ZHCSNL6 March   2022 LM5143

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
  8. 8 规格
    1. 8.1 绝对最大额定值
    2. 8.2 ESD 额定值
    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 分流电流感测
        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（HO1/2、LO1/2、HOL1/2、LOL1/2）
      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 计算应用的 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 – 适用于服务器应用的 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 ASIC 电源应用的 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 Electrostatic Discharge Caution
    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

10.1.1.5 EMI 滤波器

如Equation22 所示，开关稳压器具有负输入阻抗，该阻抗在最小输入电压条件下最低。

Equation22. GUID-0BDBFA34-CE7F-4BD9-937A-B703463A0B64-low.gif

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，滤波器输出阻抗必须小于转换器输入阻抗的绝对值。

GUID-5F538552-03BD-4A8C-A931-704D5A9DAC38-low.gif图 10-2 具有 π 级 EMI 滤波器的降压稳压器

根据图 10-2 中的滤波器原理图，EMI 滤波器设计步骤如下所示：

  • 计算 EMI 滤波器在开关频率下所需的衰减，其中 CIN 表示开关转换器输入端的现有电容。
  • 输入滤波器电感 LIN 通常选择为 1μH 和 10μH 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。
  • 计算阻尼电容 CD 和阻尼电阻 RD。

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），可以得出一个公式来获取所需的衰减，具体如Equation23 所示。

Equation23. GUID-7F57066D-444A-4BEE-9F39-AF4AE99750CF-low.gif

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 是最大占空比。
  • IPEAK 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Equation24 确定 EMI 滤波器电容 CF。

Equation24. GUID-9A4FEFC4-8A5D-4FEE-B084-13C68C4482AB-low.gif

在开关稳压器中增加一个输入滤波器会使“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转换器的环路增益。阻抗在滤波器谐振频率下达到峰值。使用Equation25 计算滤波器的谐振频率。

Equation25. GUID-9147F474-0D42-4BA7-8C46-9C38F8144948-low.gif

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。这可以防止 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。可以使用电解电容器 CD 来提供Equation26 所给出的阻尼值。

Equation26. GUID-B35BDE6E-18A5-42F8-A5DD-B50BE361C32E-low.gif

使用Equation27 来选择阻尼电容器 RD。

Equation27. GUID-F53C67C3-1E14-4712-8816-A2619F652302-low.gif