中心議題：

• 針對車載音頻電源的多相升壓解決方案
• 了解車載音頻放大器的 300W 、4 相升壓轉換器

解決方案：

• 采用TPS40090 多相升壓轉換器

車載音頻放大器通常使用升壓轉換器來生成 18 V～28 V（或更高）的電池輸出電壓。在這些 100W 及 100W 以上的高功耗應用中，需要大升壓電感、多個級別的輸出電容器、並行 MOSFET 及二極管。將功率級分成多個並行相位減少了許多功率組件的應力，加速了對負載變化（如那些重低音音符）的響應，並提高了係統效率。

找到一款能夠用於 2 相升壓轉換器的脈寬調製控製器 (PWM) 相對較容易。大多數雙通道交錯式離線控製器或推挽式控製器均可用於直接異相地驅動兩個升壓 MOSFET。但是，在 4 相解決方案中

，控製器的選擇範圍更加有限。幸運的是，可以輕鬆地對一些多相降壓控製器進行改裝
，以在 4 相升壓轉換器中使用。

圖1 顯示了一款使用了 TI 的TPS40090 多相降壓控製器的 4 相、300W 升壓電源，該轉換器設計旨在處理一般會出現在音頻應用中的 500W 峰feng值zhi猝cu發fa。通tong常chang
，在zai多duo相xiang降jiang壓ya結jie構gou中zhong，該gai控kong製zhi器qi通tong過guo感gan應ying輸shu出chu電dian感gan中zhong的de平ping均jun電dian流liu來lai平ping衡heng每mei一yi相xiang位wei的de電dian力li。相xiang反fan，在zai一yi個ge多duo相xiang升sheng壓ya結jie構gou中zhong，對dui電dian流liu的de感gan應ying是shi在zai安an裝zhuang於yu每mei一yi個ge FET 源極上的電阻器中進行的。通過在每一個 FET 中zhong平ping衡heng峰feng值zhi電dian流liu


，多duo相xiang控kong製zhi器qi在zai所suo有you升sheng壓ya相xiang位wei中zhong均jun勻yun地di分fen配pei電dian力li。來lai自zi控kong製zhi器qi的de柵zha極ji驅qu動dong信xin號hao為wei邏luo輯ji電dian平ping，因yin此ci每mei一yi個ge相xiang位wei都dou要yao求qiu具ju有you一yi個ge MOSFET 驅動器。本設計中，可以使用一個雙通道 MOSFET 驅動器（例如：UCC27324）來減少組件的數量。 通(tong)過(guo)對(dui)每(mei)一(yi)個(ge)相(xiang)位(wei)施(shi)加(jia)一(yi)個(ge)流(liu)限(xian)，多(duo)相(xiang)控(kong)製(zhi)器(qi)則(ze)可(ke)以(yi)保(bao)護(hu)控(kong)製(zhi)器(qi)免(mian)於(yu)受(shou)到(dao)過(guo)載(zai)條(tiao)件(jian)的(de)損(sun)害(hai)。音(yin)頻(pin)應(ying)用(yong)具(ju)有(you)比(bi)平(ping)均(jun)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)要(yao)高(gao)很(hen)多(duo)的(de)短(duan)暫(zan)峰(feng)值(zhi)功(gong)率(lv)需(xu)求(qiu)。必(bi)須(xu)將(jiang)流(liu)限(xian)設(she)置(zhi)得(de)足(zu)夠(gou)高(gao)，以(yi)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)峰(feng)值(zhi)功(gong)率(lv)要(yao)求(qiu)。外(wai)部(bu)欠(qian)壓(ya)鎖(suo)定(ding) (UVLO) 電dian路lu還hai提ti供gong了le另ling一yi層ceng級ji的de保bao護hu

，其qi可ke防fang止zhi係xi統tong在zai低di電dian池chi電dian壓ya狀zhuang態tai下xia運yun行xing。當dang電dian池chi電dian壓ya下xia降jiang時shi，升sheng壓ya電dian源yuan將jiang試shi圖tu提ti供gong盡jin量liang多duo的de輸shu入ru電dian流liu，這zhe樣yang會hui導dao致zhi電dian池chi電dian量liang耗hao盡jin時shi電dian池chi電dian壓ya的de急ji劇ju下xia降jiang。這zhe種zhong情qing況kuang會hui使shi電dian池chi受shou到dao損sun壞huai，最zui壞huai的de情qing況kuang甚shen至zhi會hui使shi電dian池chi報bao廢fei。簡jian單dan且qie低di成cheng本ben的de UVLO 電路由一個參考電路、一個雙通道比較器和若幹個電阻組成。

本設計中，四個相位均以 500 kHz 進行切換，並且分別為 90 度同步。圖2 顯示了所有四個相位的漏－源(yuan)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)。來(lai)自(zi)每(mei)一(yi)個(ge)相(xiang)位(wei)的(de)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)在(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)進(jin)行(xing)求(qiu)和(he)，同(tong)時(shi)它(ta)們(men)在(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)部(bu)分(fen)地(di)互(hu)相(xiang)抵(di)消(xiao)。這(zhe)就(jiu)同(tong)時(shi)減(jian)少(shao)了(le)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)的(de) AC 紋波電流。另外，綜合紋波電流為 2 MHz 時shi
，相xiang位wei頻pin率lv則ze是shi單dan個ge相xiang位wei頻pin率lv的de四si倍bei。由you於yu更geng低di的de紋wen波bo電dian流liu以yi及ji更geng高gao的de頻pin率lv，與yu單dan相xiang解jie決jue方fang案an相xiang比bi，輸shu入ru和he輸shu出chu電dian容rong量liang在zai多duo相xiang解jie決jue方fang案an中zhong要yao小xiao得de多duo。更geng高gao效xiao的de開kai關guan頻pin率lv還hai允yun許xu轉zhuan換huan器qi更geng為wei快kuai速su地di對dui負fu載zai電dian流liu的de變bian化hua做zuo出chu響xiang應ying。

將功率級分成多個相位降低了各個功率組件的應力。更低的電流和額定功率提供了一個更寬的現貨供應電感、FET 和二極管選擇範圍。與單相解決方案相比，其功率損耗更低且分布區域更廣，從而簡化了散熱管理。在驅動 300W 負載的情況下，這種 4 相位設計擁有 94% 的效率
，從而實現了低於20W的損耗。
[page]
尋找一款可以驅動兩個以上相位的升壓控製器會帶來一定的設計挑戰。TPS40090 多相升壓轉換器非常適用於高功耗音頻應用。