ZHCSZ90 November   2025 LM51251A-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  器件配置（CFG 引脚）
      2. 6.3.2  器件和相位启用/禁用（UVLO/EN、EN2）
      3. 6.3.3  双器件运行
      4. 6.3.4  开关频率和同步 (SYNCIN)
      5. 6.3.5  双随机展频 (DRSS)
      6. 6.3.6  运行模式（BYPASS、DEM、FPWM）
      7. 6.3.7  VCC 稳压器，BIAS（BIAS 引脚、VCC 引脚）
      8. 6.3.8  软启动（SS 引脚）
      9. 6.3.9  VOUT 编程（VOUT、ATRK、DTRK）
      10. 6.3.10 保护功能
        1. 6.3.10.1 VOUT 过压保护 (OVP)
        2. 6.3.10.2 热关断 (TSD)
      11. 6.3.11 故障指示器（nFAULT 引脚）
      12. 6.3.12 斜率补偿（CSP1、CSP2、CSN1、CSN2）
      13. 6.3.13 电流检测设置和开关峰值电流限制（CSP1、CSP2、CSN1、CSN2）
      14. 6.3.14 输入电流限制和监测（ILIM、IMON、DLY）
      15. 6.3.15 最大占空比和最小可控导通时间限制
      16. 6.3.16 信号抗尖峰脉冲概述
      17. 6.3.17 MOSFET 驱动器、集成式自举二极管和断续模式故障保护（LOx、HOx、HBx 引脚）
      18. 6.3.18 I2C 特性
        1. 6.3.18.1 寄存器 VOUT (0x0)
        2. 6.3.18.2 寄存器配置 1 (0x1)
        3. 6.3.18.3 寄存器配置 2 (0x2)
        4. 6.3.18.4 寄存器配置 3 (0x3)
        5. 6.3.18.5 寄存器运行状态 (0x4)
        6. 6.3.18.6 寄存器状态字节 (0x5)
        7. 6.3.18.7 寄存器清除故障 (0x6)
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 关断状态
    5. 6.5 编程
      1. 6.5.1 I2C 总线运行
  8. 7 LM51251A-Q1 寄存器
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 反馈补偿
      2. 8.1.2 非同步应用
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1  确定相位总数
        2. 8.2.2.2  确定占空比
        3. 8.2.2.3  定时电阻器 RT
        4. 8.2.2.4  电感器选型 Lm
        5. 8.2.2.5  电流检测电阻器 (RCS)
        6. 8.2.2.6  电流检测滤波器 RCSFP、RCSFN、CCS
        7. 8.2.2.7  低侧电源开关 QL
        8. 8.2.2.8  高侧电源开关 QH
        9. 8.2.2.9  缓冲组件
        10. 8.2.2.10 Vout 编程
        11. 8.2.2.11 输入电流限制 (ILIM/IMON)
        12. 8.2.2.12 UVLO 分压器
        13. 8.2.2.13 软启动
        14. 8.2.2.14 CFG 设置
        15. 8.2.2.15 输出电容器 Cout
        16. 8.2.2.16 输入电容器 Cin
        17. 8.2.2.17 自举电容器
        18. 8.2.2.18 VCC 电容器 CVCC
        19. 8.2.2.19 BIAS 电容器
        20. 8.2.2.20 VOUT 电容器
        21. 8.2.2.21 环路补偿
      3. 8.2.3 应用曲线
        1. 8.2.3.1 效率
        2. 8.2.3.2 稳态波形
        3. 8.2.3.3 阶跃负载响应
        4. 8.2.3.4 同步操作
        5. 8.2.3.5 交流环路响应曲线
        6. 8.2.3.6 热性能
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    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

6.3.6 运行模式（BYPASS、DEM、FPWM）

该器件支持旁路模式、强制 PWM (FPWM) 和二极管仿真模式 (DEM) 运行。该模式可以动态更改，并由 MODE 引脚 或通过 I2C 编程（OPERATION_MODE 位）设置。当 VOUT < VI 时，旁路模式会自动激活。器件运行模式在 VMODE < 0.4V 时设置为 DEM，在 VMODE > 1.2V 时设置为 FPWM。在双器件堆叠运行中，让两个器件使用相同的模式。

表 6-3 模式引脚设置
运行模式 MODE 引脚
DEM VMODE < 0.4V
FPWM VMODE > 1.2V

在二极管仿真模式 (DEM) 下，可阻止电流从 VOUT 流向 VI。在高侧导通时间内监测每相的 SW 引脚电压，当电压降至零电流检测阈值 VZCD 以下时，高侧开关会关断。对于轻负载，该器件在不连续导通模式 (DCM) 下工作，最终会跳过脉冲，从而提高轻负载效率。当两个相位都处于运行状态（EN2 = 高电平）时，两个相位都会在轻负载条件下以 DCM 运行，并且最后会跳过脉冲。在堆叠式器件配置中，所有相位都会根据自身的零比较器信号独立运行。在 DEM 运行模式下，当 COMP 低于 460mV 时，控制器会开始跳过脉冲。使用 方程式 5 计算输入电流的跳过入口点，使用 方程式 6 计算输出电流的跳过入口点。

方程式 5. II_skip=1.5μ×VIL0.48×fSW40K+250μ×RSNS×VIL
方程式 6. IOUT_skip=VIVOUT×VIL×1.5μ0.48×fSW40K+250μ×RSNS×VIL

在采用调制模式 (FPWM) 的强制脉冲模式下，即使在轻载情况下，转换器也会在连续导通模式 (CCM) 下以固定频率持续进行开关操作。此模式改善了轻负载瞬态响应。

LM51251A-Q1 不同工作模式下的电感器电流波形图 6-12 不同工作模式下的电感器电流波形

在旁路 (BYPASS) 模式下，VI 通过导通高侧 FET 连接至 VOUT（无调节）。无法控制从 VI 流向 VOUT 的正电流，同时对于 DEM 设置，会阻止电流从 VOUT 流向 VI，对于 FPWM 设置，则将电流限制在 VNCLTH。集成电荷泵在 HOx − SWx 处提供最小 3.75V 的电压，并且每相可驱动 55uA (ICP)。当 EN2 =低电平时，仅相 1 的高侧 FET 会导通；当 EN2 = 高电平时，相 1 和相 2 的高侧 FET 都会导通。在堆叠器件运行中，系统会开启所有有效相位。如果使用了 MOSFET 栅极下拉电阻器，需要确保电荷泵能够驱动 MOSFET 和下拉电阻器的泄露电流。如果电荷泵过载，器件会开始进行开关操作，以保持最小 VHB-UVLO 栅极电压。

当满足表进入、退出旁路模式 中的条件时，器件会进入和退出旁路模式。在双器件运行中，主器件设置运行模式，副器件则依照 表 6-2 进行。

表 6-4 进入、退出旁路模式
运行模式 旁路 条件
DEM/FPWM 入门级 VOUT < VI − 100mV 且
VCOMP < VCOMP-MIN + 100mV
DEM 退出 VCOMP > VCOMP-MIN + 100mV 或
((VCSP1 − VCSN1) < VZCD_BYP || (VCSP2 − VCSN2) < VZCD_BYP)
FPWM 退出 VCOMP > VCOMP-MIN + 100mV 或
((VCSP1 − VCSN1) < VNCLTH || (VCSP2 − VCSN2) < VNCLTH)
LM51251A-Q1 进入、退出旁路模式图 6-13 进入、退出旁路模式