ZHCACF1 March 2023 LM5012 , LM5012-Q1 , LM5013 , LM5013-Q1

5 48V_IN 设计示例

本应用手册最后介绍了 LM5013-Q1 的典型设计，一个 48V 至 12V 设计。LM5013-Q1 支持高达 3A 的负载电流。此设计通常需要输入能够承受 36V 至 60V 的 V_IN 范围。斜坡注入电路的选择需要进行以下计算，以更大限度地减小 V_OUT 变化。此外，还包括线路电压和负载调节数据、以及 V_OUT 瞬态波形，以防 V_IN 低于设计的最小 V_IN 36V，从而导致注入纹波超出器件规格。

频率选为 300kHz，并针对 12V 的输出电压计算 R_RON 电阻
针对 12V 输出电压和所选 RFBT = 453kΩ 计算相应的反馈电阻。
可使用先前选择的元件计算斜坡电容 (C_A)。
斜坡电阻器 (R_A) 是针对最小输入电压（最大 t_ON）和 LM5013 建议的最小斜坡电压 12mV 计算得出的。
斜坡耦合电容 (C_B) 由随意选择的 50us 瞬态稳定时间决定。
选择 44μF 的输出电容以满足典型的负载瞬态要求，这通常会取代稳态/稳定性的电容要求。不一定遵循计算结果。
根据 LM5013-Q1 具有超低 IQ 的汽车类 100V 输入、3.5A 非同步降压直流/直流转换器 数据表中的最小建议值选择了 C_IN 和 C_BST。选择 D_SW 作为肖特基二极管，直流额定值为 100V，电流额定值为 3A

方程式 7.

R_{R O N} (k Ω) = \frac{V_{O U T} (V) \times 2500}{F_{S W} (k H z)} = \frac{12 \times 2500}{300} = 100 k Ω

方程式 8.

R_{F B B} = \frac{V_{R E F}}{V_{O U T} - V_{R E F}} \times R_{F B T} = \frac{1.2}{12 - 1.2} \times 453 k Ω = 50.33 k Ω; R_{F B B} = 49.9 k Ω

方程式 9.

C_{A} \geq \frac{10}{F_{S W} \times (R_{F B T} | | R_{F B B})} = \frac{10}{300 k H z \times (44.95 k Ω)} = 741 p F; C_{A} = 3.3 n F

方程式 10.

R_{A} = \frac{(V_{I N, M I N} - V_{O U T}) \times t_{O N, M A X}}{V_{R A M P, M I N} \times C_{A}} = \frac{(36 - 12) \times \frac{100 k Ω}{36 \times 2.5} \times 10^{- 6}}{12 m V \times 3.3 n F} = 673 k Ω

方程式 11.

C_{B} \geq \frac{t_{T R}}{3 \times R_{F B T}} = \frac{50 u s}{3 * 453 k Ω} = 36 p F; C_{B} = 56 p F

图 5-1 48V 至 12V，LM5013-Q1 设计

图 5-2 负载和线路调节

上述负载和线路电压调节数据是在 V_IN = 36V、42V、48V、54V 和 60V 时获得的。负载电流范围为 0A 至 3A。

图 5-3 线路瞬态（48V 至 15V），超出设计规格

施加了低于设计 V_IN 范围的线路瞬态并记录了 V_OUT 瞬态。转换器在瞬态之后调节，净效应降低，峰峰值纹波和直流输出电压下降。由于电感器电流纹波减小，平均反馈电压减小，纹波和直流输出电压相应地降低。

图 5-4 线路瞬态（48V 至 15V），由于斜坡注入不足，V_SW 上双脉冲放大

放大 V_SW 和 V_OUT 以突出斜坡注入不足的影响。注入的斜坡电压降至 12mV 以下会导致 COT 架构中使用的 PWM 比较器发生误触发。可以看出，由于 V_SW 上的双脉冲（先小后大），开关行为变得不太呈周期性。