LM5177 60V 宽 V_IN 双向四开关降压/升压控制器

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1 特性

宽输入电压范围（3.5V 至 60V，绝对最大值为 85V）
- V_(BIAS) > 3.5V 时，最小值为 2.8V
输出电压范围为 3.3V 至 60V
低关断 I_Q (3μA)
低工作 I_Q (60μA)
3% 的反向电流限制精度可实现精确的充电电流
平均输入和输出电流监测器或限制器
对 PWM 或模拟输入信号进行输出电压动态跟踪
可选的省电模式 (PSM) 可实现高轻负载效率
两个集成式高压电源 LDO，支持自动选择
2A 峰值电流逻辑电平栅极驱动器
- 集成式自举二极管
- 自举过压和欠压保护
在所有工作模式下（升压、降压/升压、降压）频率固定
- 可选的强制 PWM 模式
- 开关频率高达 600kHz 可实现小解决方案和元件尺寸
- 外部时钟同步
可选展频运行
可调节欠压保护
断续过流保护和短路保护

2 应用

非隔离式直流/直流电源（商用直流/直流、远程无线电单元、电机驱动控制）
备用电源系统（备用电池、消防安全）
工业 PC（单板计算机）
医疗 PSU（制氧机）
以太网供电（路由器）
太阳能电源（太阳能充电控制器）

3 说明

LM5177 是一款四开关降压/升压控制器。无论输入电压是高于、等于还是低于调节后的输出电压，该器件均可提供稳定的输出电压。在省电模式下，该器件具有低静态电流，因此可在低输出负载条件下实现高效率。LM5177 以固定开关频率运行，该开关频率可通过 RT 或 SYNC 引脚设置。在降压、升压和降压/升压运行期间，开关频率保持不变。集成的可选平均电流监测器可帮助监测并限制 LM5177 的输入和输出电流。此功能还支持使用恒流 (CC) 和恒压 (CV) 模式为备用电源元件（如电池或电容器）充电。

封装信息

器件型号	封装 ⁽¹⁾	封装尺寸（标称值）
LM5177	DCP038	9.7mm × 4.4mm

(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的可订购产品附录。

效率与输入电压间的关系 (I_O = 4.5A)

简化版原理图

4 引脚配置和功能

图 4-1 38 引脚 DCP HTSSOP 引脚图

表 4-1 引脚功能 LM5177

引脚		类型⁽¹⁾	说明
名称	编号	类型⁽¹⁾	说明
AGND	17	G	器件的模拟接地
BIAS	1	I	VCC 偏置稳压器的可选输入。从外部电源而不是 VIN 为 VCC 供电可以降低高 V_IN 时的功率损耗。如果应用未使用 BIAS 引脚电源，则连接引脚 GND
CFG	13	I/O	器件配置引脚。在 CFG 引脚之间连接一个电阻器以选择器件在展频 (DRSS)、短路保护（断续模式）、电流限制或电流监控下的运行。
COMP	18	O	误差放大器的输出。COMP 和 AGND 之间连接的外部 RC 网络对输出电压反馈环路的稳压器进行补偿。
CSA	37	I	电感器峰值电流检测正输入。使用低电流开尔文连接将 CSA 连接到外部电流检测电阻器的正极侧。
CSB	38	I	电感器峰值电流检测负输入。使用低电流开尔文连接将 CSB 连接到外部电流检测电阻器的负极侧。
DTRK	10	I	用于输出电压动态跟踪的数字 PWM 输入引脚。不要将这个引脚悬空。如果不使用此功能，则将该引脚连接至 VCC 或 GND。
EN/UVLO	4	I	使能引脚。该引脚用于启用和禁用器件。如果该引脚低于 0.6V，器件将关断。该引脚必须升至 0.65V 以上才能启用器件。该引脚是器件内部基准电路和输入电压 UVLO 比较器输入的使能引脚。
FB	19	I	用于输出电压调节的反馈引脚。在转换器的输出端到 FB 引脚之间连接一个电阻分压器网络。
HB1	35	P	降压半桥的自举电源引脚。HB1 引脚和 SW1 引脚之间各自需要一个外部电容器，以便为高侧 MOSFET 栅极驱动器提供偏置。
HO1	34	O	降压半桥的高侧栅极驱动器输出
HO1_LL	8	O	HO1 栅极信号的逻辑电平输出。将该接地基准 PWM 信号连接到可选的外部栅极驱动器输入。如果未使用此功能，则不对此引脚进行外部连接。
HB2	26	P	升压半桥的自举电源引脚。HB2 引脚和 SW2 引脚之间各自需要一个外部电容器，以便为高侧 MOSFET 栅极驱动器提供偏置。
HO2	27	O	升压半桥的高侧栅极驱动器输出
HO2_LL	9	O	HO2 栅极信号的逻辑电平输出。将该接地基准 PWM 信号连接到可选的外部栅极驱动器输入。如果未使用此功能，则不对此引脚进行外部连接。
IMONOUT	6	O	电流监控输出引脚。可选电流监控的电压控制电流源的输出。将引脚连接到电阻器以检测其两端的电压。如果输出或输入电流检测放大器配置为限流器、则在 IMONOUT 和 AGND 之间连接的外部 RC 网络会补偿电流反馈环路的稳压器。将 IMONOUT 引脚连接至 VCC 可禁用相应的块并降低静态电流
ISNSN	22	I	输出或输入电流检测放大器的负检测输入。ISNSN 和 ISNSP 之间连接的可选电流检测电阻器可以位于功率级的输入侧或输出侧。如果禁用了电流监测器，请将 ISNSN 接地
ISNSP	23	I	输出或输入电流检测放大器的正检测输入。ISNSN 和 ISNSP 之间连接的可选电流检测电阻器可以位于功率级的输入侧或输出侧。如果禁用了电流监测器，请将 ISNSN 接地
LO1	32	O	降压半桥的低侧栅极驱动器输出
LO2	29	O	升压半桥的低侧栅极驱动器输出
MODE	12	I	用于选择器件运行模式的数字输入。如果该引脚被拉至低电平，则会启用省电模式 (PSM)。如果该引脚被拉至高电平，则会启用强制 PWM 或 CCM 运行模式。运行期间可以动态更改此配置。不要将这个引脚悬空。
NC	2	NC	无内部连接
NC	5	NC	无内部连接
NC	21	NC	无内部连接
NC	24	NC	无内部连接
NC	28	NC	无内部连接
NC	33	NC	无内部连接
nFLT	7	O	用于故障指示或电源正常状态指示的开漏输出引脚。当 FB 超出标称输出电压调节窗口的 ±10% 调节窗口时，该引脚被拉至低电平。如果未使用 nFLT 引脚功能，该引脚可保持悬空。
PowerPAD	PAD	G	将 PowerPAD 连接到模拟接地。使用散热过孔连接到 PCB 接地平面以改善功率耗散。
PGND	30	G	电源地。此引脚是低侧栅极驱动器的高电流接地连接，用于内部 VCC 稳压器。
RT	15	I/O	开关频率编程引脚。一个外部电阻器连接到 RT 引脚和 AGND 以设置开关频率。
SLOPE	14	I	在 SLOPE 引脚和 AGND 之间连接的电阻器提供斜率补偿斜坡，以在降压和升压模式下实现稳定的电流模式运行。
SS/ATRK	16	I/O	软启动编程引脚。SS 引脚和 AGND 引脚之间的电容器可对软启动时间进行编程。模拟输出电压跟踪引脚。可通过将引脚连接至可变电压基准（例如，通过数模转换器）对 VOUT 调节目标进行编程。内部电路选择施加到引脚的最低电压。
SW1	36	P	降压半桥的电感器开关节点
SW2	25	P	升压半桥的电感器开关节点
SYNC	11	I	同步时钟输入。内部振荡器可以在运行期间与外部时钟同步。如果输出或输入电流检测放大器配置为限流器拉取，则该引脚在启动期间处于低电平，器件会将电流限制方向切换到负极性。不要将这个引脚悬空。如果不使用此功能，则将该引脚连接至 VCC。
VCC	31	P	内部线性偏置稳压器输出。在 VCC 与 PGND 之间连接一个陶瓷去耦电容器。
VIN	3	I	器件的输入电源和检测输入。将 VIN 连接到功率级的电源电压。
VOUT	20	I	VOUT 检测输入。连接到功率级输出轨。

(1) I = 输入，O = 输出，I/O = 输入或输出，G = 接地，P = 电源，NC = 无连接

5 规格

5.1 绝对最大额定值

在推荐的 –40°C 至 150°C 工作结温范围内测得（除非另有说明）⁽¹⁾

		最小值	最大值	单位
输入	BIAS 至 AGND	-0.3	50	V
输入	VIN 至 AGND	-0.3	85	V
输入	EN/UVLO 至 AGND	-0.3	V_(VIN) + 0.3	V
输入	ATRK/SS、DTRK、RT、SYNC、MODE、SLOPE、CFG 至 AGND⁽²⁾	-0.3	5.8	V
输入	FB 到 AGND	-0.3	5.8	V
输入	CSA、CSB 至 AGND（直流）	-5	85	V
输入	SW1、SW2 至 AGND（直流）	-5	85	V
输入	HB1 至 SW1、CSA、CSB	-0.3	5.5⁽⁵⁾	V
输入	HB1 至 SW1、CSA、CSB	-0.3	6.4	V
输入	HB2 至 SW2、CSA、CSB	-0.3	5.5⁽⁵⁾	V
输入	HB2 至 SW2、CSA、CSB	-0.3	6.4	V
输入	SW1 至 CSA、CSB	-0.3	0.3	V
输入	PGND 至 AGND	-0.3	0.3	V
输出	VCC 到 AGND	-0.3	5.5	V
输出	VOUT 至 AGND	-0.3	85	V
输出	LO1、LO2 至 PGND（直流）	-0.3	V_(VCC)+0.3	V
输出	nFLT 至 AGND	-0.3	5.8	V
输出	HO1 至 SW1	-0.3	V_(HB1)+0.3	V
输出	HO2 至 SW2	-0.3	V_(HB2)+0.3	V
输出	HO1、HO2、ISNSP、ISNSN、HB1、HB2 至 AGND（直流）	-0.3	85	V
输出	COMP、IMONOUT 至 AGND⁽³⁾	-0.3	5.8	V
贮存温度，T_STG		-55	150	°C
工作结温，T_J⁽⁴⁾		-40	150	°C

(1) 应力超出绝对最大额定值 下面列出的值可能会对器件造成永久损坏。这些列出的值仅仅是应力等级，这并不表示器件在这些条件下以及在建议运行条件 以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。

(2) 未指定向该引脚施加外部电压。

(3) 该引脚具有内部最大电压钳位，可处理高达 1.6mA 的电流。

(4) 高结温会缩短工作寿命。结温高于 125°C 时，工作寿命会缩短。

(5) 当电压大于指定的最大值时，工作寿命会缩短

5.2 处理额定值

				值	单位
V_(ESD)	静电放电	人体放电模型 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准⁽¹⁾		±2000	V
		充电器件模型 (CDM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准⁽²⁾	转角引脚	±750
		充电器件模型 (CDM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准⁽²⁾	其他引脚	±500

(1)
JEDEC 文档 JEP155 指出：500V HBM 时能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。若部署必要的预防措施，则可以在低于 500V HBM 时进行生产。列为 ±2000V 的引脚实际上可能具有更高的性能。

(2) JEDEC 文档 JEP157 指出：250V CDM 时能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。如果具备必要的预防措施，则可以在低于 250V CDM 时进行生产。列为 ±500V 的引脚实际上可能具有更高的性能。

5.3 建议运行条件

在推荐的 –40°C 至 150°C 工作结温范围内测得（除非另有说明）⁽¹⁾

		最小值	标称值	最大值	单位
V_(VIN)	输入电压检测	2.9		60	V
V_(VOUT)	输出电压检测	3.3		60	V
V_(IMON)	ISNSP、ISNSN	2.8		60	V
V_(VCC)	VCC 电压	3.6		5.3	V
C_(VCC)	VCC 稳压器有效输出电容	10			µF
V_FB	FB 输入	0		V_(VCC) +0.3	V
V_IL	逻辑引脚低电平			0.4	V
V_IH	逻辑引脚高电平	1.3			V
f_SW	典型开关频率	100		600	kHz
f_(SYNC)	同步开关频率限制	100		600	kHz
	每个驱动器输出的最大建议栅极电荷。f_sw = 600kHz V_(BIAS) = 12V			42	nC
	电感器电流纹波，以峰值电流限制为基准	15	20		%
	相对于 RT 中心频率的同步频率范围			±45	%
	同步输入最短关断时间或导通时间	120			ns
f_(DTRK)	跟踪输入频率范围	150	500		kHz
	跟踪输入最短关断时间或导通时间	120			ns
	ISNSN 至 ISNSP 的差分电压		50	55	mV
T_J	工作结温⁽²⁾	-40		125	°C

(1) 运行额定值是指器件预期正常工作的条件。有关规格和测试条件，请参阅“电气特性”。

(2) 高结温会缩短工作寿命。结温高于 125°C 时，工作寿命会缩短。