LM5137-Q1系列 汽車級 80V、100% 占空比雙通道同步降壓控制數(shù)據(jù)手冊

LM5137-Q1 是一款 80V 同步降壓 DC/DC 控制器，該系列提供三種功能安全選項：Capable、ASIL B 或 ASIL D。該器件采用交錯式、可堆疊、峰值電流模式架構(gòu)，可實現(xiàn)輕松的環(huán)路補償、快速瞬態(tài)響應(yīng)、出色的負(fù)載和線路調(diào)節(jié)，以及與并聯(lián)相位的精確電流共享，以實現(xiàn)高輸出電流。

15ns 的高壓側(cè)開關(guān)最小導(dǎo)通時間有助于實現(xiàn)較大的降壓比，從而能夠從 12V、24V 或 48V 汽車輸入直接轉(zhuǎn)換為低壓軌，從而降低系統(tǒng)設(shè)計成本和復(fù)雜性。LM5137-Q1 可在輸入電壓驟降至 4V 期間繼續(xù)運行，并在需要時以 100% 占空比運行。在輸出電壓處于穩(wěn)壓狀態(tài)時，12.7μA 空載靜態(tài)電流延長了電池供電汽車系統(tǒng)的工作運行時間。
*附件：LM5137-Q1 汽車級、4V 至 80V、支持 100% 占空比的雙通道同步降壓控制器數(shù)據(jù)表.pdf

該器件具有多種功能，可簡化對 CISPR 25 和汽車 EMI 要求的合規(guī)性。自適應(yīng)定時、大電流 MOSFET 柵極驅(qū)動器可在開關(guān)轉(zhuǎn)換期間最大限度地減少體二極管導(dǎo)通，從而降低開關(guān)損耗，并改善高輸入電壓和高開關(guān)頻率下的熱和 EMI 性能。為了減小輸入電容器紋波電流和 EMI 濾波器尺寸，該器件為兩個輸出提供了 180° 交錯作。90° 異相時鐘輸出適用于級聯(lián)、多通道或多相功率級。高達(dá) 2.2MHz 的電阻可調(diào)開關(guān)頻率可與高達(dá) 2.5MHz 的外部時鐘源同步，以消除噪聲敏感應(yīng)用中的拍頻。

LM5137-Q1 的其他特性包括 150°C 的最高結(jié)溫工作、用戶可選擇的 PFM 模式（可在輕負(fù)載條件下降低電流消耗）、可配置的軟啟動功能、用于故障報告和輸出監(jiān)控的開漏 PG 標(biāo)志、獨立使能輸入、單調(diào)啟動至預(yù)偏置負(fù)載、由 VIN 或 BIAS1/VOUT1 供電的集成 VCC 偏置電源穩(wěn)壓器、打嗝模式過載保護、 以及具有自動恢復(fù)功能的熱關(guān)斷保護。使用電感器 DCR 感應(yīng)電流以實現(xiàn)最高效率，或使用可選的分流電阻器實現(xiàn)高精度。

LM5137-Q1 控制器符合汽車應(yīng)用的 AEC-Q100 1 級標(biāo)準(zhǔn)，采用 6mm × 6mm 熱增強型 36 引腳 VQFN 封裝，具有額外的引腳間隙以提高可靠性，并具有可潤濕側(cè)引腳，便于在制造過程中進行光學(xué)檢查。寬輸入電壓范圍、低靜態(tài)電流消耗、高溫運行、逐周期電流限制、低 EMI 特征和小設(shè)計尺寸為需要增強穩(wěn)健性和耐用性的應(yīng)用提供了出色的負(fù)載點穩(wěn)壓器解決方案。

特性

• 符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車應(yīng)用：
  • 器件溫度等級 1：-40°C 至 125°C 環(huán)境工作溫度
• 功能安全
  • 提供有助于功能安全系統(tǒng)設(shè)計的文檔
• 符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的選項 – ASIL B 和 ASIL D – 可根據(jù)要求提供 （LM5137F-Q1）
• 多功能雙同步降壓 DC/DC 控制器
  • 4V 至 80V 的寬輸入電壓范圍
  • 1% 精度、固定 3.3V、5V、12V 或 0.8V 至 60V 可調(diào)輸出
  • 最高結(jié)溫 150°C
  • 電荷泵柵極驅(qū)動器，實現(xiàn) 100% 占空比
• 兩個交錯式同步降壓通道
  • 雙通道或單輸出多相
  • 最多可堆疊四個相位
  • SYNC 輸入和輸出功能
• 固有的保護功能，實現(xiàn)穩(wěn)健的設(shè)計
  • 內(nèi)部打嗝模式過流保護
  • 獨立的 ENABLE 和 PGOOD 功能
  • 可調(diào)輸出電壓軟啟動
  • VCC 和柵極驅(qū)動 UVLO 保護
  • 帶滯后的熱關(guān)斷保護
• 專為滿足超低 EMI 要求而設(shè)計
  • 雙隨機擴頻 （DRSS）
  • 開關(guān)頻率范圍為 100kHz 至 2.5MHz
• VQFN-36 封裝，帶可濕性側(cè)面
• 使用 LM5137-Q1 和 WEBENCH Power Designer 創(chuàng)建自定義設(shè)計

參數(shù)

方框圖

一、產(chǎn)品概述

LM5137-Q1 是一款專為汽車應(yīng)用設(shè)計的雙通道同步降壓控制器，支持4V至80V的寬輸入電壓范圍，并具備100%占空比操作能力。該控制器符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，適用于-40°C至125°C的環(huán)境溫度范圍，同時提供功能安全選項。

二、主要特性

• ?寬輸入電壓范圍?：4V至80V，支持多種汽車電源電壓。
• ?雙通道同步降壓?：提供兩個獨立的同步降壓通道，可配置為單輸出多相或雙輸出模式。
• ?100%占空比支持?：在輸入電壓接近輸出電壓時，通過集成電荷泵實現(xiàn)100%占空比，確保低壓降操作。
• ?功能安全選項?：提供功能安全能力（Capable）、ASIL B和ASIL D等級選項，滿足不同安全需求。
• ?高效能設(shè)計?：采用峰值電流模式控制，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)和優(yōu)秀的負(fù)載及線性調(diào)整率。
• ?低靜態(tài)電流?：無負(fù)載時靜態(tài)電流低至12.7μA（典型值），延長電池使用壽命。

三、電氣特性

• ?輸出電壓范圍?：固定3.3V、5V、12V或可調(diào)0.8V至60V。
• ?開關(guān)頻率?：100kHz至2.2MHz，可通過外部電阻調(diào)整。
• ?軟啟動功能?：可編程軟啟動時間，減少啟動應(yīng)力。
• ?保護特性?：包括過壓保護、欠壓保護、過流保護、熱關(guān)斷保護等。
• ?高效率?：在寬輸入電壓和負(fù)載范圍內(nèi)保持高效率。

四、功能描述

• ?PFM/PWM模式?：支持脈沖頻率調(diào)制（PFM）和脈沖寬度調(diào)制（PWM）模式，輕載時自動切換到PFM模式以提高效率。
• ?DRSS技術(shù)?：采用雙隨機擴頻譜技術(shù)，降低EMI干擾。
• ?同步輸出?：提供SYNCOUT引腳，用于同步多個控制器。
• ?獨立使能輸入?：每個通道具有獨立的使能輸入，方便靈活控制。
• ?高精度電流監(jiān)測?：支持通過電感DCR或外部分流電阻進行高精度電流監(jiān)測。

五、應(yīng)用

• ?汽車電子系統(tǒng)?：如信息娛樂系統(tǒng)、儀表集群、ADAS系統(tǒng)等。
• ?車身電子與照明?：提供穩(wěn)定的電源輸出，滿足車身電子設(shè)備和照明的需求。
• ?高壓電池系統(tǒng)?：適用于高壓電池管理系統(tǒng)中的電源轉(zhuǎn)換。

六、布局與熱設(shè)計

• ?布局指南?：建議將功率MOSFET、電感器和輸入輸出電容靠近控制器放置，以減小寄生電感和電阻。同時，注意控制器的散熱設(shè)計，確保熱焊盤與PCB地平面良好連接。
• ?熱設(shè)計?：控制器采用36引腳VQFN封裝，具有熱焊盤，有助于提高散熱效率。

七、封裝與尺寸

• ?封裝類型?：36引腳VQFN封裝，6mm×6mm尺寸。
• ?引腳配置?：包括電源、地、控制、反饋、驅(qū)動和同步等引腳。