如何在汽车应用中高效地产生高压电源轨

脉冲省略）下工作。但在强制PWM模式下，可能会引起反向电流流动的情况，例如启动时进入预偏置输出状态，或输出电压上升到高于预期电压时。在典型系统中，没有办法来限制反向电流，这会损坏同步FET。ISL78227和ISL78229通过提供反向电流限制功能来解决这个问题。限制负电流可减少输出电压瞬变，并提高系统可靠性。因此，设计工程师能够将升压控制器配置为强制PWM模式，而不必担心反向电流失去控制。

通过切相（Phase Shedding）功能提高轻负载效率

ISL78227/29同步升压控制器支持2相升压操作，我们可将两款器件连接起来，实现四相操作（参见图2）。在重负载条件下，主要系统损耗是由于导电损耗和开关损耗，但在轻负载条件下，开关损耗开始成为主要损耗因素。为提高效率，可同时配置这两款控制器，来对系统电流大小进行监测。如果负载下降到低于某一阈值，则控制器会减掉一个相，这可减小轻负载条件下的开关损耗。相屏蔽过程在15个开关周期内完成，以防出现负载瞬变。如果负载随后增加到高于阈值，则立即增加一个相，来管理增加的负载。

图2. 通过连接两款器件来支持4相操作，满足更高功率应用的要求

参考电压控制和音频包络跟踪

升压控制器输出电压可使用1.6V片上参考电压进行调节，或者可将其调节到用于驱动控制回路的外部跟踪电压。ISL78227和ISL78229控制器的独特之处在于，用于驱动跟踪功能的外部信号可配置为模拟电压或PWM信号。这些TRACK（跟踪）功能动态地支持输出升压电压的变化。这些控制器包括负电流限制和保护功能，这在包络跟踪从较高电压流向较低电压时非常有用。

输出升压电压的任务本来是跟踪控制信号，但当从较高电压变为较低电压时，必须对输出电容放电，以使电压下降。如果负载本身未消耗足够多的电流，则同步FET可帮助输出电容放电，无需担心由于过量电流而造成FET损坏。这是因为两款控制器都包括针对这类条件的负电流限制和保护电路。

对于电源电压在宽范围内快速变化的音频应用，能够支持包络跟踪而不用担心出现过量反向电流的特性是非常有用的。在音频应用中，TRACK（跟踪）信号可用于控制升高的输出电压，使其可跟踪音频放大器的信号振幅变化。这可使电源电压保持平稳，防止在负载变化时出现短时脉冲波干扰，从而防止来自音频功率放大器的爆裂声。

记住，如下式所示，输送到扬声器的功率是放大器峰值输出电压的函数：

Pavg = Vrms · Irms = V2rms/R = V2peak/2R

在汽车音频功率放大器应用中，升高12V电池电压的做法很常见。这些升压控制器能够将电池电压升高到48V或任意需要的电压，以支持音频功率放大器的功率水平。音频放大器功率在100-800W范围是非常普遍的。一些优质音频系统的多声道系统可能包括30-40W的放大器，和一个用于驱动重低音音箱的更高功率的放大器。

在模拟式音频放大器中，如果电源电压仅大到足以支持音频信号，则效率可以得到提高。数字式音频放大器的效率改善取决于数字式放大器架构。

PMBus控制

图3所示的ISL78229升压控制器包括一个PMBus接口，该PMBus接口可以帮助设计工程师的系统实现ISO 26262合规并达到汽车安全完整性等级（ASIL）要求。PMBus接口在需要实时遥测、向微控制器报告错误和系统控制等功能的系统中很有用。它为远程启用或禁用升压控制器以及监测和报告诸如输入电压、输入电流和输出电压等变量提供了一条途径。此外，该升压控制器还包括一个引脚来支持对外部负温度系数（NTC）电阻的测量，以便监测温度。然后，它对信号进行数字化，同时也可通过PMBus来报告读数。另外还可设置用于外部温度监测的过温故障限值。

图3. 带PMBus控制的ISL78229典型应用

该升压控制器还具有故障报告功能，如输入过压、输出过压或输出欠压、过流及过温故障。每项功能均可通过PMBus进行监测。增加PMBus接口帮助避免了对专用遥测电路的需要。

结论

ISL78227/29多相55V同步升压控制器提供了许多功能特性，可满足许多不同的电源系统要求。这些功能特性单独来看可能无足轻重，但将它们组合在一起，整体的作用要远远超过各自作用之和。用于起-停系统、干线音频放大器和车窗除霜装置的电压质量模块，只是少数几种需要稳定升压控制器解决方案的高电压应用。