LM63460-Q1/LM63440-Q1 汽车级同步降压DC/DC转换器技术解析

描述

Texas Instruments LM63460-Q1/LM64460-Q1同步降压式转换器属于汽车类同步降压式直流/直流转换器系列,具有卓越的效率和超低的IQ 。借助集成的高侧和低侧MOSFET,可在从3V到36V的宽输入电压范围内提供高达6A的输出电流,并支持高达42V的负载突降瞬变。该转换器实现压差软恢复,以消除输出过冲。

数据手册:

*附件:LM63460-Q1 数据表.pdf

*附件:LM64460-Q1 数据表.pdf

The Texas Instruments LM63460-Q1/LM64460-Q1集成了众多功能,可实现出色的EMI性能,包括扩频调制和可减轻开关节点振铃的低EMI增强型HotRod QFN封装。它还具有对称的引脚分配,可实现理想的输入电容器放置。开关频率可设置在200kHz到2.2MHz之间,以避免敏感频段,同时根据应用要求优化效率或设计尺寸。

PFM模式可在轻负载运行期间实现频率折返,从而实现仅7µA(典型值)的无负载电流消耗和较高的轻负载效率。PWM和PFM模式之间的无缝转换、低MOSFET导通电阻和外部偏置输入可在整个负载范围内提供卓越的效率和热性能。该封装在关键电源引脚之间有多个NC引脚,可改善故障模式与效果分析 (FMEA) 结果。

特性

  • 符合汽车应用类AEC-Q100标准
    • 器件温度1级:-40°C至+125°C环境工作温度范围
  • 支持功能安全
    • 可提供文档,协助功能安全系统设计
  • 多功能同步降压DC/DC转换器
    • 3V至36V宽输入电压范围,负载突降瞬变容差高达42V
    • 1%精度可调节输出电压(1V至95% V IN
    • 最高结温:150°C
    • 使用RT引脚或SYNC信号可在200kHz至2.2MHz范围内调节频率
  • 通过优化的引脚分配设计和相邻引脚短路测试的间隙提高了可靠性
  • 经过优化满足低EMI要求
    • 具有双输入路径的增强型HotRod™ QFN封装可减少开关节点振铃
    • 扩频调制
    • 轻负载时可选择FPWM或PFM模式
  • 在整个负载范围内保持高效率
    • 13.5V VIN 、5V VOUT 、6A、2.1MHz时为92.5%
    • 空载输入电流:3.3V VOUT 时为7µA(典型值)
    • 关断静态电流:0.6µA(典型值)
    • 6A负载时典型压差:0.6V
    • 用于提升效率的外部偏置选项

功能框图

直流-直流转换器

LM63460-Q1/LM63440-Q1 汽车级同步降压DC/DC转换器技术解析

一、产品概述

LM63460-Q1和LM63440-Q1是德州仪器(TI)推出的汽车级同步降压DC/DC转换器,具有以下核心特性:

  • 宽输入电压范围‌:3V至36V工作电压,可承受42V负载突降瞬态
  • 高输出电流‌:LM63460-Q1支持6A,LM63440-Q1支持4A输出
  • 可调开关频率‌:200kHz至2.2MHz(通过RT引脚或SYNC信号调节)
  • 低EMI设计‌:增强型HotRod™ QFN封装,集成扩频调制功能
  • 汽车级认证‌:AEC-Q100 Grade 1认证(-40°C至+125°C环境温度)

二、关键技术创新

1. 增强型HotRod™封装设计

采用22引脚VQFN-FCRLF封装(3.5mm×4mm):

  • 双输入路径设计降低开关节点振铃
  • 引脚间距优化通过FMEA短路测试
  • 可润湿侧翼工艺支持自动光学检测(AOI)

2. 智能电源管理架构

  • 双模式轻载运行‌:支持AUTO(PFM)和FPWM模式切换
  • 超低静态电流‌:7μA典型值(VOUT=3.3V时)
  • 精确使能控制‌:1.263V阈值电压,±5%精度
  • 集成自举二极管‌:简化电路设计

3. EMI优化技术

  • 伪随机扩频调制(PRSS):±2%频率抖动
  • 对称引脚布局:VIN1/VIN2和PGND1/PGND2双路径设计
  • 最小化开关节点面积:降低辐射EMI

三、电气特性详解

1. 关键参数指标

参数LM63460-Q1LM63440-Q1单位
输入电压范围3-363-36V
输出电流64A
开关频率范围200k-2.2M200k-2.2MHz
高边MOSFET RDS(on)41-8241-82
低边MOSFET RDS(on)21-4521-45
效率(5V@6A/4A)92.5%94%-

2. 保护功能

  • 过流保护‌:高边8.9-11.5A(63460)/6-8.1A(63440)
  • 热关断‌:168°C触发,158°C恢复
  • 输入欠压锁定‌:3.95V启动,3V维持
  • 电源良好指示‌:PGOOD开漏输出

四、典型应用设计

1. 5V/6A电源方案(2.1MHz)

关键元件选型‌:

  • 电感:0.76μH(如Coilcraft XGL4030-761MEC)
  • 输入电容:2×10μF陶瓷+10nF高频电容
  • 输出电容:2×47μF X7R陶瓷
  • RT电阻:6.04kΩ

效率曲线‌:

  • 12V输入时:92.5%@6A,94.5%@3A

2. 3.3V/4A电源方案(400kHz)

设计要点‌:

  • 电感:3.3μH(TDK SPM6545VT-3R3M-D)
  • 输出电容:5×22μF陶瓷
  • 反馈网络:RFBT=100kΩ, RFBB=43.2kΩ
  • 轻载效率:73%@100μA负载

五、布局指南

1. 关键布局原则

  1. 输入电容布置‌:
    • VIN1/PGND1和VIN2/PGND2对称放置
    • 每侧配置10μF+10nF电容组合
  2. 热设计‌:
    • 裸露焊盘连接2oz铜层
    • 使用≥8个0.3mm热过孔
  3. 敏感信号处理‌:
    • FB走线远离开关节点
    • 反馈分压电阻靠近IC放置

2. PCB叠层建议

层序功能铜厚
Top元件/走线2oz
L2完整地平面2oz
L3电源平面1oz
Bottom铺地/走线2oz

六、功能安全支持

作为功能安全 capable 器件,LM634x0-Q1提供:

  • 失效模式与影响分析(FMEA)报告
  • 故障注入测试结果
  • FIT率数据:<10 FIT(基于AEC-Q100认证)

该系列产品特别适用于ADAS、车载信息娱乐系统等需要高可靠性的汽车电子应用,其优化的引脚布局和增强型热性能为系统设计提供了额外的可靠性保障。

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