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LM5140-Q1

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宽输入电压、双路 2.2MHz 低 Iq 同步降压控制器

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宽输入电压、双路 2.2MHz 低 Iq 同步降压控制器

LM5140-Q1

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产品详细信息

参数

Vin (Min) (V) 3.8 Vin (Max) (V) 65 Vout (Min) (V) 1.5 Vout (Max) (V) 15 Iout (Max) (A) 40 Iq (Typ) (mA) 0.035 Switching frequency (Min) (kHz) 350 Switching frequency (Max) (kHz) 2600 Features Adjustable Current Limit, Enable, Frequency Synchronization, Light Load Efficiency, Multiple Outputs, Phase Interleaving, Power Good, Pre-Bias Start-Up, Spread Spectrum, Synchronous Rectification, Tracking, UVLO Fixed Operating temperature range (C) -40 to 150 Regulated outputs (#) 2 Number of Phases 2 Rating Automotive open-in-new 查找其它 降压控制器（外部开关）

封装|引脚|尺寸

VQFNP (RWG) 40 36 mm² 6 x 6 open-in-new 查找其它 降压控制器（外部开关）

特性

  • 符合 AEC-Q100 1 级标准
    （TA = -40ºC 至 125ºC）
  • 输入工作电压范围为 3.8V 至 65V（最高绝对电压为 70V）
  • 两个具有以下电压特性的交错式降压控制器：
    • VOUT1：3.3V、5V 固定电压或 1.5V 至 15V
      可调节电压，精度为 ±1%
    • VOUT2：5V、8V 固定电压或 1.5V 至 15V
      可调节电压，精度为 ±1%
  • 2.2MHz 或 440kHz 固定开关频率，精度为 ±7%
  • 可选择与外部时钟保持同步
  • 用于附加转换器的 SYNC 输出时钟
  • 关断模式电流：9µA（典型值）
  • 无负载待机电流：35µA（典型值）（单通道运行）
  • 电流限值阈值可编程为 50mV 或 75mV，精度为 ±10%
  • 用于 VOUT1 和 VOUT2 的独立使能输入
  • 针对持续过载条件的断续模式保护
  • 独立的电源正常输出
  • 具有可调节转换率控制的高侧和低侧栅极驱动器
  • 在轻负载条件下可选择二极管仿真或连续导通
  • 具有可湿性侧面的超薄型四方扁平无引线 (VQFN)-40 封装

应用

  • 汽车电子产品
  • 信息娱乐系统
  • 仪表板
  • 高级驾驶员辅助系统 (ADAS)

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描述

LM5140-Q1 是一款双路同步降压控制器，用于高电压、宽 VIN 降压转换器 应用. 此控制方法基于电流模式控制。电流模式控制可提供固有线路前馈、逐周期电流限制和简化的环路补偿。

LM5140-Q1 具有 可调节转换率控制功能，能够简化 CISPR 和汽车级电磁干扰 (EMI) 要求的合规性。LM5140-Q1 可在 2.2MHz 或 440kHz 的可选开关频率下运行，两条控制器通道发生 180º 出相。在轻负载或无负载条件下，LM5140-Q1 通过在跳周期模式下运行来提升低功耗效率。LM5140-Q1 具备一个自动切换至外部偏置电源的高电压偏置稳压器，能够提升效率并降低输入电流。其他 功能 包括频率同步、逐周期电流限制、针对持续过载条件的断续模式保护、独立的电源正常输出以及独立的使能输入。

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技术文档

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类型 标题 下载最新的英文版本 发布
* 数据表 LM5140-Q1 具有宽输入范围的双路同步降压控制器 数据表 下载最新的英文版本 (Rev.A) 2016年 3月 7日
选择指南 Buck Converter Quick Reference Guide 2020年 3月 31日
白皮书 Valuing wide VIN, low EMI synchronous buck circuits for cost-driven, demanding a 2019年 4月 10日
选择指南 Automotive Infotainment EE Buck Converter/Controller Selection Guide 2019年 1月 15日
应用手册 Improving EMI for free with PCB layout 2017年 11月 13日
技术文章 How to use dual buck controllers to power PMICs in automotive applications 2017年 11月 8日
选择指南 Control-Mode Quick Reference Guide 2017年 9月 14日
技术文章 Create a power supply for an MRI application 2017年 8月 14日
应用手册 Designing the front-end DC/DC conversion stage to withstand automotive transient 2017年 1月 18日
应用手册 Reduce buck-converter EMI and voltage stress by minimizing inductive parasitics 2016年 7月 21日
技术文章 How to use slew rate for EMI control 2016年 3月 21日
技术文章 How to extend a controller’s output-voltage range 2016年 3月 20日
用户指南 LM5140-Q1 High Density User’s Guide 2016年 2月 17日
应用手册 Maintaining Output Voltage Regulation During Automotive 2016年 1月 13日
用户指南 User's Guide LM5140 EVM 2016年 1月 12日

设计与开发

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硬件开发

评估板 下载
$1,146.54
说明
J6Entry、RSP 和 TDA2E-17 CPU 板 EVM 是一种评估平台，用于加快信息娱乐系统、可重新配置的数字群集或集成数字化驾驶舱以及 ADAS 应用的开发速度，并缩短其上市时间。CPU 板集成了并行摄像头接口、CAN、千兆位以太网、FPD-Link、USB3.0 和 HDMI 等主要外设。
特性
  • 2GB DDR3L
  • LP8733/LP8732 电源解决方案
  • 板载 eMMC、NAND、NOR
  • USB3、USB2、PCIe、以太网、COM8Q、CAN、MLB、MicroSD 和 HDMI 连接器
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评估板 下载
$2,324.44
说明

J6Entry/RSP EVM 是一种评估平台，用于加快信息娱乐系统、可重新配置的数字群集或集成数字化驾驶舱等应用的开发速度，并缩短其上市时间。

主 CPU 板集成了以太网或 HDMI 等主要外设，而信息娱乐应用子板 (JAMR3) 和 LCD/TS 子板将补充 CPU 板，从而提供完整的系统以快速开始评估和应用开发。

特性
  • 具有电容式触控功能的 10.1" 显示
  • JAMR3 无线电调谐器应用板
  • 2GB DDR3L
  • LP8733/LP8732 电源解决方案
  • 板载 eMMC、NAND、NOR
  • USB3、USB2、PCIe、以太网、COM8Q、CAN、MLB、MicroSD 和 HDMI 连接器
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document-generic 用户指南
$99.00
说明

LM5140RWGEVM 评估板利用峰值电流模式控制提供了功能齐全的降压电源。此评估板可提供两种独立的输出：3.3V (6A) 和 5.0V (5A)。标称输入电压范围为 8V 至 18V，工作电压范围可扩大到 3.8V 至 42V。标称开关频率为 2.2MHz。

特性
  • 输入电压 3.8V 至 42V
  • 3.3V (6A) 和 5.0V (5A) 双路输出
  • 2.2MHz 运行频率可避开汽车 AM 波段
  • 10µA 的低关断 IQ
  • 35µA 的低待机电流（启用 1 个通道，空载）
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评估板 下载
document-generic 用户指南
$99.00
说明
LM5140RWGEVMHD 评估板利用峰值电流模式控制提供了功能齐全的降压电源。此评估板可提供两种独立的输出：3.3V (5.0A) 和 5.0V (5A)。
特性
  • 输入电压 3.8V 至 42V
  • 3.3V (5A) 和 5.0V (5A) 双路输出
  • 2.2MHz 运行频率可避开汽车 AM 波段
  • 10µA 的低关断 IQ
  • 35µA 低待机电流（无负载情况下的稳定输出）
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设计工具和仿真

仿真模型 下载
SNVMAJ7B.ZIP (91 KB) - PSpice Model
计算工具 下载
用于 LM5140-Q1 的快速启动计算器
LM5140ADESIGN-CALC — 欢迎使用 LM5140-1 快速入门设计工具。此独立工具可方便和帮助电源工程师设计基于 LM5140-Q1 电流模式控制器的直流/直流同步降压转换器。这样，用户可以快速实现优化的设计，以满足应用要求。
特性
  • 确定滤波电感及输入和输出滤波电容
  • 以效率和解决方案尺寸作为主要性能衡量标准来优化设计
  • 选择用于软启动、输出电压和补偿的组件
  • 检查转换器效率和组件功率损耗
  • 根据所选组件参数来分析效率
  • 查看自动生成的原理图、BOM 和波特图
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计算工具 下载
SNVC191D.ZIP (2118 KB)

参考设计

REFERENCE DESIGNS 下载
适用于信息娱乐系统的汽车电源参考设计
PMP30267 — 该参考设计展示了一款适用于汽车信息娱乐系统的完整电源树。LM74700-Q1 为系统提供反向电池保护，并可按照 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 规范为汽车瞬变提供抗扰度。带有 LM5150-Q1 的预升压器可在启动期间为带有 LM5140-Q1 的双同步降压转换器提供 10.5V 的稳定电源电压，该双同步降压转换器为 6.0A 的负载电流提供 3.3V 的输出电压，为 2.5A 的负载电流提供 7.5V 输出电压。
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脱离电池运行的汽车类双相升压转换器参考设计
TIDA-01534 — 本参考设计是一个具有高功率和宽输入电压范围的电路。该电路使用了两个同步升压控制器和一个双路同步降压控制器，前者采用双相配置，可输出四 (4) 个可切换的 12V 电压轨，每个电压轨最高可提供 2.5A 电流，并且具有诊断功能；后者可生成两个高电流、低电压的电压轨。
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支持 2.5V 冷启动配置且脱离电池运行的汽车类 VCM 参考设计
TIDA-01553 — 本参考设计是一个拥有高电流和宽输入电压范围的电路，可以应付低至 2.5V 的发动机冷启动配置。双路输出电压为 5V 和 3.3V，每个输出最高支持 10A 电流。此设计适用于需要支持低至 2.5V 的极苛刻启动电压的脱离电池运行的车用信息娱乐应用。
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适用于汽车音频应用的双相同步降压转换器参考设计
PMP20440 — PMP20440 是一款双相同步降压转换器参考设计，在输入电压为 6V 至 17V 且电流为 11A 时的输出值为 12V。在输入电压为 12V 或更低时，输出将会伴随一个小的电压降。此设计使用 LM5140-Q1 双相同步降压控制器，自由运行的开关频率为 440kHz。特性包括外部频率同步、使能和电源正常。
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61W 汽车类双路输出同步降压转换器参考设计
PMP10655 — PMP10655 是采用 LM5140 控制器 IC 的双输出同步降压转换器参考设计。此参考设计接受 6V 至 18V 范围内的输入电压，每路输出能够为负载提供最高 8A 的持续电流（峰值为 14A）。Vout1 和 Vout2 可在冷启动（输入电压下降到 4.3V）和负载突降（输入电压上升到 42V）条件下保持稳定。两个转换器的切换存在彼此之间 180 度的相位差。此设计还采用了 LM5050-1 OR-ing 控制器，用于对输入端进行有效的反极性保护。PMP10655 基于 4 层 FR-4 PCB（其中顶层和底层为 2 盎司覆铜，而中间两层为 1 盎司覆铜。
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采用 LM5140-Q1 的汽车高电流、宽输入电压同步降压控制器参考设计
PMP15032 — PMP15032 在一个高电流双相应用中演示了 LM5140-Q1 同步降压控制器的运行和性能。PMP15032 可在 5.5V 至 42V 的输入电压范围内运行。该 EVM 可提供 5.0V 输出，具有 45A（每相 22.5A）的最大负载电流。  该 LM5140-Q1 的开关频率设为 440kHz，以最大限度地降低开关损耗并实现最高效率。
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汽车类交错式同步降压参考设计
PMP30059 — 这款同步降压转换器可通过 6V 至 18V（40V 峰值）的输入电压提供3.3V (16.0A)。
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适用于汽车信息娱乐系统的 50W 系统级电源参考设计
TIDA-00744 — TIDA-00744 是用于中等功率汽车信息娱乐系统的 50W 系统级 SMPS 设计。
该设计提供各种保护，如通过 TVS（ISO 脉冲测试）实现的负载突降保护和反向电压（具有很低 Iq 的创新智能二极管）保护。此外，所有控制器（升压和双降压）都处于同步状态，以实现 EMI 优化设计。
该设计分为四个主要的块：
  1. 保护：通过高效智能二极管实现的电池反向保护和通过 TVS 实现的汽车瞬态保护
  2. EMI 滤波器：可实现传导 EMI 抑制的差分滤波器
  3. 预升压：适用于 50W 应用的高效低成本非同步预升压设计。输出保持在 10V，当输入电压大于输出电压（编程升压输出）时，输出遵循输入并实现旁路操作（当输入电压大于编程的 10V 升压输出时，通过传导 PFET 实现）。
  4. 双降压控制器：用于避开调幅频带并实现小尺寸解决方案的 2.2MHz 切换。支持两路输出：5V/5A 和 3.3V/5A。控制器的同步输出用于在 F/9 频率同步升压。
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适用于汽车信息娱乐系统的 100W 系统级电源参考设计
PMP10749 — PMP10749 是用于高功率汽车信息娱乐系统的 100W 系统级 SMPS 设计。该设计提供各种保护，如通过 TVS（ISO 脉冲测试）实现的负载突降保护和反向电压（具有很低 Iq 的创新智能二极管）保护。此外，所有控制器（升压和双降压）都处于同步状态，以实现 EMI 优化设计。


该设计分为四个主要的块：

  1. 保护：通过高效智能二极管实现的电池反向保护和通过 TVS 实现的汽车瞬态保护。
  2. EMI 滤波器：用于实现传导 EMI 抑制的位于前端的 14A 共模扼流圈（具有差分滤波器）。
  3. 预升压：适用于 100W 应用的高效同步预升压设计。输出保持在 10V，当输入电压大于输出电压时，输出遵循输入并实现真正的旁路操作。
  4. 双降压控制器：用于避开调幅频带并实现小尺寸解决方案的 2.2MHz 切换。支持两路输出：5V/10A 和 3.3V/10A。控制器的同步输出用于在 F/10 频率同步升压。

 
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