Texas Instruments LMR514x0/LMR514x0-Q1同步降压DC/DC转换器是宽VIN 、易于使用的同步降压转换器，能够驱动高达4A或5A的负载电流。该器件具有4V至36V的宽输入范围，适用于各种工业应用，对非稳压电源进行功率调节。LMR514x0/LMR514x0-Q1具有200kHz至1.1MHz可调切换频率，带外部电阻器，可灵活优化效率或外部元器件尺寸。该器件采用PFM版本在轻负载时实现高效率，采用FPWM版本在整个负载范围内实现恒定频率和小输出电压纹波。内部设有软启动和补偿电路，因此仅需极少外部组件即可使用。

该器件具有内置保护特性，例如逐周期电流限制、断续模式短路保护以及功耗过高时热关断。Texas Instruments LMR514x0/LMR514x0-Q1采用WSON-12封装。LMR514x0-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100认证。

特性

• 配置用于严苛的工业应用
  • 宽输入电压范围：4 V至36 V
  • 连续输出电流：4A (LMR51440/LME51440-Q1) 或5A (LMR51450/LMR51450-Q1)
  • 室温下±1.0%容差电压基准
  • 最短接通时间：75ns（典型值）
  • 低静态电流：25µA
  • 可调频率：200kHz至1.1MHz
  • 频率扩频（PFM型号）
  • 保护特性
    • 精密使能输入
    • 开漏PGOOD
    • VIN 欠压锁定 (UVLO)
    • 逐周期限流
    • 具有断续模式的输出短路保护
    • 热关断
  • 低压差模式运行
  • 结温范围：-40°C至150°C
• 支持功能安全
  • 来辅助功能安全系统设计的文档
• 小型解决方案，易于使用
  • 集成式同步整流
  • 内部补偿，便于使用
  • WSON-12封装
• 引脚兼容封装中各种选项
  • PFM或强制PWM (FPWM) 选项

功能框图

LMR514x0系列36V同步降压DC/DC转换器技术解析

产品概述

LMR514x0是德州仪器(TI)推出的高性能同步降压转换器系列，包含LMR51440(4A)和LMR51450(5A)两个版本。该系列专为工业应用设计，采用WSON-12封装，集成MOSFET和补偿网络，提供完整的电源解决方案。

核心特性

• ‌宽输入电压范围‌：4V至36V工作电压，支持瞬态输入至36V
• ‌高输出电流‌：连续输出电流4A/5A
• ‌超高效率‌：PFM模式下峰值效率>90%(12VIN转5VOUT)
• ‌低静态电流‌：仅25μA(典型值)
• ‌灵活配置‌：
  • 可调频率(200kHz-1.1MHz)
  • PFM和FPWM两种工作模式可选
  • 集成扩频功能降低EMI
• ‌完善保护功能‌：
  • 逐周期电流限制
  • 打嗝模式短路保护
  • 热关断保护(160°C阈值)

关键参数分析

电气规格

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压	稳态	4	-	36	V
输出电压	可调范围	0.8	-	28	V
开关频率	RT调节	200	-	1100	kHz
静态电流	VEN=3.3V	-	25	-	μA
效率	12V→5V@1A	-	94	-	%

效率表现对比

输入电压	输出电压	负载电流	PFM效率	FPWM效率
12V	5V	1A	94%	92%
24V	3.3V	2A	89%	87%
36V	12V	3A	85%	83%

功能架构

控制逻辑框图

器件采用峰值电流模式控制架构，包含：

1. ‌误差放大器‌：比较FB电压与0.8V基准
2. ‌PWM比较器‌：控制高边MOSFET导通时间
3. ‌电流检测‌：实时监测高/低边电流
4. ‌保护电路‌：集成多种保护功能

引脚功能详解

引脚	名称	功能描述
1-3	SW	开关节点，连接功率电感
4	BOOT	高边驱动自举电容连接
5	PG	开漏电源良好指示
6	RT	频率设置电阻连接
7	FB	反馈电压输入
10-12	VIN	电源输入(4-36V)

典型应用设计

工业电源系统

• PLC数字I/O模块供电
• 工业传感器接口电源
• 电机驱动器控制电路

设计要点

1. ‌电感选择‌：
   • 推荐值：3.3-8.2μH
   • 饱和电流需>1.3倍最大负载电流
   • 低DCR以提升效率
2. ‌输出电容配置‌：
   • 最小有效容值：
     • 5V输出：25μF
     • 3.3V输出：20μF
   • 推荐低ESR陶瓷电容(Murata GRM系列)
3. ‌PCB布局指南‌：
   • 输入电容尽量靠近VIN引脚
   • SW节点走线短而宽
   • 使用完整地平面层
   • 反馈分压电阻靠近FB引脚

性能优化技巧

1. ‌EMI抑制‌：
   • 启用内置扩频功能(±10%频率调制)
   • 开关节点下方避免走敏感信号线
   • 使用多层板设计
2. ‌热管理‌：
   • 充分利用封装底部散热焊盘
   • 推荐2oz铜厚
   • 添加散热过孔阵列
3. ‌轻载效率‌：
   • PFM模式可提升轻载效率
   • 优化反馈电阻值(10kΩ-100kΩ)

选型对比

型号	输出电流	工作模式	特点	适用场景
LMR51440	4A	PFM/FPWM	基础功能	中等功率应用
LMR51450	5A	PFM/FPWM	全功能	高功率密度设计
LMR51450FN	5A	FPWM	固定频率	低噪声系统