探索MAX22256/MAX22258：高效的36V H橋變壓器驅(qū)動(dòng)器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為隔離電源電路尋找合適的控制器和驅(qū)動(dòng)器至關(guān)重要。今天我們要深入探討的是Analog Devices推出的MAX22256/MAX22258，這兩款集成式初級(jí)側(cè)控制器和H橋驅(qū)動(dòng)器，為隔離電源電路設(shè)計(jì)帶來了新的解決方案。

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產(chǎn)品亮點(diǎn)剖析

設(shè)計(jì)簡單靈活

• 寬電源范圍：支持5V至36V的電源電壓范圍，這使得它能適配多種不同的電源系統(tǒng)，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。
• 高轉(zhuǎn)換效率：最高可達(dá)91%的效率，能有效降低功耗，提高能源利用率。
• 強(qiáng)大的功率輸出：可為變壓器提供超過15W的功率，輸出電流最大可達(dá)650mARMS，滿足大多數(shù)變壓器的驅(qū)動(dòng)需求。
• 欠壓鎖定功能：具備欠壓鎖定功能，確保在電源電壓不穩(wěn)定時(shí)能控制啟動(dòng)過程，防止設(shè)備在異常情況下運(yùn)行。
• 時(shí)鐘源選擇多樣：可選擇內(nèi)部或外部時(shí)鐘源。內(nèi)部時(shí)鐘源精度可達(dá)±6%，能有效防止因頻率偏移導(dǎo)致的變壓器鐵芯損耗過大；外部時(shí)鐘源則可用于同步多個(gè)設(shè)備，精確控制開關(guān)頻率。
• 可編程過流閾值：通過連接外部電阻到ITH引腳，可以方便地設(shè)置過流閾值，為電路提供可靠的過流保護(hù)。
• 可調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間（僅MAX22258）：死區(qū)時(shí)間可在30ns至200ns之間調(diào)節(jié)，適用于不同的電路拓?fù)浜凸ぷ饕蟆?/li>

強(qiáng)大的系統(tǒng)保護(hù)

• 故障檢測與指示：當(dāng)出現(xiàn)過流或過熱等故障時(shí)，F(xiàn)AULT輸出會(huì)發(fā)出警報(bào)，通知主控制器及時(shí)采取措施。
• 過流限制：可將ST1/ST2輸出電流限制在最高1A，保護(hù)電路免受過大電流的損害。
• 過溫保護(hù)：當(dāng)芯片結(jié)溫超過160°C（典型值）時(shí)，會(huì)自動(dòng)觸發(fā)熱關(guān)斷功能，關(guān)閉ST1和ST2輸出，直到溫度下降到閾值以下。
• 寬工作溫度范圍：能在 -40°C至 +125°C的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。

節(jié)省空間的封裝設(shè)計(jì)

• MAX22256采用3mm x 3mm的10引腳TDFN封裝，引腳間距僅0.5mm；
• MAX22258則采用4mm x 5mm的14引腳TSSOP封裝，引腳間距為0.65mm。 這些小尺寸的封裝設(shè)計(jì)非常適合對空間要求較高的應(yīng)用場景。

關(guān)鍵應(yīng)用解析

隔離電機(jī)驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O電源

MAX22256/MAX22258可以輕松實(shí)現(xiàn)超過15W的隔離電源，為隔離電機(jī)驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O提供穩(wěn)定的電源。其中，MAX22256B/C針對LLC型諧振拓?fù)溥M(jìn)行了優(yōu)化，能有效提高效率，降低開關(guān)噪聲。

隔離 +24V PLC現(xiàn)場電源

該系列產(chǎn)品具有電阻可調(diào)的電流限制功能，可間接限制次級(jí)側(cè)負(fù)載電流。在次級(jí)或現(xiàn)場側(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，能保護(hù)初級(jí)電源，確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

緊湊型36V H橋變壓器驅(qū)動(dòng)器

適用于隔離電源，其簡化的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，能幫助工程師快速搭建可靠的電源系統(tǒng)。

電氣特性詳解

電源參數(shù)

• 電源電壓范圍為5V至36V，能適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 典型工作電流在不同條件下有所不同，如在VDD = 5V、RLIM = 1.2kΩ、CL = 500pF、VCLKI = 0V時(shí)，電源電流為4.7 - 8mA；關(guān)機(jī)狀態(tài)下，電源電流可低至0.7 - 1.12mA。
• 欠壓鎖定閾值典型值為4.65V，具有230mV的遲滯，確保在電源電壓波動(dòng)時(shí)能穩(wěn)定工作。

驅(qū)動(dòng)器參數(shù)

• 低側(cè)驅(qū)動(dòng)器輸出導(dǎo)通電阻典型值為0.26Ω，最大不超過0.486Ω。
• ST1/ST2電流限制可通過外部電阻RLIM進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)RLIM = 1.2kΩ時(shí)，電流限制為0.9 - 1.1A；當(dāng)RLIM = 6.2kΩ時(shí)，電流限制為0.18 - 0.22A。
• ST1/ST2的泄漏電流非常小，最大不超過±1μA。

邏輯接口參數(shù)

• 輸入高電壓要求不低于2V，輸入低電壓不高于0.8V，具備800mV的輸入遲滯，能有效提高抗干擾能力。
• 輸入泄漏電流和FAULT、CLKO輸出泄漏電流都非常小，確保邏輯信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

保護(hù)參數(shù)

• 熱關(guān)斷閾值為160°C，熱關(guān)斷遲滯為10°C，能有效保護(hù)芯片免受過熱損壞。

開關(guān)特性參數(shù)

• ST1/ST2開關(guān)頻率在內(nèi)部振蕩器工作時(shí)典型值為450kHz，范圍為423 - 477kHz；當(dāng)使用外部時(shí)鐘源時(shí)，輸入頻率范圍為200 - 2000kHz。
• 啟動(dòng)時(shí)間在不同開關(guān)頻率下有所不同，如在2MHz時(shí)為51 - 56μs，在2kHz時(shí)為61 - 67μs。
• ST1/ST2占空比典型值為50%，最小不低于49%，最大不超過51%。

功能詳解與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隔離電源設(shè)計(jì)

通過選擇合適的初級(jí) - 次級(jí)變壓器繞組比，可以方便地調(diào)整隔離輸出電壓。MAX22256/MAX22258能以高達(dá)+36V的電源驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)側(cè)，輸出電流可達(dá)650mARMS。

上電與欠壓鎖定

欠壓鎖定閾值典型值為4.65V，能確保上電過程的穩(wěn)定，防止振蕩器未穩(wěn)定時(shí)設(shè)備誤操作。當(dāng)VDD電源電壓低于該閾值時(shí)，設(shè)備會(huì)進(jìn)入禁用模式，ST1和ST2變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)。

低功耗禁用模式

將EN輸入置高，可使MAX22256/MAX22258進(jìn)入低功耗禁用模式，此時(shí)ST1和ST2為高阻抗?fàn)顟B(tài)。但需要注意的是，MAX22258的CLKO在EN為高時(shí)不會(huì)被禁用。

死區(qū)時(shí)間控制

• MAX22256：具有固定的精確死區(qū)時(shí)間，其中MAX22256A適用于傳統(tǒng)H橋開關(guān)拓?fù)?，死區(qū)時(shí)間典型值為30ns；MAX22256B和MAX22256C則針對LLC拓?fù)涞牧汶妷洪_關(guān)進(jìn)行了優(yōu)化，死區(qū)時(shí)間典型值分別為60ns和100ns。
• MAX22258：死區(qū)時(shí)間可通過連接在DTC引腳和GND之間的電阻RDTC進(jìn)行調(diào)節(jié)，計(jì)算公式為(R{DTC}(k Omega)=left(1.2 × t{DEAD}right) timesleft(333 × 10^{9}right))。

內(nèi)部振蕩器與外部時(shí)鐘

內(nèi)部振蕩器在CLKI為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)H橋以450kHz（典型值）的頻率開關(guān)。若需要使用其他開關(guān)頻率，可連接外部時(shí)鐘源到CLKI，此時(shí)ST1和ST2輸出的開關(guān)頻率為外部時(shí)鐘頻率的一半。MAX22258還提供了一個(gè)開漏時(shí)鐘輸出（CLKO），可用于同步多個(gè)設(shè)備。

看門狗功能

當(dāng)CLKI輸入停止切換超過32μs（典型值）的看門狗超時(shí)時(shí)間時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)使用內(nèi)部振蕩器切換ST1和ST2，防止因時(shí)鐘停擺導(dǎo)致變壓器初級(jí)繞組中出現(xiàn)過大的直流電流。

過流限制與FAULT輸出

通過連接外部電阻(( R{LIM }))到ITH引腳，可以設(shè)置過流閾值，計(jì)算公式為(R{LIM}(k Omega)=frac{1.2 × 10^{3}}{I_{LIM}(mA)})。當(dāng)負(fù)載電流超過設(shè)定的限制且持續(xù)時(shí)間超過2.4ms（典型值）的消隱時(shí)間時(shí)，ST1和ST2驅(qū)動(dòng)器輸出將被禁用，F(xiàn)AULT輸出置位。經(jīng)過76ms（典型值）的自動(dòng)重試時(shí)間后，若過流情況已消除，ST1和ST2將重新啟用，F(xiàn)AULT輸出復(fù)位；若過流情況仍然存在，則會(huì)重復(fù)禁用和重試的過程。

熱關(guān)斷保護(hù)

當(dāng)芯片結(jié)溫超過160°C（典型值）時(shí)，ST1和ST2將被禁用，F(xiàn)AULT輸出置位。當(dāng)溫度下降10°C（典型值）的熱關(guān)斷遲滯時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出將重新啟用，F(xiàn)AULT輸出復(fù)位。

典型應(yīng)用電路與訂貨信息

文檔中給出了MAX22256A、MAX22256B/C和MAX22258的典型應(yīng)用電路，為工程師提供了參考。在訂貨時(shí)，需要根據(jù)具體的需求選擇合適的型號(hào)，如MAX22256A適用于對死區(qū)時(shí)間要求為30ns的應(yīng)用；MAX22258則具備可調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間和同步時(shí)鐘輸出功能，適用于需要更靈活配置的場景。

綜上所述，MAX22256/MAX22258以其簡單靈活的設(shè)計(jì)、強(qiáng)大的系統(tǒng)保護(hù)功能和節(jié)省空間的封裝，為隔離電源電路設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體的需求和電路要求，合理選擇和使用這兩款產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)高效、可靠的電源設(shè)計(jì)。你在使用類似產(chǎn)品時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。