MAX8805W/MAX8805X/MAX8805Y/MAX8805Z：WCDMA PA電源的高效解決方案

在當(dāng)今的無線通信領(lǐng)域，手機(jī)等設(shè)備對功率放大器（PA）的供電要求越來越高。既要保證高效穩(wěn)定的供電，又要滿足小型化的設(shè)計(jì)趨勢。MAXIM推出的MAX8805W/MAX8805X/MAX8805Y/MAX8805Z系列600mA/650mA PWM降壓轉(zhuǎn)換器，就是為WCDMA和NCDMA手機(jī)中的PA動態(tài)供電而優(yōu)化的產(chǎn)品。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這款產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8805W/MAX8805X/MAX8805Y/MAX8805Z高頻降壓轉(zhuǎn)換器，集成了高效PWM降壓轉(zhuǎn)換器和60mΩ典型旁路FET，還集成了雙200mA低噪聲、高PSRR低壓差穩(wěn)壓器（LDO）用于PA偏置。有兩種開關(guān)頻率可選（MAX8805W/MAX8805Y為2MHz，MAX8805X/MAX8805Z為4MHz），可根據(jù)需求優(yōu)化解決方案尺寸或效率。

二、產(chǎn)品特性

（一）PA降壓轉(zhuǎn)換器

1. 快速響應(yīng)：對于0.8V至3.4V的輸出電壓變化，典型建立時間僅為7.5μs。
2. 寬輸出電壓范圍：動態(tài)輸出電壓可從0.4V設(shè)置到VBATT。
3. 低導(dǎo)通電阻：60mΩ pFET和100%占空比，實(shí)現(xiàn)低壓差。
4. 高頻開關(guān)：2MHz或4MHz開關(guān)頻率，可使用小尺寸陶瓷輸入和輸出電容，同時保持低紋波電壓。
5. 高輸出驅(qū)動能力：MAX8805Y/MAX8805Z為600mA，MAX8805W/MAX8805X為650mA。
6. 高精度增益：增益精度為2%。
7. 外部元件少：反饋網(wǎng)絡(luò)集成，進(jìn)一步減少外部元件數(shù)量。

（二）雙低噪聲LDO

1. 低輸出噪聲：典型輸出噪聲為35μVRMS。
2. 高PSRR：典型值為70dB。
3. 穩(wěn)定輸出電流：保證200mA輸出驅(qū)動能力。
4. 獨(dú)立開關(guān)控制：每個LDO可通過邏輯控制接口單獨(dú)啟用，關(guān)機(jī)電流低至0.1μA。

（三）其他特性

1. 寬電源電壓范圍：2.7V至5.5V。
2. 過熱保護(hù)：具有熱關(guān)斷功能。
3. 小尺寸封裝：提供16引腳、2mm x 2mm WLP和UCSP?封裝（最大高度0.7mm）。

三、電氣特性

（一）絕對最大額定值

使用時需要注意各引腳的電壓和電流限制，如IN1A、IN1B、IN2等引腳的電壓范圍為 -0.3V至 +6.0V，LX電流最大為0.7ARMS等。同時，要注意功率耗散、結(jié)溫、存儲溫度和焊點(diǎn)溫度等限制。

（二）電氣參數(shù)

給出了輸入電源、熱保護(hù)、邏輯控制、REFIN等參數(shù)的具體數(shù)值，如輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，熱關(guān)斷溫度典型值為 +160°C等。對于不同型號的芯片，在REFIN相關(guān)參數(shù)上有所差異，如MAX8805Y/MAX8805Z的REFIN共模范圍為0.1V至2.2V，REFIN到PA的增益為2V/V；MAX8805W/MAX8805X的REFIN共模范圍為0.1V至1.76V，REFIN到PA的增益為2.5V/V。

四、典型工作特性

文檔中給出了各種典型工作特性曲線，包括旁路模式下的壓降與PA負(fù)載電流關(guān)系、PA降壓轉(zhuǎn)換器效率與輸出電壓和負(fù)載電流的關(guān)系、PA降壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓與負(fù)載電流和REFIN電壓的關(guān)系等。這些曲線可以幫助工程師在不同的工作條件下，選擇合適的芯片和參數(shù)設(shè)置。

五、引腳說明

詳細(xì)介紹了每個引腳的功能，如A1（REFBP）用于參考噪聲旁路，A3（REFIN）是DAC控制輸入，用于調(diào)節(jié)PA降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓等。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)引腳功能正確連接外部元件，如在REFBP引腳到AGND之間連接0.22μF陶瓷電容以降低LDO輸出噪聲。

六、詳細(xì)工作原理

（一）降壓轉(zhuǎn)換器控制方案

采用滯回PWM控制方案，確保高效率、快速開關(guān)、快速瞬態(tài)響應(yīng)、低輸出紋波和小尺寸外部元件。通過誤差比較器控制高低側(cè)開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，內(nèi)部同步整流器消除了外部肖特基二極管的需求。

（二）電壓定位負(fù)載調(diào)節(jié)

利用獨(dú)特的反饋網(wǎng)絡(luò)，從LX節(jié)點(diǎn)通過R1獲取直流反饋，消除了輸出電容帶來的相位滯后，使環(huán)路非常穩(wěn)定，可使用非常小的陶瓷輸出電容。通過在反饋中加入電阻R3，提高了負(fù)載調(diào)節(jié)能力，大大減少了負(fù)載瞬變或輸出電壓變化時的過沖。

（三）降壓轉(zhuǎn)換器旁路模式

在高功率傳輸期間，旁路模式通過內(nèi)部60mΩ（典型）旁路FET將IN1A和IN1B直接連接到PAA和PAB，降壓轉(zhuǎn)換器強(qiáng)制進(jìn)入100%占空比運(yùn)行，提供低壓降、長電池壽命和高輸出電流能力。有強(qiáng)制旁路模式和自動旁路模式兩種，可通過驅(qū)動HP引腳或REFIN引腳來實(shí)現(xiàn)。

（四）關(guān)機(jī)模式

將PA_EN引腳連接到GND或邏輯低電平，可將PA降壓轉(zhuǎn)換器置于關(guān)機(jī)模式；將EN1或EN2引腳連接到GND或邏輯低電平，可分別將LDO1或LDO2置于關(guān)機(jī)模式。當(dāng)PA降壓轉(zhuǎn)換器和LDO都處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時，芯片進(jìn)入極低功耗狀態(tài)，輸入電流降至0.1μA（典型）。

（五）降壓轉(zhuǎn)換器軟啟動

具有內(nèi)部軟啟動電路，可限制啟動時的浪涌電流，減少輸入源上的瞬變，對于高輸出阻抗的電源（如鋰離子電池和堿性電池）特別有用。

（六）模擬REFIN控制

通過REFIN引腳設(shè)置輸出電壓，使轉(zhuǎn)換器能夠在需要動態(tài)電壓控制的應(yīng)用中工作。

（七）熱關(guān)斷

當(dāng)結(jié)溫超過 +160°C時，熱關(guān)斷電路會關(guān)閉芯片，待結(jié)溫下降20°C后芯片重新啟動并開始軟啟動，在連續(xù)熱過載條件下會產(chǎn)生脈沖輸出，以限制芯片的總功率耗散。

七、應(yīng)用信息

（一）輸出電壓設(shè)置

PA降壓轉(zhuǎn)換器的PA_輸出電壓根據(jù)REFIN引腳的電壓設(shè)置。LDO1和LDO2的輸出電壓由零件編號后綴決定，文檔中給出了詳細(xì)的對應(yīng)表格，如MAX8805WE_EAA+T型號，LDO1和LDO2的輸出電壓均為1.80V。

（二）LDO壓差

LDO的壓差是由p溝道MOSFET通晶體管的漏源導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）乘以負(fù)載電流決定的，在電池供電系統(tǒng)中，這決定了電池的有效使用壽命。

（三）電感選擇

MAX8805W/MAX8805Y工作在2MHz開關(guān)頻率，建議使用2.2μH電感；MAX8805X/MAX8805Z工作在4MHz開關(guān)頻率，建議使用1μH電感。電感的直流電流額定值只需滿足應(yīng)用的最大負(fù)載即可，為了獲得最佳的瞬態(tài)響應(yīng)和高效率，建議選擇直流串聯(lián)電阻在50mΩ至150mΩ范圍內(nèi)的電感，文檔中還給出了不同制造商的建議電感型號。

（四）輸出電容選擇

PA降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電容（CPA）需要具有低阻抗，推薦使用X5R或X7R電介質(zhì)的陶瓷電容，大多數(shù)應(yīng)用建議使用2.2μF電容。LDO1和LDO2的最小輸出電容取決于負(fù)載電流，負(fù)載小于10mA時，使用0.1μF電容即可保證穩(wěn)定運(yùn)行；在額定最大負(fù)載電流下，建議使用至少1μF電容。

（五）輸入電容選擇

PA轉(zhuǎn)換器的輸入電容（CIN1）用于降低從電池或輸入電源汲取的電流峰值和開關(guān)噪聲，推薦使用X5R或X7R電介質(zhì)的陶瓷電容，大多數(shù)應(yīng)用建議使用2.2μF電容。LDO的輸入電容應(yīng)等于LDO1和LDO2輸出電容之和，較大的輸入電容值和較低的ESR可提供更好的噪聲抑制和線路瞬態(tài)響應(yīng)。

（六）散熱考慮

雖然該系列芯片效率高，大多數(shù)應(yīng)用中散熱不多，但在高環(huán)境溫度和重負(fù)載的應(yīng)用中，可能會超過芯片的最大結(jié)溫。需要根據(jù)芯片的熱阻、結(jié)溫和環(huán)境溫度差以及氣流速率來計(jì)算最大允許功率耗散，以確保芯片的正常工作。

（七）PCB布局

由于開關(guān)頻率高和峰值電流較大，PCB布局非常重要。良好的布局可以減少反饋路徑上的電磁干擾和地平面上的電壓梯度，從而獲得穩(wěn)定和良好調(diào)節(jié)的輸出。例如，要將CIN1靠近IN1A/IN1B和PGND連接，將電感和輸出電容盡可能靠近芯片，并保持它們的走線短、直且寬，同時盡量縮短嘈雜走線（如LX節(jié)點(diǎn)）的長度。

MAX8805W/MAX8805X/MAX8805Y/MAX8805Z系列降壓轉(zhuǎn)換器憑借其高效、小尺寸、多種特性和靈活的應(yīng)用方式，為WCDMA和NCDMA手機(jī)中的PA供電提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇芯片型號和外部元件，優(yōu)化PCB布局，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。你在使用這款芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。