ZHCSNL8 May   2022 LM25143-Q1

PRODUCTION DATA  

  1. 1 特性
  2. 2 应用
  3. 3 说明
  4. 4 修订历史记录
  5. 5 说明（续）
  6. 6 器件比较表
  7. 7 引脚配置和功能
    1. 7.1 可润湿侧翼
  8. 8 规格
    1. 8.1 绝对最大额定值
    2. 8.2 ESD 等级
    3. 8.3 建议运行条件
    4. 8.4 热性能信息
    5. 8.5 电气特性
    6. 8.6 开关特性
    7. 8.7 典型特性
  9. 9 详细说明
    1. 9.1 概述
    2. 9.2 功能方框图
    3. 9.3 特性说明
      1. 9.3.1  输入电压范围 (VIN)
      2. 9.3.2  高压偏置电源稳压器（VCC、VCCX、VDDA）
      3. 9.3.3  使能（EN1、EN2）
      4. 9.3.4  电源正常监视器（PG1、PG2）
      5. 9.3.5  开关频率 (RT)
      6. 9.3.6  时钟同步 (DEMB)
      7. 9.3.7  同步输出 (SYNCOUT)
      8. 9.3.8  扩频调频 (DITH)
      9. 9.3.9  可配置软启动（SS1、SS2）
      10. 9.3.10 输出电压设定点（FB1、FB2）
      11. 9.3.11 最短可控导通时间
      12. 9.3.12 误差放大器和 PWM 比较器（FB1、FB2、COMP1、COMP2）
      13. 9.3.13 斜率补偿
      14. 9.3.14 电感器电流感测（CS1、VOUT1、CS2、VOUT2）
        1. 9.3.14.1 分流电流检测
        2. 9.3.14.2 电感器 DCR 电流感测
      15. 9.3.15 断续模式电流限制 (RES)
      16. 9.3.16 高侧和低侧栅极驱动器（HO1、HO2、LO1、LO2、HOL1、HOL2、LOL1 和 LOL2）
      17. 9.3.17 输出配置 (MODE, FB2)
        1. 9.3.17.1 独立双输出操作
        2. 9.3.17.2 单输出交错操作
        3. 9.3.17.3 单输出多相操作
    4. 9.4 器件功能模式
      1. 9.4.1 待机模式
      2. 9.4.2 二极管仿真模式
      3. 9.4.3 热关断
  10. 10应用和实现
    1. 10.1 应用信息
      1. 10.1.1 动力总成元件
        1. 10.1.1.1 降压电感器
        2. 10.1.1.2 输出电容器
        3. 10.1.1.3 输入电容器
        4. 10.1.1.4 功率 MOSFET
        5. 10.1.1.5 EMI 滤波器
      2. 10.1.2 误差放大器和补偿
    2. 10.2 典型应用
      1. 10.2.1 设计 1 – 适用于汽车 应用的 5V 和 3.3V 双路输出降压稳压器
        1. 10.2.1.1 设计要求
        2. 10.2.1.2 详细设计过程
          1. 10.2.1.2.1 使用 WEBENCH® 工具创建定制设计方案
          2. 10.2.1.2.2 使用 Excel 快速启动工具创建定制设计方案
          3. 10.2.1.2.3 电感器计算
          4. 10.2.1.2.4 电流感测电阻
          5. 10.2.1.2.5 输出电容器
          6. 10.2.1.2.6 输入电容器
          7. 10.2.1.2.7 补偿元件
        3. 10.2.1.3 应用曲线
      2. 10.2.2 设计 2 – 适用于汽车 ADAS 应用的 15A、2.1MHz 两相单输出降压稳压器
        1. 10.2.2.1 设计要求
        2. 10.2.2.2 详细设计过程
        3. 10.2.2.3 应用曲线
      3. 10.2.3 设计 3 – 适用于高压汽车电池应用的 50A、300kHz 两相单输出降压稳压器
        1. 10.2.3.1 设计要求
        2. 10.2.3.2 详细设计过程
        3. 10.2.3.3 应用曲线
  11. 11电源相关建议
  12. 12布局
    1. 12.1 布局指南
      1. 12.1.1 功率级布局
      2. 12.1.2 栅极驱动布局
      3. 12.1.3 PWM 控制器布局
      4. 12.1.4 热设计和布局
      5. 12.1.5 接地平面设计
    2. 12.2 布局示例
  13. 13器件和文档支持
    1. 13.1 器件支持
      1. 13.1.1 第三方产品免责声明
      2. 13.1.2 开发支持
        1. 13.1.2.1 使用 WEBENCH® 工具创建定制设计方案
    2. 13.2 文档支持
      1. 13.2.1 相关文档
        1. 13.2.1.1 PCB 布局资源
        2. 13.2.1.2 热设计资源
    3. 13.3 接收文档更新通知
    4. 13.4 支持资源
    5. 13.5 商标
    6. 13.6 静电放电警告
    7. 13.7 术语表
  14. 14机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

12.2 布局示例

根据 LM5143-Q1EVM-2100 设计，#SNVSB291583 展示了双路输出同步降压稳压器的单面布局。每个功率级均被 GND 焊盘几何形状包围以在需要时连接 EMI 屏蔽。该设计采用 PCB 的第 2 层作为顶层正下方的电源环路返回路径，以构成约 2mm² 的小面积开关电源环路。这个环路面积也就是说寄生电感必须尽可能小，从而最大限度地减少 EMI 以及开关节点电压过冲和振铃。有关更多详细信息，请参阅 LM5143-Q1EVM-2100 评估模块 用户指南。

GUID-DEDD7472-82EB-4CDB-AE53-58CB4E7A58D4-low.gif图 12-2 PCB 顶层

如#SNVSB291584 中所示，一个通道的高频电源环路电流从 MOSFET Q2 和 Q4，再经过第 2 层上的电源接地平面，然后通过 0603 陶瓷电容器 C16 至 C19 流回至 VIN。垂直环路配置中沿相反流动的电流提供了场自相抵消效果，从而减少了寄生电感。#SNVSB291585 中的侧视图展示了在多层 PCB 结构中构成自相抵消的薄型环路这一概念。#SNVSB291584 中所示的第 2 层（GND 平面层）在 MOSFET 正下方提供了一个连接到 Q2 源极端子的紧密耦合电流返回路径。

靠近每个高侧 MOSFET 的漏极并联四个具有 0402 或 0603 小型外壳尺寸的 10nF 输入电容器。小尺寸电容器的低等效串联电感 (ESL) 和高自谐振频率 (SRF) 可以带来出色的高频性能。这些电容器的负端子通过多个直径为 12mil (0.3mm) 的过孔连接到第 2 层（GND 平面），从而最大限度地减少寄生环路电感。

本布局示例中使用的额外步骤包括：

  • 使从功率 MOSFET 到电感器（对于每个通道）的 SW 连接具有尽可能小的铜面积，从而减少辐射 EMI。
  • 将控制器靠近 MOSFET 的栅极端子放置，使得栅极驱动器迹线布放得短且直接。
  • 对于敏感模拟元件，在控制器附近形成一个模拟接地平面。AGND 的模拟接地平面与 PGND1 和 PGND2 的电源接地平面都必须在 IC – 正下方单点连接至裸片连接焊盘 (DAP)。
GUID-EDFEA9CD-409E-4B39-ADAF-80E33ACCAA87-low.gif图 12-3 功率级元件布局
GUID-8139E6A1-58D8-4A42-932A-66216E45949A-low.gif 图 12-4 具有低 L1-L2 层内间隔的 PCB 堆叠原理图