汽車高壓HB LED控制器MAX25611A/B/C/D：技術(shù)解析與設(shè)計(jì)指南

在汽車照明領(lǐng)域，對于高性能LED控制器的需求日益增長。Analog Devices推出的MAX25611A/MAX25611B/MAX25611C/MAX25611D系列單通道HB LED驅(qū)動(dòng)器，憑借其出色的性能和多樣的功能，成為汽車前照燈應(yīng)用的理想選擇。今天，我們就來深入探討這款控制器的特性、工作原理以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX25611A/B/C/D適用于汽車前照燈的多種應(yīng)用場景，包括遠(yuǎn)光燈、近光燈、日行燈（DRL）、轉(zhuǎn)向指示燈、霧燈等。它能接受5V至36V的輸入電壓，最大輸出電壓可達(dá)65V，可驅(qū)動(dòng)一串LED。該系列產(chǎn)品采用高端電流檢測，能有效保護(hù)輸出端到地或電池輸入的短路情況，還支持多種驅(qū)動(dòng)模式，如升壓、高端降壓、SEPIC模式或降壓 - 升壓模式。此外，它還具備高達(dá)5000:1的PWM調(diào)光比和額外的模擬調(diào)光能力，內(nèi)置擴(kuò)頻調(diào)制以提升電磁兼容性。

二、關(guān)鍵特性與優(yōu)勢

2.1 汽車級標(biāo)準(zhǔn)

該系列產(chǎn)品通過了AEC - Q100認(rèn)證，滿足汽車應(yīng)用的嚴(yán)格要求，具有高可靠性和穩(wěn)定性。

2.2 高度集成

集成的pMOS調(diào)光FET柵極驅(qū)動(dòng)器允許單導(dǎo)線連接到LED串，減少了外部元件數(shù)量，降低了物料清單（BOM）成本。同時(shí)，它還集成了高端電流檢測放大器，提供PWM、模擬 - PWM和模擬調(diào)光功能。

2.3 靈活的應(yīng)用配置

支持+5V至+36V的寬輸入電壓范圍，最大升壓輸出可達(dá)+65V，可配置為升壓、降壓 - 升壓、高端降壓、SEPIC、Zeta和Cuk單通道LED驅(qū)動(dòng)器，滿足不同應(yīng)用的需求。

2.4 完善的保護(hù)功能

具備短路、過壓和熱保護(hù)功能，工作溫度范圍為 - 40°C至+125°C，能在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。

三、電氣特性詳解

3.1 電源電壓和電流

不同型號的輸入電壓范圍有所差異，MAX25611A/B為5V至36V，MAX25611C/D為5V至48V。靜態(tài)電源電流在不同條件下也有相應(yīng)的參數(shù)，例如在(V_{OVP} = 1.5V)、無開關(guān)操作且(T_A = +25°C)時(shí)，典型值為1.8mA。

3.2 開關(guān)頻率

MAX25611A/MAX25611C的開關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為350kHz，MAX25611B/MAX25611D為2.2MHz，且具備±6%的頻率抖動(dòng)功能，有助于減輕EMI問題。

3.3 調(diào)光功能

• PWM調(diào)光：PWM輸入可提供高達(dá)5000:1的調(diào)光比，內(nèi)部斜坡頻率為160 - 240Hz，外部同步頻率范圍為60Hz至2000Hz。
• 模擬調(diào)光：REFI輸入提供模擬調(diào)光能力，控制電壓范圍為0.2V至1.2V，可線性調(diào)節(jié)LED電流。

四、工作原理分析

4.1 整體架構(gòu)

MAX25611A/B/C/D是一款恒定頻率、電流模式控制器，帶有低端nMOS柵極驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)5V穩(wěn)壓器高于其欠壓鎖定（UVLO）極限（典型值4.5V）時(shí)，設(shè)備啟用，開始開關(guān)操作。

4.2 開關(guān)控制

• 當(dāng)PWMDIM信號變高時(shí)，內(nèi)部振蕩器開始工作，根據(jù)不同型號以350kHz（MAX25611A）或2.2MHz（MAX25611B）的頻率運(yùn)行，并添加擴(kuò)頻抖動(dòng)以減輕EMI。振蕩器與PWMDIM脈沖的上升沿同步，確保開關(guān)頻率在每個(gè)PWMDIM脈沖周期內(nèi)的變化一致，防止PWM調(diào)光時(shí)出現(xiàn)閃爍。
• 外部開關(guān)MOSFET導(dǎo)通后，電流通過它流動(dòng)，電流通過檢測電阻的電壓進(jìn)行檢測。CS引腳的電壓包括檢測電阻上的電壓和斜率補(bǔ)償電流產(chǎn)生的電壓，斜率補(bǔ)償可防止占空比超過50%時(shí)出現(xiàn)次諧波振蕩。
• CS引腳的電壓被送至電流限制比較器，當(dāng)電壓超過0.418V（典型值）時(shí)，該周期的開關(guān)操作停止。同時(shí)，增加1.0V偏移后的電壓被送至PWM比較器，與誤差放大器的控制電壓進(jìn)行比較，以調(diào)節(jié)LED電流。

  4.3 調(diào)光控制

• 外部pMOS調(diào)光MOSFET根據(jù)PWMDIM信號進(jìn)行開關(guān)操作。當(dāng)PWMDIM為高時(shí)，pMOS導(dǎo)通，LED點(diǎn)亮；當(dāng)PWMDIM為低時(shí)，pMOS截止，LED熄滅。
• 模擬調(diào)光通過REFI引腳實(shí)現(xiàn)，當(dāng)(V{REFI} < 1.3V)時(shí)，該引腳電壓線性設(shè)置LED電流；當(dāng)(V{REFI} > 1.3V)時(shí)，內(nèi)部參考設(shè)置LED電流。

五、保護(hù)功能

5.1 過壓保護(hù)（OVP）

通過電阻分壓器連接到ISENSEP、OVP和地，當(dāng)OVP引腳電壓超過1.23V時(shí)，設(shè)備停止開關(guān)，NDRV變低，DIMOUT變高，斷開LED串與升壓輸出的連接。

5.2 輸出短路保護(hù)

當(dāng)VISENSEP低于(V{IN})的(V{OUT_SHRT})閾值（典型值 - 1.55V）且電流檢測電壓超過(V_{IOUT_SHRT})閾值（典型值398mV）時(shí)，檢測到短路。此時(shí)，NDRV停止，DIMOUT變高，斷開輸出電容與短路輸出的連接。

5.3 熱關(guān)斷保護(hù)

內(nèi)部熱關(guān)斷電路在結(jié)溫超過165°C（典型值）時(shí)啟動(dòng)，具有15°C（典型值）的遲滯。當(dāng)結(jié)溫降至150°C（典型值）以下時(shí)，設(shè)備恢復(fù)正常工作。

六、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 元件選型

• 電感：不同配置（升壓、降壓 - 升壓、高端降壓等）下，電感的計(jì)算方法不同。需要根據(jù)輸入電壓、LED電壓、開關(guān)頻率等參數(shù)計(jì)算最大平均電感電流、峰 - 峰電感電流紋波和峰值電感電流，選擇合適的電感值和電流額定值。
• 電容：輸入電容用于旁路轉(zhuǎn)換器的紋波電流，輸出電容用于降低輸出紋波。應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用選擇合適的電容值和類型，如X7R陶瓷電容。
• 二極管和MOSFET：整流二極管應(yīng)選擇肖特基二極管，以實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)和降低功耗。開關(guān)MOSFET和調(diào)光MOSFET的電壓和電流額定值應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行合理選擇。

  6.2 斜率補(bǔ)償

  對于占空比超過50%的峰值電流模式控制的轉(zhuǎn)換器，需要添加斜率補(bǔ)償以避免電流環(huán)路不穩(wěn)定和次諧波振蕩?？赏ㄟ^連接電阻RSLOPE來編程斜率補(bǔ)償?shù)牧俊?/p>

  6.3 反饋補(bǔ)償

  為了穩(wěn)定控制LED電流，需要對LED電流控制環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償。對于升壓和降壓 - 升壓配置，需要考慮右半平面（RHP）零和輸出極點(diǎn)的影響，通過選擇合適的電阻RCOMP和電容CCOMP來實(shí)現(xiàn)反饋環(huán)路的補(bǔ)償。

  6.4 PCB布局

  PCB布局對于降低開關(guān)損耗和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。應(yīng)盡量減少高di/dt環(huán)路和高dV/dt表面的面積，保持所有攜帶開關(guān)電流的PCB走線盡可能短，使用接地平面，并將敏感模擬區(qū)域與高速開關(guān)節(jié)點(diǎn)隔離。

七、典型應(yīng)用電路

文檔中提供了多種典型應(yīng)用電路，包括升壓、降壓 - 升壓、高端降壓、SEPIC、Zeta、Cuk和電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)用電路，為工程師的設(shè)計(jì)提供了參考。

MAX25611A/B/C/D系列汽車高壓HB LED控制器以其豐富的功能、良好的保護(hù)性能和靈活的應(yīng)用配置，為汽車照明系統(tǒng)提供了高性能的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇元件和進(jìn)行PCB布局，以充分發(fā)揮該控制器的優(yōu)勢。大家在使用這款控制器的過程中，有沒有遇到過一些獨(dú)特的問題或者有不錯(cuò)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。