ZHCSWL4 June   2024 LM5171

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 引脚配置和功能
  6. 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. 详细说明
    1. 6.1 概述
      1. 6.1.1 器件配置 (CFG) 和 I2C 地址
      2. 6.1.2 IC 运行模式的定义
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1  辅助电源和电压基准(VCC、VDD 和 VREF)
      2. 6.3.2  欠压锁定 (UVLO) 和控制器启用或禁用
      3. 6.3.3  高电压输入(HV1、HV2)
      4. 6.3.4  电流检测放大器
      5. 6.3.5  控制命令
        1. 6.3.5.1 通道使能命令(EN1、EN2)
        2. 6.3.5.2 方向命令(DIR1 和 DIR2)
        3. 6.3.5.3 通道电流设置命令(ISET1 和 ISET2)
      6. 6.3.6  通道电流监测器(IMON1、IMON2)
        1. 6.3.6.1 单个通道电流监测器
        2. 6.3.6.2 多相总电流监测
      7. 6.3.7  逐周期峰值电流限制 (IPK)
      8. 6.3.8  内部电流环路误差放大器
      9. 6.3.9  外部电压环路误差放大器
      10. 6.3.10 软启动、二极管仿真和强制 PWM 控制(SS/DEM1 和 SS/DEM2)
        1. 6.3.10.1 通过 SS/DEM 引脚进行软启动控制
        2. 6.3.10.2 DEM 编程
        3. 6.3.10.3 FPWM 编程以及动态 FPWM 和 DEM 更改
        4. 6.3.10.4 SS 引脚作为重启计时器
          1. 6.3.10.4.1 OVP 中的重启计时器
          2. 6.3.10.4.2 DIR 更改后的重启计时器
      11. 6.3.11 栅极驱动输出、死区时间编程和自适应死区时间(HO1、HO2、LO1、LO2、DT/SD)
      12. 6.3.12 紧急锁存关断 (DT/SD)
      13. 6.3.13 PWM 比较器
      14. 6.3.14 振荡器 (OSC)
      15. 6.3.15 同步到外部时钟(SYNCI、SYNCO)
      16. 6.3.16 过压保护 (OVP)
      17. 6.3.17 多相配置(SYNCO、OPT)
        1. 6.3.17.1 多相星型配置
        2. 6.3.17.2 两相、三相或四相并行运行菊花链配置
        3. 6.3.17.3 六相或八相并行运行菊花链配置
      18. 6.3.18 热关断
    4. 6.4 编程
      1. 6.4.1 动态死区时间调整
      2. 6.4.2 UVLO 编程
    5. 6.5 寄存器
      1. 6.5.1 I2C 串行接口
      2. 6.5.2 I2C 总线运行
      3. 6.5.3 时钟延展
      4. 6.5.4 数据传输格式
      5. 6.5.5 从定义的寄存器地址进行单次读取
      6. 6.5.6 从定义的寄存器地址开始进行顺序读取
      7. 6.5.7 对定义的寄存器地址进行单次写入
      8. 6.5.8 从定义的寄存器地址开始进行顺序写入
      9. 6.5.9 REGFIELD 寄存器
  8. 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
      1. 7.1.1 小信号模型
        1. 7.1.1.1 电流环路小信号模型
        2. 7.1.1.2 电流环路补偿
        3. 7.1.1.3 电压环路小信号模型
        4. 7.1.1.4 电压环路补偿
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 60A、双相、48V 至 12V 双向转换器
        1. 7.2.1.1 设计要求
        2. 7.2.1.2 详细设计过程
          1. 7.2.1.2.1  确定占空比
          2. 7.2.1.2.2  振荡器编程
          3. 7.2.1.2.3  功率电感器、RMS 和峰值电流
          4. 7.2.1.2.4  电流检测 (RCS)
          5. 7.2.1.2.5  电流设置限制 (ISETx)
          6. 7.2.1.2.6  峰值电流限制
          7. 7.2.1.2.7  功率 MOSFET
          8. 7.2.1.2.8  辅助电源
          9. 7.2.1.2.9  自举二极管
          10. 7.2.1.2.10 OVP
          11. 7.2.1.2.11 死区时间
          12. 7.2.1.2.12 通道电流监测器 (IMONx)
          13. 7.2.1.2.13 UVLO 引脚用途
          14. 7.2.1.2.14 HVx 引脚配置
          15. 7.2.1.2.15 环路补偿
          16. 7.2.1.2.16 软启动
          17. 7.2.1.2.17 PWM 转换为 ISET 引脚上的电压
          18. 7.2.1.2.18 正确端接未使用的引脚
        3. 7.2.1.3 应用曲线
          1. 7.2.1.3.1 效率
          2. 7.2.1.3.2 阶跃负载响应
          3. 7.2.1.3.3 双通道交错运行
          4. 7.2.1.3.4 典型启动和关断
          5. 7.2.1.3.5 DEM 和 FPWM
          6. 7.2.1.3.6 DEM 和 FPWM 之间的模式转换
          7. 7.2.1.3.7 ISET 跟踪和预充电
          8. 7.2.1.3.8 保护功能
    3. 7.3 电源相关建议
    4. 7.4 布局
      1. 7.4.1 布局指南
      2. 7.4.2 布局示例
  9. 器件和文档支持
    1. 8.1 器件支持
      1. 8.1.1 开发支持
    2. 8.2 接收文档更新通知
    3. 8.3 支持资源
    4. 8.4 商标
    5. 8.5 静电放电警告
    6. 8.6 术语表
  10. 修订历史记录
  11. 10机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息
功率 MOSFET

所选的功率 MOSFET 必须具有能够承受最大 HV 端口电压和瞬态尖峰(振铃)的 VDS 额定值。此应用中选择了额定值为 100V 的 MOSFET。

确定额定电压后,通过在 MOSFET Rds(ON) 和总栅极电荷 (Qg) 之间进行权衡来选择 MOSFET,以平衡导通损耗和开关损耗。对于大功率应用,需要并联 MOSFET 以共享总功率并减少单个 MOSFET 上的耗散,从而缓解热应力。每个 MOSFET 中的导通损耗由方程式 93 确定。

方程式 93. LM5171

其中

  • N 是并联 MOSFET 的数量
  • 1.8 是 Rds(ON) 在 125°C 时的近似温度系数
  • 总 RMS 开关电流 IQ_RMS 大致由方程式 94 确定
方程式 94. LM5171

其中

  • Dmax 是降压模式或升压模式下的最大占空比。

开关瞬态上升和下降时间大致由下式确定:

方程式 95. LM5171
方程式 96. LM5171

每个并联 MOSFET 的开关损耗大致由下式确定:

方程式 97. LM5171

其中

  • Coss 是 MOSFET 的输出电容。

功率 MOSFET 通常需要使用 10kΩ 至 100kΩ 的栅源电阻器来减轻栅极驱动故障的影响。使用并联 MOSFET 时,最好为每个 MOSFET 使用 1Ω 至 2Ω 栅极电阻器,如图 7-9 所示。

LM5171 并联 MOSFET 配置图 7-9 并联 MOSFET 配置

如果死区时间不是最优值,则功率同步整流器 MOSFET 的体二极管会导致反向恢复损耗。假设功率 MOSFET 的反向恢复电荷为 Qrr,则反向恢复损耗由方程式 98 确定:

方程式 98. LM5171

为降低反向恢复损耗,可以将一个可选的肖特基二极管与功率 MOSFET 并联放置。这个二极管必须具有与 MOSFET 相同的额定电压,并必须直接放在 MOSFET 的漏极和源极之间。重复正向额定电流的峰值必须大于 Ipeak,连续正向额定电流必须大于以下方程式 99 的值:

方程式 99. LM5171