片因過熱而損壞。

3. 其他特性

• 時(shí)鐘使能和電源良好輸出：CLKEN 輸出用于指示輸出電壓是否處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，PWRGD 輸出則表示輸出是否正常。
• 相位良好輸出：PHASEGD 輸出用于指示相位不平衡故障情況，幫助工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

三、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了標(biāo)準(zhǔn)的 2 相 IMVP - 6+ 和 IMVP - 6.5 應(yīng)用電路，這些電路展示了如何使用 MAX17021/MAX17082/MAX17482 構(gòu)建 CPU 核心電源。在設(shè)計(jì)應(yīng)用電路時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的組件，如電感、MOSFET、輸出電容等。

1. 組件選擇

• 電感：選擇合適的電感值和額定電流，以滿足負(fù)載電流和紋波電流的要求。例如，在某些應(yīng)用中，選擇 NEC/TOKIN MPC1055LR36 0.36uH、32A、0.8mΩ 的電感。
• MOSFET：高側(cè) MOSFET 和低側(cè) MOSFET 的選擇要考慮其導(dǎo)通電阻、開關(guān)速度和功率損耗等因素。如 Siliconix 1x Si4386DY 7.8m /9.5mΩ（典型/最大）的高側(cè) MOSFET。
• 輸出電容：輸出電容的選擇要考慮其等效串聯(lián)電阻（ESR）和容量，以滿足輸出紋波和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的要求。例如，使用 3x 330μF、6mΩ、2.5V 的 EEFSXODOD331XR 電容。

2. 電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 布局：合理的 PCB 布局對(duì)于降低開關(guān)損耗和保證電路的穩(wěn)定性至關(guān)重要。要注意保持高電流路徑短，將所有功率組件安裝在電路板的頂層，并將其接地端子緊密相鄰。
• 接地：將所有模擬接地連接到一個(gè)單獨(dú)的實(shí)心銅平面，該平面連接到 Quick - PWM 控制器的 GND 引腳。
• 信號(hào)隔離：將高速開關(guān)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離敏感的模擬區(qū)域，避免干擾。

四、工作模式分析

1. 雙相異相操作

MAX17021/MAX17082/MAX17482 的兩個(gè)相位以 180° 異相操作，這種操作方式可以有效降低輸入和輸出濾波要求，減少電磁干擾（EMI），提高效率。與傳統(tǒng)的單相位開關(guān)調(diào)節(jié)器相比，異相操作可以降低輸入電壓紋波、ESR 功率損耗和 RMS 紋波電流，從而減少輸入電容的使用數(shù)量和成本。

2. 強(qiáng)制 PWM 操作

在軟關(guān)機(jī)和正常操作（當(dāng) CPU 處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)），控制器采用低噪聲的強(qiáng)制 PWM 控制方案。這種操作方式可以保持開關(guān)頻率恒定，允許電感電流在輕負(fù)載下反向，提供快速、準(zhǔn)確的負(fù)輸出電壓過渡。

3. 輕負(fù)載脈沖跳過操作

當(dāng) DPRSLPVR 被拉高時(shí)，控制器進(jìn)入單相脈沖跳過模式。在這種模式下，控制器會(huì)根據(jù)電感電流的零交叉情況跳過脈沖，避免輸出過充，提高輕負(fù)載效率。

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 開關(guān)頻率選擇

開關(guān)頻率的選擇決定了電路的尺寸和效率之間的權(quán)衡。較高的開關(guān)頻率可以減小組件尺寸，但會(huì)增加開關(guān)損耗；較低的開關(guān)頻率則可以提高效率，但會(huì)增加組件尺寸。一般來說，在超便攜式設(shè)備中，由于負(fù)載電流較低，可以選擇較高的開關(guān)頻率；而在對(duì)效率要求較高的應(yīng)用中，則可以選擇較低的開關(guān)頻率。

2. 電流檢測

輸出電流的檢測對(duì)于實(shí)現(xiàn)電流平衡、電壓定位增益和電流限制至關(guān)重要?？梢允褂秒娏鳈z測電阻或輸出電感的直流電阻來檢測電流。在使用電感的直流電阻進(jìn)行檢測時(shí)，需要使用 RC 濾波網(wǎng)絡(luò)來提取電流信息，并確保 RC 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)與電感的時(shí)間常數(shù)相匹配。

3. 溫度補(bǔ)償

在使用電感的直流電阻進(jìn)行電流檢測時(shí)，建議進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以減少溫度對(duì)電流檢測精度的影響?？梢允褂?NTC 熱敏電阻來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。

六、總結(jié)

MAX17021/MAX17082/MAX17482 是一款功能強(qiáng)大的雙相、Quick - PWM 控制器，適用于 IMVP - 6+/IMVP - 6.5 CPU 核心電源。它具有高精度的輸出電壓、動(dòng)態(tài)相位選擇、瞬態(tài)相位重疊等特性，能夠?yàn)?CPU 提供穩(wěn)定、高效的電源供應(yīng)。在設(shè)計(jì)應(yīng)用電路時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的組件，并注意 PCB 布局和接地等問題。希望本文能夠?yàn)?a target="_blank">電子工程師們?cè)谑褂?MAX17021/MAX17082/MAX17482 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供一些有用的參考。

大家在使用這些控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。