MAX8671X電源管理IC （PMIC）為鋰電池充電并調(diào)節(jié)電源，適用于便攜式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要為鋰離子 （Li+） 鋰聚合物 （Li-Poly） 電池充電，此設(shè)備使用 USB 端口或外部交流到 DC 電源適配器的輸入電源。PMIC 還集成了許多電源管理功能，包括用于 USB 和 DC 輸入的過(guò)壓保護(hù)電源開(kāi)關(guān)，以及用于系統(tǒng)電源的五個(gè)獨(dú)立片上穩(wěn)壓器。

低成本、小尺寸、輕量化都是當(dāng)今便攜式電子系統(tǒng)的要求。MAX8671X電源管理IC （PMIC）非常適合為各種板載子系統(tǒng)集成電池充電和穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)，提供便攜式系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的所有特性。該設(shè)備從 USB 端口或外部交流適配器接收鋰離子 （Li+） 或鋰聚合物 （Li-Poly） 電池的充電電源。除電池充電外，PMIC 還集成了用于 USB 和 DC 輸入的過(guò)壓保護(hù)電源開(kāi)關(guān)，以及用于系統(tǒng)電源的五個(gè)獨(dú)立片上穩(wěn)壓器。這種特性組合大大減少了狹窄電路板上的元件數(shù)量（圖 1），使該器件特別適合智能手機(jī)、PDA、便攜式媒體播放器、GPS 導(dǎo)航設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)等小型便攜式設(shè)備。

圖1.MAX8671X評(píng)估板照片顯示了典型應(yīng)用電路的緊湊PCB布局。

由于MAX8671X無(wú)縫管理USB和AC適配器電源，因此制造商無(wú)需將AC-DC壁式充電器作為手持設(shè)備零售封裝的一部分。因此，零售包裝的尺寸和重量以及分銷成本都降低了。然后，產(chǎn)品可以僅附帶一根USB電纜，用于在同步或傳輸數(shù)據(jù)時(shí)從計(jì)算機(jī)的USB端口充電，交流適配器作為售后選項(xiàng)。

MAX8671X集成了完整的功能：電池充電、適配器-USB電池切換、系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)和各種監(jiān)測(cè)功能。如圖2所示，這些功能使該P(yáng)MIC成為各種應(yīng)用的理想選擇。五個(gè)獨(dú)立的集成穩(wěn)壓器（三個(gè)效率高達(dá)96%的2MHz開(kāi)關(guān)模式降壓穩(wěn)壓器和兩個(gè)低靜態(tài)電流線性穩(wěn)壓器）有效地為多個(gè)子系統(tǒng)供電。

圖2.MAX8671X PMIC集成了5個(gè)獨(dú)立的穩(wěn)壓器，加上所有電池充電功能和電源選擇開(kāi)關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)交流適配器或 USB 電纜供電。

集成減少了電源切換的混亂

MAX8671X PMIC集成了DC/USB輸入過(guò)壓保護(hù)、單節(jié)Li+電池充電以及電池與外部電源之間的負(fù)載切換所需的所有電源開(kāi)關(guān)。這些集成開(kāi)關(guān)和穩(wěn)壓器消除了對(duì)外部 MOSFET 的需求，也消除了電源監(jiān)控和切換電路中常見(jiàn)的雜亂的電壓檢測(cè)器、電流檢測(cè)電阻器、比較器、定時(shí)器和其他分立元件。由此產(chǎn)生的元件數(shù)量和電路板空間的減少意味著更低的成本和更緊湊的系統(tǒng)。

MAX8671X智能電源選擇器?可在外部輸入、電池和系統(tǒng)負(fù)載之間無(wú)縫分配電源（見(jiàn)圖3）。選擇器執(zhí)行以下操作：

當(dāng)外部電源（USB 或 AC 適配器）和電池都連接時(shí)，如果系統(tǒng) （SYS） 負(fù)載電流小于所選輸入電流限值，則使用系統(tǒng)未使用的任何可用電流為電池充電。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載超過(guò)輸入電流限值時(shí)，電池向負(fù)載提供補(bǔ)充電流以維持SYS負(fù)載電流（I.SYS） 并防止重置。

當(dāng)電池連接且沒(méi)有外部電源時(shí)，系統(tǒng)由電池供電。

當(dāng)連接外部電源且沒(méi)有電池時(shí)，系統(tǒng)由外部電源輸入供電。

圖3.智能電源選擇器利用集成功率開(kāi)關(guān)MOSFET （Q3），用作負(fù)載開(kāi)關(guān)和充電開(kāi)關(guān)。

在某些情況下，可能沒(méi)有足夠的適配器或 USB 電流來(lái)提供峰值系統(tǒng)負(fù)載。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)具有低R的集成MOSFET德森當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載峰值超過(guò)所選輸入電流限值時(shí)，或者直流或USB輸入端均無(wú)電源時(shí)，在內(nèi)部將電池路由至SYS引腳，以便為負(fù)載供電。如果系統(tǒng)負(fù)載持續(xù)超過(guò)輸入電流限制，即使連接外部電源，電池也不會(huì)充電。在大多數(shù)情況下，這種情況不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)楦哓?fù)載通常只發(fā)生在短峰值中。在這些峰值期間，電池能量支持系統(tǒng);在所有其他時(shí)間，電池都會(huì)充電。

除為電池充電外，MAX8671X還通過(guò)SYS輸出和多個(gè)片內(nèi)穩(wěn)壓器為系統(tǒng)供電。該 IC 的設(shè)計(jì)使得充電電流也從 SYS 節(jié)點(diǎn)提供。因此，所選的輸入電流限值控制總 SYS 電流（即 I.SYS和電池充電電流）。

SYS 可由直流或 USB 輸入引腳供電（如果未連接外部電源，則由電池供電）。如果直流和 USB 電源都連接，則直流輸入優(yōu)先。設(shè)計(jì)人員還可以選擇將MAX8671X與USB和AC適配器電源分開(kāi)輸入，或與兩個(gè)電源兼容的單路輸入一起使用。邏輯輸入 PEN1 和 PEN2 為雙輸入或單輸入操作選擇正確的電流限值。直流輸入的電流限值可調(diào)節(jié)至高達(dá) 1A，直流和 USB 輸入均支持 100mA、500mA 和 USB 掛起模式。

設(shè)計(jì)穩(wěn)壓器以延長(zhǎng)電池壽命

MAX8671X的5個(gè)片內(nèi)穩(wěn)壓器的高效率使功率損耗降至最低，從而最大限度地延長(zhǎng)電池壽命。除了在重負(fù)載運(yùn)行時(shí)提供高效率外，穩(wěn)壓器在輕負(fù)載時(shí)也能高效運(yùn)行。這進(jìn)一步延長(zhǎng)了電池壽命，因?yàn)樽酉到y(tǒng)功能的峰值負(fù)載可能達(dá)到幾百毫安;然而，大多數(shù)時(shí)候，他們的要求遠(yuǎn)低于此。在此類系統(tǒng)中，針對(duì)最常消耗的負(fù)載電流而不是最高負(fù)載優(yōu)化效率，對(duì)電池壽命提供了最大的好處。

許多便攜式系統(tǒng)的大部分時(shí)間都處于“睡眠”狀態(tài)。因此，在滿負(fù)載時(shí)效率高（>90%）但在怠速時(shí)效率低得多（<60%）的穩(wěn)壓器將比輕負(fù)載時(shí)保持高效率的穩(wěn)壓器更快地耗盡電池電量。MAX8671X的穩(wěn)壓器解決了這一問(wèn)題，在較高負(fù)載范圍內(nèi)提供高達(dá)96%的效率（為系統(tǒng)負(fù)載提供高達(dá)425mA的電流），同時(shí)在僅1mA負(fù)載下仍能保持高達(dá)85%的效率。

三個(gè)可調(diào)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器（REG1、REG2 和 REG3）中的每一個(gè)都可以提供高達(dá) 425mA 的電流。它們的工作在 2MHz 的開(kāi)關(guān)頻率，有助于最大限度地減小電感器和電容器的尺寸。外部電阻設(shè)置每個(gè)穩(wěn)壓器的輸出電壓。

其余穩(wěn)壓器（REG4 和 REG5）是低壓差 （LDO） 線性穩(wěn)壓器，可提供高達(dá) 150mA 的電流。REG5 為系統(tǒng)的 USB 收發(fā)器電路供電，僅在 USB 電源可用時(shí)激活。當(dāng)直流或USB電源沒(méi)有電源時(shí)，REG4由電池供電。這兩個(gè)LDO延長(zhǎng)了電池壽命，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了更大的靈活性，并由于其1.7V至5.5V的寬輸入電壓范圍而提供了額外的節(jié)能效果。1.7V 的最小輸入電壓允許這些 LDO 由一個(gè)降壓型 DC-DC 轉(zhuǎn)換器輸出供電，而不是直接由電池供電。

內(nèi)部充電器管理電池

PMIC 的雙輸入充電器部分接受 USB 電源或交流適配器的輸出。由于集成了智能電源選擇器技術(shù)和管理充電周期的狀態(tài)控制邏輯，它執(zhí)行所有功率控制和充電功能，如圖4中的充電曲線所示。充電電流可調(diào)節(jié)至1A，以支持廣泛的電池容量。

圖4.內(nèi)部狀態(tài)控制器管理Li+電池充電，并提供安全充電所需的電壓和電流。

使用有效的直流和/或 USB 輸入時(shí)，電池充電器在使能充電器時(shí)啟動(dòng)充電周期。它首先檢查電池電壓，以查看電池是否深度放電至低于資格預(yù)審閾值（3.0V）。如果是，充電器將進(jìn)入安全預(yù)充電模式，在該模式下，電池以設(shè)定快速充電電流的 1/10 充電。一旦電池電壓升至3.0V以上，充電器進(jìn)入快速充電模式并施加設(shè)定的充電電流。

隨著充電的繼續(xù)，電池電壓上升，直到接近電池調(diào)節(jié)電壓（使用BVSET引腳選擇）;此時(shí)，充電電流開(kāi)始逐漸減小。當(dāng)充電電流降至設(shè)定快速充電電流的4%時(shí)，充電器進(jìn)入短暫的浮充狀態(tài)，然后停止充電。如果在充電停止后，電池電壓隨后降至電池調(diào)節(jié)電壓以下120mV，則充電將重新啟動(dòng)，定時(shí)器將復(fù)位。這可確保電池始終保持或至少非常接近完全充電，而不會(huì)有過(guò)度充電的風(fēng)險(xiǎn)。

充電速率由幾個(gè)因素決定：電池電壓、USB/DC 輸入電流限制、充電設(shè)置電阻 （R賽特）、I.SYS和芯片溫度。MAX8671X自動(dòng)將充電電流降至設(shè)定充電速率以下，以防止輸入過(guò)載和過(guò)熱。

從 USB 端口獲取電源

MAX8671X上的USB引腳為限流電源輸入，為SYS引腳提供高達(dá)500mA電流。將USB連接到SYS的限流開(kāi)關(guān)也是一款設(shè)計(jì)用于在壓差條件下工作的線性穩(wěn)壓器。該線性穩(wěn)壓器可防止 SYS 電壓超過(guò) 5.3V，即使在高達(dá) 14V 的 USB 輸入故障條件下也是如此。

在應(yīng)用中，USB 引腳通常連接到 V總線USB 接口的行。它可以通過(guò)第二個(gè)電源使能 （PEN2） 和 USB 暫停 （USUS） 數(shù)字控制輸入設(shè)置為三個(gè)電流限制之一，以支持 USB 限流規(guī)范。低功耗 USB 模式的限制為 100mA，高功率 USB 模式的限制為 500mA，USB 掛起和未配置移動(dòng) （OTG） 模式的限制為 0.11mA （典型值）。

當(dāng) USB 輸入電壓低于欠壓閾值 （V烏斯庫(kù)爾：4V，典型值）或低于電池電壓，則視為無(wú)效并關(guān)閉。同樣，如果USB輸入電壓高于過(guò)壓門限（V呵呵：6.9V，典型值）。

為了符合高速 USB 規(guī)范，每個(gè)連接的設(shè)備最初必須配置為低功耗。USB 枚舉后，如果獲得 USB 主機(jī)的許可，設(shè)備可以從低功耗切換到高功率。MAX8671X不執(zhí)行枚舉，而是依靠系統(tǒng)與USB主機(jī)通信。主機(jī)決定適當(dāng)?shù)南蘖鳎⑼ㄟ^(guò)PEN1、PEN2和USUS輸入向MAX8671X發(fā)送命令。

片上熱管理

MAX8671X具有熱管理功能，即使在極小的手持設(shè)備中常見(jiàn)的次優(yōu)熱條件下也能防止熱量上升。當(dāng)管芯溫度超過(guò)+100°C時(shí)，它將輸入電流降低5%/°C。 在所有條件下，I.SYS優(yōu)先于充電器電流，因此首先通過(guò)降低充電電流來(lái)降低輸入電流。如果盡管充電電流降低，結(jié)溫仍達(dá)到+120°C，則不會(huì)消耗輸入電流，電池為系統(tǒng)負(fù)載供電。這種片內(nèi)熱限制電路與熱敏電阻輸入（THM）無(wú)關(guān)，并且獨(dú)立于熱敏電阻輸入（THM）工作，后者（通常）使用外部熱敏電阻來(lái)監(jiān)視電池。

完整的PMIC

除了集成電池供電便攜式設(shè)備所需的關(guān)鍵電源管理功能（充電、電源切換和系統(tǒng)調(diào)節(jié)）外，MAX8671X還減少了這些設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的分立元件電路。通過(guò)包括熱調(diào)節(jié)、過(guò)壓保護(hù)、充電狀態(tài)和故障輸出、電源就緒監(jiān)視器、電池?zé)崦綦娮璞O(jiān)視器和充電定時(shí)器等功能，它消除了對(duì)額外邏輯和開(kāi)關(guān)元件的需求，從而降低了成本;更重要的是，它還節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。Maxim的集成硬件解決方案意味著系統(tǒng)軟件問(wèn)題不會(huì)影響充電或電源管理，因此系統(tǒng)和電池的安全性和可靠性也得到了提高。

MAX8671X采用耐熱增強(qiáng)、節(jié)省空間的5mm x 5mm、40引腳TQFN封裝。該封裝使該設(shè)備能夠安裝到當(dāng)今許多空間有限的便攜式產(chǎn)品中。此外，該P(yáng)MIC可在擴(kuò)展溫度范圍（-40°C至+85°C）內(nèi)工作，這使其成為許多工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。