探索MAX16990/MAX16992：高性能汽车升压/SEPIC控制器

在汽车电子领域，电源管理一直是关键环节。今天，我们将深入探讨Analog Devices推出的MAX16990/MAX16992，这两款高性能的电流模式PWM控制器专为宽输入电压范围的升压/SEPIC转换器而设计。

文件下载：MAX16992.pdf

一、产品概述

1. 基本特性

MAX16990/MAX16992具有4μA（典型值）的关断电流，输入工作电压范围为4.5V至36V，这使得它们非常适合汽车应用，如前端“预升压”或“SEPIC”电源，以及高功率LED照明应用中的第一级升压阶段。内部5V输出的低压差稳压器（PVL稳压器）使器件能够直接从汽车电池输入工作，当转换器输出连接到SUP输入时，输入工作范围可低至2.5V。

2. 功能版本

该系列器件有多个版本，提供以下一种或多种功能：用于两相操作的同步输出（SYNCO）、使用单独输入引脚（OVP）的过压保护功能，以及允许动态调整输出电压的参考输入引脚（REFIN）。

3. 频率范围与同步

MAX16990和MAX16992工作在不同的频率范围内，所有版本都可以使用FSET/SYNC输入与外部主时钟同步。此外，它们还具有工厂可编程的扩频选项，可有效降低电磁干扰。

4. 封装形式

器件提供紧凑的12引脚TQFN和10引脚µMAX®封装，节省了电路板空间。

二、产品优势与特点

1. 低射频干扰

2.5MHz的开关频率高于AM无线电频段，有效降低了无线电干扰。

2. 空间高效设计

最小化的外部组件实现了空间高效的解决方案设计，开关频率范围分别为100kHz至1MHz（MAX16990）和1MHz至2.5MHz（MAX16992）。

3. 扩频简化EMI管理

扩频功能简化了EMI管理，为升压、SEPIC和多相应用提供了灵活的配置选项。

4. 保护特性

具有可调斜率补偿、电流模式控制和内部软启动（9ms）等功能，支持稳健的汽车应用。工作电压范围低至4.5V（自举模式下可低至2.5V或更低），能够承受高达42V的负载突降瞬态电压。此外，还具备PGOOD输出和打嗝模式以增强系统保护，以及过温关断功能，工作温度范围为 -40°C至 +125°C。

三、电气特性

1. 电源供应

SUP工作电源范围为4.5V至36V，工作时的SUP电源电流在不同版本有所差异，关断时的SUP电源电流典型值为4μA。

2. 振荡器

开关频率可通过外部电阻设置，MAX16990的范围为100kHz至1MHz，MAX16992为1MHz至2.5MHz。部分版本具有扩频功能，扩频因子为开关频率的±6%。

3. 热关断

热关断温度为165°C，热关断迟滞为10°C。

4. 栅极驱动器

DRV输出能够提供750mA的源电流和1000mA的灌电流，满足外部n沟道MOSFET的驱动需求。

5. 调节/电流检测

FB调节电压在不同条件下保持稳定，ISNS阈值为250mV，电流检测增益为8V/V。

四、典型应用电路

文档中给出了典型应用电路，如自举2.2MHz低工作电压应用电路。在设计电路时，需要根据具体应用需求选择合适的电感、电容和电阻等元件。

五、应用信息

1. 电感选择

根据公式计算最小电感值，以确保转换器在最小输出电流下保持连续模式运行。选择电感时，应考虑其直流电阻和饱和电流额定值。

2. 输入和输出电容

输入电容的选择需要考虑纹波电流和等效串联电阻（ESR），输出电容则需要满足负载电流的需求，同时降低ESR以减少电压降。

3. 电流检测电阻选择和斜率补偿

设置电流限制阈值比额定输出功率和最小输入电压下的峰值开关电流高20%，并根据电感电流的下降斜率调整斜率补偿。

4. MOSFET选择

选择低阈值的n沟道MOSFET，关注总栅极电荷、反向传输电容、导通电阻、最大漏源电压和最大栅极频率阈值电压等参数。

5. 低电压操作

当SUP引脚电压低至4.5V或更低时，可通过自举方式工作，但需要注意输入电流的增加和功率组件的选择。

6. 升压转换器补偿

参考应用笔记5587进行外部组件选择和补偿设计。

7. SEPIC操作

文档给出了SEPIC模式的参考示例电路。

8. 过压保护

“C”和“D”变体包含过压保护输入，当OVP引脚电压超过FB调节电压的110%时，所有开关操作将被禁用。

9. 多相操作

可以使用两个IC实现两相升压，通过SYNCO输出驱动SYNC输入，使两个相位相差180°，实现良好的电流共享。

10. 使用REFIN调整输出电压

REFIN引脚可直接调整升压转换器的参考电压，从而改变输出电压。

六、功率耗散

IC的功率耗散主要来自自身的电流消耗和驱动外部MOSFET所需的电流，可通过公式 (P{IC}=V{SUP} × I{CC}+(V{SUP}-5) × (Q{g} × f{SW})) 进行估算。

七、订购信息

文档提供了详细的订购信息，包括不同型号的频率范围、OVP/SYNCO功能、扩频选项、温度范围和引脚封装等。

八、总结

MAX16990/MAX16992为汽车应用提供了高性能、高可靠性的电源管理解决方案。其丰富的功能和灵活的配置选项，能够满足不同应用场景的需求。在设计过程中，需要根据具体应用要求仔细选择外部组件，以确保系统的性能和稳定性。你在使用这类控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。