探索MAX16990/MAX16992：高性能汽車升壓/SEPIC控制器

在汽車電子領域，電源管理一直是關鍵環節。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轉換器而設計。

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一、產品概述

1. 基本特性

MAX16990/MAX16992具有4μA（典型值）的關斷電流，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用，如前端“預升壓”或“SEPIC”電源，以及高功率LED照明應用中的第一級升壓階段。內部5V輸出的低壓差穩壓器（PVL穩壓器）使器件能夠直接從汽車電池輸入工作，當轉換器輸出連接到SUP輸入時，輸入工作范圍可低至2.5V。

2. 功能版本

該系列器件有多個版本，提供以下一種或多種功能：用于兩相操作的同步輸出（SYNCO）、使用單獨輸入引腳（OVP）的過壓保護功能，以及允許動態調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，所有版本都可以使用FSET/SYNC輸入與外部主時鐘同步。此外，它們還具有工廠可編程的擴頻選項，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，節省了電路板空間。

二、產品優勢與特點

1. 低射頻干擾

2.5MHz的開關頻率高于AM無線電頻段，有效降低了無線電干擾。

2. 空間高效設計

最小化的外部組件實現了空間高效的解決方案設計，開關頻率范圍分別為100kHz至1MHz（MAX16990）和1MHz至2.5MHz（MAX16992）。

3. 擴頻簡化EMI管理

擴頻功能簡化了EMI管理，為升壓、SEPIC和多相應用提供了靈活的配置選項。

4. 保護特性

具有可調斜率補償、電流模式控制和內部軟啟動（9ms）等功能，支持穩健的汽車應用。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42V的負載突降瞬態電壓。此外，還具備PGOOD輸出和打嗝模式以增強系統保護，以及過溫關斷功能，工作溫度范圍為 -40°C至 +125°C。

三、電氣特性

1. 電源供應

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

2. 振蕩器

開關頻率可通過外部電阻設置，MAX16990的范圍為100kHz至1MHz，MAX16992為1MHz至2.5MHz。部分版本具有擴頻功能，擴頻因子為開關頻率的±6%。

3. 熱關斷

熱關斷溫度為165°C，熱關斷遲滯為10°C。

4. 柵極驅動器

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的驅動需求。

5. 調節/電流檢測

FB調節電壓在不同條件下保持穩定，ISNS閾值為250mV，電流檢測增益為8V/V。

四、典型應用電路

文檔中給出了典型應用電路，如自舉2.2MHz低工作電壓應用電路。在設計電路時，需要根據具體應用需求選擇合適的電感、電容和電阻等元件。

五、應用信息

1. 電感選擇

根據公式計算最小電感值，以確保轉換器在最小輸出電流下保持連續模式運行。選擇電感時，應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電阻（ESR），輸出電容則需要滿足負載電流的需求，同時降低ESR以減少電壓降。

3. 電流檢測電阻選擇和斜率補償

設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關電流高20%，并根據電感電流的下降斜率調整斜率補償。

4. MOSFET選擇

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

5. 低電壓操作

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

6. 升壓轉換器補償

參考應用筆記5587進行外部組件選擇和補償設計。

7. SEPIC操作

文檔給出了SEPIC模式的參考示例電路。

8. 過壓保護

“C”和“D”變體包含過壓保護輸入，當OVP引腳電壓超過FB調節電壓的110%時，所有開關操作將被禁用。

9. 多相操作

可以使用兩個IC實現兩相升壓，通過SYNCO輸出驅動SYNC輸入，使兩個相位相差180°，實現良好的電流共享。

10. 使用REFIN調整輸出電壓

REFIN引腳可直接調整升壓轉換器的參考電壓，從而改變輸出電壓。

六、功率耗散

IC的功率耗散主要來自自身的電流消耗和驅動外部MOSFET所需的電流，可通過公式 (P{IC}=V{SUP} × I{CC}+(V{SUP}-5) × (Q{g} × f{SW})) 進行估算。

七、訂購信息

文檔提供了詳細的訂購信息，包括不同型號的頻率范圍、OVP/SYNCO功能、擴頻選項、溫度范圍和引腳封裝等。

八、總結

MAX16990/MAX16992為汽車應用提供了高性能、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，能夠滿足不同應用場景的需求。在設計過程中，需要根據具體應用要求仔細選擇外部組件，以確保系統的性能和穩定性。你在使用這類控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。