探索MAX22256/MAX22258：高效的36V H橋變壓器驅動器

在電子設計領域，為隔離電源電路尋找合適的控制器和驅動器至關重要。今天我們要深入探討的是Analog Devices推出的MAX22256/MAX22258，這兩款集成式初級側控制器和H橋驅動器，為隔離電源電路設計帶來了新的解決方案。

文件下載：MAX22258.pdf

產品亮點剖析

設計簡單靈活

• 寬電源范圍：支持5V至36V的電源電壓范圍，這使得它能適配多種不同的電源系統，為設計提供了極大的靈活性。
• 高轉換效率：最高可達91%的效率，能有效降低功耗，提高能源利用率。
• 強大的功率輸出：可為變壓器提供超過15W的功率，輸出電流最大可達650mARMS，滿足大多數變壓器的驅動需求。
• 欠壓鎖定功能：具備欠壓鎖定功能，確保在電源電壓不穩定時能控制啟動過程，防止設備在異常情況下運行。
• 時鐘源選擇多樣：可選擇內部或外部時鐘源。內部時鐘源精度可達±6%，能有效防止因頻率偏移導致的變壓器鐵芯損耗過大；外部時鐘源則可用于同步多個設備，精確控制開關頻率。
• 可編程過流閾值：通過連接外部電阻到ITH引腳，可以方便地設置過流閾值，為電路提供可靠的過流保護。
• 可調節死區時間（僅MAX22258）：死區時間可在30ns至200ns之間調節，適用于不同的電路拓撲和工作要求。

強大的系統保護

• 故障檢測與指示：當出現過流或過熱等故障時，FAULT輸出會發出警報，通知主控制器及時采取措施。
• 過流限制：可將ST1/ST2輸出電流限制在最高1A，保護電路免受過大電流的損害。
• 過溫保護：當芯片結溫超過160°C（典型值）時，會自動觸發熱關斷功能，關閉ST1和ST2輸出，直到溫度下降到閾值以下。
• 寬工作溫度范圍：能在 -40°C至 +125°C的溫度范圍內穩定工作，適應各種惡劣的工作環境。

節省空間的封裝設計

• MAX22256采用3mm x 3mm的10引腳TDFN封裝，引腳間距僅0.5mm；
• MAX22258則采用4mm x 5mm的14引腳TSSOP封裝，引腳間距為0.65mm。 這些小尺寸的封裝設計非常適合對空間要求較高的應用場景。

關鍵應用解析

隔離電機驅動柵極電源

MAX22256/MAX22258可以輕松實現超過15W的隔離電源，為隔離電機驅動柵極提供穩定的電源。其中，MAX22256B/C針對LLC型諧振拓撲進行了優化，能有效提高效率，降低開關噪聲。

隔離 +24V PLC現場電源

該系列產品具有電阻可調的電流限制功能，可間接限制次級側負載電流。在次級或現場側出現故障時，能保護初級電源，確保系統的安全性和穩定性。

緊湊型36V H橋變壓器驅動器

適用于隔離電源，其簡化的應用電路設計，能幫助工程師快速搭建可靠的電源系統。

電氣特性詳解

電源參數

• 電源電壓范圍為5V至36V，能適應不同的電源環境。
• 典型工作電流在不同條件下有所不同，如在VDD = 5V、RLIM = 1.2kΩ、CL = 500pF、VCLKI = 0V時，電源電流為4.7 - 8mA；關機狀態下，電源電流可低至0.7 - 1.12mA。
• 欠壓鎖定閾值典型值為4.65V，具有230mV的遲滯，確保在電源電壓波動時能穩定工作。

驅動器參數

• 低側驅動器輸出導通電阻典型值為0.26Ω，最大不超過0.486Ω。
• ST1/ST2電流限制可通過外部電阻RLIM進行調節，當RLIM = 1.2kΩ時，電流限制為0.9 - 1.1A；當RLIM = 6.2kΩ時，電流限制為0.18 - 0.22A。
• ST1/ST2的泄漏電流非常小，最大不超過±1μA。

邏輯接口參數

• 輸入高電壓要求不低于2V，輸入低電壓不高于0.8V，具備800mV的輸入遲滯，能有效提高抗干擾能力。
• 輸入泄漏電流和FAULT、CLKO輸出泄漏電流都非常小，確保邏輯信號的穩定傳輸。

保護參數

• 熱關斷閾值為160°C，熱關斷遲滯為10°C，能有效保護芯片免受過熱損壞。

開關特性參數

• ST1/ST2開關頻率在內部振蕩器工作時典型值為450kHz，范圍為423 - 477kHz；當使用外部時鐘源時，輸入頻率范圍為200 - 2000kHz。
• 啟動時間在不同開關頻率下有所不同，如在2MHz時為51 - 56μs，在2kHz時為61 - 67μs。
• ST1/ST2占空比典型值為50%，最小不低于49%，最大不超過51%。

功能詳解與設計要點

隔離電源設計

通過選擇合適的初級 - 次級變壓器繞組比，可以方便地調整隔離輸出電壓。MAX22256/MAX22258能以高達+36V的電源驅動變壓器初級側，輸出電流可達650mARMS。

上電與欠壓鎖定

欠壓鎖定閾值典型值為4.65V，能確保上電過程的穩定，防止振蕩器未穩定時設備誤操作。當VDD電源電壓低于該閾值時，設備會進入禁用模式，ST1和ST2變為高阻抗狀態。

低功耗禁用模式

將EN輸入置高，可使MAX22256/MAX22258進入低功耗禁用模式，此時ST1和ST2為高阻抗狀態。但需要注意的是，MAX22258的CLKO在EN為高時不會被禁用。

死區時間控制

• MAX22256：具有固定的精確死區時間，其中MAX22256A適用于傳統H橋開關拓撲，死區時間典型值為30ns；MAX22256B和MAX22256C則針對LLC拓撲的零電壓開關進行了優化，死區時間典型值分別為60ns和100ns。
• MAX22258：死區時間可通過連接在DTC引腳和GND之間的電阻RDTC進行調節，計算公式為(R{DTC}(k Omega)=left(1.2 × t{DEAD}right) timesleft(333 × 10^{9}right))。

內部振蕩器與外部時鐘

內部振蕩器在CLKI為低電平時，驅動H橋以450kHz（典型值）的頻率開關。若需要使用其他開關頻率，可連接外部時鐘源到CLKI，此時ST1和ST2輸出的開關頻率為外部時鐘頻率的一半。MAX22258還提供了一個開漏時鐘輸出（CLKO），可用于同步多個設備。

看門狗功能

當CLKI輸入停止切換超過32μs（典型值）的看門狗超時時間時，設備會自動使用內部振蕩器切換ST1和ST2，防止因時鐘停擺導致變壓器初級繞組中出現過大的直流電流。

過流限制與FAULT輸出

通過連接外部電阻(( R{LIM }))到ITH引腳，可以設置過流閾值，計算公式為(R{LIM}(k Omega)=frac{1.2 × 10^{3}}{I_{LIM}(mA)})。當負載電流超過設定的限制且持續時間超過2.4ms（典型值）的消隱時間時，ST1和ST2驅動器輸出將被禁用，FAULT輸出置位。經過76ms（典型值）的自動重試時間后，若過流情況已消除，ST1和ST2將重新啟用，FAULT輸出復位；若過流情況仍然存在，則會重復禁用和重試的過程。

熱關斷保護

當芯片結溫超過160°C（典型值）時，ST1和ST2將被禁用，FAULT輸出置位。當溫度下降10°C（典型值）的熱關斷遲滯時，驅動器輸出將重新啟用，FAULT輸出復位。

典型應用電路與訂貨信息

文檔中給出了MAX22256A、MAX22256B/C和MAX22258的典型應用電路，為工程師提供了參考。在訂貨時，需要根據具體的需求選擇合適的型號，如MAX22256A適用于對死區時間要求為30ns的應用；MAX22258則具備可調節死區時間和同步時鐘輸出功能，適用于需要更靈活配置的場景。

綜上所述，MAX22256/MAX22258以其簡單靈活的設計、強大的系統保護功能和節省空間的封裝，為隔離電源電路設計提供了一個優秀的解決方案。在實際應用中，工程師可以根據具體的需求和電路要求，合理選擇和使用這兩款產品，以實現高效、可靠的電源設計。你在使用類似產品時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。