Texas Instruments LMR51430 SIMPLE SWITCHER ^?^ 降壓轉(zhuǎn)換器易于使用，能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)3A負(fù)載電流。LMR51430的輸入范圍寬（4V至36V），適用于各種工業(yè)應(yīng)用，用于對(duì)非穩(wěn)壓源進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。該器件上的500 kHz和1.1MHz開(kāi)關(guān)頻率支持使用相對(duì)較小的電感器，從而優(yōu)化解決方案尺寸。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments LMR51430 SIMPLE SWITCHER?降壓轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

TI LMR51430降壓轉(zhuǎn)換器有PFM版本，可在輕負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率；還有FPWM版本，可在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒定頻率和小輸出電壓紋波。內(nèi)部配有軟啟動(dòng)和補(bǔ)償電路，使設(shè)備需要的外部元件降到最低程度。此外，LMR51430具有內(nèi)置保護(hù)功能，如逐周期電流限制、斷續(xù)模式短路保護(hù)以及功耗過(guò)大情況下的熱關(guān)斷功能。

LMR51430采用6引腳SOT-23封裝。

特性

• 支持功能安全
  • 來(lái)輔助功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔
• 配置用于嚴(yán)苛的工業(yè)應(yīng)用
  • 輸入電壓范圍：4.5V至36V
  • 3A連續(xù)輸出電流
  • 最短接通時(shí)間：70ns
  • 固定頻率選項(xiàng)：500kHz與1.1MHz
  • 結(jié)溫范圍：-40°C至150°C
  • 最大占空比：98%
  • 啟動(dòng)，帶預(yù)偏置輸出
  • 具有斷續(xù)模式的內(nèi)部輸出短路保護(hù)
• 參考電壓容差：±1.5%
• 精密使能
• 小型解決方案，易于使用
  • 集成式同步整流
  • 內(nèi)部補(bǔ)償，便于使用
  • SOT-23封裝

簡(jiǎn)化示意圖

框圖

效率與輸出電流

LMR51430同步降壓轉(zhuǎn)換器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

LMR51430是德州儀器(TI)推出的一款高效同步降壓轉(zhuǎn)換器，屬于SIMPLE SWITCHER?電源轉(zhuǎn)換器系列。該器件采用SOT-23封裝，具有4.5V至36V的寬輸入電壓范圍和3A連續(xù)輸出電流能力，專(zhuān)為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)。

?關(guān)鍵特性?：

• 輸入電壓范圍：4.5V至36V
• 輸出電流：高達(dá)3A連續(xù)電流
• 開(kāi)關(guān)頻率選項(xiàng)：500kHz和1.1MHz固定頻率
• 工作溫度范圍：-40°C至150°C結(jié)溫
• 集成同步整流MOSFET
• 內(nèi)部補(bǔ)償簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
• 提供PFM(脈沖頻率調(diào)制)和FPWM(強(qiáng)制PWM)兩種版本

二、核心功能解析

1. 峰值電流模式控制架構(gòu)

LMR51430采用固定頻率峰值電流模式控制，通過(guò)監(jiān)測(cè)高邊MOSFET的峰值電流實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。該架構(gòu)提供快速瞬態(tài)響應(yīng)和良好的穩(wěn)定性，同時(shí)內(nèi)置斜率補(bǔ)償防止次諧波振蕩。

?工作模式?：

• ?CCM模式?：當(dāng)負(fù)載電流大于電感紋波電流一半時(shí)，器件工作在連續(xù)導(dǎo)通模式，保持固定開(kāi)關(guān)頻率
• ?DCM/PFM模式?（僅PFM版本）：輕載時(shí)進(jìn)入斷續(xù)導(dǎo)通模式，關(guān)閉低邊MOSFET當(dāng)電流降至零交叉閾值(20mA典型值)，提高輕載效率
• ?FPWM模式?（僅FPWM版本）：全負(fù)載范圍內(nèi)保持固定頻率，允許電感電流反向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)低輸出紋波

2. 關(guān)鍵保護(hù)功能

?多重保護(hù)機(jī)制?：

• ?過(guò)流保護(hù)?：高邊峰值電流限制(4.76A典型)和低邊谷值電流限制(3.5A典型)
• ?短路保護(hù)?：FB電壓低于40%VREF時(shí)觸發(fā)打嗝模式(135ms關(guān)斷周期)
• ?熱關(guān)斷?：結(jié)溫超過(guò)163°C時(shí)關(guān)閉，141°C時(shí)恢復(fù)
• ?輸入U(xiǎn)VLO?：4.5V上升閾值(典型)，3.58V下降閾值(典型)

三、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)指南

1. 外圍元件選型

?電感選擇?：
計(jì)算公式：L_MIN = (VIN_MAX - VOUT) × VOUT / (IOUT × KIND × VIN_MAX × fSW)
其中KIND推薦取0.2-0.6，500kHz應(yīng)用推薦5.6-12μH，1.1MHz推薦2.2-6.8μH

?輸出電容?：
需考慮紋波和瞬態(tài)響應(yīng)要求：

• 紋波分量：ΔVOUT_ESR = KIND×IOUT×ESR
• 容量分量：ΔVOUT_C = (KIND×IOUT)/(8×fSW×COUT)
• 瞬態(tài)響應(yīng)：COUT > (8×(IOH-IOL))/(fSW×ΔVOUT_SHOOT)

?輸入電容?：
推薦使用4.7μF以上X7R/X5R陶瓷電容，電壓額定值為最大輸入電壓的兩倍

2. 輸出電壓設(shè)置

通過(guò)FB引腳電阻分壓器設(shè)置：
RFBT = (VOUT - VREF)/VREF × RFBB
其中VREF=0.6V(典型)，RFBB推薦值：

• 3.3V輸出：22.1kΩ
• 5V輸出：13.7kΩ
• 12V輸出：5.23kΩ

3. 使能與UVLO配置

?三種啟用方式?：

1. 直接連接EN至VIN（自啟動(dòng)）
2. 電阻分壓網(wǎng)絡(luò)（可編程UVLO）
   VIN_RISING = VENH×(RENT+RENB)/RENB
   (VENH=1.23V典型)
3. 外部邏輯信號(hào)控制

四、PCB布局建議

?關(guān)鍵布局原則?：

1. ?輸入電容布局?：盡可能靠近VIN和GND引腳，采用短而寬的走線
2. ?散熱設(shè)計(jì)?：利用GND、VIN和SW引腳銅箔散熱，添加散熱過(guò)孔連接各層
3. ?反饋路徑?：
   • 電阻分壓器靠近FB引腳
   • 敏感走線遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)和電感
   • 多層板時(shí)反饋?zhàn)呔€最好有地平面屏蔽
4. ?開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)?：保持SW至電感的走線短而寬，減少寄生電感和EMI

五、性能優(yōu)化技巧

1. ?效率優(yōu)化?：
   • PFM版本在輕載時(shí)效率更高（如12V轉(zhuǎn)5V，1mA負(fù)載時(shí)效率可達(dá)90%）
   • FPWM版本在全負(fù)載范圍內(nèi)提供更穩(wěn)定的性能
   • 選擇低DCR電感和低ESR電容降低損耗
2. ?EMI抑制?：
   • 采用緊湊布局，減小高頻回路面積
   • 輸入電容盡量靠近器件引腳
   • 必要時(shí)可添加小型RC緩沖電路
3. ?熱管理?：
   • 充分利用PCB銅箔散熱
   • 高環(huán)境溫度或高負(fù)載時(shí)考慮降低開(kāi)關(guān)頻率
   • 確保足夠的空氣流通

六、典型應(yīng)用電路

? 12V輸入轉(zhuǎn)5V/3A輸出設(shè)計(jì)(500kHz) ?：

• 輸入電容：2×4.7μF/50V X7R陶瓷電容
• 電感：6.8μH/4A RMS電流額定
• 輸出電容：2×22μF/25V X7R陶瓷電容
• 反饋電阻：RFBT=100kΩ，RFBB=13.7kΩ
• 自舉電容：0.1μF/16V

七、選型指南

根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的版本：