汽車信息娛樂應(yīng)用的36V高壓同步升壓控制器：MAX25201/MAX25202

在汽車電子領(lǐng)域，信息娛樂系統(tǒng)、集群系統(tǒng)以及E - call等應(yīng)用對電源管理提出了越來越高的要求。今天，我們就來深入探討一下Analog Devices推出的MAX25201/MAX25202這兩款適用于汽車信息娛樂應(yīng)用的36V高壓同步升壓控制器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX25201/MAX25202是高性能、電流模式PWM控制器，具有1.5μA（典型值）的關(guān)斷電流，適用于寬輸入電壓范圍的升壓轉(zhuǎn)換器。其4.5V至36V的輸入工作電壓范圍，使其在汽車應(yīng)用中表現(xiàn)出色，可用于前端預(yù)升壓、通用升壓電源、高功率LED照明應(yīng)用的第一升壓階段，或用于生成音頻放大器電壓。內(nèi)部5V輸出電壓的低壓差穩(wěn)壓器，使該器件能夠直接從汽車電池輸入工作，啟動后輸入工作范圍可低至1.8V。

二、關(guān)鍵特性

（一）低功耗與高性能

• 低靜態(tài)電流：在跳過模式下，靜態(tài)電流僅為20μA，滿足了OEM模塊對功耗的嚴格要求。
• 高精度反饋電壓：±1.5%的FB電壓精度，確保了輸出電壓的穩(wěn)定性。
• 寬輸出電壓范圍：輸出電壓范圍可固定或在3.5V至60V之間可調(diào)，適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

（二）頻率特性與EMI優(yōu)化

• 高頻操作：開關(guān)頻率最高可達2.2MHz，有效降低了輸出紋波，避免了AM頻段干擾，同時允許使用更小的外部組件。開關(guān)頻率可通過電阻在220kHz至2.2MHz之間調(diào)節(jié)，也可與外部時鐘同步。
• 擴頻選項：提供擴頻選項，可改善系統(tǒng)的EMI性能，減少對敏感無線電頻段的干擾。

（三）保護功能

• 過流保護：具備逐周期電流限制功能，當(dāng)電感電流超過由RCS或電感DCR感應(yīng)設(shè)置的最大電流限制時，相應(yīng)的MOSFET驅(qū)動器會關(guān)閉。
• 熱過載保護：當(dāng)結(jié)溫超過+170°C（典型值）時，內(nèi)部熱傳感器會關(guān)閉器件，待結(jié)溫下降20°C（典型值）后再重新開啟。
• 過壓保護：當(dāng)檢測到升壓輸出電壓超過105%（典型值）的過壓閾值時，會關(guān)閉低端FET，防止電感電流積累。

三、電氣特性

（一）電壓與電流參數(shù)

• 輸入電壓范圍：初始啟動時為4.5V至36V，啟動后可低至1.8V。
• 輸出過壓閾值：相對于VFB上升檢測，為102.0%至107.5%。
• 電源電流：在不同工作模式和條件下，電源電流有所不同，如在VFB = VBIAS（固定輸出電壓）、VSUP > VOUT且無負載時，MAX25201的典型值為25μA；關(guān)斷時，固定輸出電壓模式下為1.5μA至3μA。

（二）開關(guān)頻率與時間參數(shù)

• PWM開關(guān)頻率范圍：MAX25201可編程，范圍為0.22MHz至2.2MHz；MAX25202M/MAX25202S固定為400kHz。
• 死區(qū)時間：DL低到DH上升和DH低到DL上升均為20ns。

四、應(yīng)用電路與設(shè)計要點

（一）典型應(yīng)用電路

包括同步升壓應(yīng)用電路和雙相應(yīng)用電路。同步升壓應(yīng)用電路適用于單通道升壓需求，而雙相應(yīng)用電路則使用MAX25202M作為控制器，MAX25202S作為目標，可實現(xiàn)雙相操作，提高功率輸出能力。

（二）設(shè)計要點

• 輸出電壓設(shè)置：所有版本的MAX25201/MAX25202都支持可調(diào)輸出電壓，可通過連接FB到輸出到地的電阻分壓器中心來設(shè)置輸出電壓。對于有固定輸出電壓選項的部件，可將FB連接到BIAS，并將OUT連接到調(diào)節(jié)器輸出。
• 電感選擇：電感的選擇需要考慮占空比和頻率，以確保在開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷期間電感電流的合理變化。同時，電感的飽和電流額定值應(yīng)高于轉(zhuǎn)換器的峰值開關(guān)電流限制。
• 電容選擇：輸入電容和輸出電容的選擇對于穩(wěn)定電源和減少紋波至關(guān)重要。輸入電容需要根據(jù)輸入電流的連續(xù)性和紋波電流來計算，輸出電容則需要考慮負載電流和輸出紋波的要求。
• 電流感測電阻選擇：電流感測電阻（RCS）連接在電池和電感之間，用于設(shè)置電流限制。通過公式(R{CS}=frac{V{CS}}{I_{SUP(MAX)}})來計算其值。

五、布局建議

PCB布局對于實現(xiàn)低開關(guān)損耗和穩(wěn)定操作至關(guān)重要。在布局時，應(yīng)保持高電流路徑短，尤其是接地端子；盡量減少高電流路徑的電阻，可采用厚銅（2oz vs. 1oz）來提高滿載效率；使用開爾文感應(yīng)連接直接將用于電流感測的CS和SUP連接跨接在感測電阻上；將嘈雜的開關(guān)和時鐘走線遠離敏感的模擬區(qū)域（FB、CS）。

六、總結(jié)

MAX25201/MAX25202憑借其低功耗、高性能、豐富的保護功能以及靈活的設(shè)計選項，為汽車信息娛樂應(yīng)用提供了可靠的電源解決方案。作為電子工程師，在設(shè)計汽車電子系統(tǒng)時，合理選擇和應(yīng)用這兩款升壓控制器，能夠有效提高系統(tǒng)的性能和可靠性。大家在實際應(yīng)用中，是否遇到過類似控制器的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。