MAX1544：AMD Hammer CPU核心電源的雙相快速PWM控制器

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，為特定CPU設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)方案是至關(guān)重要的。今天，我們就來深入探討一款專為AMD Hammer CPU核心電源設(shè)計(jì)的雙相快速PWM控制器——MAX1544。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1544是一款雙相、Quick - PWM?降壓控制器，主要用于AMD Hammer? CPU核心電源。它具有諸多優(yōu)勢(shì)，雙相操作能減少輸入紋波電流需求和輸出電壓紋波，同時(shí)降低元件選擇和布局的難度。QuickPWM控制方案能對(duì)快速負(fù)載電流階躍提供即時(shí)響應(yīng)，并且具備有源電壓定位功能，可通過調(diào)節(jié)增益和偏移來降低功耗和輸出大容量電容的需求。

該控制器適用于兩種不同的筆記本CPU核心應(yīng)用：直接降壓電池電壓或降壓5V系統(tǒng)電源以創(chuàng)建核心電壓。單級(jí)轉(zhuǎn)換方法可直接降壓高壓電池，實(shí)現(xiàn)最高效率；而兩級(jí)轉(zhuǎn)換（降壓5V系統(tǒng)電源而非電池）在較高開關(guān)頻率下能提供最小的物理尺寸。

二、產(chǎn)品特性

2.1 雙相快速PWM控制

• 高精度輸出：在不同的線路、負(fù)載和溫度條件下，輸出電壓精度可達(dá)±0.75%（1.3V時(shí)）。
• 有源電壓定位：具備可調(diào)增益和偏移功能，可有效降低功耗和輸出電容需求。
• 寬輸出調(diào)節(jié)范圍：通過5位片上DAC，輸出電壓可在0.675V至1.55V之間調(diào)節(jié)。
• 可選開關(guān)頻率：提供100kHz/200kHz/300kHz/550kHz四種開關(guān)頻率供選擇。
• 寬輸入電壓范圍：電池輸入電壓范圍為4V至28V。
• 可調(diào)壓擺率控制：能夠根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整壓擺率。
• 驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)：可驅(qū)動(dòng)大型同步整流MOSFET。

2.2 保護(hù)功能

• 過壓保護(hù)：具備可選的輸出過壓保護(hù)功能，可有效保護(hù)CPU免受過高電壓的損害。
• 欠壓和熱故障保護(hù)：當(dāng)輸出電壓過低或芯片溫度過高時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，確保系統(tǒng)安全。
• 電源排序和定時(shí)：支持軟啟動(dòng)、上電排序和軟關(guān)機(jī)功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定啟動(dòng)和關(guān)閉。
• 可選暫停電壓：可通過獨(dú)立的四級(jí)邏輯輸入設(shè)置暫停電壓（S0 - S1）。

三、電氣特性

3.1 輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：電池電壓V + 范圍為4V至28V，Vcc和VDD范圍為4.5V至5.5V。
• 輸出電壓精度：在不同的DAC代碼和輸入電壓條件下，輸出電壓精度有明確的規(guī)定，如DAC代碼大于1V時(shí)，V + 在4.5V至28V范圍內(nèi)，輸出電壓誤差在±10mV至±15mV之間。
• 線路調(diào)節(jié)誤差：Vcc在4.5V至5.5V，V + 在4.5V至28V時(shí)，線路調(diào)節(jié)誤差不超過5mV。

3.2 偏置和參考特性

• 靜態(tài)電源電流：VCC、VDD和電池的靜態(tài)電源電流在不同條件下有相應(yīng)的數(shù)值，如VCC的靜態(tài)電源電流在1.70mA至3.20mA之間。
• 參考電壓：參考電壓VREF在VCC為4.5V至5.5V，IREF為0時(shí)，范圍為1.990V至2.010V。

3.3 故障保護(hù)特性

• 過壓保護(hù)閾值：在不同的SKIP設(shè)置下，過壓保護(hù)閾值有所不同，如SKIP = VCC時(shí)，過壓保護(hù)閾值為輸出電壓超過設(shè)定DAC電壓的13%（最小值）。
• 欠壓保護(hù)閾值：欠壓保護(hù)閾值為輸出電壓低于空載輸出電壓的67%至73%。
• VROK閾值：VROK閾值包括欠壓和過壓兩個(gè)閾值，分別為輸出電壓的 - 12%至 - 8%（欠壓）和 + 8%至 + 12%（過壓）。

四、典型工作特性

4.1 輸出電壓與負(fù)載電流關(guān)系

通過一系列圖表可以看出，在不同的輸出電壓（如1.00V、1.50V、0.80V等）下，輸出電壓隨負(fù)載電流的變化情況。在一定負(fù)載范圍內(nèi)，輸出電壓保持相對(duì)穩(wěn)定，但在負(fù)載變化較大時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)。

4.2 效率與負(fù)載電流關(guān)系

效率與負(fù)載電流的關(guān)系曲線顯示，在不同的輸入電壓和輸出電壓條件下，效率隨負(fù)載電流的變化趨勢(shì)。一般來說，在中等負(fù)載時(shí)效率較高，輕載和重載時(shí)效率會(huì)有所下降。

4.3 開關(guān)頻率與負(fù)載電流關(guān)系

開關(guān)頻率與負(fù)載電流的關(guān)系表明，在不同的SKIP設(shè)置下，開關(guān)頻率隨負(fù)載電流的變化情況。在輕載時(shí)，開關(guān)頻率可能會(huì)降低以提高效率。

五、引腳描述

MAX1544共有40個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如：

• TIME引腳：用于調(diào)整壓擺率，通過連接一個(gè)電阻到GND來設(shè)置內(nèi)部壓擺率時(shí)鐘。
• TON引腳：用于選擇導(dǎo)通時(shí)間，通過不同的連接方式設(shè)置不同的開關(guān)頻率。
• SUS引腳：作為暫停輸入，是一個(gè)三級(jí)邏輯輸入，可根據(jù)不同的電平設(shè)置選擇不同的輸出電壓模式。
• SHDN引腳：用于控制芯片的關(guān)機(jī)，連接到VCC為正常工作，連接到GND則進(jìn)入低功耗關(guān)機(jī)狀態(tài)。

六、詳細(xì)工作原理

6.1 雙相180°異相操作

MAX1544的兩個(gè)相位以180°異相方式工作，可最小化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，雙相操作可有效降低輸入電壓紋波、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。

6.2 瞬態(tài)重疊操作

當(dāng)出現(xiàn)瞬態(tài)時(shí)，MAX1544支持相位重疊模式，允許雙調(diào)節(jié)器在檢測(cè)到重載瞬態(tài)時(shí)同相工作，以減少響應(yīng)時(shí)間。在最小關(guān)斷時(shí)間到期后，如果輸出電壓未超過調(diào)節(jié)電壓，控制器會(huì)同時(shí)開啟兩個(gè)高端MOSFET，以最大化總電感電流壓擺率。

6.3 上電和關(guān)機(jī)序列

上電時(shí)，當(dāng)SHDN驅(qū)動(dòng)為高電平時(shí)，參考電源首先上電，當(dāng)參考電壓超過其UVLO閾值后，PWM控制器評(píng)估DAC目標(biāo)并開始切換。輸出電壓通過壓擺率控制器以25mV的增量逐步上升到由D0 - D4或S0 - S1設(shè)置的工作電壓。關(guān)機(jī)時(shí)，當(dāng)SHDN變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，MAX1544進(jìn)入低功耗關(guān)機(jī)模式，輸出電壓以4倍RTIME設(shè)置的時(shí)鐘速率逐步下降到0V。

七、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

7.1 元件選擇

在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的元件，如電感、MOSFET、輸入電容、輸出電容等。例如，在選擇電感時(shí)，需要考慮電感值、直流電阻、飽和電流等參數(shù)；在選擇MOSFET時(shí)，需要考慮導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗等因素。

7.2 布局設(shè)計(jì)

PC板布局對(duì)于實(shí)現(xiàn)低開關(guān)損耗和穩(wěn)定的操作至關(guān)重要。需要遵循一些布局準(zhǔn)則，如保持高電流路徑短、連接所有模擬地到單獨(dú)的實(shí)心銅平面、保持功率跡線和負(fù)載連接短等。

7.3 穩(wěn)定性考慮

在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮輸出電容的穩(wěn)定性，確保ESR零頻率低于切換頻率的一定比例，以避免出現(xiàn)雙脈沖和反饋環(huán)路不穩(wěn)定等問題。

八、總結(jié)

MAX1544作為一款專為AMD Hammer CPU核心電源設(shè)計(jì)的雙相快速PWM控制器，具有諸多優(yōu)秀的特性和功能。它能夠提供高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)，滿足CPU的功率需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，合理選擇元件、優(yōu)化布局設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，對(duì)于其工作原理和電氣特性的深入理解，有助于更好地發(fā)揮該控制器的優(yōu)勢(shì)，為電子設(shè)備的電源管理提供可靠的解決方案。

大家在使用MAX1544進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，有沒有遇到過一些特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。