LM5168 具有 Fly-Buck™ 功能的 6V 至 120V 宽 VIN、300mA 直流/直流转换器数据手册

LM5169 和 LM5168 同步降压转换器可在较宽的输入电压范围内进行调节，从而最大限度地减少对外部浪涌抑制元件的需求。50ns 的最小可控导通时间有助于实现较大的降压转换比，从而实现从 48V 标称输入到低电压轨的直接降压，从而降低了系统复杂性和设计成本。LM516x 可在低至 6V 的输入电压骤降期间运行，并在需要时以接近 100% 的占空比运行，使该器件成为宽输入电源范围工业和高电池单元数电池组应用的绝佳选择。
*附件：lm5168.pdf

LM5169 具有集成的高侧和低侧功率 MOSFET，可提供高达 0.65A 的输出电流，LM5168 可提供高达 0.3A 的输出电流。恒定导通时间 （COT） 控制架构提供几乎恒定的开关频率，并具有出色的负载和线路瞬态响应。LM516x 提供 FPWM 或自动模式版本。FPWM 模式在整个负载范围内提供强制 CCM作，支持隔离式 Fly-Buck 转换器应用。自动模式支持超低 IQ 和二极管仿真模式作，以实现高轻负载效率。

特性

• 功能安全
  • 提供有助于功能安全系统设计的文档
• 专为在恶劣应用中的可靠性而设计
  • 6V 至 120V 绝对最大值的宽输入电压范围
  • 结温范围：–40°C 至 +150°C
  • 固定 3ms 内部软启动定时器
  • 峰值和谷值限流保护
  • 输入 UVLO 和热关断保护
• 专为可扩展的工业电源和电池组而设计
  • 50ns 的低最小导通和关断时间
  • 可调开关频率高达 1MHz
  • 二极管仿真可实现高轻负载效率
  • 具有低静态电流 （< 10μA） 的自动模式
  • FPWM 用于 Fly-Buck 转换器功能
  • 3μA 关断静态电流
  • 与 LM5164-Q1、LM5163-Q1 和 LM5013-Q1 引脚对引脚兼容
  • 引脚排列和功能与 LM5017 和 LM34927 相似。
• 集成可减小设计尺寸和成本
  • COT 模式控制架构
  • 集成 1.9Ω NFET 降压开关
  • 集成 0.71Ω NFET 同步整流器
  • 1.2V 内部电压基准
  • 无环路补偿元件
  • 内部 VCC 偏置稳压器和引导二极管
  • 漏极开路电源良好指示器
  • 封装选项：SOIC PowerPAD-8™ 集成电路封装或 WSON-8 封装

参数

方框图

概述

LM5168是一款高效率、同步降压（Buck）DC/DC转换器，设计用于宽输入电压范围（6V至120V绝对最大值）的应用。该转换器集成了高侧和低侧功率MOSFET，支持高达0.3A的输出电流，并提供了多种保护功能，如输入欠压锁定（UVLO）、热关断和电流限制等。LM5168适用于通信、工业电池包以及电动自行车（e-bike）等应用。

主要特性

• ‌宽输入电压范围‌：6V至120V绝对最大值。
• ‌高侧和低侧集成MOSFET‌：简化了外部电路设计。
• ‌低静态电流‌：在自动模式下，轻载时具有极低的静态电流，有助于延长电池寿命。
• ‌多种工作模式‌：支持自动模式（Auto Mode）和固定频率脉冲宽度调制（FPWM）模式，适应不同负载条件。
• ‌保护功能‌：包括输入UVLO、热关断、过流保护和短路保护。
• ‌小型封装‌：提供SOIC PowerPAD™-8或WSON-8封装选项，适合空间受限的应用。

应用领域

• ‌通信‌：如砖式电源模块。
• ‌工业电池包‌：包括高串数电池组（≥10S）。
• ‌ 电动自行车（e-bike） ‌、电动滑板车（e-scooter）和轻型电动车（LEV）。

功能特点

• ‌恒定导通时间（COT）控制‌：提供了近似的固定开关频率和优秀的负载及线路瞬态响应。
• ‌二极管仿真模式‌：在轻载条件下提高效率，减少开关损失。
• ‌内部软启动‌：减少了启动时的电流冲击。
• ‌电源良好（PGOOD）指示‌：用于指示输出电压是否达到稳定状态。
• ‌热关断和自动恢复‌：防止过热损坏，并在温度降低后自动恢复工作。

电气特性

• ‌输入电压范围‌：6V至120V。
• ‌输出电压‌：可调，具体取决于反馈电阻分压器设置。
• ‌最大输出电流‌：0.3A。
• ‌开关频率‌：最高可达1MHz，可调。
• ‌高侧MOSFET导通电阻‌：1.9Ω。
• ‌低侧MOSFET导通电阻‌：0.71Ω。

外部组件选择

• ‌电感‌：根据所需的输出电流和纹波要求选择合适的电感值。
• ‌输出电容‌：推荐使用低ESR的陶瓷电容，以减小输出电压纹波。
• ‌输入电容‌：至少需要一个旁路电容，用于稳定输入电压。
• ‌引导电容‌：连接在BST和SW引脚之间，为内部高侧栅极驱动器供电。

PCB布局指南

• ‌最小化电流环路‌：将输入电容、电感和输出电容尽量靠近LM5168，以减小寄生电感和电阻。
• ‌敏感节点连接‌：将反馈电阻分压器直接连接到FB引脚，以减少噪声耦合。
• ‌散热设计‌：确保LM5168周围有足够的散热空间，并通过热过孔连接到PCB的散热层。
• ‌旁路电容放置‌：将输入旁路电容紧靠近VIN和GND引脚，以减小高频噪声。

总结

LM5168是一款功能强大、易于使用的同步降压DC/DC转换器，适用于宽输入电压范围的工业应用。其集成的功率MOSFET、多种保护功能和灵活的工作模式使其成为电池供电设备和通信系统的理想选择。通过合理的外部组件选择和PCB布局设计，可以实现高效、可靠的电源解决方案。