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

8.4.1.2 栅极驱动布局

LM5137-Q1 高侧和低侧栅极驱动器具有短传播延迟、自适应死区时间控制和低阻抗输出级，能够提供很大的峰值电流以及很短的上升和下降时间，从而有助于功率 MOSFET 以极快的速度进行导通和关断转换。如果布线长度和阻抗未控制得当，那么极高的 di/dt 可能会导致无法接受的振铃。

尽可能地减少杂散或寄生栅极环路电感是优化栅极驱动开关性能的关键，因为无论是与 MOSFET 栅极电容谐振的串联栅极电感，还是共源电感（栅极和功率回路常见），都会提供与栅极驱动命令相反的负反馈补偿，从而导致 MOSFET 开关时间延长。以下环路非常重要：

  • 环路 2：高侧 MOSFET，Q1。在高侧 MOSFET 导通期间，大电流从自举（启动）电容器流向栅极驱动器和高侧 MOSFET，然后再通过 SW 连接流回到启动电容器的负端子。相反，若要关断高侧 MOSFET，大电流从自举（启动）电容器流向栅极驱动器和高侧 MOSFET，然后再通过 SW 连接流回到启动电容器的负端子。请参阅图 8-29 的“环路 2”。
  • 环路 3：低侧 MOSFET，Q2。在低侧 MOSFET 导通期间，大电流从 VCC 去耦电容器流向栅极驱动器和低侧 MOSFET，然后再通过接地端流回电容器的负端子。相反，若要关断低侧 MOSFET，大电流从低侧 MOSFET 的栅极流向栅极驱动器和 GND，然后再通过接地端流回低侧 MOSFET 的源极。请参阅图 8-29 的“环路 3”。

在使用高速 MOSFET 栅极驱动电路进行设计时，TI 强烈建议遵循以下电路布局指南。

  • 从栅极驱动器输出（HO1/HO2 和 LO1/LO2）到高侧或低侧 MOSFET 相应栅极的连接必须尽可能短，从而减少串联寄生电感。请注意，峰值栅极驱动电流可能高达 3A。使用 0.65mm (25mil) 或更宽的迹线。在必要时，沿着这些迹线使用一个或多个直径至少 0.5mm (20mil) 的通孔。将 [HO1, SW1] 和 [HO2, SW2] 栅极迹线作为差分对从 LM5137-Q1 布放到高侧 MOSFET，从而充分利用磁通抵消。
  • 尽可能地缩短从 VCC 和 CBOOT1/CBOOT2 引脚到相应电容器的电流环路路径，因为这些电容器会提供高达 3A 的高瞬态电流来为 MOSFET 栅极电容充电。具体来说，将自举电容器 CBOOT1 和 CBOOT2 靠近 LM5137-Q1 的相应 [CBOOT1, SW1] 和 [CBOOT2, SW2] 引脚对放置，由此尽可能地减少与高侧驱动器相关联的“环路 2”面积。具体来说，将 VCC 电容器 CVCC 靠近 LM5137-Q1 的 VCC 和 PGND 引脚放置，从而尽可能地减少与低侧驱动器相关联的“环路 3”面积。