MAX15301数据手册中文版.docx
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MAX15301数据手册中文版
MAX15301是一个全功能，高效，数字化的点负载（POL）操纵器与先进的电源治理和遥测功能与PID为基础的数字电源稳压器，MAX15301采纳Maxim拥有专利的Intune的™自动补偿，状态空间操纵算法。
Intune的操纵律是有效的小信号和大信号响应，占占空比饱和度的阻碍。
这排除需要用户以确信和设置的阈值从线性转换到非线性模式。
这些能力在快速环路的瞬态响应，并减少输出电容器的数量相较，竞争的模拟和数字操纵器。
MAX15301包括多种功能，以优化效率。
内部开关BabyBuck的稳压器可产生栅极驱动器和内部偏置电源，低功耗的操纵器。
一种先进的，高效率的MOSFET的栅极驱动器，具有自适应非重叠按时，而持续调整的高侧和低侧的按时和驱动电压的全范围内的电压，电流和温度，以尽可能减少开关损耗。
MAX15301设计最终客户的设计环境的初衷。
上的PMBus™兼容的串行总线接口进行通信的监控器监控和故障治理。
全套的电源治理功能，无需复杂和昂贵的测序和监控IC。
大体的DC-DC转换操作，可设置通过引脚搭接，并非需要用户配置固件。
这使得电源子系统的快速进展前完成板级系统的工程。
Maxim提供支持的硬件和软件配置MAX15301，MAX15301可在32引线，5mm×5mmTQFN封装，工作在-40°C至+85°C的温度范围内。
特点：
的自动补偿功能能够确保稳固，同时优化瞬态性能
2.在快速瞬态响应减少输出电容的非线性补偿结果
3.差分远端电压传感许诺±1％VOUT精度在整个温度范围内（-40°C至+85°C）
接口用于配置，操纵和监测
5.支持电压定位
6.提高效率（自适应非重叠时序驱动器）
至14V的宽输入电压范围
8.高效片上BabyBuck稳压器的自偏置
9.输出电压范围从到
10.进入预偏置输出启动
11.可配置的软启动和软停止时刻
12.固定工作频率同步（300kHz至1MHz）
13.灵活的排序和故障治理
14.引脚手动跳线配置（输出电压，从机地址，开关频率，电流限制）
15.能够快速原型
图表
典型工作电路
引脚
名字
功能
1
SYNC
外部开关频率同步输入端。
MAX15301的锁相环与外部时钟同步。
当EN变为高电平而被识别出来，时钟信号必须输入。
从SYNC使用一个电阻器连接到信号端来设置DC-DC的开关频率。
2
ADDR0
SMBus地址选择输入端0。
使用ADDR1来给设备分配一个唯一的SMBus地址
3
SET
输出电压设置输入端。
用一个电阻来连接SGND来设置输出电压。
电阻的设置经常选择跟踪模式。
4
ADDR1
SMBus地址选择输入端1。
使用ADDR0来给设备分配一个唯一的SMBus地址，可以为MAX15301设置限制电流。
5
DGND
数字接地端。
用端、宽的PCB线将DGND和PGND连接起来。
6
1P8
内部调节器输出。
1P8是为内部数字线路供电。
在1P8和DGND之间用至少的陶瓷电容。
7
TEMPX
连接外部二极管温度检测端。
用一个二极管从TEMPX引脚连接到外部的SGND来测量在PCB板上任意一点的温度。
8
CIO
可配置输入/输出引脚。
这个引脚的功能是被局部模式来设置的。
当被配置为电流共享时，这是个共享引脚。
当被配置为跟踪模式时，这是一个跟踪引脚。
当设备被用作为一个单一控制器时，CIO引脚必须与SGND直接连接或者通过一个电阻与它连接。
9
SALRT
SMBus警告端口。
中断SMBus控制。
10
SCL
SMBus时钟输入端
11
SDA
SMBus数据输入/输出端
12
EN
使能端。
不能让它不被连接。
13
INSNS
电源传输输入检测。
监视DC-DC转换器的输入电源。
在输入端和INSNS之间连接一个2k欧的电阻。
14
LXSNS
开关节点检测输入端。
在开关节点和LXSNS引脚之间连接一个2k欧的电阻。
15
DH
高端场效应管栅极驱动。
16
LX
开关节点。
直接与输出电感的高端连接。
17
BST
自举电容连接。
在BST和LX节点用指定的自举电容连接。
18
GDRV
栅极驱动供应。
在GDRV和DGND间用最小为的陶瓷电容连接。
19
DL
低端场效应管栅极驱动。
20
PGND
电源地。
21
LBI
BabyBuck开关节点1.
22
PWR
电源输入端。
23
LBO
BabyBuck开关节点2.
3P3
内部调节器输出。
这是为内部模拟电路供电。
在3P3和SGND之间用至少的陶瓷电容。
26
OUTN
输出电压负微分检测输入端
27
OUTP
输出电压正微分检测输入端
.
内部连接。
30
DCRP
电感电流正微分检测输入端
31
DCRN
电感电流负微分检测输入端
32
PG
漏极开路电路正常电感。
当软启动已经完成，电压已经达到监管，在一些列校准完成后，PG变为高电平。
EP
SGND
外部的焊盘和模拟地。
ER有两个目的：
它是设备和热传动管道的模拟地。
与大面积的接地层连接使热性能最大化。
详细描述
MAX15301是一种创新的，兼容PMBus命令，混合信号的电源治理芯片，对数字负载点来讲这种芯片内置一种高性能数字PWM操纵器。
MAX15301是基于MAXIM的InTune自动补偿数字PWM操纵环路。
它提供了快速环路带宽使外部器件数最小。
MAX15301有数字电源治理和数字电源转换的最正确分区，使启动时刻最小而且减少偏置电流，这种芯片附带了默许PMBus命令值，能够同意电阻值从头设置参数，确保在任何命令写之前能够即插即用。
这提供了设计的灵活性而且许诺快速产品开发。
MAX15301支持超过80条标准和厂商指定的PMBus命令。
MAX15301利用自适应补偿技术来处置普遍的时刻，电压，电流，温度和外部器件参数的转变。
MAX15301结合了一条电压反馈回路。
负载信息扩展了有效的带宽超出了强加在传统模拟或数字反馈稳固性约束的限制，从而提高了调剂器的负载瞬态响应。
效率优化技术包括自适应栅极驱动和对偏压内部电路模块的开关模式BabyBuck偏置调剂器和MOSFET的栅极驱动，进一步增强MAX15301的性能。
MAX15301是以集成电源转换从单一输入供给来自偏置它的数字，模拟和驱动模块为特点的。
MAX15301依托混合信号设计技术来精准有效地操纵电源系统。
它不需要其他软件来配置或初始化设备。
除此之外，通过SMBus接口利用标准PMBus命令来使一些功能被监管或配置，这致使了容易设计和灵活性。
操纵环路与housekeeping，电源监控和故障治理模块分离开来。
操纵环路被存储在一种芯片中非易失的快速内存里。
一个内部的微操纵器利用SMBus接口来监管正在运行的条件。
DPWM操纵环路能够利用专用的状态机械来实现，在这些操纵环路中没有DSP和MCU。
在优化性能的同时，这部份许诺使电源消耗最小的结构。
功能表显示了通过利用非线性数字状态空间补偿操纵器，微操纵希望，一条自适应门驱动线路，PWM，基于锁相环操纵的按时发生器，一种PMBus系列的通信端口来实现操纵器。
MAX15301以一种高速系列的端口为特色，这种端口利用了maxim公司应用的GUI能够实时，无损害地对操纵环路动态进行评估。
频域和时域环路分析不需昂贵的实验设备就能够实现。
这使得在预期工作条件范围内实现快速设计认证。
状态空间操纵器和DPWM
MAX15301利用一种数字脉冲宽度调剂操纵方案来操纵输出电压。
对DC-DC转换器来讲，传统的PWM操纵器（数字或模拟）利用古老的操纵方法，这种方式基于一种抽象时域和基础轨迹的线性模型。
对小信号来讲，这种线性时不变的近似值会利用的专门好。
但是，当大的瞬时信号致使了占空比饱和的时候，闭合环路的性能将被退化，输出瞬时信号将变慢。
在这些干扰下，更严格的调剂性能将变成一种必需品。
MAX15301通过利用基于非线性反馈设计的预测模型来补偿DPWM，如此解决了问题。
MAX15301自动构建操纵设备的一种非线性状态空间模型。
内部模型能接近那些不可用的状态操纵变量。
状态操纵变量被用来设置适当的参数值。
关于指定的输入到输出的降压比例和PWM开关频率，MAX15301对那种应用设置了补偿系数，通过输出使能端或对PMBus命令的答复，MAX15301将执行InTune校准。
在这种校准下，几个电源传输参数值将被测量出，提取的参数将被用来制造内部模型来优化转换器的带宽和瞬态响应。
状态空间补偿模块为DPWM模块产生占空比命令，DPWM模块为驱动程序产生所需的DPWM输出电压。
当产生栅极驱动电压，状态空间操纵模块包括一个数字信号——模拟信号的转换器。
栅极驱动电压能够通过利用PMBus命令来被设置在5V和之间来改善电源应用的效率。
自适应栅极驱动
在功能图表中自适应栅极驱动模块单独操纵了高端和低端的场效应管来优化死区时刻。
在给定的应用电路下，MAX15301通过测量来自操纵器启动命令到在LX节点上高达1ns分辨率的实际转变的延迟时刻来测量电源传播延迟。
这就许诺了通过使死区时刻最小来使实时效率优化而避免被击穿。
不像其他产品的同部份，为了改变工作条件，MAX15301的自适应死区时刻能够补偿实时性。
BabyBuck调剂器
MAX15301有一个内部BabyBuck偏置调剂器来产生栅极驱动电压和给内部数字电路通电以此来给操纵器上电。
BabyBuck偏置调剂器是一个内部两个输出开关调剂器，它利用了一个很小，价钱低廉的电感。
若是用户不考虑优化工作效率，电感能够从设计中忽略（用一个100k欧的电阻来连接LBI引脚和PWR引脚）。
在这种配置下，偏置调剂器作为一个线性调剂器在工作。
若是外部栅极驱动电压可用，LBI引脚能够通过2k欧的电阻与VIN连接，GDRV引脚能够和外部电源连接。
数据选择器和模数转换器
MAX15301包括了一个内部12位的模数转换器和16个输入端的数据选择器来测量多个内部和外部的工作参数，包括输入电压、内部和外部的温度。
温度检测输入引脚（TEMPX）利用一只标准的2N3904晶体三极管基极和发射极连接可自动执行温度测量。
当设备与TEMPX引脚连接时，对温度故障和电流测量温度补偿，MAX15301利用外部温度信息，不然关于温度补偿参数，它依托MAX15301的内部温度检测。
调剂和监控功能
MAX15301包括一个普遍的可配置的电源治理和监控功能。
调剂器能够被PMBus命令，引脚搭接、（高或低）或通过连接外部电阻来配置。
MAX15301提高了系统的靠得住性，它给许多爱惜调剂器和负载免受意外的系统故障的电路供电。
MAX15301能够持续监控输入电压，输出电压，电流，内部和外部的温度。
关于特定条件下的监管系数，MAX15301能够被配置来提供警报。
这些阈值和这些参数的响应都有出厂默许值，也能够通过PMBus接口来配置。
电源的状态能够在任何时刻通过一条PMBus指令来查询。
调剂器参数
在MAX15301中的许多参数通过利用引脚搭接，电阻或PMBus命令式能够被配置的。
对用户来讲，在确保设备有一个明肯概念的“开箱即用”的工作状态，这位用户提供了灵活性。
在电源第一次利历时，引脚的配置是能够尝试例子。
在这种初始工作状态下，对用户来讲，利用PMBus命令来改变参数是可能的。
这些改变能够保留在非易失的内存中，而且在新存储的配置状态下，设备将一直启动。
但是，关于具体应用来讲，建议应用引脚搭接或电阻设置，而且它们值的选择是提供一个已知的初始特性。
关于引脚搭接的设置不需要外部器件。
当利用这种方式时，每一个引脚会被连成高电平或低电平。
每一个引脚搭接会设置一个作用，正如在引脚设置部份概念的那样。
从SGND到一个设置的引脚连接一个电阻能够许诺更大范围的设置。
例如，通过在SET引脚和SGND引脚间连接一个明确值的电阻，VOUT能够被设置为许多预概念的值，正如数据手册中VOUT设置部份描述的那样。
输出电压的选择
SET引脚被用来成立初始输出电压。
SET可被设置成高电平或低电平或连接一个电阻来选择电压值，在如表2所示。
在SGND和SET引脚之间连接一个电阻将输出电压设置成表2所示值中的一个。
许多应用利用一个电阻设置初始输出电压来初始化调剂器的输出电压，然后发出一条PMBus命令，VOUT_COMMAND,来调剂输出到一个更高分辨率的新设置点。
输出电压能够被设置成和之间的任何电压，包括启动电压，通过一个符合占空比标准的数使给DC-DC转换器提供的输入电压要大于输出电压。
关于电压设置点的分辨率（），请查阅电子特性表，关于目标输出电压VOUT输出电压的准确度要大于等于1v。
SET引脚在启动时能被读出来，在那以后而不能用来改变输出电压。
相反利用PMBus工作指令来给新电压提供一个可控的斜坡电压。
振荡器
MAX15301包括一个内部振荡器和锁相环来给内部电路提供时钟信号。
内部锁相环在SYNC引脚下与外部方波源能够同步。
同步频率范围在300KHz到1MHz。
开关频率选择
在SYNC和SGND之间连接一个外部电阻或引脚搭接或利用PMBus命令，开关频率可在300KHz到1MHz内调剂。
作为一个指导原那么，低频率能够被用来提高效率。
高频率能够被选择用来减小外部滤波电感和电容的物理尺寸和值。
关于实现小型化和高效率，600KHz的开关频率是个好选择。
外部同步
MAX15301可能被配置与外部时钟同步来排除在输入和输出电压线路上的噪声或通过外部时钟源与SYNC引脚连接，减小均流。
每次上电和SYNC项被选择时，MAX15301会自动检测在SYNC输入的时钟信号。
那时，MAX15301会与外部时钟信号的上升沿同步。
新的时钟信号必需在300KHz到1MHz范围内，而且必然要稳固。
在启动序列的时候，MAX15301读取SYNC引脚的连接。
当EN变成高电平常，若是没有新的时钟信号，依照表3，MAX15301利用内部振荡器来配置开关频率。
直到电源循环上电，SYNC引脚连接带来的随后转变才会阻碍开关频率。
在与外部时钟信号成功同步后正常工作的时候发生外部时钟信号的损失，MAX15301会自动切入它内部的振荡器而且转换一个接近于原始SYNC输入频率的频率。
利用外部电阻配置开关频率
表4列举了所需的电阻值来产生利用的开关频率。
将SYNC连成高或低电平设置了开关频率如表4因此范围的最高和最低。
ILIM和SMBus地址选择
ADDR0和ADDR1引脚是被用来选择MAX15301的电路限制水平（ILIM）和SMBus的地址。
引脚搭接组合在表5中很详细。
外部的电阻能够和ADDR0和ADDR1连接来设置很多电流限制和地址组合。
记住SMBus说明书建议不适用突出的地址。
内部偏置
电源治理特性
MAX15301的操纵电路时由一个内部产生低噪声的调剂器在3V—范围内上电的。
MAX15301也有一个内部偏置调剂器来产生来给内部数字电路供电。
内部调剂器不是被设计用来给外部电路供电的。
将MAX15301的INSNS引脚与DC—DC转换器的输入电压PWR连接来监控输入的电源电压。
输入电压和欠压锁定
MAX15301提供一个内部欠压锁定的电路来监管在3P3和INSNS上的电压。
当3P3上电压低于VUVLO_3P3的阈值时，欠压锁定电阻会阻止MAX15301工作。
欠压锁定阈值有近似100mv的滞后来阻止输入电压在上升沿/下降沿的抖动。
1P8数字电源也有下降沿的欠压锁定阈值和100mv的滞后。
当设备处于欠压锁按时，输出开关会停止工作。
MAX15301也会监控DC-DC转换器在INSNS上的输入电压。
当在INSNS那个引脚的电压小于欠压锁定的阈值，MAX15301可不能使DC-DC转换器工作。
INSNS会一直被MAX15301监管，每4us会被更新。
利用PMBus指令，用户能够读取测量值。
输出电压操纵
使能端（EN）
MAX15301以一个硬件使能输入引脚和一个PMBus使能功能为特色。
关于使能功能的出厂默许：
MAX15301能够通过硬件EN引脚变成逻辑高电平或发出一个PMBus使能指令来启动。
使能功能通过PMBus指令能够改变。
在默许情形下，当EN为有效电平常，校准会启动，在任何时刻用PMBus指令ADAPTIVE_MODE，额外的校准都会被触发。
启动程序
MAX15301有一个上电复位电路，用来监控在3P3和INSNS输入端的电源电压。
当3P3和INSNS上电压都超过各自欠压锁定的阈值时，随后的自我测序会发生在为MAX15301启动做预备的时候。
1）内部的调剂器会启动，1P8会被调剂成。
2）自我检测和内存中CRC检测会运行。
3）读取引脚搭接或电阻设置，然后设置参数值。
4）确保没有阻止启动的故障。
5）检测外部同步时钟信号，若是利用，等100us来锁定。
6）开始等待使能信号。
在有效电源第一次应用在MAX15301引脚以后，自我测序进程大约消耗5ms。
一旦那个
进程完成，设备就预备好启动，而且利用PMBus接口来接收指令。
若是EN引脚与3P3相连，MAX15301将会忽略EN的状态直到自启动进程完成。
记住：
没有效户固件能用来激活MAX15301.出厂默许与配置引脚设置结合起来对电路来讲是足够的，能够用来在一个初始设置点和电流限制上调剂补偿。
软启动，软停止，延迟，斜坡时刻
MAX15301支持软启动和软停止功能。
tON_RISE和tON_FALL变量决定了软启动和软停止的时刻。
tON_RISE是VOUT所需的时刻来上升到它的目标电压，而tON_FALL是输出电压所需的时刻来使它的调剂电压下降到不足百分之十。
除此之外，用户可能希望从当使能信号变成有效电平到输出电压上升到目标值时设置一个延迟tON_DELAY。
也能够在使能信号变低不能启动设备的时刻和在输出电压下降到0V之间设置一个延迟tOFF_DELAY。
这些过度时刻和延迟命令能够被用来操纵快速涌入的电流和治理多个操纵器的供电顺序。
这些延迟和上升时刻能够利用PMBus指令来配置。
延迟和上升时刻能够独立被操纵。
延迟tON_DELAY的默许设置是最小5ms，对上升tON_RISE的默许设置是10ms。
一样建议设置tON_RISE和tON_FALL至少1ms来避免过电流。
上升要被确保是单调的。
注意：
在软启动以后，MAX15301会当即启动InTune校准。
预偏置启动
在一种预偏置输出电压的条件下，MAX1501支持单调的软启动。
这种预偏置条件会发生在当电源电压启动前，已经在输出端有了电压。
这可能是由于预先充电的输出电容或在负载IC中将输出给另一个系统电源的寄生二极管。
当EN为有效电平常，MAX15301为预偏置电压的存在来检查输出。
若是预偏置电压比输出过电压的阈值高，MAX15301可不能尝试软启动。
一旦电路检测到故障状态，状态寄放器的故障标志位会被标志，PG也会被拉低。
若是预偏置电压小于200mv，假设没有预偏置，启动会被执行。
若是预偏置电压大于200mv但小于输出目标设置点，MAX15301会从预偏置电压开始上升直到目标调剂设置点。
过电压阈值，tON延迟，上升时刻参数能够利用PMBus指令更改。
电压跟踪
MAX15301支持从一个参考输入对输出比率跟踪。
为了选择跟踪模式，在SET引脚和SGND之间连接一个欧的电阻。
比例模式强迫MAX15301的输出用由内部反馈分频器和放在被追踪的电源和SGND之间的外部电阻分压器操纵的一种预先设置的比例来追踪参考输入。
外部电阻分压器的中间应与CIO输入连接以致中间的电压可不能超过1V。
在图六中，输出电压VOUT下游的调剂是由反馈分频器，追踪电压，外部电阻分压器一起决定的。
为了简化外部电阻分压器的选择，建议将R1设为10K欧。
这就产生了如下的方程来决定R2。
关于最正确的电压调剂，外部电阻分压器应该被设置以致想要的VOUT要比由指令操纵的输出设置点电压稍高。
输出斜坡电压以致追踪VTRACK输入直到抵达VOUT（SET）。
若是这种应用需要持续的比率追踪，VOUT（SET）应该设置的比想要的电压VOUT高，或设置为默许值。
在这种情形下，由于外部电阻的误差，会有一小部份调剂的不准确。
输出电压排序
MAX15301输出电压排序通过用不通的开机延迟和上升/下降时刻来配置每一个单独的电源能够实现。
在排序期间，每一个电源能够调剂到一种不同的输出电压，而且所有的电压都被命令打开或关闭同时利用EN引脚。
对所有的设备来讲，EN引脚必然要在排序组里被连接在一路。
输出电压极限
MAX15301支持输出电压极限，这能够用来检测不同电源电压的设计极限。
极限能够通过PMBus接口来设置。
假设输出值低于VOUT_MAX值，那输出电压通过指令被强制比它名义设置点高。
若是极限值设置的比VOUT_MAX高，那MAX15301会调剂它的名义设置点和更新状态寄放器以显示在值上的冲突。
出厂默许的极限值来名义设置点基础上被设置为+-5%，通过利用PMBus指令能够改成+-10%。
分流
多个MAX15301电源能够被放置在一种并行分流配置下来增加电流容量或散发电源传输部件的热负荷。
MAX15301不需要PMBus来启动分流，但如果是PMBus能够被利用，更多的灵活性会被启用。
。
尽管没有对有多少MAX15301能够被放置在分流模式有实际限制，但MaXim已经表示四台设备能够均流。
在图8所示的均流配置下，一个MAX15301被指定参考，其他MAX15301将会成为跟随者。
对所有设备来讲使能信号或命令都是一样的，而且所有设备都被连在相同的输入电压下。
每一个设备的CIO引脚都会被连在一路。
当所有的外部信号驱动时，所有设备的SYNC引脚必需连在一路。
SMBus地址三位最低有效位以000终止的设备被指定为参考，其他跟随设备从参考设备的地址持续地址递增来概念的。
跟随设备将会利用参考设备的时钟（内部和外部）作为一个时钟基准。
相位和电流信息通过数字CIO引脚从参考设备到跟随设备被传递出去。
图8是一种简化的应用图，显示了一个MAX15301作为参考设备，其内部振荡器通过SYNC引脚的电阻设置的频率来转换。
如表8所示，每一个设备的相位是由地址设置的电阻决定。
（但是，对每一个跟随设备，用户可能会通过利用PMBus指令来给每一个跟随设备配置一个相位偏移来减小VPWR电容的尺寸要求。
）参考设备也能够通过将参考设备SYNC输入与外部信号源相连来与外部时钟信号同步。
注意，若是用户通过PMBus指令来指定参考设备和成员状态，每一个MAX15301的SYNC引脚可能被连接在一路。
但是，即便在那个配置中，成员的相位通过CIO总线来通信。
若是没有外部时钟信号，MAX15301参考设备将利用它的内部时钟。
在这种应用下，所有的参考设备和跟随设备的EN输入端将会被连在一路。
若是有必要而不阻碍操作的靠得住性和冗余性，用户能够禁用任何一个设备。
若是跟随设备中的一个失败，特定成员会关闭，电源也会关闭。
在均流配置下，过流故障响应由参考设备支持。
输出过电压爱惜
MAX15301提供一种内部输出过电压爱惜。
过电压的阈值有一个高于输出电压设置点12%的默许值。
通过PMBus，那个阈值能够被改变。
MAX15301能够持续监控输出电压，若是在输出检测引脚上电压超过过压的阈值，MAX15301会使PG输出变低，而且会当即关闭DC-DC转换器。
在默许配置下，MAX15301会持续监控输出电压，当默许条件不存在，DC-DC转换器会自动从头启动。
输出过电流爱惜
MAX15301有壮大的过载爱惜。
在软启动完成后，MAX15301会检测到一个输出过载/短路的条件。
过电流阈值是通过IOUT_OC_FAULT_LIMIT设置的。
在默许条件下，MAX15301会进入打嗝模式，这种模式平安地试图重启调剂器直到过电流的条
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