ZHCSWL4 June   2024 LM5171

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
      1. 6.1.1 器件配置 (CFG) 和 I2C 地址
      2. 6.1.2 IC 运行模式的定义
    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) 和控制器启用或禁用
      3. 6.3.3  高电压输入（HV1、HV2）
      4. 6.3.4  电流检测放大器
      5. 6.3.5  控制命令
        1. 6.3.5.1 通道使能命令（EN1、EN2）
        2. 6.3.5.2 方向命令（DIR1 和 DIR2）
        3. 6.3.5.3 通道电流设置命令（ISET1 和 ISET2）
      6. 6.3.6  通道电流监测器（IMON1、IMON2）
        1. 6.3.6.1 单个通道电流监测器
        2. 6.3.6.2 多相总电流监测
      7. 6.3.7  逐周期峰值电流限制 (IPK)
      8. 6.3.8  内部电流环路误差放大器
      9. 6.3.9  外部电压环路误差放大器
      10. 6.3.10 软启动、二极管仿真和强制 PWM 控制（SS/DEM1 和 SS/DEM2）
        1. 6.3.10.1 通过 SS/DEM 引脚进行软启动控制
        2. 6.3.10.2 DEM 编程
        3. 6.3.10.3 FPWM 编程以及动态 FPWM 和 DEM 更改
        4. 6.3.10.4 SS 引脚作为重启计时器
          1. 6.3.10.4.1 OVP 中的重启计时器
          2. 6.3.10.4.2 DIR 更改后的重启计时器
      11. 6.3.11 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）
      12. 6.3.12 紧急锁存关断 (DT/SD)
      13. 6.3.13 PWM 比较器
      14. 6.3.14 振荡器 (OSC)
      15. 6.3.15 同步到外部时钟（SYNCI、SYNCO）
      16. 6.3.16 过压保护 (OVP)
      17. 6.3.17 多相配置（SYNCO、OPT）
        1. 6.3.17.1 多相星型配置
        2. 6.3.17.2 两相、三相或四相并行运行菊花链配置
        3. 6.3.17.3 六相或八相并行运行菊花链配置
      18. 6.3.18 热关断
    4. 6.4 编程
      1. 6.4.1 动态死区时间调整
      2. 6.4.2 UVLO 编程
    5. 6.5 寄存器
      1. 6.5.1 I2C 串行接口
      2. 6.5.2 I2C 总线运行
      3. 6.5.3 时钟延展
      4. 6.5.4 数据传输格式
      5. 6.5.5 从定义的寄存器地址进行单次读取
      6. 6.5.6 从定义的寄存器地址开始进行顺序读取
      7. 6.5.7 对定义的寄存器地址进行单次写入
      8. 6.5.8 从定义的寄存器地址开始进行顺序写入
      9. 6.5.9 REGFIELD 寄存器
  8. 7 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
      1. 7.1.1 小信号模型
        1. 7.1.1.1 电流环路小信号模型
        2. 7.1.1.2 电流环路补偿
        3. 7.1.1.3 电压环路小信号模型
        4. 7.1.1.4 电压环路补偿
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 60A、双相、48V 至 12V 双向转换器
        1. 7.2.1.1 设计要求
        2. 7.2.1.2 详细设计过程
          1. 7.2.1.2.1  确定占空比
          2. 7.2.1.2.2  振荡器编程
          3. 7.2.1.2.3  功率电感器、RMS 和峰值电流
          4. 7.2.1.2.4  电流检测 (RCS)
          5. 7.2.1.2.5  电流设置限制 (ISETx)
          6. 7.2.1.2.6  峰值电流限制
          7. 7.2.1.2.7  功率 MOSFET
          8. 7.2.1.2.8  辅助电源
          9. 7.2.1.2.9  自举二极管
          10. 7.2.1.2.10 OVP
          11. 7.2.1.2.11 死区时间
          12. 7.2.1.2.12 通道电流监测器 (IMONx)
          13. 7.2.1.2.13 UVLO 引脚用途
          14. 7.2.1.2.14 HVx 引脚配置
          15. 7.2.1.2.15 环路补偿
          16. 7.2.1.2.16 软启动
          17. 7.2.1.2.17 PWM 转换为 ISET 引脚上的电压
          18. 7.2.1.2.18 正确端接未使用的引脚
        3. 7.2.1.3 应用曲线
          1. 7.2.1.3.1 效率
          2. 7.2.1.3.2 阶跃负载响应
          3. 7.2.1.3.3 双通道交错运行
          4. 7.2.1.3.4 典型启动和关断
          5. 7.2.1.3.5 DEM 和 FPWM
          6. 7.2.1.3.6 DEM 和 FPWM 之间的模式转换
          7. 7.2.1.3.7 ISET 跟踪和预充电
          8. 7.2.1.3.8 保护功能
    3. 7.3 电源相关建议
    4. 7.4 布局
      1. 7.4.1 布局指南
      2. 7.4.2 布局示例
  9. 8 器件和文档支持
    1. 8.1 器件支持
      1. 8.1.1 开发支持
    2. 8.2 接收文档更新通知
    3. 8.3 支持资源
    4. 8.4 商标
    5. 8.5 静电放电警告
    6. 8.6 术语表
  10. 9 修订历史记录
  11. 10机械、封装和可订购信息

5.5 电气特性

典型值对应于 TJ = 25°C。最小和最大限值适用于 TJ = –40°C 至 150°C 温度范围。除非另有说明，否则 FOSC = 100kHz；VVCC = 10V；VHV1 = VHV2 = VHV-Port = 48V 且 VLV-Port = 12V。
符号 参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
HV 端口（HV1、HV2）
ISHUTDOWN1 关断模式下的 HV1 引脚电流 VUVLO = 0V 10 µA
ISHUTDOWN2 关断模式下的 HV2 引脚电流 VUVLO = 0V 10 µA
IOPERATING 运行时的 HV1 和 HV2 引脚电流 VUVLO > 2.6V，VVCC > 9V 1 mA
VCC 辅助电源 (VCC)
VVCC_reg VCC LDO 调节设置点 VHV1 > 10V 8.55 9 9.45 V
VCCUVLO VCC 欠压检测 VCC 下降 7.7 8 8.2 V
VCCHYS VCC UVLO 迟滞 VCC 上升 8.2 8.5 8.7 V
IVCC_SD 关断模式下的 VCC 灌电流 VUVLO = 0V，VVCC = 10V 25 µA
IVCC_SB 待机模式下的 VCC 灌电流：无开关 VUVLO > 2.6V，VVCC > 9V，EN1 = EN2 = 0V 10 mA
VDD 模拟辅助电源(VDD)
VVDD VDD 电压 VUVLO > 2.6V，VVCC > 9V 4.75 5 5.25 V
VDDUV VDD 欠压检测 VDD 下降 4.25 4.5 4.75 V
VDDHYS VDD UVLO 迟滞 VDD 上升至高于 VDDUV 0.1 0.2 0.3 V
IVDD VDD 拉电流限值 VVDD = 4.6V 10 mA
电压基准 (VREF)
VREF 电压基准 VUVLO > 2.6V，VVCC > 9V，VVDD > VDDUV 3.465 3.500 3.535 V
IVREF VREF 拉电流限值 VVREF = 3.5V 2 mA
主器件开/关控制 (UVLO)
VUVLO_TH UVLO 解除阈值 UVLO 电压上升 2.4 2.5 2.6 V
IHYS UVLO 迟滞电流 VUVLO > 2.6V 时的 UVLO 拉电流 21 25 29 µA
VRES UVLO 关断和 IC 复位电压阈值 UVLO 电压下降 1 1.25 1.5 V
UVLO 关断解除  UVLO 电压上升至高于 VRES 0.15 0.25 0.35 V
tUVLO UVLO 2.5V 阈值干扰滤波器 UVLO 上升和下降电压 2.5 µs
tVRES UVLO 1.25V VRES 阈值干扰滤波器  5 10 µs
UVLO 内部下拉电流 100 nA
使能输入 EN1 和 EN2
VIL 使能输入低电平状态 禁用驱动器输出 1.0 V
VIH 使能输入高电平状态 启用驱动器输出 2.0 V
内部下拉阻抗 EN1、EN2 逻辑输入内部下拉电阻器 1 MΩ
EN 干扰滤波时间（上升沿和下降沿） 2.5 µs
方向命令（DIR1、DIR2）
VDIR1、VDIR2 从 LV 端口流向 HV 端口的电流的命令（升压模式 12V 至 48V），分别用于 CH-1 和 CH-2 由外部电路主动拉至低电平 1 V
VDIR1、VDIR2 从 HV 端口流向 LV 端口的电流的命令（降压模式 48V 至 12V），分别用于 CH-1 和 CH-2 由外部电路主动拉至高电平 2 V
VDIR1、VDIR2 待机（无效的 DIR 命令） DIR 引脚（DIR1 或 DIR2）既不是高电平有效，也不是低电平有效 1.5 V
DIR 干扰滤波器（上升沿和下降沿） 上升沿和下降沿 10 µs
ISET 输入（ISET1、ISET2）
ISET 直流失调电压 1.0 V
GISET 稳压电感器直流电流检测电压到 ISET 电压的增益 |VCSA – VCSB| = 50mV 25 mV/V
ISET 内部下拉电流阱 75 200 nA
输出电流监测器（IMON1、IMON2）
IMON1 和 IMON2 电流源的增益与通道电流检测电压间的关系 |CSA-CSB| = 50mV，CONFIG =“电感器电流监测器”，VDIR > 2V 2 µA/mV
IMON1 和 IMON2 电流源的增益与通道电流检测电压间的关系 |CSA-CSB| = 50mV，CONFIG =“电感器电流监测器”，VDIR < 1V 2 uA/mV
IMON1 和 IMON2 电流源的增益与通道电流检测电压间的关系 |CSA-CSB| = 50mV，CONFIG =“输出电流监测器”，VDIR < 1V，占空比 = 0.75 0.475 0.5 0.525 uA/mV
IMON1 和 IMON2 电流源的增益与通道电流检测电压间的关系 |CSA-CSB| = 10mV，CONFIG =“电感器电流监测器”，VDIR > 2V 2 uA/mV
IMON1 和 IMON2 电流源的增益与通道电流检测电压间的关系 |CSA-CSB| = 10mV，CONFIG =“电感器电流监测器”，VDIR < 1V 1.96 2 2.04 uA/mV
IMON1 和 IMON2 电流源的增益与通道电流检测电压间的关系 |CSA-CSB| = 10mV，CONFIG =“输出电流监测器”，VDIR < 1V，占空比 = 0.75 0.475 0.5 0.525 uA/mV
IMON1 和 IMON2 直流失调电流 |CSA-CSB| = 0mV 50 µA
电流检测放大器（两个通道）
GCS_BK1 降压模式下放大器输出到电流检测电压的增益 |VCSA – VCSB| = 50mV，VDIR > 2V 40 V/V
GCS_BST1 升压模式下放大器输出到电流检测电压的增益 |VCSA – VCSB| = 50mV，VDIR < 1V 40 V/V
GCS_BK2 降压模式下放大器输出到电流检测电压的增益 |VCSA – VCSB| = 10mV，VDIR > 2V 40 V/V
GCS_BST2 升压模式下放大器输出到电流检测电压的增益 |VCSA – VCSB| = 10mV，VDIR < 1V 40 V/V
跨导放大器（COMP1、COMP2）
Gm 跨导 100 µA/V
ICOMP 输出拉电流限值 VISET = 4V，|VCSA – VCSB| = 0mV 250 µA
输出灌电流限值 VISET = 0V，降压模式下 VCSA – VCSB = 50mV，或升压模式下 VCSA – VCSB = -50mV -250 µA
电压环路误差放大器（VSET、LVFB、LVERR、HVFB、HVERR）
AOL 开环增益 VVCC > 9V，VVDD > VDDUV 80 dB
FBW 单位带宽增益积 2.1 MHz
VOS 输入失调电压 5 mV
VERR_MIN 最小放大器输出电压 拉电流 2mA 4 V
VERR_MAX 最大放大器输出电压 灌电流 2mA 0.5 V
PWM 比较器
COMP 至输出延迟 50 ns
COMP 至 PWM 比较器失调电压 1 V
TOFF_MIN 最短关断时间 100 150 ns
峰值电流限制 (IPK)
GIPK_BK1 在降压模式下，从电流检测电压到 IPK 引脚上给定的逐周期限制阈值电压的增益 VIPK = 3V，VDIR > 2V 45 50 55 mV/V
GIPK_BK2 在降压模式下，从电流检测电压到 IPK 引脚上给定的逐周期限制阈值电压的增益 VIPK = 1V，VDIR > 2V 45 50 55 mV/V
GIPK_BST1 在升压模式下，从电流检测电压到 IPK 引脚上给定的逐周期限制阈值电压的增益 VIPK = 3V，VDIR < 1V 45 50 55 mV/V
GIPK_BST2 在升压模式下，从电流检测电压到 IPK 引脚上给定的逐周期限制阈值电压的增益 VIPK = 1V，VDIR < 1V 45 50 55 mV/V
过压保护 (OVP)
OVP 阈值 0.99 1 1.01 V
OVPHYS OVP 迟滞 100 mV
tOVP OVP 干扰滤波器 5 us
振荡器 (OSC)
FOSC 振荡器频率 1 ROSC = 41.5kΩ，SYNCI 引脚上无外部时钟信号 90 100 110 kHz
振荡器频率 2 ROSC = 4.15kΩ，SYNCI 引脚上无外部时钟信号 900 1000 1100 kHz
VOSC OSC 引脚直流电压 OSC 直流电平 1 V
同步时钟输入 (SYNCI)
VSYNIH 高电平状态的 SYNCI 输入阈值 2 V
VSYNIL 低电平状态的 SYNCI 输入阈值 1 V
建立同步的延迟 0.8 x FOSC < FSYNCI < 1.2 x Fosc 200 us
内部下拉阻抗 VSYNCI = 2.5V 1000 kΩ
同步时钟输出 (SYNCO)
VSYNOH SYNCO 高电平状态 2.5 V
VSYNOL SYNCO 低电平状态 0.4 V
SYNCO 处于高电平状态时的拉电流 VSYNCO = 2.5V 1 mA
SYNCO 处于低电平状态时的灌电流 VSYNCO = 0.5V 1 mA
SYNCO 脉冲宽度 60 90 120 ns
多相菊花链连接的 SYNCO 脉冲延迟 VOPT > 2V，RSYNCO > 61.9kΩ 90 度数
VOPT < 1V，RSYNCO > 61.9kΩ 120 度数
自举（HB1、HB2）
VHB-UV 自举欠压阈值 (VHB – VSW) 电压上升 6 6.5 7 V
VHB-UV-HYS 自举欠压迟滞 0.5 V
IHB_LK 自举静态电流 VHB – VSW = 10V，VHO – VSW = 0V 100 µA
高侧栅极驱动器（HO1、HO2）
VOLH HO 低电平状态输出电压 IHO = 100mA 0.1 V
VOHH HO 高电平状态输出电压 IHO = -100mA，VOHH = VHB - VHO 0.15 V
HO 上升时间（10% 至 90% 脉冲幅度） CLD = 1000pF 5 ns
HO 下降时间（90% 至 10% 脉冲幅度） CLD = 1000pF 4 ns
IOHH HO 峰值拉电流 VHB – VSW = 10V 4 A
IOLH HO 峰值灌电流 VHB – VSW = 10V 5 A
低侧栅极驱动器（LO1、LO2）
VOLL LO 低电平状态输出电压 ILO = 100mA 0.1 V
VOHL LO 高电平状态输出电压 ILO = -100mA，VOHL = VVCC - VLO 0.15 V
LO 上升时间（10% 至 90% 脉冲幅度） CLD = 1000pF 5 ns
LO 下降时间（90% 至 10% 脉冲幅度） CLD = 1000pF 4 ns
IOHL LO 峰值拉电流 VVCC = 10V 4 A
IOLL LO 峰值灌电流 VVCC = 10V 5 A
从 CH-2 到 CH-1 的交错相位延迟 (OPT)
VOPTL OPT 输入低电平状态 OPT="0" 1.0 V
VOPTH OPT 输入高电平状态 OPT="1" 2.0 V
在降压模式下为 HO2rising -HO1rising，在升压模式下为 LO2rising -LO1rising 对于菊花链交错运行模式下的三相，OPT = "0" 240 度数
在降压模式下为 HO2rising -HO1rising，在升压模式下为 LO2rising -LO1rising 对于菊花链交错运行模式下的单相、两相或四相，OPT = "1" 180 度数
内部下拉阻抗 1 MΩ
死区时间和锁存关断 (DT/SD)
tDT LO 下降沿到 HO 上升沿延迟 RDT = 19.1kΩ 50 ns
HO 下降沿到 LO 上升沿延迟 RDT = 19.1kΩ 50 ns
VDT 用于死区时间编程的直流电压电平 1.2 V
用于自适应死区时间编程的直流电压电平 3.1 V
VADPT 用于为自适应死区时间方案启用交叉输出的 HO-SW 或 LO-GND 电压阈值 VVCC > 9V，(VHB – VSW) > 8V，HO 或 LO 电压下降 1.5 V
tADPT LO 下降沿到 HO 上升沿延迟 VDT = VVDD 40 ns
HO 下降沿到 LO 上升沿延迟 VDT = VVDD 40 ns
tSD 锁存关断干扰滤波器 1.875 2.5 3.125 µs
RSD 关断锁存下拉电阻 与外部下拉 NFET 串联的电阻器 2 kΩ
软启动和强制 PWM 以及二极管仿真编程（SS/DEM1、SS/DEM2）
ISS 启动期间的 SS 充电电流源 VSS ≤ 3.3V，VEN > 2V，VUVLO > 2.5V，DIR < 1 或 DIR > 2 70 µA
ISS 启动后的 SS 充电电流源 VSS ≥ 3.9V，VEN > 2V，VUVLO > 2.5V，DIR < 1 或 DIR > 2 50 µA
SS 至 gm 输入失调电压 1 V
RSS SS 放电器件 Rds(ON) VSS = 2V 20 Ω
VSS_LOW SS 放电完成阈值 通过内部逻辑放电后 0.3 V
配置 (CFG)
RCFG1 I2C 地址：b0100000。IMON = 电感器电流 0 kΩ
RCFG2 I2C 地址：b0100001。IMON = 电感器电流 0.316 0.324 kΩ
RCFG3 I2C 地址：b0100010。IMON = 电感器电流 0.649 0.665 kΩ
RCFG4 I2C 地址：b0100011。IMON = 电感器电流 1.1 1.13 kΩ
RCFG5 I2C 地址：b0100100。IMON = 电感器电流 1.65 1.69 kΩ
RCFG6 I2C 地址：b0100101。IMON = 电感器电流 2.43 2.49 kΩ
RCFG7 I2C 地址：b0100110。IMON = 电感器电流 3.32 3.4 kΩ
RCFG8 I2C 地址：b0100111。IMON = 电感器电流 4.53 4.64 kΩ
RCFG9 I2C 地址：b0100111。IMON = 输出电流 6.65 6.81 kΩ
RCFG10 I2C 地址：b0100110。IMON = 输出电流 10.2 10.5 kΩ
RCFG11 I2C 地址：b0100101。IMON = 输出电流 13.7 14.0 kΩ
RCFG12 I2C 地址：b0100100。IMON = 输出电流 18.7 19.1 kΩ
RCFG13 I2C 地址：b0100011。IMON = 输出电流 26.1 26.7 kΩ
RCFG14 I2C 地址：b0100010。IMON = 输出电流 37.4 38.3 kΩ
RCFG15 I2C 地址：b0100001。IMON = 输出电流 60.4 61.9 kΩ
RCFG16 I2C 地址：b0100000。IMON = 输出电流 95.3 97.6 kΩ
I2C 接口（SCL、SDA）
VSDAL SDA 输入低电平状态 1.0 V
VSDAH SDA 输入高电平状态 2.0 V
VSCLL SCL 输入低电平状态 1.0 V
VSCLH SCL 输入高电平状态 2.0 V
热关断
TJ_SD 热关断 155 175 ℃
热关断迟滞 15 ℃