汽车信息娱乐应用的36V高压同步升压控制器：MAX25201/MAX25202

在汽车电子领域，信息娱乐系统、集群系统以及E - call等应用对电源管理提出了越来越高的要求。今天，我们就来深入探讨一下Analog Devices推出的MAX25201/MAX25202这两款适用于汽车信息娱乐应用的36V高压同步升压控制器。

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一、产品概述

MAX25201/MAX25202是高性能、电流模式PWM控制器，具有1.5μA（典型值）的关断电流，适用于宽输入电压范围的升压转换器。其4.5V至36V的输入工作电压范围，使其在汽车应用中表现出色，可用于前端预升压、通用升压电源、高功率LED照明应用的第一升压阶段，或用于生成音频放大器电压。内部5V输出电压的低压差稳压器，使该器件能够直接从汽车电池输入工作，启动后输入工作范围可低至1.8V。

二、关键特性

（一）低功耗与高性能

• 低静态电流：在跳过模式下，静态电流仅为20μA，满足了OEM模块对功耗的严格要求。
• 高精度反馈电压：±1.5%的FB电压精度，确保了输出电压的稳定性。
• 宽输出电压范围：输出电压范围可固定或在3.5V至60V之间可调，适应不同的应用需求。

（二）频率特性与EMI优化

• 高频操作：开关频率最高可达2.2MHz，有效降低了输出纹波，避免了AM频段干扰，同时允许使用更小的外部组件。开关频率可通过电阻在220kHz至2.2MHz之间调节，也可与外部时钟同步。
• 扩频选项：提供扩频选项，可改善系统的EMI性能，减少对敏感无线电频段的干扰。

（三）保护功能

• 过流保护：具备逐周期电流限制功能，当电感电流超过由RCS或电感DCR感应设置的最大电流限制时，相应的MOSFET驱动器会关闭。
• 热过载保护：当结温超过+170°C（典型值）时，内部热传感器会关闭器件，待结温下降20°C（典型值）后再重新开启。
• 过压保护：当检测到升压输出电压超过105%（典型值）的过压阈值时，会关闭低端FET，防止电感电流积累。

三、电气特性

（一）电压与电流参数

• 输入电压范围：初始启动时为4.5V至36V，启动后可低至1.8V。
• 输出过压阈值：相对于VFB上升检测，为102.0%至107.5%。
• 电源电流：在不同工作模式和条件下，电源电流有所不同，如在VFB = VBIAS（固定输出电压）、VSUP > VOUT且无负载时，MAX25201的典型值为25μA；关断时，固定输出电压模式下为1.5μA至3μA。

（二）开关频率与时间参数

• PWM开关频率范围：MAX25201可编程，范围为0.22MHz至2.2MHz；MAX25202M/MAX25202S固定为400kHz。
• 死区时间：DL低到DH上升和DH低到DL上升均为20ns。

四、应用电路与设计要点

（一）典型应用电路

包括同步升压应用电路和双相应用电路。同步升压应用电路适用于单通道升压需求，而双相应用电路则使用MAX25202M作为控制器，MAX25202S作为目标，可实现双相操作，提高功率输出能力。

（二）设计要点

• 输出电压设置：所有版本的MAX25201/MAX25202都支持可调输出电压，可通过连接FB到输出到地的电阻分压器中心来设置输出电压。对于有固定输出电压选项的部件，可将FB连接到BIAS，并将OUT连接到调节器输出。
• 电感选择：电感的选择需要考虑占空比和频率，以确保在开关导通和关断期间电感电流的合理变化。同时，电感的饱和电流额定值应高于转换器的峰值开关电流限制。
• 电容选择：输入电容和输出电容的选择对于稳定电源和减少纹波至关重要。输入电容需要根据输入电流的连续性和纹波电流来计算，输出电容则需要考虑负载电流和输出纹波的要求。
• 电流感测电阻选择：电流感测电阻（RCS）连接在电池和电感之间，用于设置电流限制。通过公式(R{CS}=frac{V{CS}}{I_{SUP(MAX)}})来计算其值。

五、布局建议

PCB布局对于实现低开关损耗和稳定操作至关重要。在布局时，应保持高电流路径短，尤其是接地端子；尽量减少高电流路径的电阻，可采用厚铜（2oz vs. 1oz）来提高满载效率；使用开尔文感应连接直接将用于电流感测的CS和SUP连接跨接在感测电阻上；将嘈杂的开关和时钟走线远离敏感的模拟区域（FB、CS）。

六、总结

MAX25201/MAX25202凭借其低功耗、高性能、丰富的保护功能以及灵活的设计选项，为汽车信息娱乐应用提供了可靠的电源解决方案。作为电子工程师，在设计汽车电子系统时，合理选择和应用这两款升压控制器，能够有效提高系统的性能和可靠性。大家在实际应用中，是否遇到过类似控制器的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。