LM5137F-Q1 汽车、80V、100% 占空比、双通道、功能安全同步降压控制器数据手册

LM5137F-Q1 是一款 80V 双通道降压控制器，该系列提供三种功能安全选项：Capable、ASIL B 或 ASIL D。该器件采用交错式、可堆叠、峰值电流模式架构，可实现轻松的环路补偿、快速瞬态响应、出色的负载和线路调节，以及与并联相位的精确电流共享，以实现高输出电流。15ns 的高压侧开关最小导通时间有助于实现较大的降压比，从而能够从 12V、24V 或 48V 汽车输入直接转换为低压轨，从而降低系统设计成本和复杂性。LM5137F-Q1 在输入电压骤降至 4V 期间继续工作，如果需要，以 100% 的占空比运行。
*附件：LM5137F-Q1 汽车级、4V 至 80V、支持 100% 占空比的双通道同步降压控制器系列，适用于功能安全应用 数据表.pdf

该器件具有多种功能，可简化对 CISPR 25 和汽车 EMI 要求的合规性。自适应定时、大电流 MOSFET 栅极驱动器可在开关转换期间最大限度地减少体二极管导通，从而降低开关损耗，并改善高输入电压和高开关频率下的热和 EMI 性能。为了减小输入电容器纹波电流和 EMI 滤波器尺寸，该器件为两个输出提供了 180° 交错作。90° 异相时钟输出适用于级联、多通道或多相功率级。高达 2.2MHz 的电阻可调开关频率可与高达 2.5MHz 的外部时钟源同步，以消除噪声敏感应用中的拍频。

在输出电压处于稳压状态时，12.7μA 空载静态电流延长了电池供电汽车系统的工作运行时间。LM5137F-Q1 的其他功能包括 150°C 最高结温工作、用户可选择的 PFM 模式以在轻负载条件下降低电流消耗、可配置的软启动功能、用于故障报告和输出监控的开漏 PG 和 FAULT 标志、独立使能输入、单调启动到预偏置负载、由 VIN 或 BIAS1/VOUT1 供电的集成 VCC 偏置电源稳压器、打嗝模式过载保护、 以及具有自动恢复功能的热关断保护。使用电感器 DCR 感应电流以实现最高效率，或使用可选的分流电阻器实现高精度。

LM5137F-Q1 控制器符合 AEC-Q100 1 级汽车应用标准，采用 6mm × 6mm 热增强型 36 引脚 VQFN 封装，具有额外的引脚间隙以提高可靠性，并具有可润湿侧翼引脚，便于在制造过程中进行光学检查。宽输入电压范围、低静态电流消耗、高温运行、逐周期电流限制、低 EMI 特征和小设计尺寸为需要增强稳健性和耐用性的功能安全 （FuSa） 应用提供了出色的负载点稳压器解决方案。

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用：
  • 器件温度等级 1：-40°C 至 125°C 环境工作温度
• 以符合功能安全为目标
  • 专为功能安全应用而开发
    • 三个可订购的零件编号，用于 Capable、ASIL B 和 ASIL D 选项
  • 可用于帮助 ISO 26262 系统设计达到 ASIL D 的文档将在生产发布时提供
  • 系统能力高达 ASIL D
  • 以高达 ASIL D 为目标的硬件完整性
• 多功能双同步降压 DC/DC 控制器
  • 1% 精度、固定 3.3V、5V、12V 或 0.8V 至 60V 可调输出
  • 每个通道的电流监视器输出
  • 电荷泵栅极驱动器，实现 100% 占空比
  • 空载休眠电流为 12.7μA（典型值）
  • 内部打嗝模式过流保护
• 两个交错式同步降压通道
  • 双通道或单输出多相
  • 最多可堆叠四个相位
• 专为满足超低 EMI 要求而设计
  • 双随机扩频 （DRSS）
  • 开关频率范围为 100kHz 至 2.5MHz
• VQFN-36 封装，带可湿性侧面
• 使用 LM5137F-Q1 和 WEBENCH Power Designer 创建自定义设计

参数

一、产品概述

LM5137F-Q1是一款汽车级双通道同步降压控制器，支持4V至80V的宽输入电压范围，并具有100%占空比的能力。该控制器专为功能安全应用设计，提供了Capable、ASIL B和ASIL D三种功能安全等级选项。LM5137F-Q1采用交错堆叠的峰值电流模式架构，具有快速瞬态响应、优异的负载和线路调节能力，以及准确的电流共享特性。

二、主要特性

• ‌功能安全合规‌：提供Capable、ASIL B和ASIL D三种功能安全等级选项，支持ISO 26262系统设计。
• ‌宽输入电压范围‌：支持4V至80V的输入电压，适用于多种汽车电源系统。
• ‌双通道同步降压‌：两个交错同步降压通道，可单独输出或多相输出，最多可堆叠至四相。
• ‌100%占空比能力‌：支持100%占空比，确保在低输入电压下的稳定输出。
• ‌低EMI设计‌：采用双随机扩频技术（DRSS），有效降低电磁干扰。
• ‌高效率‌：高侧开关最小导通时间为15ns，便于实现大降压比，提高转换效率。
• ‌易于使用‌：内置电荷泵门驱动、软启动功能、过流保护和热关断保护，减少外部组件数量，简化设计。

三、电气特性

• ‌工作温度范围‌：-40°C至+125°C。
• ‌输入电压范围‌：4V至80V。
• ‌输出电压范围‌：固定3.3V、5V、12V或可调0.8V至60V。
• ‌最大输出电流‌：每通道可达15A（具体取决于应用和设计）。
• ‌开关频率范围‌：100kHz至2.5MHz（可调）。
• ‌无负载休眠电流‌：典型值为12.7μA。

四、功能描述

• ‌交错堆叠架构‌：两个降压通道交错工作，减小输入和输出电容的纹波电流，提高系统稳定性。
• ‌电荷泵门驱动‌：支持100%占空比，确保在低输入电压下的高效转换。
• ‌软启动功能‌：防止启动时的浪涌电流和电压过冲，保护系统组件。
• ‌过流保护‌：内置打嗝模式的过流保护，防止电流过大损坏系统。
• ‌热关断保护‌：当结温超过阈值时自动关断，防止芯片过热损坏。

五、应用

• ‌汽车电子系统‌：适用于车载信息娱乐系统、仪表盘、ADAS系统等需要高效、稳定电源的应用。
• ‌高压电池供电系统‌：为高压电池管理系统、电机控制器等提供可靠的电源解决方案。

六、封装与尺寸

• ‌封装类型‌：VQFN-36。
• ‌尺寸‌：6mm × 6mm。