ZHCSWL4 June   2024 LM5171

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 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. 6 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. 7 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. 8 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. 9 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

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）

LM5171 的每个通道都有一个稳健的 5A（峰值）半桥驱动器，用于驱动外部 N 通道功率 MOSFET。如图 6-14 所示，低侧驱动器直接由 VCC 供电，高侧驱动器由自举电容器 CBT 供电。在低侧驱动器导通期间，SW 引脚被下拉至 PGND，而 CBT 由 VCC 通过自举二极管 DBT 供电。TI 建议为 CBT 选择一个 0.1µF 或更大的陶瓷电容器，并为 DBT 选择一个 1A 和 100V 额定值的超快速二极管。TI 还强烈建议用户添加一个与 DBT 串联的 2Ω 至 5Ω 电阻器 (RBT)，以限制浪涌充电电流并提升高侧驱动器的抗噪性能。

LM5171 高侧辅助电源的自举电路（仅显示一个通道）图 6-14 高侧辅助电源的自举电路（仅显示一个通道）

在降压模式下的启动期间，CBT 可能最初不会充电；然后 LM5171 会使高侧驱动器输出（HO1 和 HO2）保持关断，并在连续周期内发送宽度为 100ns 的 LO 脉冲给 CBT 预充电。当自举电压大于 6.5V 的自举 UV 阈值时，高侧驱动器会在 HO1 和 HO2 引脚上输出 PWM 信号以执行正常的开关操作。如果自举电压在下降沿低于自举 UV 阈值电压，则相应的 HO 输出会拉至低电平，直到自举电压恢复为正常的 HO 开关脉冲。在正常降压模式运行期间，当 CBT 电压降至 6.5V 自举 UV 阈值以下时，会通过中断正常的开关操作来启动相同的预充电功能，直到自举电压恢复到 UV 阈值以上。这有助于防止功率 MOSFET 因栅极电压不足而进入线性模式。请注意，由于老化过程中的性能下降，MOSFET 的栅极阈值电压可能会升至高达 6V。

在升压模式下启动和正常运行期间，CBT 会通过低侧 MOSFET 的正常导通进行自然充电，因此 LO 引脚上没有这样的 100ns 预充电脉冲。

为了防止在同一半桥臂上的高侧和低侧功率 MOSFET 之间发生击穿，可以使用 DT 引脚选择两种类型的死区时间方案：可编程死区时间或内置自适应死区时间。

若要对死区时间进行编程，请在 DT/SD 和 AGND 引脚之间放置一个电阻器 RDT，如图 6-15 所示。

图 6-16 中所示的死区时间 tDT 由方程式 14 确定：

方程式 14. t D T   = R D T × 2.625 n s k Ω

请注意，该公式可用于将 tDT 编程为 15ns 和 200ns 之间。当功率 MOSFET 连接到栅极驱动器时，其栅极输入电容 CISS 会成为栅极驱动输出的负载，且 HO 和 LO 压摆率会下降，导致高侧和低侧 MOSFET 之间的有效 tDT 降低。用户必须评估有效的 tDT，确保其足以防止高侧和低侧 MOSFET 之间发生击穿。

未使用 DT 编程功能时，只需将 DT/SD 引脚连接至 VDD（如图 6-17 所示），即可激活内置自适应死区时间。实现自适应死区时间的方法是由同一半桥开关桥臂的另一个驱动器（LO 或 HO）实时监测驱动器（HO 或 LO）的输出，如图 6-17 和图 6-18 所示。仅当驱动器的输出电压降至 1.5V 以下时，另一个驱动器才会开始导通。如果使用串联栅极电阻器，或者栅极驱动器的 PCB 布线由于布局设计不良而具有过大的阻抗，则自适应死区时间的有效性会大大降低。

LM5171 通过 DT 引脚进行死区时间编程（仅显示一个通道）图 6-15 通过 DT 引脚进行死区时间编程（仅显示一个通道）
LM5171 栅极驱动死区时间（仅显示一个通道）图 6-16 栅极驱动死区时间（仅显示一个通道）
LM5171 不进行外部编程时的死区时间（仅显示一个通道）图 6-17 不进行外部编程时的死区时间（仅显示一个通道）
LM5171 自适应死区时间（仅显示一个通道）图 6-18 自适应死区时间（仅显示一个通道）
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