深入解析 MAX769：2 或 3 電池供電的雙向?qū)ず粝到y(tǒng) IC

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理和監(jiān)控是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討 MAX769 這款應(yīng)用于雙向?qū)ず魴C(jī)或其他低功耗數(shù)字通信設(shè)備的芯片，詳細(xì)介紹其特點(diǎn)、功能以及應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、MAX769 概述

MAX769 是一款集成了降壓/升壓電源和監(jiān)控功能的芯片，適用于 2 或 3 電池供電的系統(tǒng)。它具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如所需外部組件少，具備多種功能模塊，能有效簡(jiǎn)化電源管理和監(jiān)控功能的集成。其主要功能包括：

1. DC - DC 轉(zhuǎn)換器：80mA 輸出，同步整流，支持降壓/升壓操作，輸出電壓可在 1.8V 至 4.9V 之間數(shù)字控制。獨(dú)特之處在于，無(wú)需變壓器就能為低于和高于輸出電壓的電池輸入提供穩(wěn)壓輸出。
2. 線性穩(wěn)壓器：提供三個(gè)低噪聲線性穩(wěn)壓器輸出，分別為 REG1、REG2 和 REG3，滿足不同的供電需求。
3. 比較器與 A/D 轉(zhuǎn)換：三個(gè) DAC 控制的比較器，可實(shí)現(xiàn)軟件驅(qū)動(dòng)的 3 通道 A/D 轉(zhuǎn)換。
4. 串行接口：SPI 兼容的串行接口，方便與外部設(shè)備進(jìn)行通信。
5. 其他功能：具備復(fù)位和低電量（LBO）警告輸出、電池充電功能、兩個(gè) 1.8Ω 串行控制的開(kāi)漏 MOSFET 開(kāi)關(guān)等。

二、主要特性

2.1 調(diào)節(jié)性能

• 升降壓操作：支持調(diào)節(jié)升壓/降壓操作，能在不同電池輸入情況下穩(wěn)定輸出。
• 高效輸出：從 3 節(jié)電池可提供 80mA 輸出，效率高達(dá) 85%。
• 低功耗模式：具備 13μA 的空閑模式（Coast）電流，有效降低功耗。

2.2 工作模式選擇

可選擇低噪聲 PWM 或低電流 PFM 操作模式，PWM 工作頻率可與外部時(shí)鐘源同步，無(wú)外部時(shí)鐘時(shí)工作在 270kHz。

2.3 自動(dòng)備份電池切換

具備自動(dòng)備份電池切換功能，確保系統(tǒng)在主電池電量不足時(shí)能自動(dòng)切換到備份電池，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

三、電氣特性

3.1 一般性能

• 電池工作范圍：典型工作范圍為 1.5V 至 5.5V，最小啟動(dòng)電壓在不同條件下有所不同。
• 供電電流：不同模式下的供電電流各異，如 Coast 模式下的供電電流典型值為 13μA，Run 模式下為 875μA 等。

3.2 串行接口時(shí)序

串行接口的時(shí)鐘速率、數(shù)據(jù)設(shè)置和保持時(shí)間等都有相應(yīng)的規(guī)格要求，這些參數(shù)對(duì)于確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸至關(guān)重要。

3.3 DC - DC 轉(zhuǎn)換器

輸出電流在不同模式下有所不同，Run 模式下可達(dá) 80mA，Coast 模式下為 15mA。同時(shí)，輸出誤差、負(fù)載調(diào)節(jié)、線路調(diào)節(jié)等性能指標(biāo)也在規(guī)定范圍內(nèi)。

3.4 其他特性

包括鎖相環(huán)（PLL）的頻率特性、NICD 充電器的充電電流、線性穩(wěn)壓器的各項(xiàng)性能參數(shù)以及數(shù)據(jù)采集和電壓監(jiān)控的相關(guān)特性等。

四、功能模塊詳細(xì)介紹

4.1 電壓調(diào)節(jié)器

• OUT：主開(kāi)關(guān)模式降壓/升壓輸出，可通過(guò)內(nèi)部 DAC 控制調(diào)整輸出電壓，能提供高達(dá) 80mA 的電流。還可進(jìn)入低電流的 Coast 模式，此時(shí)輸出電流可達(dá) 40mA。
• REG1：不是傳統(tǒng)意義上的調(diào)節(jié)器，而是一個(gè) 1.5Ω 的 PFET，根據(jù) OUT 電壓的設(shè)置，可作為開(kāi)關(guān)或電壓鉗位器。
• REG2：線性調(diào)節(jié)的 24mA 低噪聲輸出，輸出電壓由 ROFS 設(shè)定，可有效隔離噪聲。
• REG3：1V 低噪聲線性穩(wěn)壓器，可提供 2mA 的電流。

4.2 PWM 頻率同步

DC - DC 轉(zhuǎn)換器在 PWM 模式下的開(kāi)關(guān)頻率在無(wú)同步時(shí)鐘時(shí)為 270kHz，使用 PLL 時(shí)可與輸入時(shí)鐘同步，設(shè)計(jì)為 38.4kHz 輸入對(duì)應(yīng) 268.8kHz 工作頻率。

4.3 電壓檢測(cè)器

包含 LBI 和 RSIN 兩個(gè)電壓檢測(cè)器輸入，其比較器輸出為開(kāi)漏引腳（LBO 和 RSO），可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)硬件輸出，同時(shí) LBO 也可通過(guò)串行接口讀取。

4.4 7 位 ADC

三個(gè)模擬通道與 7 位串行編程的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（CH DAC）進(jìn)行比較，可實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換功能，適用于電池測(cè)量等應(yīng)用。

4.5 開(kāi)漏驅(qū)動(dòng)器

兩個(gè)開(kāi)漏驅(qū)動(dòng)器（DR1 和 DR2）通過(guò)串行接口激活，可吸收最大 120mA 的電流，用于驅(qū)動(dòng)蜂鳴器或振動(dòng)器等。

4.6 Coast 模式/電壓選擇

通過(guò)設(shè)置 RUN/COAST 位可將 DC - DC 升壓轉(zhuǎn)換器從 Run 模式切換到 Coast 模式，降低工作電流。同時(shí)，可通過(guò) OV0 - OV4 串行位降低 VOUT 進(jìn)一步減少功耗。

4.7 上電復(fù)位

MAX769 具有內(nèi)部 POR 電路，確保電池首次接入時(shí)能有序上電。RSO 比較器在運(yùn)行時(shí)若變低，所有串行寄存器將復(fù)位到上電狀態(tài)。

4.8 充電器電路

可通過(guò)串行位激活從 OUT 到 NICD 的充電電流源，可對(duì) 3 節(jié) NiCd 或 NiMH 電池或 1 節(jié)鋰電池充電，充電電流可設(shè)置為 15mA 或 1mA。

4.9 備份線性穩(wěn)壓器

通過(guò) BACKUP 串行輸入位可開(kāi)啟備份穩(wěn)壓器，當(dāng)主電池耗盡或移除時(shí)，可從 NICD 向 OUT 提供電流。

五、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 組件選擇

• 電感器：L1 標(biāo)稱值為 68μH，范圍在 47μH 至 100μH 均可，電流額定值應(yīng)根據(jù)輸出電流需求選擇，電阻應(yīng)盡量小以提高效率。
• 電容器：濾波電容器 C1 - C4 應(yīng)選用低 ESR 類型，如鉭電容或陶瓷電容，根據(jù)輸出電流需求選擇合適的電容值。
• 電阻器：LBI 和 RSIN 輸入處的電阻用于設(shè)置 LBO 和 RSO 輸出的觸發(fā)電壓，應(yīng)使用較大阻值以減少電池消耗。LBO 和 RSO 的上拉電阻通常推薦為 100kΩ。

5.2 邏輯電平

由于 MAX769 的內(nèi)部邏輯由 REG1 供電，數(shù)字輸入和輸出的邏輯電平受 REG1 電壓控制，應(yīng)確保輸入信號(hào)的邏輯高電平不超過(guò) VREG1。

5.3 電路板布局和降噪

為了獲得最佳性能，應(yīng)遵循以下布局建議：

• 盡量縮短 L1、LX1、LX2 和 PGND 的走線長(zhǎng)度，并使其寬度盡可能寬，以減少輻射噪聲。
• 將 OUT、REG1、REG2 和 REG3 的濾波電容器盡可能靠近相應(yīng)引腳放置。
• 可考慮使用屏蔽電感或環(huán)形電感以減少輻射噪聲。
• 將功率組件放置在 IC 的最上方，以減少對(duì)其他電路部分的耦合。
• 使用單獨(dú)的短而寬的接地走線連接 PGND 和 BATT、OUT 濾波電容器的接地端，并將其連接到接地平面。

六、總結(jié)

MAX769 是一款功能強(qiáng)大的電源管理和監(jiān)控芯片，適用于雙向?qū)ず魴C(jī)、GPS 接收器等 2 或 3 電池供電的手持設(shè)備。通過(guò)合理選擇組件、注意邏輯電平以及優(yōu)化電路板布局，能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，為電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求，靈活運(yùn)用 MAX769 的各項(xiàng)功能，以實(shí)現(xiàn)最佳的電源管理和監(jiān)控效果。你在使用 MAX769 或其他類似芯片時(shí)，遇到過(guò)哪些有趣的問(wèn)題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。