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LV5144 95V同步降壓控制器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

科技觀察員 ? 2025-08-15 14:25 ? 次閱讀
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Texas Instruments LV5144 95V同步降壓控制器旨在對高輸入電壓源或會發(fā)生高電壓瞬變的輸入電源軌進(jìn)行電壓調(diào)節(jié),從而盡可能地減少對外部浪涌抑制元件的需求。45ns的高側(cè)開關(guān)超短導(dǎo)通時間有助于獲得較大的降壓比,支持從48V標(biāo)稱輸入到低電壓軌的直接降壓轉(zhuǎn)換,從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和設(shè)計(jì)成本。Texas Instruments LV5144在輸入電壓突降至6V時,仍能根據(jù)需要以接近100%的占空比繼續(xù)工作,因此非常適用于高性能工業(yè)控制、機(jī)器人、數(shù)據(jù)通信射頻應(yīng)用。

數(shù)據(jù)手冊:*附件:Texas Instruments LV5144 95V同步降壓控制器數(shù)據(jù)手冊.pdf

強(qiáng)制PWM (FPWM) 模式運(yùn)行可以消除開關(guān)頻率變化從而盡可能地降低EMI,而用戶可選的二極管仿真功能則可以降低輕負(fù)載條件下的電流消耗??烧{(diào)開關(guān)頻率高達(dá)1MHz,可同步到外部時鐘源,以消除噪聲敏感型應(yīng)用中的拍頻。

特性

  • 器件溫度1級(-40°C至+125°C環(huán)境溫度范圍)
  • 多功能同步降壓直流/直流控制器
    • 寬輸入電壓范圍:6V至95V
    • 最高結(jié)溫:125°C
    • 0.8V基準(zhǔn)電壓,反饋精度為±1%
    • 可調(diào)輸出電壓:0.8V至60V
    • 45ns tON(min) 實(shí)現(xiàn)高V IN /VOUT
    • 145ns T OFF(最小值) ,用于低壓差
    • 無損R DS(on) 或分流電流檢測
    • 優(yōu)化用于滿足CISPR 11和CISPR 32 B類EMI要求
  • 開關(guān)頻率:100kHz至1MHz
    • 同步輸入和同步輸出能力
    • 可選二極管仿真或FPWM
  • 用于標(biāo)準(zhǔn)VTH MOSFET的7.5V柵極驅(qū)動
    • 14ns自適應(yīng)死區(qū)時間控制
    • 2.3A拉電流和3.5A灌電流能力
  • 固有保護(hù)特性可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健設(shè)計(jì)
    • 可調(diào)輸出電壓軟啟動
    • 斷續(xù)模式過流保護(hù)
    • 具有遲滯的輸入U(xiǎn)VLO
    • VCC和柵極驅(qū)動UVLO保護(hù)
    • 精密使能輸入和開漏PGOOD指示器,用于排序和控制
    • 帶遲滯的熱關(guān)斷保護(hù)
  • 20引腳VQFN封裝,帶可濕性側(cè)翼

功能框圖

1.png

LV5144 95V同步降壓控制器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

LV5144是德州儀器(TI)推出的高電壓同步降壓控制器,具有以下核心特性:

  • ?寬輸入電壓范圍?:6V至95V工作范圍,可承受100V瞬態(tài)電壓
  • ?高精度輸出?:0.8V基準(zhǔn)電壓,±1%反饋精度
  • ?雙??刂萍軜?gòu)?:電壓模式控制+輸入電壓前饋
  • ?高效驅(qū)動能力?:7.5V柵極驅(qū)動器,2.3A源電流/3.5A灌電流
  • ?多重保護(hù)機(jī)制?:過流保護(hù)、熱關(guān)斷(175°C)、輸入欠壓鎖定(UVLO)
  • ?工業(yè)級可靠性?:-40°C至+125°C工作溫度范圍

二、關(guān)鍵電氣參數(shù)

1. 絕對最大額定值

參數(shù)最小值最大值單位
輸入電壓(VIN)-0.3V100VV
SW引腳電壓-1V100VV
BST引腳電壓-0.3V110VV
工作結(jié)溫-40°C150°C°C

2. 典型性能

  • ?轉(zhuǎn)換效率?:
    • 48V轉(zhuǎn)12V時高達(dá)94%(400kHz)
    • 48V轉(zhuǎn)5V時高達(dá)92%(300kHz)
  • ?最小導(dǎo)通時間?:45ns(支持高降壓比)
  • ?開關(guān)頻率范圍?:100kHz至1MHz(可同步)
  • ?待機(jī)電流?:≤2mA(VIN=48V)

三、系統(tǒng)架構(gòu)解析

1. 控制環(huán)路設(shè)計(jì)

采用電壓模式控制架構(gòu),具有以下特點(diǎn):

  • ?輸入電壓前饋?:kFF=15,保持恒定調(diào)制器增益
  • ?補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)?:Type III補(bǔ)償,支持寬范圍LC濾波器
  • ?環(huán)路帶寬?:典型40kHz(1/10 Fsw)

2. 功率級設(shè)計(jì)要點(diǎn)

  • ?MOSFET選型?:
    • 高邊MOSFET:關(guān)注Qg和RDS(on)平衡
    • 低邊MOSFET:優(yōu)先選擇低RDS(on)

四、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 48V轉(zhuǎn)12V/8A設(shè)計(jì)示例

?關(guān)鍵參數(shù)?:

  • 輸入電壓:14V-85V
  • 開關(guān)頻率:400kHz
  • 電感:6.8μH(13mΩ)
  • MOSFET:
    • 高邊:100V/22mΩ
    • 低邊:100V/10mΩ

?布局要點(diǎn)?:

  • 功率環(huán)路面積最小化
  • 柵極驅(qū)動走線短而寬(≥25mil)
  • 采用4層板設(shè)計(jì),內(nèi)層地平面

2. 48V轉(zhuǎn)5V/12A設(shè)計(jì)示例

?關(guān)鍵參數(shù)?:

  • 輸入電壓:8V-85V
  • 開關(guān)頻率:300kHz
  • 電感:3.3μH(6mΩ)
  • 輸出電容:5×47μF陶瓷電容

?熱管理?:

  • 采用VQFN封裝(3.5×4.5mm)
  • 散熱焊盤連接至地平面
  • 增加散熱過孔陣列

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

  1. ?EMI抑制?:
    • 優(yōu)化SW節(jié)點(diǎn)銅面積
    • 可添加RC緩沖電路(如2.2Ω+100pF)
    • 采用輸入π型濾波器
  2. ?高邊驅(qū)動設(shè)計(jì)?:
    • BST電容緊靠IC放置
    • 可串聯(lián)2-10Ω電阻減緩開關(guān)邊沿

六、應(yīng)用領(lǐng)域推薦

  1. ?工業(yè)自動化?:
  2. ?通信設(shè)備?:
    • 基站電源分配
    • 光模塊供電
  3. ?交通電子?:
    • 電動汽車OBC輔助電源
    • 車載信息娛樂系統(tǒng)
  4. ?可再生能源?:
    • 光伏逆變器控制電源
    • 儲能系統(tǒng)管理單元
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