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

8.1.1.5 EMI 滤波器

开关稳压器具有负输入阻抗特性，该阻抗在最小输入电压条件和满负载下最低。欠阻尼 LC 滤波器在滤波器的谐振频率条件下具有高输出阻抗。为实现稳定性，滤波器输出阻抗（近似为 LC 元件的特征阻抗）必须小于稳压器输入阻抗的绝对值。

方程式 18. LM5137-Q1

EMI 滤波器设计步骤如下：

  • 计算 EMI 滤波器在开关频率下所需的衰减，其中 CIN 表示开关稳压器输入端的现有电容。
  • 输入滤波器电感 LIN 通常选择为 1μH 和 6.8μH 之间，但可以通过减少该电感来降低高电流设计中的损耗。
  • 计算输入滤波器电容 CF。
LM5137-Q1 具有 π 级 EMI 滤波器的降压稳压器图 8-2 具有 π 级 EMI 滤波器的降压稳压器

通过从傅里叶级数输入电流波形计算第一个谐波电流并乘以输入阻抗（阻抗由现有输入电容器 CIN 定义），可以得到一个表达式来获取所需的衰减，如方程式 19 所示。

方程式 19. LM5137-Q1

其中

  • VMAX 是适用传导 EMI 规格（例如 CISPR 25 5 类）允许的 dBμV 噪声水平
  • CIN 是降压稳压器的现有输入电容
  • DMAX 是最大工作占空比（在最小输入电压下）
  • IL(PEAK) 是峰值电感器电流

出于滤波器设计目的，输入端的电流可以建模为方波。根据方程式 20 确定 EMI 滤波器电容 CF。

方程式 20. LM5137-Q1

在开关稳压器中增加一个输入滤波器（如图 8-2 所示）会使“控制到输出”传递函数发生变化。滤波器的输出阻抗必须足够小，使得输入滤波器不会显著影响降压稳压器的环路增益。阻抗在滤波器谐振频率下达到峰值。使用方程式 21 计算滤波器的谐振频率。

方程式 21. LM5137-Q1

图 8-2 中 RD 的用途是减小滤波器在谐振频率下的峰值输出阻抗。电容器 CD 会阻碍输入电压的直流分量，从而避免 RD 上产生过大的功率损耗。电容器 CD 在谐振频率下的阻抗必须小于 RD，并且电容值必须大于输入电容器 CIN 的电容值。该要求可以防止 CIN 干扰主滤波器的截止频率。当滤波器的输出阻抗在谐振频率下较大（由 LIN 和 CIN 构成的滤波器具有过高的 Q）时，需要增加阻尼。使用电解电容器 CD 来提供方程式 22 所给出的并联阻尼值。

方程式 22. LM5137-Q1

使用方程式 23 来选择阻尼电容器 RD。

方程式 23. LM5137-Q1