MAX8529及xDSL調制解調器中的1.5MHz雙路降壓型

１　概述

ＭＡＸ８５２９是美國Ｍａｘｉｍ公司推出的一款新型１．５ＭＨｚ降壓型控制器，該芯片中的兩個獨立調節器是以１８０°Ｃ異相操作的，從而降低了輸入濾波要求，減小了ＥＭＩ，改善了效率，同時也有效降低了元件的損耗，節省了電路板的空間。另外，該芯片還具有低損耗、體積小的優點，而且在ＤＳＬ頻段的輸出噪聲很低。ＭＡＸ８５２９主要應用在ｘＤＳＬ調制解調器、寬帶路由器、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ及ＦＰＧＡ電源等方面。

ＭＡＸ８５２９利用ＭＯＳＦＥＴ低側的電阻作為電流感應器件，從而省去了電流感應電阻，這使得ＤＣ－ＤＣ結構在輸出過載或輸出短路時免受損壞。在短路期間，可通過調整反饋電流門限來減小功率損耗。由于ＭＡＸ８５２９內含一個上電復位輸出，因而可在兩個輸出達到調整門限時給系統發出復位信號。ＭＡＸ８５２９的主要特點如下：

●在ＤＳＬ頻段工作時，輸出噪聲很低；

●可使用陶瓷電容工作為輸入／輸出電容；

●能夠同時進行降壓操作或升壓／降壓操作；

●具有四個輸出以及９０℃相位輸出（用兩個ＭＡＸ８５２９）；

●具有反饋電流限制功能；

●輸入電壓為４．７５Ｖ～２３Ｖ；

●輸出電壓為０Ｖ～１８Ｖ（達到６Ａ）；

●效率大于９０％；

●采用固定頻率進行ＰＷＭ操作；

●具有６００ｋＨｚ～１．５ＭＨｚ的可調整開關頻率；

●具有外部ＳＹＮＣ輸入；

●帶有主／輔電路同步的時鐘輸出；

●具有軟啟動及軟停機功能；

●ＲＳＴ輸出的延遲最小量為１４０ｍｓ；

●具有無損耗電流限制（無感應電阻）功能；

●采用２４－ＱＳＯＰ封裝；

●操作溫度為－４０～＋８５℃（ＭＡＸ８５２９ＥＥＧ）。

圖1

２　ＭＡＸ８５２９的內部功能及引腳說明

２．１ ＭＡＸ８５２９的內部結構

ＭＡＸ８５２９的內部結構框圖如圖１所示，它由ＰＷＭ比較器、斜坡調節器、振蕩器、５Ｖ線性調節器、軟啟動ＤＡＣ及欠壓鎖定等部分組成。該控制器可從４．７５Ｖ～２３Ｖ的輸入中得到兩個輸出，且每一個輸出都可在１Ｖ～１８Ｖ范圍內進行調節。利用同步１８０°Ｃ異相輸出操作可減小輸入電壓紋波和總ＲＭＳ輸入電流紋波。可用一個外部電阻來調節開關頻率（６００ｋ～１．５ＭＨｚ）。若要實現二選一，控制器可以和另一個ＭＡＸ８５２９產生的外部時鐘或一個系統時鐘同步。一個ＭＡＸ８５２９能夠產生一個同相或９０℃相位差的輸出，由于同步時鐘信號一般可由另一個控制器提供，因此，兩個控制器可以兩相交替操作，也可以四相（每一相移相９０℃）操作。另外，該裝置還具有軟啟動和軟停機功能。

ＭＡＸ８５２９降壓型變換器可為每一相輸出提供一個ＰＷＭ電壓模式控制（如圖１），由于它既可以通過內部振蕩器分頻，也可以由外部時鐘驅動ＳＹＮＣ輸入而產生時鐘信號，因此，每一個控制器的開關頻率等于振蕩頻率的一半（ｆＳＷ＝ｆＯＳＣ／２）。此外，內部跨導誤差放大器可在ＣＯＭＰ端產生完整的誤差電壓，也可以提供高精度的ＤＣ輸出。可用ＰＷＭ比較器和斜坡發生器在ＣＯＭＰ端確定占空比。在每一個時鐘的上升沿，ＲＥＧ１的高側ＭＯＳＦＥＴ接通，并保持該狀態，直到達到適當的占空比或最大占空比。而第二個高側ＭＯＳＦＥＴ（ＲＥＧ２）則在時鐘的下降沿接通。在每一個高側ＭＯＳＦＥＴ接通期間，相應的感應電流斜坡上升。

在開關周期的第二半周，高側ＭＯＳＦＥＴ關閉，低側ＭＯＳＦＥＴ接通，感應電流斜坡下降，能量釋放并提供輸出電流。在過載情況下，當感應電流超出選擇的谷電流門限時，在相應的時鐘邊沿，高側ＭＯＳＦＥＴ仍不導通，而低側ＭＯＳＦＥＴ則保持導通以使感應電流繼續下降。

２．２ ＭＡＸ８５２９引腳說明

ＭＡＸ８５２９的引腳排列如圖２所示，各引腳的功能如下：

１，１２腳（ＣＯＭＰ２，ＣＯＭＰ１）：分別為調節器２、１的補償端；

２，１１腳（ＦＢ２，ＦＢ１）：分別是調節器２、１的反饋輸入端，這兩個引腳分別接在ＲＥＧ２、ＲＥＧ１到ＧＮＤ之間的一個電阻分配器上，可用于調節輸出電壓（１Ｖ～１８Ｖ）。

３，１０腳（ＩＬＩＭ２，ＩＬＩＭ１）：分別是調節器２、１的限流調節端。若分別連接ＩＬＩＭ２、ＩＬＩＭ１至ＶＬ，那么，ＰＧＮＤ－ＬＸ２、ＰＧＮＤ－ＬＸ１的限流門限默認值為１００ｍＡ。分別在ＩＬＩＭ２、ＩＬＩＭ１端到ＧＮＤ之間連接一個電阻ＲＩＬＩＭ２和ＲＩＬＩＭ１，則可將ＲＥＧ２、ＲＥＧ１的限流門限ＶＩＴＨ２和ＶＩＴＨ１調至５０ｍＶ(ＲＩＬＩＭ２＝１００ｋΩ)至 ３００ｍＶ(ＲＩＬＩＭ２＝６００ｋΩ)。

４腳（ＯＳＣ）：振蕩輸入端。由于控制器通過振蕩器分頻來產生時鐘信號，因此開關頻率等于同步頻率的一半（ｆＳＷ＝ｆＯＳＣ／２）。在ＯＳＣ至ＧＮＤ之間連接一個電阻ＲＯＳＣ，可以產生６００ｋＨｚ?ＲＯＳＣ＝１０ｋΩ?～１５００ｋＨｚ?ＲＯＳＣ＝４ｋΩ?的開關頻率。當連接一個外部時鐘至ＳＹＮＣ時，控制器仍要求有ＲＯＳＣ，而且選擇ＲＯＳＣ應滿足ＳＹＮＣ一半的輸入。

５腳（Ｖ＋）：輸入電源電壓（４．７５Ｖ～２３Ｖ）。

６腳（ＲＥＦ）：２Ｖ參考輸出。使用時應通過一個０．２２μＦ或更大的陶瓷電容連接到ＧＮＤ。

７腳（ＧＮＤ）：模擬地。

８腳（ＣＫＯ）：時鐘輸出，用于外部２相或４相同步時鐘輸出。

９腳（ＳＹＮＣ）：同步或可選時鐘輸入。ＳＹＮＣ有三種操作模式，連接ＳＹＮＣ到一個１２００ｋＨｚ～２８００ｋＨｚ的時鐘可以進行外部同步；連接ＳＹＮＣ到ＧＮＤ可以作為一個主控制器的２相操作；連接ＳＹＮＣ到ＶＬ則可作為一個主控制器的４相操作。

圖3

１３腳(ＲＳＴ)：上電復位端。當兩個輸出電壓低于調節點１０％以上時， ＲＳＴ為低電位。當系統完成軟啟動后，兩個輸出電壓超出正常輸出電壓（ＶＦＢ—＞０．９Ｖ）的９０％，那么，系統將在一個１４０ｍｓ延遲以后把ＲＳＴ變為高阻狀態，并在兩個輸出保持穩定時維持高阻狀態。在ＲＳＴ與邏輯輸入之間連接一個電阻可以產生邏輯電平。

１４，２３腳（ＤＨ１，ＤＨ２）：分別是調節器１／２的高側柵驅動器輸出端，ＤＨ１一般在ＬＸ１與ＢＳＴ１之間變動，而ＤＨ２則通常在ＬＸ２和ＢＳＴ２之間變化。

１５，２２腳（ＬＸ１，ＬＸ２）：分別是調節器１／２外部感應器的連接端，可以將ＬＸ１／ＬＸ２分別連接到感應器的開關端，以便使ＬＸ１、ＬＸ２作為較低的輸入源來驅動ＤＨ１、ＤＨ２高側柵驅動器。

１６，２１腳（ＢＳＴ１，ＢＳＴ２）：分別是調節器１／２的升壓快速電容連接端，設計時，在ＢＳＴ１至ＬＸ１端和ＢＳＴ２至ＬＸ２端應分別連接一個外部陶瓷電容。

１７，２０腳（ＤＬ１，ＤＬ２）：分別是調節器１／２低側柵驅動器輸出端，ＤＬ１、ＤＬ２的輸出電壓一般在ＰＧＮＤ與ＶＬ之間變動。

１８腳（ＰＧＮＤ）：電源地。

１９腳（ＶＬ）：內部５Ｖ線性調節器輸出端。

２４腳（ＥＮ）：高電平使能端。當該端為邏輯低電平時，電路中的兩個控制器將被關閉。而當該端連接至ＶＬ時，操作則將一直保持。

圖4

３　ＭＡＸ８５２９的應用電路

ＭＡＸ８５２９的應用電路如圖３所示。ＭＡＸ８５２９的所有功能的能源都來自于低衰落５Ｖ調節器。調節器最大輸入電壓（Ｖ＋）為２３Ｖ，輸出（ＶＬ）到ＰＧＮＤ之間應接一個４．７μＦ的陶瓷電容。由于ＶＬ衰落電壓標稱值為５００ｍＶ，因此，當Ｖ＋值大于５．５Ｖ時，ＶＬ為５Ｖ。而當ＶＬ低于４．５Ｖ時，欠壓鎖定電路將鎖定兩個調節器。ＶＬ線性調節器能夠輸出５０ｍＡ以上的電流給ＩＣ，以激勵低側柵驅動器為外部升壓電容充電以及供應小的外部負載。

高側開關管的柵驅動電壓是由快速電容升壓電路提供的（請參見圖３所示電路）。在啟動后，電容將充電到５Ｖ，在第二半周期，低側ＭＯＳＦＥＴ關閉，并關閉ＢＳＴ—與ＤＨ—的一個內部開關，同時接通高側ＭＯＳＦＥＴ管。

ＳＹＮＣ有兩個功能：一個是同步從控制器選擇的時鐘輸出（ＣＫＯ）；另一個是使時鐘輸入與ＭＡＸ８５２９的外部時鐘信號保持同步。因此，ＭＡＸ８５２９具有主、從控制器兩種功能。ＣＫＯ的作用是提供一個同步的時鐘信號來作為ＭＡＸ８５２９的開關頻率，它可以與控制器的同步信號保持同相（ＳＹＮＣ＝ＧＮＤ）?也可以有９０℃相位（ＳＹＮＣ＝ＶＬ）。ＭＡＸ８５２９可以提供的三種控制模式如下：

第一，當ＳＹＮＣ接ＧＮＤ時，ＣＫＯ的輸出頻率與ＲＥＧ１的開關頻率（ｆＣＫＯ＝ｆＤＨ１）相等，而且兩個信號同相，這時，如果該信號和從控制器同步，則可提供２相操作。

第二，當ＳＹＮＣ接ＶＬ時，ＣＫＯ的輸出頻率等于ＲＥＧ１開關頻率的兩倍（ｆＣＫＯ＝２ｆＤＨ１），此時兩信號相位相差９０℃，這樣，系統信號在和從控制器同步時，就可提供４相操作。

第三在由外部振蕩器驅動ＳＹＮＣ時，可見ＳＹＮＣ輸入信號進行２分頻來產生控制器的時鐘（ｆＳＷ＝ｆＳＹＮＣ／２），此時，ＲＥＧ１的周期變換將在內部時鐘信號的上升沿進行， ｆＣＫＯ＝ｆＤＨ１，且同相。但這時仍需要ＲＯＳＣ，而此時的內部振蕩頻率為同步頻率的一半（ｆＯＳＣ＝ｆＳＹＮＣ／２）。

４　結束語

由于ＭＡＸ８５２９內部的兩個獨立調節器采用了同步的１８０℃異相操作輸出，因而和傳統的同相輸出相比，它對輸入濾波的要求降低了，ＥＭＩ減小了，同時效率也大大提高了，另外還降低了元件的損耗，節省了電路板空間。尤其在ＤＳＬ頻段，其輸出噪聲很低，故在ｘＤＳＬ調制解調器、寬帶路由器、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ及ＦＰＧＡ電源等領域得到了廣泛應用。