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

布局指南

仔细的 PCB 布局对于实现低 EMI、稳定的供电运行以及出色的效率都至关重要。使高频电流环路尽可能小,并遵循以下优秀布局实践指南:

  1. 对于大功率电路板设计,应至少使用具有 2oz 或更厚铜平面的 4 层 PCB。让第一个内层成为与安装功率元件的顶层相邻的接地平面,并将第二个内层用于包括电流检测、栅极驱动、命令等在内的关键控制信号。信号层和顶层之间的接地平面有助于屏蔽顶层的开关噪声,使其不影响控制信号。
  2. 在进行任何布线之前,优化元件的位置和方向。放置功率元件时,应确保端口间的功率流简单直接且距离较短。避免功率流路径在电路板上出现锯齿形。
  3. 识别高频交流电流环路。在双向转换器中,每个通道的交流电流环路沿着 HV 端口电压轨电容器、高侧 MOSFET、低侧 MOSFET 的路径,然后回到 HV 端口电压轨电容器的回路上。放置这些元件时,要使电流路径较短且直接,并尽可能减小环路所包围的特殊区域。
  4. 在 CH-1 和 CH-2 之间对称放置电源电路。在 CH-1 和 CH-2 之间均匀分配 HV 端口电压轨电容器和 LV 端口电压轨电容器。
  5. 如果在同一 PCB 上为多相使用多个 LM5171,应以类似布局放置每个 LM5171 的电路。
  6. 为电源电路使用充足的铜,从而更大限度地降低大电流 PCB 布线的导通损耗。充足的铜还有助于消散功率元件(尤其是功率电感器、功率 MOSFET 和电流检测电阻器)产生的热量。但是,要注意开关节点的多边形,它连接高侧 MOSFET 源极、低侧 MOSFET 漏极、功率电感器和控制器 SW 引脚。开关节点多边形在开关操作期间会出现高 dv/dt。为了更大限度减少开关节点多边形产生的 EMI 辐射,请确保其尺寸足以传导开关电流,但不会过大。
  7. 使用适当数量的过孔将电流传导到内层以及通过内层散热。
  8. 始终将电源地与模拟地分开,并在 PGND 引脚的位置针对电源地、模拟地和 EP 焊盘进行单点连接。
  9. 使用开尔文检测技术直接跨电流检测电阻器进行每对 CSA 和 CSB 线路的布线,从而更大限度地降低电流检测误差。为实现良好的抗噪性,这对布线必须紧密并排布放。
  10. 在布线时使 CS、FBLV、FBHV、IPK、VSET、IMON、COMP 和 OVP 引脚的敏感模拟信号远离高速开关节点(HB、HO、LO 和 SW)。
  11. 紧密并排布放配对的栅极驱动线路,即 HO1 和 SW1、HO2 和 SW2、LO1 和回路以及 LO2 和回路等线对。对称布放 CH-1 和 CH-2 的栅极驱动线路。
  12. 将器件的设置、编程和控制元件尽可能靠近相应的引脚放置,包括以下元件:ROSC、RCFG、RDT、CCOMP1、RCOMP2、CCOMP1、CCOPM2、CHF1、CHF2、RHVC、RLVC、CHVC、CLVC、CHVHF 和 CLVHF
  13. 将旁路电容器尽可能靠近相应的引脚放置,包括 CHV、CVCC、CVDD、CVREF、CVSET、CHB1、CHB2、COVP、CIPK、CISET、CCS1、CCS2 以及 100pF 电流检测共模旁路电容器。
  14. 为每层覆铜以覆盖空白区域,从而获得最佳热性能。
  15. 根据系统要求,在必要时向元件添加散热器。