雖然12V鉛酸電池目前依然是汽車電源的主流，但也有些新應用需要更高的電壓，如干線音頻功率放大器和車窗除霜裝置。為滿足這些高壓應用的要求，市場上出現(xiàn)了新一代AEC-Q100認證的同步升壓控制器。這種控制器旨在升高12V電池電壓，可承受高達60V的尖峰電壓，并具備新車型要求的高可靠性。
　　本文介紹一對易于使用的2相55V同步升壓控制器，可在只有12V電源的汽車環(huán)境中產生24V、36V或48V電源軌。我們將研究它們集成的一些主要功能特性，包括有助于實現(xiàn)最優(yōu)化解決方案，從而降低成本并提高效率、安全性及可靠性的全面保護功能。我們還將討論一種集成式PMBus接口，它可提供先進的控制、遙測和診斷功能，并簡化實現(xiàn)ISO 26262合規(guī)的任務。
　　升高12V電池電壓
　　系統(tǒng)設計工程師始終面臨的一個挑戰(zhàn)是，如何在將電路板空間縮到最小的同時實現(xiàn)更高的功率效率。ISL78227和ISL78229 55V同步升壓控制器解決這個問題的方法是，集成先進的FET驅動器，它能自適應地調節(jié)開關次數(shù)，以防在簡化功率級設計的時候出現(xiàn)跨導（cross conduction）現(xiàn)象。這兩種控制器采用的2相配置可減小紋波電流，從而允許使用更小的輸入和輸出電容，這有助于減小電路板占位面積。兩個控制器可并聯(lián)使用，使相數(shù)增加至四，從而支持更高的功率輸出水平。
　　ISL78227和ISL78229帶有PMBus接口，支持50kHz - 1.1MHz寬工作頻率范圍，并可通過使用更小的外部元件進行配置，以優(yōu)化工作頻率，從而幫助提高效率或將電路板空間縮到最小。它們包括旨在最大限度提高效率的許多功能特性，這一點很重要，因為400W負載條件下12V電池的峰值輸出電流會超過30A。
　　用于輸出整流的同步FET
　　由于大多數(shù)降壓轉換器的輸出電壓都比較低，所以經(jīng)常在降壓轉換器中使用FET代替二極管，來實現(xiàn)輸出整流功能。在這種配置下，產生輸出電壓時的功率損耗中有很大比例來自整流元件上的壓降。使用可在適當?shù)臅r間接通和關斷的同步FET代替輸出整流器二極管能夠大幅提升效率。這是因為FET損耗通常僅占整流二極管損耗的一小部分。在降壓轉換器中，同步FET的參考電壓是大地電壓，因此驅動電路相對簡單。
　　同步FET給升壓配置帶來不少好處。在升壓轉換器應用中，輸出電壓通常是輸入電壓的若干倍，所以輸出整流器元件產生的功率損耗在總輸出功率中所占比例不大。升壓轉換器受益于同步FET效率提升，同時同步FET提供雙向電流，這可支持連續(xù)模式運行（即使在輕負載條件下）——對于要求低電磁干擾（EMI）的應用，這是個重要優(yōu)點。雙向電流流動還是實現(xiàn)有效包絡跟蹤功能的一項重要能力，我們將在下文對此進行討論。此外，使用同步FET并不排除在斷續(xù)模式下操作。升壓控制器能夠檢測負電流流動，并能選擇禁用同步FET，以模擬同步整流器二極管的功能。
　　通過二極管仿真提高輕負載效率
　　音頻信號經(jīng)常在非常短的時間內出現(xiàn)劇烈變化。這一刻放大器可能需要一個高功率的突發(fā)脈沖，下一刻又可能需要一個功率非常低的突發(fā)脈沖。在音頻會話（audio session）間歇甚至可能會靜音。發(fā)生這種情況時，放大器的用電量會顯著下降，因為這一點，升壓穩(wěn)壓器的需電量也會降至較低的值。事實上，在輕負載條件下，升壓電感電流能夠降至為零。發(fā)生這種情況時，電感的輸出電壓（升壓電壓）高于輸入電壓（電池電壓）。如果同步FET在此條件下保持接通狀態(tài)，則電流會開始反向流過電感，并從輸出電容獲得電荷。
　　
　　圖1. 效率vs.負載對比圖，2相升壓配置，三種工作模式，fSW=200kHz，VIN=12V，VOUT=36V，TA=+25°C