探索MAX16990/MAX16992：高性能汽車升壓/SEPIC控制器

在汽車電子領(lǐng)域，電源管理一直是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討Analog Devices推出的MAX16990/MAX16992，這兩款高性能的電流模式PWM控制器專為寬輸入電壓范圍的升壓/SEPIC轉(zhuǎn)換器而設(shè)計(jì)。

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一、產(chǎn)品概述

1. 基本特性

MAX16990/MAX16992具有4μA（典型值）的關(guān)斷電流，輸入工作電壓范圍為4.5V至36V，這使得它們非常適合汽車應(yīng)用，如前端“預(yù)升壓”或“SEPIC”電源，以及高功率LED照明應(yīng)用中的第一級(jí)升壓階段。內(nèi)部5V輸出的低壓差穩(wěn)壓器（PVL穩(wěn)壓器）使器件能夠直接從汽車電池輸入工作，當(dāng)轉(zhuǎn)換器輸出連接到SUP輸入時(shí)，輸入工作范圍可低至2.5V。

2. 功能版本

該系列器件有多個(gè)版本，提供以下一種或多種功能：用于兩相操作的同步輸出（SYNCO）、使用單獨(dú)輸入引腳（OVP）的過(guò)壓保護(hù)功能，以及允許動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電壓的參考輸入引腳（REFIN）。

3. 頻率范圍與同步

MAX16990和MAX16992工作在不同的頻率范圍內(nèi)，所有版本都可以使用FSET/SYNC輸入與外部主時(shí)鐘同步。此外，它們還具有工廠可編程的擴(kuò)頻選項(xiàng)，可有效降低電磁干擾。

4. 封裝形式

器件提供緊湊的12引腳TQFN和10引腳μMAX?封裝，節(jié)省了電路板空間。

二、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

1. 低射頻干擾

2.5MHz的開(kāi)關(guān)頻率高于AM無(wú)線電頻段，有效降低了無(wú)線電干擾。

2. 空間高效設(shè)計(jì)

最小化的外部組件實(shí)現(xiàn)了空間高效的解決方案設(shè)計(jì)，開(kāi)關(guān)頻率范圍分別為100kHz至1MHz（MAX16990）和1MHz至2.5MHz（MAX16992）。

3. 擴(kuò)頻簡(jiǎn)化EMI管理

擴(kuò)頻功能簡(jiǎn)化了EMI管理，為升壓、SEPIC和多相應(yīng)用提供了靈活的配置選項(xiàng)。

4. 保護(hù)特性

具有可調(diào)斜率補(bǔ)償、電流模式控制和內(nèi)部軟啟動(dòng)（9ms）等功能，支持穩(wěn)健的汽車應(yīng)用。工作電壓范圍低至4.5V（自舉模式下可低至2.5V或更低），能夠承受高達(dá)42V的負(fù)載突降瞬態(tài)電壓。此外，還具備PGOOD輸出和打嗝模式以增強(qiáng)系統(tǒng)保護(hù)，以及過(guò)溫關(guān)斷功能，工作溫度范圍為 -40°C至 +125°C。

三、電氣特性

1. 電源供應(yīng)

SUP工作電源范圍為4.5V至36V，工作時(shí)的SUP電源電流在不同版本有所差異，關(guān)斷時(shí)的SUP電源電流典型值為4μA。

2. 振蕩器

開(kāi)關(guān)頻率可通過(guò)外部電阻設(shè)置，MAX16990的范圍為100kHz至1MHz，MAX16992為1MHz至2.5MHz。部分版本具有擴(kuò)頻功能，擴(kuò)頻因子為開(kāi)關(guān)頻率的±6%。

3. 熱關(guān)斷

熱關(guān)斷溫度為165°C，熱關(guān)斷遲滯為10°C。

4. 柵極驅(qū)動(dòng)器

DRV輸出能夠提供750mA的源電流和1000mA的灌電流，滿足外部n溝道MOSFET的驅(qū)動(dòng)需求。

5. 調(diào)節(jié)/電流檢測(cè)

FB調(diào)節(jié)電壓在不同條件下保持穩(wěn)定，ISNS閾值為250mV，電流檢測(cè)增益為8V/V。

四、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了典型應(yīng)用電路，如自舉2.2MHz低工作電壓應(yīng)用電路。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的電感、電容和電阻等元件。

五、應(yīng)用信息

1. 電感選擇

根據(jù)公式計(jì)算最小電感值，以確保轉(zhuǎn)換器在最小輸出電流下保持連續(xù)模式運(yùn)行。選擇電感時(shí)，應(yīng)考慮其直流電阻和飽和電流額定值。

2. 輸入和輸出電容

輸入電容的選擇需要考慮紋波電流和等效串聯(lián)電阻（ESR），輸出電容則需要滿足負(fù)載電流的需求，同時(shí)降低ESR以減少電壓降。

3. 電流檢測(cè)電阻選擇和斜率補(bǔ)償

設(shè)置電流限制閾值比額定輸出功率和最小輸入電壓下的峰值開(kāi)關(guān)電流高20%，并根據(jù)電感電流的下降斜率調(diào)整斜率補(bǔ)償。

4. MOSFET選擇

選擇低閾值的n溝道MOSFET，關(guān)注總柵極電荷、反向傳輸電容、導(dǎo)通電阻、最大漏源電壓和最大柵極頻率閾值電壓等參數(shù)。

5. 低電壓操作

當(dāng)SUP引腳電壓低至4.5V或更低時(shí)，可通過(guò)自舉方式工作，但需要注意輸入電流的增加和功率組件的選擇。

6. 升壓轉(zhuǎn)換器補(bǔ)償

參考應(yīng)用筆記5587進(jìn)行外部組件選擇和補(bǔ)償設(shè)計(jì)。

7. SEPIC操作

文檔給出了SEPIC模式的參考示例電路。

8. 過(guò)壓保護(hù)

“C”和“D”變體包含過(guò)壓保護(hù)輸入，當(dāng)OVP引腳電壓超過(guò)FB調(diào)節(jié)電壓的110%時(shí)，所有開(kāi)關(guān)操作將被禁用。

9. 多相操作

可以使用兩個(gè)IC實(shí)現(xiàn)兩相升壓，通過(guò)SYNCO輸出驅(qū)動(dòng)SYNC輸入，使兩個(gè)相位相差180°，實(shí)現(xiàn)良好的電流共享。

10. 使用REFIN調(diào)整輸出電壓

REFIN引腳可直接調(diào)整升壓轉(zhuǎn)換器的參考電壓，從而改變輸出電壓。

六、功率耗散

IC的功率耗散主要來(lái)自自身的電流消耗和驅(qū)動(dòng)外部MOSFET所需的電流，可通過(guò)公式 (P{IC}=V{SUP} × I{CC}+(V{SUP}-5) × (Q{g} × f{SW})) 進(jìn)行估算。

七、訂購(gòu)信息

文檔提供了詳細(xì)的訂購(gòu)信息，包括不同型號(hào)的頻率范圍、OVP/SYNCO功能、擴(kuò)頻選項(xiàng)、溫度范圍和引腳封裝等。

八、總結(jié)

MAX16990/MAX16992為汽車應(yīng)用提供了高性能、高可靠性的電源管理解決方案。其豐富的功能和靈活的配置選項(xiàng)，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)具體應(yīng)用要求仔細(xì)選擇外部組件，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。你在使用這類控制器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。