车载音频放大器通常使用升压转换器来生成18 V～28 V（或更高）的电池输出电压。在这些100W及100W以上的高功耗应用中，需要大升压电感、多个级别的输出电容器、并行MOSFET及二极管。将功率级分成多个并行相位减少了许多功率组件的应力，加速了对负载变化（如那些重低音音符）的响应，并提高了系统效率。
找到一款能够用于2相升压转换器的脉宽调制控制器 (PWM) 相对较容易。大多数双通道交错式离线控制器或推挽式控制器均可用于直接异相地驱动两个升压MOSFET。但是，在4相解决方案中，控制器的选择范围更加有限。幸运的是，可以轻松地对一些多相降压控制器进行改装，以在4相升压转换器中使用。
在车载音频系统中，为了驱动高功率的音频放大器，常常需要使用升压转换器将电池电压提升到18 V至28 V甚至更高。这种转换器的设计涉及到关键的组件，包括大升压电感、多级输出电容、并行MOSFET和二极管。采用多相设计的主要好处是降低功率元件的应力，提高系统对负载变化的响应速度，比如应对低音部分带来的瞬态电流变化，同时还能提升整体效率。
对于2相升压转换器，我们可以方便地选用双通道交错式离线控制器或推挽式控制器，这些控制器能异相驱动两个升压MOSFET。然而，当需求升级到4相时，控制器的选择变得有限。在这种情况下，可以考虑改造多相降压控制器，如TI的TPS40090，使其适应4相升压转换器的需求。在多相升压结构中，控制器通过检测每个MOSFET源极上的电阻器中的峰值电流来平衡各相的功率分配。
以TPS40090为例，它原本用于多相降压，但在4相升压应用中，通过控制每个相位的峰值电流，可以确保电力均匀分配。这种设计通常需要逻辑电平的栅极驱动信号，因此需要MOSFET驱动器，如UCC27324，以减少组件数量。此外，通过设置电流限制，控制器可以防止过载，而外部的欠压锁定（UVLO）电路则可以防止系统在电池电压过低时运行，保护电池不受损害。
在4相升压转换器中，各相位以500 kHz同步切换，相位间相差90度，这样可以实现输入和输出电流的纹波相互抵消，降低输入和输出电容的AC纹波电流。更高的相位频率也意味着更快的负载电流响应和更小的电容需求。例如，图2所示的波形展示了这种效果，综合纹波电流达到2 MHz，效率得到显著提升。
采用多相设计的一个重要优势是降低了单个组件的功率损耗和应力，使得可以选择额定功率较低的电感、MOSFET和二极管。同时，由于功率损耗分散，散热管理变得更加容易。例如，4相设计在驱动300W负载时可达到94%的效率，损耗仅约20W。
总结来说，车载音频电源的多相升压方案设计是一个复杂但高效的技术，它结合了升压转换器、多相控制策略和特定的保护机制，以满足高功率音频应用的需求。通过巧妙的电路设计和组件选择，这种方案不仅提高了系统的稳定性和效率，还降低了对组件规格的要求，简化了整体设计和散热管理。对于需要4相升压转换器的工程师，如TI的TPS40090这样的多相控制器提供了创新的解决方案。
