多相升压转换器利用车载音频电源设想-KIA MOS管

车载音频缩小器凡是利用升压转换器来天生 18 V～28 V（或更高）的电池输入电压。在这些 100W 及 100W 以上的高功耗利用中，须要大升压电感、多个级别的输入电容器、并行 MOSFET 及二极管。将功率级分红多个并行相位削减了良多功率组件的应力，加快了对负载变更（如那些重高音音符）的呼应，并进步了体系效率。

找到一款能够或许用于 2 相升压转换器的脉宽调制节制器 (PWM) 绝对较轻易。大多数双通道交织式离线节制器或推挽式节制器都能够被于间接异相地驱动两个升压MOSFET。可是，在 4 相处置计划中，节制器的挑选规模加倍无限。荣幸的是，能够轻松地对一些多相降压节制器停止改装，以在 4 相升压转换器中利用。

图 1 显现了一款利用了 TI 的 TPS40090 多相降压节制器的 4 相、300W 升压电源，该转换器设想旨在处置普通会呈现在音频利用中的 500W 峰值突发。凡是，在多相降压布局中，该节制器经由过程感知输入电感中的均匀电流来均衡每相位的电力。相反，在一个多相升压布局中，对电流的感知是在装置于每个 FET 源极上的电阻器中停止的。

经由过程在每个 FET 中均衡峰值电流，多相节制器在一切升压相位中均匀地分派电力。来自节制器的栅极驱动旌旗灯号为逻辑电平，是以每个相位都请求具备一个MOSFET 驱动器。本设想中，能够利用一个双通道 MOSFET 驱动器（比方：UCC27324）来削减组件的数目。

经由过程对每个相位施加一个流限，多相节制器则能够掩护节制器免于遭到过载前提的侵害。音频利用具备比均匀输入功率要高良多的长久的峰值功率需要。必须将流限设置得充足高，以知足这些峰值功率请求。

内部欠压锁定 (UVLO) 电路还供给了别的一层级的掩护，其可避免体系在低电池电压状况下运转。当电池电压降落时，升压电源将试图供给尽可能多的输入电流，如许会致使电池电量耗尽时电池电压的急剧降落。

这类环境会使电池遭到破坏，最坏的情况乃至会使电池报废。简略且低本钱的 UVLO 电路由一个参考电路、一个双通道比拟器和数个电阻器（未显现在图中）组成。

四个相位均以 500 kHz 停止切换，并且别离为 90 度同步。图 2 显现了一切四个相位的漏－源电压波形。来自每个相位的纹波电流在输入端和输入端停止乞降，同时它们在输入端和输入端局部地相互对消。这就同时削减了输入和输出电容器的 ac 纹波电流。别的，综合纹波电流为 2 MHz 时，相位频次则是单个的四倍。

因为下降的纹波电流和更高的频次，与单相处置计划比拟，输入和输入电容量在多相处置计划中要小很多。更高效的开关频次还许可转换器更加疾速地对负载电流的变更做出呼应。

一切单个相位的功率级都是由一个电感、MOSFET、肖特基二极管和电流感到电阻组成。比方，L2、Q2、R8 和 D3 的一个引脚组成一个相位。与单相处置计划相比，其功耗更低，散布地区更广，从而简化了散热办理。

削减的电流和额外功率提供了一个更宽的现货供给电感、FET 和二极管挑选规模。驱动 300-W 负载的环境下，这类 4 相设想具有 94% 的效力，从而发生低于 20W 的消耗。

高效力使得这类设想完成了小形状尺寸封装。对较轻负载功率请求而言，这类设计能够被缩减至 2 相。若是是那样的话，推挽式或交织式正向 PWM 节制器都可以被用来取代 TPS40090。

对一些高功率负载而言，能够增添功率组件来应答增长的电流和功耗。在肯定得当的尺寸后，4 个相位应当足以撑持任何高功耗的音频利用。

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