LM5022系列 6-60V 宽输入电压、电流模式升压、SEPIC 和反激式控制器数据手册

LM5022 器件是一款高电压、低侧、N 沟道 MOSFET 控制器，非常适合用于升压和 SEPIC 稳压器。它包含实现单端主拓扑所需的所有功能。输出电压调节基于电流模式控制，简化了环路补偿的设计，同时提供了固有的输入电压前馈。LM5022 包括一个启动稳压器，可在 6V 至 60V 的宽输入范围内工作。PWM 控制器专为高速功能而设计，包括高达 2.2 MHz 的振荡器频率范围和小于 100 ns 的总传播延迟。其他功能包括误差放大器、精准基准、线路欠压锁定、逐周期电流限制、斜率补偿、软启动、外部同步功能和热关断功能。LM5022 采用 10 引脚 VSSOP 封装。
*附件：LM5022 用于升压和 SEPIC 的 60V 低侧控制器数据表 .pdf

特性

• 内部 60V 启动稳压器
• 1A 峰值 MOSFET 栅极驱动器
• V在范围：6 V 至 60 V（启动后可在低至 3 V 的电压下工作）
• 占空比限制为 90%
• 具有滞后的可编程 UVLO
• 逐周期电流限制
• 外部同步（交流耦合）
• 单电阻振荡器频率设置
• 坡度补偿
• 可调软启动
• 10 引脚 VSSOP 封装

参数

方框图

1. 产品概述

• ‌产品名称‌：LM5022
• ‌类型‌：60V 低侧控制器
• ‌应用‌：升压（Boost）和单端初级电感转换器（SEPIC）
• ‌特点‌：
  • 内部60V启动调节器
  • 1A峰值MOSFET栅极驱动器
  • 输入电压范围：6V至60V（启动后低至3V）
  • 占空比限制为90%
  • 可编程欠压锁定（UVLO）与迟滞
  • 逐周期电流限制
  • 外部同步能力（AC耦合）
  • 单电阻振荡器频率设置
  • 斜率补偿
  • 可调软启动
  • 10引脚VSSOP封装

2. 功能描述

2.1 高压启动调节器

• 允许VIN引脚直接连接到高达60V的线路电压。
• 调节器输出内部电流限制为35mA（典型值）。
• 当VCC引脚电压达到5V时，控制器输出使能。

2.2 输入欠压检测器（UVLO）

• 通过连接UVLO引脚到VIN和GND之间的外部电压分压器来编程。
• 如果欠压阈值未满足，控制器所有功能被禁用，进入低功耗待机状态。

2.3 误差放大器

• 内部高增益误差放大器，非反相输入设置为固定参考电压1.25V。
• 反相输入连接到FB引脚，用于输出电压调节。

2.4 电流检测和电流限制

• 提供逐周期过流保护功能。
• 如果电流感应比较器输入电压超过0.5V，MOSFET栅极驱动立即终止。

2.5 PWM比较器和斜率补偿

• PWM比较器将电流斜坡信号与误差放大器输出产生的误差电压进行比较。
• 斜率补偿避免次谐波振荡，简化控制环路补偿设计。

2.6 软启动

• 软启动功能使转换器输出逐渐达到初始稳态输出电压，减少启动应力和电流浪涌。

2.7 MOSFET栅极驱动器

• 提供内部栅极驱动器，通过OUT引脚控制外部N沟道MOSFET，峰值电流能力为1A。

2.8 热关断

• 内部热关断电路在结温超过典型值165°C时保护LM5022，降低输出驱动器和VCC调节器功耗。

3. 应用信息

3.1 典型应用

• ‌电路‌：非隔离升压调节器
• ‌输入电压范围‌：9V至16V
• ‌输出电压‌：40V
• ‌最大输出电流‌：500mA
• ‌开关频率‌：500kHz

3.2 设计步骤

1. ‌选择开关频率‌：基于尺寸、成本和效率的权衡。
2. ‌选择MOSFET‌：考虑成本、尺寸和效率的权衡，计算导通损耗、栅极充电损耗和开关损耗。
3. ‌选择输出二极管‌：使用肖特基二极管以减少正向压降和反向恢复时间。
4. ‌选择升压电感器‌：基于所需的峰值到峰值纹波电流和平均电感电流选择电感值。
5. ‌选择输出电容器‌：基于电容值、等效串联电阻（ESR）和RMS或AC电流额定值选择。
6. ‌选择VCC解耦电容器‌：使用陶瓷电容器，最小X5R或X7R类型，额定值至少为470nF。
7. ‌选择输入电容器‌：基于电容值、ESR和RMS电流额定值选择。
8. ‌设计电流感应滤波器和限流电路‌。
9. ‌控制环路补偿‌：使用Type II补偿网络，通过Bode图调整增益和相位。

4. 封装与订购信息

• ‌封装类型‌：10引脚VSSOP
• ‌封装尺寸‌：3.00mm × 3.00mm
• ‌订购选项‌：包括不同数量的样品和卷带包装选项。

5. 布局指南

• ‌输入和输出电容器‌：使用低ESR陶瓷电容器，并尽可能靠近LM5022的相应引脚。
• ‌电流感应电阻‌：R_SNS的顶端应使用尽可能短的迹线连接到CS引脚，并远离电感和开关节点。
• ‌反馈电阻‌：R_FB1和R_FB2应靠近LM5022放置。
• ‌地平面和形状路由‌：优化连续电流和脉动电流的路由，减少噪声注入。