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  • LM5148-Q1 80V、汽车类、具有超低 IQ 和双随机展频的同步降压直流/直流控制器

    • ZHCSNB3A February   2023  – January 2025 LM5148-Q1

      PRODUCTION DATA  

  • CONTENTS
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  • LM5148-Q1 80V、汽车类、具有超低 IQ 和双随机展频的同步降压直流/直流控制器
  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 说明（续）
  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 热性能信息
    6. 6.6 电气特性
    7. 6.7 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  高压偏置电源稳压器（VCC、VCCX、VDDA）
      3. 7.3.3  精密使能端 (EN)
      4. 7.3.4  电源正常监视器 (PG)
      5. 7.3.5  开关频率 (RT)
      6. 7.3.6  双随机展频 (DRSS)
      7. 7.3.7  软启动
      8. 7.3.8  输出电压设定值 (FB)
      9. 7.3.9  最短可控导通时间
      10. 7.3.10 误差放大器和 PWM 比较器（FB、EXTCOMP）
      11. 7.3.11 斜率补偿
      12. 7.3.12 电感器电流检测（ISNS+、VOUT）
        1. 7.3.12.1 分流电流检测
        2. 7.3.12.2 电感器 DCR 电流检测
      13. 7.3.13 断续模式电流限制
      14. 7.3.14 高侧和低侧栅极驱动器（HO、LO）
      15. 7.3.15 输出配置 (CNFG)
      16. 7.3.16 单输出双相运行
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 睡眠模式
      2. 7.4.2 脉冲频率调制和同步 (PFM/SYNC)
      3. 7.4.3 热关断
  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 降压电感器
        2. 8.1.1.2 输出电容器
        3. 8.1.1.3 输入电容器
        4. 8.1.1.4 功率 MOSFET
        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 - 高效率 2.1MHz 同步降压稳压器
        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 降压电感器
          4. 8.2.1.2.4 电流检测电阻
          5. 8.2.1.2.5 输出电容器
          6. 8.2.1.2.6 输入电容器
          7. 8.2.1.2.7 频率设置电阻器
          8. 8.2.1.2.8 反馈电阻器
          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 – 高效 48V 至 12V 400kHz 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. 8.2.2.3 应用曲线
      3. 8.2.3 设计 3 – 高效 440-kHz 同步降压稳压器
        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
      4. 8.2.4 设计 4 – 双相 400kHz 20A 同步降压稳压器
        1. 8.2.4.1 设计要求
        2. 8.2.4.2 详细设计过程
        3. 8.2.4.3 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 开发支持
        1. 9.1.1.1 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 PCB 布局资源
        2. 9.2.1.2 热设计资源
    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
  13. 重要声明

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
  • RGY|19
    • MPQF777A
  • RGY|24
    • MPQF143E
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
  • RGY|19
    • QFND668
  • RGY|24
    • QFND819
订购信息
  • zhcsnb3a_oa
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Data Sheet

LM5148-Q1 80V、汽车类、具有超低 IQ 和双随机展频的同步降压直流/直流控制器

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

下载最新的英语版本

1 特性

  • 符合面向汽车应用的 AEC-Q100 标准：
    • 器件温度等级 1：–40°C 至 +125°C 环境工作温度范围
  • 功能安全型
    • 可提供用于功能安全系统设计的文档
  • 集成式 EMI 缓解
    • 可选双随机展频 (DRSS) 特性，可在低频和高频频带上增强 EMI 降低性能
    • 针对 CISPR 25 5 级要求进行了优化
  • 多功能同步直流/直流降压控制器
    • 宽输入电压范围为 3.5V 至 80V
    • 1% 精度、固定 3.3V/5V/12V 或 0.8V 至 55V 可调输出电压
    • 150°C 最大结温
    • 2.3µA 关断模式电流
    • 9.5µA 空载睡眠电流
    • 内部 3ms 软启动斜坡
    • 最多可堆叠两个相位
    • 内部自举二极管
  • 开关频率范围为 100kHz 至 2.2MHz
    • 同步输入和同步输出功能
  • 固有保护特性，可实现稳健设计
    • 内部断续模式过流保护
    • 使能和 PGOOD 功能
    • VCC、VDDA 和栅极驱动 UVLO 保护
    • 内部或外部环路补偿
    • 具有迟滞功能的热关断保护
  • 具有可湿性侧面的 VQFN-24 封装
  • 用于增加高压引脚间距的 VQFN-19 封装（图 5-2）
  • 使用 LM5148-Q1 并借助 WEBENCH® Power Designer 创建定制设计方案

2 应用

  • 汽车电子系统
  • 高级驾驶辅助系统 (ADAS)
  • 信息娱乐系统与仪表组
  • 车身电子装置

3 说明

LM5148-Q1 是一款 80V 超低 IQ 同步降压直流/直流控制器，适合高电流单输出应用。该控制器使用峰值电流模式控制架构，可实现简单环路补偿、快速瞬态响应和出色的负载和线路调节性能。LM5148-Q1 可设置为以两相模式（并联输出）运行，实现精确的电流共享，适合高电流应用。该器件可在低至 3.5V 的输入电压和接近 100% 的占空比（如果需要）下运行。

LM5148-Q1 具有一种独特的 EMI 降低特性，称为双随机展频 (DRSS)。将低频三角调制与高频随机调制相结合，可分别在低频和高频频带上降低 EMI 干扰。此项混合技术符合业界通用的 EMC 测试中指定的多种分辨率带宽 (RBW) 设置。

封装信息
器件型号 封装(1) 封装尺寸(2)
LM5148-Q1 RGY（VQFN，24） 5.50mm × 3.50mm
RGY（VQFN，19） 4.50mm × 3.50mm
(1) 有关更多信息，请参阅 节 11。
(2) 封装尺寸（长 × 宽）为标称值，并包括引脚（如适用）。
LM5148-Q1 典型应用原理图典型应用原理图
LM5148-Q1 CISPR 25 EMI 性能 - 150kHz 至 30MHzCISPR 25 EMI 性能 - 150kHz 至 30MHz

4 说明（续）

LM5148-Q1 的其他特性包括 150°C 最大工作结温、可在轻负载条件下降低电流消耗的用户可选二极管仿真功能、用于故障报告和输出监控的开漏电源正常标志、精密使能输入、单调启动至预偏置负载、集成 VCC 偏置电源稳压器、3ms 内部软启动时间和带自动恢复功能的热关断保护。

LM5148-Q1 控制器采用 3.5mm × 5.5mm 24 引脚 VQFN 和 19 引脚 VQFN 4.50mm × 3.5mm 热增强型封装，具有可湿性侧面引脚，便于在制造期间进行光学检测。对于在低电压引脚和高电压引脚之间需要额外引脚间距的高电压应用，通过移除引脚将引脚间距增加至 0.6mm。为了增加 VIN 与外露焊盘之间的间距，外露焊盘减小至 1.7mm × 2.3mm。

5 引脚配置和功能

图 5-1 具有可湿性侧面的 24 引脚 VQFN RGY 封装，LM5148QRGYRQ1（顶视图）
表 5-1 引脚功能：RGY 24，LM5148QRGYRQ1
引脚 类型(1) 说明
编号 名称
1 NC ­­— 连接到外露焊盘上的 GND 以改善散热。
2 NC ­­— 连接到外露焊盘上的 GND 以改善散热。
3 CNFG I 将一个电阻器接地以设置主要器件/辅助器件、启用/禁用展频或交错运行模式。
4 RT ­­I 频率编程引脚。在 RT 与 AGND 之间连接的一个电阻器会将振荡器频率设置在 100kHz 和 2.2MHz 之间。
5 EXTXOMP O 跨导误差放大器输出。如果使用，请将补偿网络从 EXTCOMP 连接到 AGND。
6 FB I 将 FB 连接到 VDDA 可将输出电压设置为 3.3V。使用 24.9kΩ 或 49.9kΩ 将 FB 连接到 VDDA，以分别将输出电压设置为 5V 或 12V。在 VOUT 和 AGND 之间安装一个电阻分压器，以将输出电压设定点设置在 0.8V 至 55V 之间。FB 调节电压为 0.8V。
7 AGND G 模拟地连接。内部电压基准和模拟电路的接地回路。
8 VDDA O 内部模拟偏置稳压器。在 VDDA 与 AGND 之间连接一个陶瓷去耦电容器。
9 VCC P VCC 辅助电源引脚。在 VCC 和 PGND 之间连接一个陶瓷电容器。
10 PGND G 用于低侧 MOSFET 栅极驱动器的电源接地连接引脚
11 LO O 低侧功率 MOSFET 栅极驱动器输出
12 VIN P VCC 稳压器的电源电压输入源
13 HO O 高侧功率 MOSFET 栅极驱动器输出
14 SW P 降压稳压器和高侧栅极驱动器回路的开关节点。连接到自举电容器、高侧 MOSFET 的源极端子和低侧 MOSFET 的漏极端子。
15 CBOOT P 用于自举栅极驱动的高侧驱动器电源
16 VCCX P 用于外部辅助电源的可选输入。如果 VVCCX > 4.3V，VCCX 会在内部链接到 VCC 且内部 VCC 稳压器会被禁用。
17 PG/SYNCOUT O 一个集电极开路输出，如果 VOUT 超出指定的调节窗口，该输出会变为低电平。双相模式下主控制器的 PG/SYNCOUT 引脚提供 180° 相移 SYNCOUT 信号。
18 PFM/SYNC I 将 PFM/SYNC 连接到 VDDA 以启用二极管仿真模式。将 PFM 连接到 AGND 会使 LM5148-Q1 在轻载条件下以持续导通强制 PWM (FPWM) 模式工作。PFM 还可以用作同步输入，以将内部振荡器同步到外部时钟信号。
19 EN I 上升阈值为 1V 且迟滞电流为 10µA 时的高电平有效精密输入。如果 EN 电压低于 0.5V，则 LM5148-Q1 处于关断模式，除非 PFM/SYNC 上存在 SYNC 信号。
20 ISNS+ I 电流检测放大器输入。使用低电流开尔文连接将此引脚连接到外部电流检测电阻器的电感器一侧（或者，如果使用的是电感器 DCR 电流检测功能，则连接到相关的感测电容器端子）。
21 VOUT I 输出电压感测和电流检测放大器输入。将 VOUT 连接到电流检测电阻器的输出侧（或者，如果使用的是电感器 DCR 电流检测功能，则连接到相关的感测电容器端子）。
22 NC ­­— 连接到外露焊盘上的 GND 以改善散热。
23 NC ­­— 连接到外露焊盘上的 GND 以改善散热。
24 NC ­­— 连接到外露焊盘上的 GND 以改善散热。
(1) P = 电源，G = 地，I = 输入，O = 输出
LM5148-Q1 具有可湿性侧面的 19 引脚 VQFN RGY 封装，LM5148PSQRGYRQ1（顶视图）图 5-2 具有可湿性侧面的 19 引脚 VQFN RGY 封装，LM5148PSQRGYRQ1（顶视图）
将外露焊盘连接至 PCB 上的 AGND 和 PGND。
表 5-2 引脚功能：RGY 19，LM5148PSQRGYRQ1
引脚 类型(1) 说明
编号 名称
1 CNFG ­­I 将一个电阻器接地以设置主要器件/辅助器件、启用/禁用展频或交错运行模式。
2 RT ­­I 频率编程引脚。在 RT 与 AGND 之间连接的一个电阻器会将振荡器频率设置在 100kHz 和 2.2MHz 之间。
3 EXTCOMP O 跨导误差放大器输出。如果使用，请将补偿网络从 EXTCOMP 连接到 AGND。
4 FB I 将 FB 连接到 VDDA 可将输出电压设置为 3.3V。使用 24.9kΩ 或 49.9kΩ 将 FB 连接到 VDDA，以分别将输出电压设置为 5V 或 12V。在 VOUT 和 AGND 之间安装一个电阻分压器，以将输出电压设定点设置在 0.8V 至 55V 之间。FB 调节电压为 0.8V。
5 AGND G 模拟地连接。内部电压基准和模拟电路的接地回路。
6 VDDA O 内部模拟偏置稳压器。在 VDDA 与 AGND 之间连接一个陶瓷去耦电容器。
7 VCC P VCC 辅助电源引脚。在 VCC 和 PGND 之间连接一个陶瓷电容器。
8 PGND G 用于低侧 MOSFET 栅极驱动器的电源接地连接引脚。
9 LO O 低侧功率 MOSFET 栅极驱动器输出。
10 VIN P VCC 稳压器的电源电压输入源。
11 HO O 高侧功率 MOSFET 栅极驱动器输出
12 SW P 降压稳压器和高侧栅极驱动器回路的开关节点。连接到自举电容器、高侧 MOSFET 的源极端子和低侧 MOSFET 的漏极端子。
13 CBOOT P 用于自举栅极驱动的高侧驱动器电源
14 VCCX P 用于外部辅助电源的可选输入。如果 VVCCX > 4.3V，VCCX 会在内部链接到 VCC 且内部 VCC 稳压器会被禁用。
15 PG/SYNCOUT O 一个集电极开路输出，如果 VOUT 超出指定的调节窗口，该输出会变为低电平。双相模式下主控制器的 PG/SYNCOUT 引脚提供 180° 相移 SYNCOUT 信号。
16 PFM/SYNC I 将 PFM/SYNC 连接到 VDDA 以启用二极管仿真模式。将 PFM 连接到 AGND 会使 LM5148-Q1 在轻载条件下以持续导通强制 PWM (FPWM) 模式工作。PFM 还可以用作同步输入，以将内部振荡器同步到外部时钟信号。
17 EN I 上升阈值为 1V 且迟滞电流为 10µA 时的高电平有效精密输入。如果 EN 电压低于 0.5V，则 LM25148-Q1 处于关断模式，除非 PFM/SYNC 上存在 SYNC 信号。
18 ISNS+ I 电流检测放大器输入。使用低电流开尔文连接将此引脚连接到外部电流检测电阻器的电感器一侧（或者，如果使用的是电感器 DCR 电流检测功能，则连接到相关的感测电容器端子）。
19 VOUT I 输出电压感测和电流检测放大器输入。将 VOUT 连接到电流检测电阻器的输出侧（或者，如果使用的是电感器 DCR 电流检测功能，则连接到相关的感测电容器端子）。
(1) P = 电源，G = 地，I = 输入，O = 输出

5.1 可润湿侧翼

为了满足可靠性和稳健性方面的标准，通常需要执行 100% 组装后自动视觉检查 (AVI)。标准四方扁平无引线 (QFN) 封装没有方便查看的可焊接或外露引脚和端子。目视判断封装是否已成功焊接到印刷电路板 (PCB) 上非常困难。可润湿侧翼工艺的开发就是为了解决无引线封装侧引线的润湿性问题。LM5148-Q1 采用具有可润湿侧翼的 24 引脚 VQFN 和 19 引脚 VQFN 封装，可提供可焊性的直观指示，从而缩短检查时间并降低制造成本。

 
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