德州仪器LMR36500同步降压转换器技术解析

描述

Texas Instruments LMR36500同步降压转换器是一款超小型、3V至65V宽输入电压范围降压DC/DC转换器,采用4mm^2^ HotRod封装。该转换器提供出色的EMI性能,可处理高达70V输入电压瞬变,并支持3.3V、5V和其他可调节输出电压。LMR36500转换器设计为在较宽的占空比范围和200kHz至2.2MHz开关频率范围内运行。该同步降压式转换器具有EN/UVLO特性,可在启动和关断时精确控制器件。PGOOD标志内置毛刺滤波器和延迟释放功能,可准确指示系统状态,免去了使用外部电压监控器的麻烦。典型应用包括现场发射器和过程传感器、暖通空调和消防安全通知与探测器、园艺工具和电动工具以及便携式电子产品。

数据手册:*附件:Texas Instruments LMR36500同步降压式转换器数据手册.pdf

特性

  • 设计用于严苛的工业应用:
    • -40°C至150°C结温范围
    • 高达70V输入瞬态保护
    • 宽输入电压范围:3V(下降阈值)至65V
    • 最小化开关节点振铃以降低EMI
    • 提供可调和固定输出3.3V和5V电压选项
  • 设计用于可扩展工业电源:
    • 引脚兼容LMR36503(65V、300mA)和LMR36506(65V、600mA)
    • 可调开关频率:200kHz至2.2MHz(采用RT引脚型号时)
  • 在整个负载范围内具有高效率和低功耗:
    • 1MHz下峰值效率大于80%(V OUT = 3.3V)
  • 超小型,2 mm × 2 mm HotRod™封装

效率与输出电流

DC/DC转换器

功能框图

DC/DC转换器

德州仪器LMR36500同步降压转换器技术解析

一、核心参数

  • 超宽输入电压范围‌:3V至65V(瞬态耐受达70V)
  • 输出电流能力‌:最大50mA连续输出
  • 封装尺寸‌:2mm×2mm HotRod™ QFN封装(行业最小65V降压方案)
  • 效率表现‌:>96%峰值效率(5V输入时)
  • 开关频率‌:200kHz至2.2MHz可调(通过RT引脚配置)

安全认证‌:

  • 功能安全能力认证(提供功能安全系统设计文档)
  • AEC-Q100认证版本(LMR36500-Q1)可供汽车应用

二、关键技术创新

1. HotRod™封装技术

  • 空间优化‌:4mm²占板面积,比传统封装节省60%空间
  • 热性能‌:θJA低至28°C/W(四层板设计)
  • 可靠性‌:特殊角锚定引脚设计增强焊接可靠性

2. 自适应控制架构

  • 模式切换‌:支持PFM/PWM自动切换(AUTO模式)或强制PWM(FPWM模式)
  • 轻载优化‌:待机电流低至1μA(VIN=24V时)
  • 谷值电流控制‌:确保最小导通时间下的稳定工作

三、典型应用设计

1. 电源设计要点

参数计算公式示例值(5V输出)
电感值L=(VIN-VOUT)×VOUT/(fSW×K×IOUT×VIN)220μH (K=0.4)
输入电容IRMS≈IOUT×√(D(1-D))2.2μF+100nF陶瓷电容
输出电容满足瞬态响应需求2×2.2μF陶瓷电容

2. 布局指南

  1. 功率回路‌:保持VIN→输入电容→PGND路径<5mm
  2. 热设计‌:
    • 使用4×0.3mm过孔阵列连接散热焊盘
    • 推荐2oz铜厚PCB
  3. 敏感信号‌:
    • FB走线远离SW节点
    • RT电阻靠近IC放置

四、功能模式详解

1. 工作状态机

  • 关机模式‌:EN<0.4V,IQ=0.5μA
  • 待机模式‌:0.4V
  • 活动模式‌:
    • CCM(负载>50%纹波电流)
    • DCM(轻载自动进入)
    • 频率折返(输入欠压时)

2. 保护机制

  • 温度保护‌:
    • 热关断阈值:168°C(典型值)
    • 滞回温度:10°C
  • 电流限制‌:
    • 高侧限流:85mA(典型值)
    • 低侧限流:60mA(典型值)
  • 输出监测‌:
    • Power Good窗口:94%-107%VOUT
    • 故障响应时间:25μs(典型值)

五、选型指南

1. 型号差异对比

型号后缀输出配置轻载模式同步支持
P3/P5固定3.3V/5VAUTO(PFM)
F3/F5固定3.3V/5VFPWM
-Q1汽车级版本同基础型号可选

2. 配套元件推荐

  • 电感‌:MSS5131系列(如224MLC)
  • 电容‌:
    • 输入:TDK C3216X5R1V226M
    • 输出:X7R/X5R介质陶瓷电容
  • 反馈电阻‌:1%精度薄膜电阻
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