LMR38010同步降压转换器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments LMR38010/LMR38010-Q1 SIMPLE SWITCHER^®^ 同步 降压转换器,目的是在一个广泛的 输入电压范围,尽量减少对外部 浪涌 suppression 组件的需求。 LMR38010,在 输入电压,低至 4.2V,在近 100%,占空因数,如果需要的话,在,工作。这一特性使得LMR38010成为宽输入工业应用和MHEV/EV系统的最佳选择。

数据手册:

*附件:LMR38010数据表.pdf

*附件:LMR38010-Q1数据表.pdf

TI LMR38010/LMR38010-Q1降压转换器利用精密使能功能,通过实现与宽输入电压的直接连接或对设备启动和关闭的精确控制来提供灵活性。通过内置的滤波和延迟,电源良好标志可以准确指示系统状态,无需使用外部监控器。转换器结合伪随机扩频,实现最小EMI。同时,设备 CAN,在 200kHz 和 2.2MHz 之间配置一个 切换频率,以避免对噪音敏感的 频率 带。此外,LMR38010 CAN,选择 频率,在低 工作频率,改善 效率,或在高 解决方案 大小,减少 工作频率。

LMR38010具有内置保护功能,如逐周期限流、打嗝模式短路保护,以及在功率耗散过大时的热关机。

LMR38010/LMR38010-Q1采用8引脚、4.89mm × 3.90mm HSOIC PowerPAD封装。LMR38010-Q1器件符合AEC-Q100标准,适用于汽车应用。

特性

  • 支持功能安全
    • 可帮助进行功能安全系统设计的文档
  • 配置用于严苛的工业应用
    • 输入电压范围:4.2V至80V
    • 连续输出电流:1A
    • 超低的 40µA 操作 静态电流
    • VIN 和GND之间有1.5mm的距离 pin

    • 可调整的 切换频率,从 200kHz 到 2.2MHz
    • 频率 同步到一个外部的 clock
    • 扩频选项可降低EMI
    • 97% 最大限度 占空因数
    • 支持带预偏置输出的启动
    • ±1.0% 容差 电压参考 在室温下
    • 精密使能
    • 易于使用,物料清单,数量少。
    • 集成式同步整流
    • 内部补偿,便于使用
    • 带有PowerPAD的8针HSOIC™封装
    • PFM或强制PWM (FPWM) 选项
  • 使用LMR38010并借助WEBENCH® Power Designer创建定制设计

简化 原理图

SIMPLE

效率与输出电流

SIMPLE

LMR38010同步降压转换器技术解析与应用指南

一、器件概述

LMR38010是德州仪器(TI)推出的一款高性能同步降压DC/DC转换器,专为工业应用设计,具有以下核心特性:

  • 宽输入电压范围‌:4.2V至80V,适应工业电源波动
  • 高效率输出‌:1A连续输出电流,最高效率达97%
  • 超低静态电流‌:仅40μA工作静态电流
  • 可调开关频率‌:200kHz至2.2MHz,支持外部时钟同步
  • 集成保护功能‌:包括过流保护、热关断和短路保护
  • 紧凑封装‌:8引脚HSOIC PowerPAD™封装

该器件特别适合工业运输、无线基础设施、工厂自动化等应用场景。

二、关键特性详解

1. 电源管理特性

LMR38010采用峰值电流模式控制架构,具有以下电源管理优势:

  • 自适应工作模式‌:PFM(脉冲频率调制)和FPWM(强制脉宽调制)可选
  • 精准使能控制‌:1.1V至1.4V的精密使能阈值
  • 软启动功能‌:4ms典型软启动时间防止输入浪涌电流

2. 电气特性参数

参数最小值典型值最大值单位
输入电压范围4.2-80V
输出电压范围1-75V
开关频率范围200-2200kHz
高侧MOSFET导通电阻-303-
低侧MOSFET导通电阻-133-

三、性能优化技巧

  1. 效率提升‌:
    • 轻载时启用PFM模式
    • 选择低DCR电感
    • 优化反馈分压电阻值(推荐RFBT=100kΩ)
  2. EMI抑制‌:
    • 启用扩频功能(±8%频率调制)
    • 避免开关频率与敏感频段重叠
    • 采用多层板设计,保证完整地平面
  3. 可靠性设计‌:
    • 输入添加TVS二极管防护
    • 确保电感不饱和(电流额定值>1.9A)
    • 环境温度不超过150°C结温

四、设计验证与测试

建议进行以下验证测试:

  1. 启动测试‌:验证不同输入电压下的启动特性
  2. 负载瞬态测试‌:检查100mA-900mA阶跃响应
  3. 效率测试‌:全负载范围内效率曲线验证
  4. 保护功能测试‌:包括短路、过温等保护机制

典型测试波形参考数据手册Figure 9-3至Figure 9-14所示的波形图。

五、常见问题解决方案

  1. 输出不稳定‌:
    • 检查反馈网络布局
    • 验证输出电容ESR
    • 调整开关频率避开敏感频段
  2. 过热问题‌:
    • 检查PCB散热设计
    • 降低开关频率
    • 验证负载电流是否超限
  3. 无法启动‌:
    • 测量EN引脚电压
    • 检查输入UVLO设置
    • 验证输出是否预偏置
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