ZHCSWW7B August   2024  – August 2025 LM5137-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 相关产品
  6. 5 引脚配置和功能
    1. 5.1 可润湿侧翼
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  输入电压范围 (VIN)
      2. 7.3.2  辅助电源稳压器（VCC、BIAS1/VOUT1、VDDA）
      3. 7.3.3  精密启用端（EN1、EN2）
      4. 7.3.4  开关频率 (RT)
      5. 7.3.5  脉冲频率调制和同步 (PFM/SYNC)
      6. 7.3.6  同步输出 (SYNCOUT)
      7. 7.3.7  双随机展频 (DRSS)
      8. 7.3.8  可配置软启动 (RSS)
      9. 7.3.9  输出电压设定点（FB1、FB2）
      10. 7.3.10 误差放大器和 PWM 比较器（FB1、FB2、COMP1、COMP2）
        1. 7.3.10.1 斜率补偿
      11. 7.3.11 电感器电流检测（ISNS1+、BIAS1/VOUT1、ISNS2+、VOUT2）
        1. 7.3.11.1 分流电流检测
        2. 7.3.11.2 电感器 DCR 电流检测
      12. 7.3.12 超短可控导通时间
      13. 7.3.13 100% 占空比性能
      14. 7.3.14 MOSFET 栅极驱动器（HO1、HO2、LO1、LO2）
      15. 7.3.15 输出配置 (CNFG)
        1. 7.3.15.1 独立双输出操作
        2. 7.3.15.2 单输出交错操作
        3. 7.3.15.3 单输出多相操作
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 睡眠模式
      2. 7.4.2 PFM 模式
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 动力总成元件
        1. 8.1.1.1 功率 MOSFET
        2. 8.1.1.2 降压电感器
        3. 8.1.1.3 输出电容器
        4. 8.1.1.4 输入电容器
        5. 8.1.1.5 EMI 滤波器
      2. 8.1.2 误差放大器和补偿
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计 1 – 适用于 12V 汽车电池应用的双路 5V 和 3.3V、20A 降压稳压器
        1. 8.2.1.1 设计要求
        2. 8.2.1.2 详细设计过程
          1. 8.2.1.2.1 使用 WEBENCH® 工具创建定制设计方案
          2. 8.2.1.2.2 使用 Excel 快速启动工具创建定制设计方案
          3. 8.2.1.2.3 电感器计算
          4. 8.2.1.2.4 分流电阻器
          5. 8.2.1.2.5 陶瓷输出电容器
          6. 8.2.1.2.6 陶瓷输入电容器
          7. 8.2.1.2.7 反馈电阻
          8. 8.2.1.2.8 输入电压 UVLO 电阻器
          9. 8.2.1.2.9 补偿器件
        3. 8.2.1.3 应用曲线
      2. 8.2.2 设计 2 – 适用于汽车 ADAS 应用的两相单输出同步降压稳压器
        1. 8.2.2.1 设计要求
        2. 8.2.2.2 详细设计过程
      3. 8.2.3 设计 3 – 适用于 48V 汽车应用的 12V、20A、400kHz 两相降压稳压器
        1. 8.2.3.1 设计要求
        2. 8.2.3.2 详细设计过程
        3. 8.2.3.3 应用曲线
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
        1. 8.4.1.1 功率级布局
        2. 8.4.1.2 栅极驱动布局
        3. 8.4.1.3 PWM 控制器布局
        4. 8.4.1.4 热设计和布局
        5. 8.4.1.5 接地平面设计
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 器件支持
      1. 9.1.1 第三方产品免责声明
      2. 9.1.2 开发支持
        1. 9.1.2.1 使用 WEBENCH® 工具创建定制设计方案
    2. 9.2 文档支持
      1. 9.2.1 相关文档
        1. 9.2.1.1 低 EMI 设计资源
        2. 9.2.1.2 热设计资源
        3. 9.2.1.3 PCB 布局资源
    3. 9.3 接收文档更新通知
    4. 9.4 支持资源
    5. 9.5 商标
    6. 9.6 静电放电警告
    7. 9.7 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11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

8.4.2 布局示例

根据 LM25137F-Q1-EVM5D3 设计，图 8-30 展示了双路输出同步降压稳压器的单面布局。该设计采用 PCB 的第 2 层作为顶层正下方的电源环路接地返回路径，以构成约 2mm² 的小面积开关电源环路。该环路面积必须尽可能小，以最大限度地减小电源环路寄生电感，从而减少开关节点电压过冲和振铃（并因此改善整体 EMI 特征）。另请参阅 LM25137F-Q1-EVM5D3 评估模块和 LM5137F-Q1-EVM12V 评估模块 EVM 用户指南。

LM5137-Q1 PCB 顶层图 8-30 PCB 顶层

如图 8-31 中所示，高频电源环路电流从 MOSFET Q3 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 C30 至 C33 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，从而减少了寄生环路电感。图 8-32 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。图 8-31 中所示的第 2 层（GND 平面层）在 MOSFET 正下方提供了一个连接到 Q4 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 0603 小型外壳尺寸的 10nF 输入电容器。小尺寸电容器的低 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），从而进一步减少寄生电感。

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，从而减少电容耦合和辐射 EMI。
  • 将 IC 靠近功率 MOSFET 放置，并保持栅极驱动器迹线布放短且直接。将 HO 和 SW 迹线布线为差分对，并将 LO 迹线布置在接地平面的上方或下方。
  • 对于敏感模拟元件，在 IC 附近形成一个模拟接地平面。在 IC 的裸片连接焊盘 (DAP) 上的单点连接 AGND 平面和 PGND 电源接地平面。
  • 增加 BIAS1/VOUT1 迹线的宽度，以最小化与 VCC 偏置电流相关的电压失调，如图 8-33 所示。
LM5137-Q1 功率级元件布局图 8-31 功率级元件布局
LM5137-Q1 具有低 L1-L2 层内间隔的 PCB 堆叠原理图 图 8-32 具有低 L1-L2 层内间隔的 PCB 堆叠原理图
LM5137-Q1 PCB 内层图 8-33 PCB 内层