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LM5160

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LM5160 宽输入 65V、2A 同步降压/Fly-Buck™ 转换器

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LM5160 宽输入 65V、2A 同步降压/Fly-Buck™ 转换器

LM5160

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产品详细信息

参数

Vin (Min) (V) 4.5 Vin (Max) (V) 65 Vout (Min) (V) 2 Vout (Max) (V) 60 Switching frequency (Max) (kHz) 1000 Soft start Adjustable Features Enable, Forced PWM, Light Load Efficiency, Pre-Bias Start-Up, Synchronous Rectification, UVLO Adjustable Operating temperature range (C) -40 to 125 Topology Buck, Inverting Buck-Boost open-in-new 查找其它 Flybuck转换器

封装|引脚|尺寸

WSON (DNT) 12 16 mm² 4 x 4 open-in-new 查找其它 Flybuck转换器

特性

  • 4.5V 至 65V 宽输入电压范围
  • 集成高侧和低侧开关
    • 无需外部肖特基二极管
  • 2A 最大负载电流
  • 自适应恒定导通时间控制
    • 无外部环路补偿
    • 快速瞬态响应
  • 可选强制 PWM 或 DCM 运行
    • FPWM 支持多输出 Fly-Buck™
  • 近似恒定的开关频率
    • 可通过电阻器调节至最高 1MHz
  • 可编程软启动时间
  • 预偏置启动
  • ±1% 反馈电压基准
  • LM5160A 允许使用外部 VCC 偏置
  • 固有保护 特性 可实现稳健设计
    • 峰值电流限制保护
    • 可调输入欠压闭锁 (UVLO) 和滞后
    • VCC 和栅极驱动 UVLO 保护
    • 具有迟滞的热关断保护
  • 使用 LM5160A 及其 WEBENCH® 电源设计器创建定制设计

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描述

LM5160/A 是一款具有集成式高侧和低侧 MOSFET 的 65V 2A 同步降压转换器。自适应恒定导通时间控制方案无需环路补偿，可在快速瞬态响应下支持高降压比。内部反馈放大器保持着整体工作温度范围 ±1% 的输出电压调节度。导通时间与输入时间成反比，其结果是切换频率接近恒定。

峰谷电流限制电路可防御过载情况。欠压锁定 (EN/UVLO) 电路提供可独立调节的输入欠压阈值和迟滞。LM5160/A 通过 FPWM 引脚进行编程，以在从空载到满载过程中采用连续传导模式 (CCM) 或在轻负载时自动切换至断续传导模式 (DCM)，从而实现更高的效率。强制 CCM 运行支持使用耦合电感器的多输出隔离式 Fly-Buck 应用 。

LM5160A 具有与 LM5160 相同的 特性 和引脚配置。在降压或 Fly-Buck 应用中，LM5160A 的 VCC 引脚可连接外部偏置 电源。这一附加功能可降低 IC 功耗并提高高输入电压时的效率。

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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 LM5160、LM5160A 宽输入 65V、2A 同步降压/Fly-Buck™ 直流/直流转换器 数据表 (Rev. E) 下载英文版本 (Rev.E) 2018年 11月 12日
白皮书 Valuing wide VIN, low EMI synchronous buck circuits for cost-driven, demanding a 2019年 4月 10日
应用手册 Stability analysis and design of COT type-3 ripple circuit 2019年 3月 20日
应用手册 Powering Drones With a Wide VIN DC-DC Converter 2019年 2月 5日
技术文章 Why a wide VIN DC/DC converter is a good fit for high-cell-count battery-powered drones 2017年 11月 21日
应用手册 IGBT gate driver power supply for motor drives 2017年 11月 13日
技术文章 Simplify your power storage design with these Fly-Buck™ power tips 2017年 9月 13日
技术文章 Where shrinking makes sense: improving isolated, split-rail power designs in industrial applications 2016年 8月 22日
技术文章 Tripping Point: Simplifying circuit breaker design using delta-sigma ADCs 2016年 8月 10日
更多文献资料 Bodo's Power Systems 2015年 12月 3日
白皮书 Designing isolated rails on the fly with Fly-Buck™ converters 2015年 9月 29日
用户指南 LM5160 Buck EVM User's Guide 2015年 4月 13日
应用手册 Is Your IGBT Gate-Driver Power Supply Optimized 2015年 3月 12日
用户指南 LM5160 FlyBuck (Isolated Buck) User’s Guide 2015年 2月 6日
应用手册 Design a Flybuck Solution with Opto-coupler to Improve Regulation Performance 2015年 1月 19日
应用手册 AN-2292 Designing an Isolated Buck (Fly-buck) Converter 2014年 12月 17日
白皮书 Wide VIN power management ICs simplify White Paper 2013年 9月 19日

设计与开发

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硬件开发

评估板 下载
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$49.00
说明

 

LM5160DNTBKEVM 评估板利用恒定导通时间 (COT) 工作原理提供了功能齐全的降压稳压器。此评估板可在 10V 至 60V 的输入范围内提供 5V 输出。该电路可提供达到 1.5A 的负载电流。该应用原理图设定为最高可在 24V 的额定总线电压下工作。额定开关频率大约为 300kHz。高侧和低侧 MOSFET 集成在 LM5160 中。

 

特性
  • 输入电压范围 10V 至 60V
  • 5V 目标输出电压
  • 最高可提供 1.5A 输出负载电流
  • 为 EN/UVLO 关闭功能提供 FET 预留位
  • 用于在 CCM 和 DCM 之间做出选择的 PWM 模式引脚功能
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评估板 下载
document-generic 用户指南
$49.00
说明

LM5160DNTFBK 评估模块设计为在 24V 额定总线电压且输入电压范围从 18V 到 32V 的条件下工作。该模块能够为隔离式输出的负载提供 12V/400 mA 的电源。额定开关频率为 300kHz。高侧和低侧 MOSFET 集成在 LM5160 中。EVM 电路板旨在展示可实现低功耗、隔离式偏压应用的小尺寸解决方案。

特性
  • 输入电压范围 18V 至 32V
  • 8V 目标初级输出电压和 12V 次级隔离式输出
  • 最高可在初级空载的情况下提供 400mA 输出次级负载
  • 直接与 Vcc 相连的 FPWM 引脚
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设计工具和仿真

仿真模型 下载
SNVM692.ZIP (92 KB) - PSpice Model
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SNVM965.ZIP (3 KB) - PSpice Model
仿真模型 下载
SNVMB64.TSC (304 KB) - TINA-TI Reference Design
计算工具 下载
Fly-Buck 和反激式拓扑选择器
FLYBUCK-FLYBACK-DESIGN-CALC — 该工具可帮助电源工程师基于规格选择正确的隔离式直流-直流拓扑。根据所选择的拓扑，计算器还会针对设计建议正确的 IC。
特性
  • 采用隔离式拓扑，如 Fly-Buck™、Fly-Buck-Boost、DCM 和 CCM 反激式
  • 能够设计多达 6 路隔离式输出
  • 针对所需的应用设计建议 IC
  • 在设计中包含回路补偿
  • 比较每个拓扑的效率、外部组件数和变压器电流
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计算工具 下载
LM5160 降压转换器快速入门计算器
LM5160DNTBK-CALC — 欢迎使用 LM5160 降压稳压器快速入门设计工具。该独立工具方便和帮助电源工程师设计基于 LM5160 65V、1.5A COT 降压稳压器的 DC/DC 降压稳压器。这样，用户可以快速实现优化的设计，满足应用要求。
特性
  • 确定输出滤波电感及输入和输出滤波电容
  • 为软启动和 EN/UVLO 电阻器选择组件
  • 优化和选择您的应用所需要的纹波注入电路
  • 确定可供固定输出和开关频率使用的最低输入电压
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计算工具 下载
LM5160 降压转换器快速入门计算器
LM5160DNTFBK-CALC — 欢迎使用 LM5160 Fly-Buck 稳压器快速入门设计工具。此独立工具方便和帮助电源工程师设计基于 LM5160 65V、1.5A COT Fly-Buck 稳压器的 DC/DC Fly-Buck 稳压器。这样，用户可以快速实现优化的设计，以满足应用要求。
特性
  • 确定应用专用部件的最大电源处理能力
  • 确定合适的变压器的匝数比、输入和输出滤波电容
  • 为软启动和 EN/UVLO 电阻器选择组件
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GERBER 文件 下载
SNVC228.ZIP (1800 KB)

参考设计

REFERENCE DESIGNS 下载
EMC-compliant 10/100-Mbps Ethernet PHY reference design with IEEE802.3at Type-1 (≤ 12.95 W) PoE-PD
TIDA-010046 — 此参考设计为 10Mbps 至 100Mbps、使用低功耗以太网物理层 (PHY) 的 DP83825 提供了成本优化型解决方案，支持 150m CAT5e 电缆长度，该长度超出了标准以太网距离限制 100m（328 英尺）。参考设计还说明，使用 IEEE802.3at 1 类 (13W) PoE-PD TPS23755 器件和采用集成式初级侧调节的反激式直流/直流控制器，通过以太网电缆进行电力输送和数据通信。此参考设计针对辐射发射、ESD 和 EFT 进行了预合规性测试。
document-generic 原理图 document-generic 用户指南 document-generic 下载英文版本 (Rev.A)
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隔离式同步串行通信模块
TIDA-00300 — 此参考设计提供一种简单方法来隔离 I2C 或 SPI 类型的通信线路。在电网基础设施应用中，如保护继电器和断路器等需要高电压的应用中，通常需要采用此设计。此参考设计提供可同时处理电源隔离和信号隔离的完整解决方案。
document-generic 原理图 document-generic 用户指南 document-generic 下载英文版本 (Rev.B)
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使用 16 位 SAR ADC 且具有 ±10V 测量范围的高精度模拟前端参考设计
TIDA-00834 — TIDA-00834 参考设计使用对于准确而快速地确定电源系统故障和电源质量相关故障至关重要的同步采样、16 位、±10 V、双极输入 SAR ADC 来精确测量电压和电流输入。这可以减少电源系统停机时间。AFE 包含基于精密仪器或精密放大器的信号调节功能，用于进行高达 125A 的电流测量，还包含基于运算放大器的信号调节电路，用于进行高达 300V 的电压测量。电压和电流输入增益放大器用于将传感器输出调节到 ADC 范围。使用比较器和 FPGA 实现模拟输入信号的相干采样。使用 +5V 输入生成数据采集前端的电源。
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TIDA-010055
TIDA-010055 — 该参考设计展示了适用于具有模拟输入/输出和通信模块的保护继电器的非隔离式电源架构，这些模块通过 5V、12V 或 24V 直流输入生成。为了生成电源，该设计针对尺寸和设计时间受限的应用使用带集成 FET (...)
document-generic 原理图
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适用于 25W PLC 控制器单元的输入保护和备用电源参考设计
TIDA-03031 — 这种 TI 设计在典型的 PLC 控制器单元中提供了一种输入电源路径保护和备用电源设计解决方案。它摈弃了传统的分立电路实施方案，代之以完全集成的保护电路。
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适用于超声波的 2.3nV/√Hz、差动、时间增益控制 (TGC) DAC 参考设计
TIDA-01427 — TIDA-01427 参考设计提供一个差动信号链解决方案，用于生成时变控制电压 (VCNTL)，以驱动并联配置中的多个 AFE 器件。适用于医疗超声波的 TI 低噪声模拟前端 (AFE) 具有时间增益控制 (TGC) 功能，可帮助实现面向超声波应用的出色信噪比 (SNR)。该参考设计使用双乘法 DAC (DAC8802)，后跟电流到电压转换器 (OPA2209)，以生成 20V 的摆幅。在使用多反馈滤波器 (THS4130) 对该 20V 摆幅进行滤波之后，使用无源衰减器将其衰减至 1.5V。该设计可以使用 ±15V 或 5V 电源供电（板载 Fly-Buck 转换器 LM5160 可将 5V 输入转换为 ±15V 电压轨）。使用 TPS7A39 和 TPS7A47 生成整个信号链的干净电源。使用 REF5010 和 OPA2209 生成 DAC 的 ±10V 基准。
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用于空气断路器的高分辨率、快速启动模拟前端参考设计
TIDA-00661 — TIDA-00661 参考设计采用在空气断路器 (ACB) 或塑壳断路器 (MCCB) 中使用的电子跳闸单元 (ETU) 的信号处理前端子系统。此子系统包含具有 24 位分辨率和快速设置 (< 3ms) 的 Delta-Sigma ADC、±2.5V 稳压器、用于连接 ADC 并处理输入的 FRAM 微控制器 (MCU)。此子系统用于启动、计算全周期 RMS 电流、制定决策并在 30ms 内向电磁阀提供跳闸信号。
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20W 工业电源
PMP10559 — PMP10559 是一种采用负初级电压的非同步隔离式 Flybuck 升压转换器。该电源包含一个同步降压稳压器 LM5160 和一个多功能封装变压器。此设计接受 18V 至 30V 输入电压，提供 30V 输出，并且能够为负载提供 0.67A 电流，因此非常适合 24V 输入的工业应用。此 Fly-Buck 拓扑可调节次级侧输出，无需光耦合器或辅助绕组，并且能够实现 ±5% 范围内的良好调节性能。凭借 LM5160 的恒定导通时间控制，该设计无需环路补偿 - 这可以简化设计，帮助减少外部器件数和降低 BOM 成本。
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具有超小型耦合电感的双路输出隔离式 Fly-Buck 参考设计
PMP15005 — PMP15005 在 Fly-Buck™ 拓扑中使用 LM5160，初级输出电压和次级输出电压均设置为 5V 标称值。此电路可适应 14V 至 36V 的电压输入范围，非常适合 24V 标称输入电压轨。采用反馈电阻器将初级侧设置为 5.4V (...)
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适用于模拟输入模块的小型隔离式直流/直流转换器参考设计
TIDA-00689 — 隔离式电源对于工厂自动化与控制领域的模拟组件（例如，模数转换器 (ADC) 和运算放大器 (Op-Amp)）非常重要。它可防止接地回路、降低噪声，对于浪涌保护至关重要。对于空间是主要考量因素的模拟模块，此 TI 设计呈现了超低厚度的小型隔离式电源解决方案。
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2W 工业隔离式反激-升压参考设计
PMP20210 — PMP20210 是采用 LM5160 的隔离型反激式转换器，适合工业应用。此设计的最小工作输入电压为 12V，最大输入电压为 56V。此设计能够持续提供 0.6A/3.3V 的输出。开关频率设置为 200kHz。此设计使用了 VERSA-PAC 变压器 VPH3-0138-R。PMP20210 组装在 PMP10564 PCB 上。
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双路输出非隔离式 Flybuck 参考设计
PMP10733 — PMP10733 在 Fly-Buck-Boost 拓扑中使用 LM5160，并将初级侧设置为负电压。将初级侧设置为负电压可降低变压器的匝数比，因此可实现更佳的线路和负载调节。初级和次级电压分别设置为负 15V 和正 15V。初级和次级电压轨上的最大工作电流设置为 150mA。开关频率设置为 200kHz。
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用于 IGBT 驱动器的隔离型 Octa 输出 Fly-Buck 偏置电源 - 参考设计
PMP10531 — PMP10531 参考设计是一个 8 输出隔离式 Fly-Buck 电源，用于电机驱动或高电压逆变器应用中的 IGBT 栅极驱动器。接受 24V 额定输入，提供 4 组隔离式（+15V、-8V）偏置电压。该电路板设计用于在三相配置中为 6 个 IGBT 提供驱动器偏置电源：为 3 个顶部 IGBT 提供 3 组输出，输出电流为 100mA；为所有底部 IGBT 提供 1 组 300mA 输出。每组正/负电压轨由单一的变压器绕组使用电压分流电路生成。实现了紧凑型解决方案 (62x55mm)。该设计采用配置为 Fly-Buck 稳压器的 LM5160 同步降压转换器。初级侧调节的优势使电源可以在不使用光耦合器和辅助变压器绕组的情况下调节输出。LM5160 具备 4.5V 到 65V 的宽输入电压范围和 1.5A 输出电流容量，同时还配有集成开关 FET。该参考板的输入电压可以在 20V 至 30V 的范围内宽松调节。
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面向工业 PLC 应用的隔离式三路输出 Fly-Buck 电源 - 参考设计
PMP10532 — PMP10532 参考设计是一款隔离型反激式电源，适合于工业应用。该设计需要 24V 额定输入，可提供三种隔离式输出：+5V@1A 和 +/-15V@200mA。该设计适合为 MCU 和控制电路提供隔离式电源，以及为 PLC 应用中的运算放大器提供正/负偏压。每种输出（涵盖各种电源和负载）的交叉调节性能均可维持 +/-5% 的容差，电源的输入电压范围从 19V 到 30V。该设计采用配置为反激式稳压器的 LM5160 同步降压转换器。LM5160 具备 4.5V 到 65V 的宽输入电压范围和 1.5A 输出电流容量，同时还配有集成开关 FET。该设计还部署了适合反激式设计的恒定导通时间 (COT) 控制方案。得益于初级侧调整，反激式转换器能构建出适用于多种隔离式输出电源的紧凑而经济实惠的解决方案，无需光耦合器反馈。
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用于单 IGBT 驱动器偏置的双路隔离输出 Fly-Buck 电源模块参考设计
PMP10654 — PMP10654 参考设计是适用于单个 IGBT 驱动器偏置的双路隔离式输出 Fly-Buck 电源模块。两个电压轨适合向电动汽车/混合动力汽车和工业应用的电机驱动器中的 IGBT 栅极驱动器提供正负偏置电压。
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24 VAC 供电的非隔离式 RS-485 转 Wi-Fi 桥接器参考设计
TIDA-00486 — TIDA-00486 TI 设计使用德州仪器 (TI) SimpleLink Wi-Fi CC3200 片上互联网无线 MCU 模块从而在 RS-485 网络与 Wi-Fi 网络之间创建数据桥。ISO15 收发器可提供高达 2500 VRMS 电隔离的隔离式 RS-485 接口。LM5160 Fly-Buck&trade (...)
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24 VAC 供电的非隔离式 RS-485 转 Wi-Fi 桥接器参考设计
TIDA-00485 — TIDA-00485 TI 设计使用德州仪器 (TI) SimpleLink Wi-Fi CC3200 片上互联网无线 MCU 模块从而在 RS-485 网络与 Wi-Fi 网络之间创建数据桥。SN65HVD72 收发器提供带 12kV ESD 保护的 RS-485 接口，同时电路板上还提供其他保护机制。此设计可由高达 30V RMS 或 48V 峰值的交流或直流电源进行供电。

TIDA-00486 中包含此设计带隔离式 RS-485 接口的版本。
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用于三相逆变器的宽输入隔离型 IGBT 栅极驱动 Fly-Buck 电源 - 参考设计
TIDA-00199 — 此参考设计在单个 24 伏直流输入电源中提供绝缘栅极双极型晶体管 (IGBT) 栅极驱动器所需的隔离式正负电压轨。此参考设计采用 Fly-Buck&trade (...)
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用于 PLC 模拟输入和输出模块的隔离式 DC/DC 电源参考设计
TIDA-00401 — TIDA-00401 TI 设计是一种隔离式直流/直流成套解决方案。对于带宽输入电压范围的 10W 隔离式电源，它无需使用光耦合器反馈且所用外部组件较少，因此该 Fly-Buck™ 拓扑优于反激式设计。这种单面组装的 PCB 电路板可方便评估并即时优化设计，同时具有充足的接头、跳线和测试点，适用于 PLC 模拟输入/输出模块等多种应用。
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2.5W 隔离式 Fly-Buck 电源模块参考设计
PMP10736 — PMP10736 参考设计是一个单隔离输出 Fly-Buck 电源模块。这项采用 LM5160 稳压器的 Fly-Buck 设计为隔离式电源提供简单的紧凑型解决方案。
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采用 Fly-Buck 拓扑实现的隔离式 5W 电信电源参考设计
PMP10152 — PMP10152 参考设计显示了一款隔离型电信电源。反激转换器可在隔离式次级侧从 12V 输入生成 12V 和 400mA 输出。
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面向 PoE 应用的 3 类 COT 降压转换器参考设计
PMP9416 — PMP9416 参考设计是一个单输出非隔离式降压电源，适合于 PoE 应用。它接受 48V 额定输入，并提供 5V 1A 输出。输入电压可在 33V 至 57V 之间变化。此设计采用 LM5160 同步降压转换器，同时融合二极管仿真模式的优点——与 (...)
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面向医疗应用的 4000VAC 隔离式 Fly-Buck 电源转换器参考设计
PMP10563 — PMP10563 参考设计是适用于医疗应用的单输出隔离式 Fly-Buck 电源。它采用 12V 额定输入，并提供 5.6V 0.12A 输出。其最低输入电压可低至 6V。该设计采用配置为 Fly-Buck 稳压器的 LM5160 同步降压转换器。借助初级侧稳压，电源可在初级侧和次级侧之间保持 4000Vac 隔离电压。同时，它还可控制 ±5% 的次级侧电压变化。
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四输出隔离式同步 Fly-Buck 升压转换器参考设计
PMP10545 — PMP10545 是一种采用 LM5160 稳压器 IC 的隔离型反激式转换器，其初级侧被配置为降压升压转换器。此设计接受 9V 到 30V 的输入电压并可提供 +5.7V 的四个隔离式输出，且其中每个均可提供 350mA 电流。此设计采用易购型现成变压器，从而使该设计解决方案更具性价比。
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15W 工业电源参考设计
PMP10571 — PMP10571 是一种采用负初级电压的同步隔离式 Flybuck-升压转换器。该电源包含一个同步降压稳压器 LM5160 和一个多功能封装变压器。位于次级的同步整流器可改善重负载下的效率和调节性能。此设计接受 18V 至 30V 输入电压，提供 5V 输出，并且能够为负载提供 3A 电流，因此非常适合 24V 输入的工业应用。此 Fly-Buck 拓扑可调节次级侧输出，无需光耦合器或辅助绕组，并且能够实现 ±5% 范围内的良好调节性能。凭借 LM5160 的恒定导通时间控制，该设计无需环路补偿 - 这可以简化设计，帮助减少外部器件数和降低 BOM 成本。
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针对空调压缩机的隔离式 Flybuck 升压偏置解决方案
PMP10588 — PMP10588 参考设计是一个隔离型 FlyBuck-升压电源，适合于空调压缩机偏置应用。它接受 12V 额定输入，提供隔离式 +15V 偏置电压。负载电流为 150mA。通过次级侧的单个变压器的绕组生成隔离式输出。该设计采用配置为 FlyBuck-升压稳压器的 LM5160 同步降压转换器。初级侧调节的优势使该电源可以在不使用光耦合器和其他变压器绕组的情况下获得稳压输出。LM5160 具备宽输入电压范围和 1.5A 输出电流容量，同时还配有集成开关 FET。此参考板的输入电压可以在 9V 至 15V 的范围内宽松调节。
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