LM5137F-Q1 汽車、80V、100% 占空比、雙通道、功能安全同步降壓控制器數(shù)據(jù)手冊

LM5137F-Q1 是一款 80V 雙通道降壓控制器，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。LM5137F-Q1 在輸入電壓驟降至 4V 期間繼續(xù)工作，如果需要，以 100% 的占空比運行。
*附件：LM5137F-Q1 汽車級、4V 至 80V、支持 100% 占空比的雙通道同步降壓控制器系列，適用于功能安全應(yīng)用 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。

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。LM5137F-Q1 的其他功能包括 150°C 最高結(jié)溫工作、用戶可選擇的 PFM 模式以在輕負(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 和 FAULT 標(biāo)志、獨立使能輸入、單調(diào)啟動到預(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(hù)、 以及具有自動恢復(fù)功能的熱關(guān)斷保護(hù)。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。

LM5137F-Q1 控制器符合 AEC-Q100 1 級汽車應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，采用 6mm × 6mm 熱增強(qiáng)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)翼引腳，便于在制造過程中進(jìn)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(qiáng)穩(wěn)健性和耐用性的功能安全 （FuSa） 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
• 以符合功能安全為目標(biāo)
  • 專為功能安全應(yīng)用而開發(fā)
    • 三個可訂購的零件編號，用于 Capable、ASIL B 和 ASIL D 選項
  • 可用于幫助 ISO 26262 系統(tǒng)設(shè)計達(dá)到 ASIL D 的文檔將在生產(chǎn)發(fā)布時提供
  • 系統(tǒng)能力高達(dá) ASIL D
  • 以高達(dá) ASIL D 為目標(biāo)的硬件完整性
• 多功能雙同步降壓 DC/DC 控制器
  • 1% 精度、固定 3.3V、5V、12V 或 0.8V 至 60V 可調(diào)輸出
  • 每個通道的電流監(jiān)視器輸出
  • 電荷泵柵極驅(qū)動器，實現(xiàn) 100% 占空比
  • 空載休眠電流為 12.7μA（典型值）
  • 內(nèi)部打嗝模式過流保護(hù)
• 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
• 專為滿足超低 EMI 要求而設(shè)計
  • 雙隨機(jī)擴(kuò)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 LM5137F-Q1 和 WEBENCH Power Designer 創(chuàng)建自定義設(shè)計

參數(shù)

一、產(chǎn)品概述

LM5137F-Q1是一款汽車級雙通道同步降壓控制器，支持4V至80V的寬輸入電壓范圍，并具有100%占空比的能力。該控制器專為功能安全應(yīng)用設(shè)計，提供了Capable、ASIL B和ASIL D三種功能安全等級選項。LM5137F-Q1采用交錯堆疊的峰值電流模式架構(gòu)，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)、優(yōu)異的負(fù)載和線路調(diào)節(jié)能力，以及準(zhǔn)確的電流共享特性。

二、主要特性

• ?功能安全合規(guī)?：提供Capable、ASIL B和ASIL D三種功能安全等級選項，支持ISO 26262系統(tǒng)設(shè)計。
• ?寬輸入電壓范圍?：支持4V至80V的輸入電壓，適用于多種汽車電源系統(tǒng)。
• ?雙通道同步降壓?：兩個交錯同步降壓通道，可單獨輸出或多相輸出，最多可堆疊至四相。
• ?100%占空比能力?：支持100%占空比，確保在低輸入電壓下的穩(wěn)定輸出。
• ?低EMI設(shè)計?：采用雙隨機(jī)擴(kuò)頻技術(shù)（DRSS），有效降低電磁干擾。
• ?高效率?：高側(cè)開關(guān)最小導(dǎo)通時間為15ns，便于實現(xiàn)大降壓比，提高轉(zhuǎn)換效率。
• ?易于使用?：內(nèi)置電荷泵門驅(qū)動、軟啟動功能、過流保護(hù)和熱關(guān)斷保護(hù)，減少外部組件數(shù)量，簡化設(shè)計。

三、電氣特性

• ?工作溫度范圍?：-40°C至+125°C。
• ?輸入電壓范圍?：4V至80V。
• ?輸出電壓范圍?：固定3.3V、5V、12V或可調(diào)0.8V至60V。
• ?最大輸出電流?：每通道可達(dá)15A（具體取決于應(yīng)用和設(shè)計）。
• ?開關(guān)頻率范圍?：100kHz至2.5MHz（可調(diào)）。
• ?無負(fù)載休眠電流?：典型值為12.7μA。

四、功能描述

• ?交錯堆疊架構(gòu)?：兩個降壓通道交錯工作，減小輸入和輸出電容的紋波電流，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
• ?電荷泵門驅(qū)動?：支持100%占空比，確保在低輸入電壓下的高效轉(zhuǎn)換。
• ?軟啟動功能?：防止啟動時的浪涌電流和電壓過沖，保護(hù)系統(tǒng)組件。
• ?過流保護(hù)?：內(nèi)置打嗝模式的過流保護(hù)，防止電流過大損壞系統(tǒng)。
• ?熱關(guān)斷保護(hù)?：當(dāng)結(jié)溫超過閾值時自動關(guān)斷，防止芯片過熱損壞。

五、應(yīng)用

• ?汽車電子系統(tǒng)?：適用于車載信息娛樂系統(tǒng)、儀表盤、ADAS系統(tǒng)等需要高效、穩(wěn)定電源的應(yīng)用。
• ?高壓電池供電系統(tǒng)?：為高壓電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制器等提供可靠的電源解決方案。

六、封裝與尺寸

• ?封裝類型?：VQFN-36。
• ?尺寸?：6mm × 6mm。