ZHCSPB0B April   2023  – September 2025 LM5171-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 时序要求
    7. 5.7 典型特性
  7. 6 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1  辅助电源和电压基准（VCC、VDD 和 VREF）
      2. 6.3.2  欠压锁定 (UVLO)
      3. 6.3.3  器件配置 (CFG)
      4. 6.3.4  高电压输入（HV1、HV2）
      5. 6.3.5  电流检测放大器
      6. 6.3.6  控制命令
        1. 6.3.6.1 通道使能命令（EN1、EN2）
        2. 6.3.6.2 方向命令（DIR1 和 DIR2）
        3. 6.3.6.3 通道电流设置命令（ISET1 和 ISET2）
      7. 6.3.7  通道电流监测器（IMON1、IMON2）
        1. 6.3.7.1 单个通道电流监测器
        2. 6.3.7.2 多相总电流监测
      8. 6.3.8  逐周期峰值电流限制 (IPK)
      9. 6.3.9  内部电流环路误差放大器
      10. 6.3.10 外部电压环路误差放大器
      11. 6.3.11 软启动、二极管仿真和强制 PWM 控制（SS/DEM1 和 SS/DEM2）
        1. 6.3.11.1 通过 SS/DEM 引脚进行 ISET 软启动控制
        2. 6.3.11.2 DEM 编程
        3. 6.3.11.3 FPWM 编程以及动态 FPWM 和 DEM 更改
      12. 6.3.12 栅极驱动输出、死区时间编程和自适应死区时间（HO1、HO2、LO1、LO2、DT/SD）
      13. 6.3.13 紧急锁存关断 (DT/SD)
      14. 6.3.14 PWM 比较器
      15. 6.3.15 振荡器 (OSC)
      16. 6.3.16 同步到外部时钟（SYNCI、SYNCO）
      17. 6.3.17 过压保护 (OVP)
      18. 6.3.18 多相配置（SYNCO、OPT）
        1. 6.3.18.1 多相星型配置
        2. 6.3.18.2 两相、三相或四相并行运行菊花链配置
        3. 6.3.18.3 六相或八相并行运行菊花链配置
      19. 6.3.19 热关断
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 初始化模式
      2. 6.4.2 待机模式
      3. 6.4.3 电力输送模式
      4. 6.4.4 关断模式
      5. 6.4.5 锁存关断模式
  8. 7 寄存器
    1. 7.1 I2C 串行接口
    2. 7.2 I2C 总线运行
    3. 7.3 时钟延展
    4. 7.4 数据传输格式
    5. 7.5 从定义的寄存器地址进行单次读取
    6. 7.6 从定义的寄存器地址开始进行顺序读取
    7. 7.7 对定义的寄存器地址进行单次写入
    8. 7.8 从定义的寄存器地址开始进行顺序写入
    9. 7.9 REGFIELD 寄存器
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 小信号模型
        1. 8.1.1.1 电流环路小信号模型
        2. 8.1.1.2 电流环路补偿
        3. 8.1.1.3 电压环路小信号模型
        4. 8.1.1.4 电压环路补偿
    2. 8.2 PWM 转换为 ISET 引脚上的电压
    3. 8.3 ISET 钳位
    4. 8.4 动态死区时间调整
    5. 8.5 正确端接未使用的引脚
    6. 8.6 典型应用
      1. 8.6.1 60A、双相、48V 至 12V 双向转换器
        1. 8.6.1.1 设计要求
        2. 8.6.1.2 详细设计过程
          1. 8.6.1.2.1  确定占空比
          2. 8.6.1.2.2  振荡器编程 (OSC)
          3. 8.6.1.2.3  功率电感器、RMS 和峰值电流
          4. 8.6.1.2.4  电流检测 (RCS)
          5. 8.6.1.2.5  电流设置命令 (ISETx)
          6. 8.6.1.2.6  峰值电流限制 (IPK)
          7. 8.6.1.2.7  功率 MOSFET
          8. 8.6.1.2.8  辅助电源
          9. 8.6.1.2.9  自举电容器
          10. 8.6.1.2.10 过压保护 (OVP)
          11. 8.6.1.2.11 死区时间 (DT/SD)
          12. 8.6.1.2.12 通道电流监测器 (IMONx)
          13. 8.6.1.2.13 欠压锁定 (UVLO)
          14. 8.6.1.2.14 HVx 引脚配置
          15. 8.6.1.2.15 环路补偿
          16. 8.6.1.2.16 软启动 (SS/DEMx)
        3. 8.6.1.3 应用曲线
          1. 8.6.1.3.1 效率和热性能
          2. 8.6.1.3.2 阶跃负载响应
          3. 8.6.1.3.3 双通道交错运行
          4. 8.6.1.3.4 典型启动和关断
          5. 8.6.1.3.5 DEM 和 FPWM
          6. 8.6.1.3.6 DEM 和 FPWM 之间的模式转换
          7. 8.6.1.3.7 ISET 跟踪和预充电
          8. 8.6.1.3.8 保护功能
    7. 8.7 电源相关建议
    8. 8.8 布局
      1. 8.8.1 布局指南
      2. 8.8.2 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
    2. 9.2 接收文档更新通知
    3. 9.3 支持资源
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

4 引脚配置和功能

LM5171-Q1 LM5171-Q1 PHP 封装，48 引脚 TQFP（顶视图）图 4-1 LM5171-Q1 PHP 封装，48 引脚 TQFP（顶视图）
表 4-1 引脚功能
引脚I/O#T4611898-2说明
编号名称
1VREFP内置 3.5V +/- 1% 基准电压输出。在 VREF 引脚和 AGND 之间连接一个 0.1μF 电容器。
2FBLVI降压模式的误差放大器的反相输入。当 DIR1 为高电平时，此误差放大器处于活动状态。不使用此放大器时短接 FBLV 和 ERRLV。
3ERRLVO降压模式下误差放大器的输出。当 DIR1 为高电平时，此误差放大器处于活动状态。不使用此放大器时短接 FBLV 和 ERRLV。
4IMON2OCH-2 电流监测器引脚。一个电流源从该引脚流出。该电流源与 CH-2 电感器电流或 CH-2 升压模式输出电流（基于 CFG 选择）成正比。在 IMON2 和 AGND 之间放置一个端接电阻器和滤波电容器会产生一个表示 CH-2 直流电流电平的直流电压。IMON2 引脚上的内部 50μA 失调直流电流源将有效信号升高到接地噪声以上，从而提高了监测器抗噪性能。
5CSA2ICH-2 差分电流检测输入。CH-2 电流检测电阻器放置在这两个引脚之间。CSA2 引脚连接到功率电感器，CSB2 引脚连接到 LV 端口。
6CSB2I
7ISET2ICH-2 电流编程引脚。ISET2 上有 1V 的失调电压，即 CH-2 电感器电流与 (ISET2-1V) 成正比。在 DEM 下，当 ISET2 小于 1V 时，电感器电流为 0。在 FPWM 下，当 ISET2 小于 1V 时，电感器电流会反转。
8COMP2OCH-2 跨导 (gm) 误差放大器的输出和 CH-2 PWM 比较器的反相输入。将环路补偿网络与该引脚相连。
9SS/DEM2IISET2 软启动引脚。SS/DEM2 引脚还会将 CH-2 设置为 DEM 或 FPWM 模式。外部电容器用于设置软启动期间 SS/DEM2 引脚电压的斜升速率。SS/DEM2 在软启动期间会覆盖 ISET2 电压。使用外部电压环路时，请使用 100pF 软启动电容器。SS/DEM2 和 AGND 之间的 60.4kΩ 电阻器会将 CH-2 设置为 DEM。CH-2 在 FPWM 模式下运行时无需该电阻器。
10EN2ICH-2 使能引脚。将 EN2 拉至 2V 以上会关断 SS/DEM2 下拉，并允许 CH-2 开始软启动序列。将 EN2 拉至 1V 以下会使 SS/DEM2 电容器放电，并使其保持低电平。当 SS/DEM2 放电时，两个通道的高侧和低侧栅极驱动器都保持低电平状态。
11DIR2ICH-2 方向命令输入。将 DIR2 引脚拉至 2V 以上会将转换器设置 为降压模式。将 DIR2 拉至 1V 以下会将转换器设置为升压模式。如果 DIR2 引脚保持开路，器件会检测到无效命令，并且在 MOSFET 栅极驱动器处于低电平状态的情况下禁用 CH-2。
12VDDP5V 内部 LDO 的输出。在 VDD 引脚和 AGND 之间连接一个 1μF 电容器。
13HV2I连接到 CH-2 控制器的 HV 端口。
14HB2ICH-2 高侧栅极驱动器自举电源。在该引脚和 SW2 之间连接一个 0.22μF 电容器。在该引脚与 SW2 之间连接一个齐纳二极管，以保护高侧驱动器免受过压影响。
15HO2OCH-2 高侧栅极驱动器输出。通过一条短的低电感路径连接到高侧 N 沟道 MOSFET 的栅极。
16SW2PCH-2 开关节点。直接连接到高侧 N 沟道 MOSFET 的源极。
17LO2OCH-2 低侧栅极驱动器输出。通过一条短的低电感路径连接到低侧 N 沟道 MOSFET 的栅极。
18PGNDG用于低侧栅极驱动器和 VCC 辅助电源的电源接地连接引脚。
19VCCPVCC 辅助电源引脚。在 VCC 引脚和 AGND 之间连接一个 2.2μF 电容器。
20LO1OCH-1 低侧栅极驱动器输出。通过一条短的低电感路径连接到低侧 N 沟道 MOSFET 的栅极。
21SW1PCH-1 开关节点。直接连接到高侧 N 沟道 MOSFET 的源极。
22HO1OCH-1 高侧栅极驱动器输出。通过一条短的低电感路径连接到高侧 N 沟道 MOSFET 的栅极。
23HB1ICH-1 高侧栅极驱动器自举电源输入。在该引脚和 SW1 之间连接一个 0.22μF 电容器。在该引脚与 SW1 之间连接一个齐纳二极管，以保护高侧驱动器免受过压影响。
24HV1I连接到 CH-1 控制器的 HV 端口。
25LDODRVOLDO MOSFET 驱动器。连接到 LDO MOSFET 栅极以获得 9V 稳压 VCC。此引脚不使用时，应保持悬空状态。
26DIR1ICH-1 方向命令输入。将 DIR1 引脚拉至 2V 以上会将转换器设置 为降压模式。将 DIR1 拉至 1V 以下会将转换器设置为升压模式。如果 DIR1 引脚保持开路，器件会检测到无效命令，并且在 MOSFET 栅极驱动器处于低电平状态的情况下禁用 CH-1。
27EN1ICH-1 使能引脚。将 EN1 拉至 2V 以上会关断 SS1 下拉，并允许 CH-1 开始软启动序列。将 EN1 拉至 1V 以下会使 SS1 电容器放电，并使其保持低电平。当 SS1 放电时，两个通道的高侧和低侧栅极驱动器都保持低电平状态。
28SS/DEM1IISET1 软启动引脚。SS/DEM1 引脚还会将 CH-1 设置为 DEM 或 FPWM 模式。外部电容器用于设置软启动期间 SS/DEM1 引脚电压的斜升速率。SS/DEM1 在软启动期间会覆盖 ISET1 电压。使用外部电压环路时，请使用 100pF 软启动电容器。SS/DEM1 和 AGND 之间的 60.4kΩ 电阻器会将 CH-1 设置为 DEM。CH-1 在 FPWM 模式下运行时无需该电阻器。
29COMP1OCH-1 跨导 (gm) 误差放大器的输出和 CH-1 PWM 比较器的反相输入。将环路补偿网络与该引脚相连。
30ISET1ICH-1 电流编程引脚。ISET1 上有 1V 的失调电压，即 CH-1 电感器电流与 (ISET1-1V) 成正比。在 DEM 下，当 ISET1 小于 1V 时，电感器电流为 0。在 FPWM 下，当 ISET1 小于 1V 时，电感器电流会反转。
31CSB1ICH-1 差分电流检测输入。CH-1 电流检测电阻器放置在这两个引脚之间。CSA1 引脚连接到功率电感器，CSB1 引脚连接到 LV 端口。
32CSA1I
33IMON1OCH-1 电流监测器引脚。一个电流源从该引脚流出。该电流源与 CH-1 电感器电流或 CH-1 升压模式输出电流（基于 CFG 选择）成正比。在 IMON1 和 AGND 之间放置一个端接电阻器和滤波电容器会产生一个表示 CH-1 直流电流电平的直流电压。IMON1 引脚上的内部 50μA 失调直流电流源将有效信号升高到接地噪声以上，从而提高了监测器抗噪性能。
34ERRHVO升压模式下误差放大器的输出。当 DIR1 为低电平时，此误差放大器处于活动状态。
35FBHVI升压模式的误差放大器的反相输入。当 DIR1 为低电平时，此误差放大器处于活动状态。
36OVPI内部过压比较器的反相输入。当 OVP 引脚电压上升至 1V 以上时，SS/DEM1 和 VSET 电容器会放电并保持低电平，直到 OVP 引脚降至 0.9V。
37SDAI/OI2C 接口的数据。如果未使用 SDA，则通过 10kΩ 电阻器拉至 VDD。
38SCLII2C 接口的时钟。如果未使用 SCL，则通过 10kΩ 电阻器拉至 VDD。
39SYNCOO时钟同步输出引脚。将 SYNCO 连接到下游器件 SYNCI 以实现三相或四相配置。此引脚不使用时，应保持悬空状态。
40SYNCII外部时钟的输入，用于覆盖自由运行内部振荡器。不使用时，将 SYNCI 引脚接地。不使用时，将 SYNCI 引脚接地保留为开路。
41OPTI多相配置引脚。将 OPT 引脚连接到 VDD 以实现四相运行。将 OPT 引脚连接到 AGND 以实现三相运行。
42OSCI通过 OSC 和 AGND 之间的单个电阻器对内部振荡器频率进行编程。
43AGNDG模拟接地基准。通过单点连接从外部将 AGND 连接到 PGND，以提高抗噪性能。
44CFGII2C 地址和 IMON 功能选择引脚。
45UVLOIUVLO 引脚用作主要启用引脚。当 UVLO 被拉至 1.25V 以下时，该器件处于低静态电流关断模式。当 UVLO 被拉至 1.25V 以上但低于 2.5V 时，该器件进入初始化模式。LDODRV 导通以控制外部 MOSFET 产生 VCC。VDD 和 VREF 也已建立。当 UVLO 被拉至 2.5V 以上时，器件已准备好运行。
46DT/SDI死区时间编程和紧急锁存关断引脚。在 DT/SD 和 AGND 之间连接的电阻器可设定高侧和低侧驱动器输出之间的死区时间。将 DT 引脚连接到 VDD 以激活内部自适应死区时间控制。当 DT/SD 引脚被拉至低电平时，器件进入锁存关断模式。
47IPKI峰值电流限制编程引脚。IPK 电压设置逐周期电流限制比较器的阈值。使用一个从 VREF 取电的电阻分压器以设置 IPK 电压。
48VSETI电压误差放大器基准输入引脚。当器件关断、EN1 为低电平或 DIR1 翻转时，VSET 引脚被拉低。使用一个从 VREF 取电的电阻分压器以设置 VSET 电压。将电容器连接到 VSET 以实现电压环路软启动。
—EP—封装的裸露焊盘。将 EP 焊接到较大的接地层以降低热阻。
(1) 注意：G = 地，I = 输入，O = 输出，P = 电源