Texas Instruments LM5013/LM5013-Q1非同步降压转换器设计用于在宽输入电压范围内进行调节，从而更大限度地减少对外部浪涌抑制元件的需求。最低可控制导通时间为50ns，便于实现较大的降压转换比，进而实现从48V额定输入到低电压轨的直接降压，从而降低系统复杂性以及解决方案成本。LM5013/LM5013-Q1在输入电压突降至6V时能够根据需要以接近100%的占空比继续工作，非常适合高性能48V电池汽车应用和MHEV/EV系统。

数据手册：

*附件：LM5013数据手册.pdf

*附件：LM5013-Q1数据手册.pdf

LM5013/LM5013-Q1集成了高侧功率MOSFET，可提供高达3.5A输出电流。恒定导通时间 (COT) 控制架构可提供几乎恒定的开关频率，具有出色的负载和线路瞬态响应。LM5013/LM5013-Q1的其他特性包括用于提高轻负载效率的超低IQ运行、创新的峰值过流保护、集成VCC偏置电源和自举二极管、精密使能和输入UVLO以及带自动恢复功能的热关断保护。开漏PGOOD指示器具有排序、故障报告和输出电压监控等功能。

Texas Instruments LM5013/LM5013-Q1采用8引脚SO PowerPAD™封装。1.27mm引脚间距为高压应用提供足够大间距。Texas Instruments LM5013-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100认证。

特性

• 设计用于可靠、坚固的应用
  • 宽输入电压范围：6V至100V
  • 结温范围：–40°C至+150°C
  • 固定3.5ms内部软启动定时器
  • 峰值电流限制保护
  • 输入UVLO和热关断保护
  • 支持功能安全
    • 来辅助功能安全系统设计的文档
• 适用于可扩展汽车电源
  • 与LM5163-Q1和LM5164-Q1引脚对引脚兼容（100V、0.5A或1A）
  • 最短导通时间和关断时间：50ns
  • 空载睡眠电流：10µA
  • 关断静态电流：3.1µA
• 针对超低EMI要求进行了优化
  • 符合CISPR 25 Class 5标准
• 集成度高，减小了解决方案尺寸并降低了成本
  • COT模式控制架构
  • 集成100V、0.25Ω功率MOSFET
  • 1.2V内部电压基准
  • 无环路补偿组件
  • 内部VCC偏置稳压器和自举二极管

功能框图

LM5013 100V输入3.5A非同步降压DC/DC转换器技术解析

产品概述

LM5013是德州仪器(TI)推出的一款宽输入电压范围、高效率的非同步降压DC/DC转换器，专为工业、汽车和通信应用设计。该器件集成了100V/0.25Ω的高侧功率MOSFET，采用恒定导通时间(COT)控制架构，具有超低静态电流和紧凑的解决方案尺寸。

关键特性

• ‌宽输入电压范围‌：6V至100V，适用于高压工业系统和汽车应用
• ‌高输出电流‌：连续输出电流可达3.5A
• ‌高效率设计‌：集成0.25Ω高侧MOSFET，最高效率超过92%
• ‌超低静态电流‌：待机模式仅10μA，关断模式3.1μA
• ‌先进保护功能‌：包括峰值电流限制、热关断和输入UVLO
• ‌EMI优化‌：符合CISPR 25 Class 5标准

技术细节分析

控制架构与工作原理

LM5013采用恒定导通时间(COT)控制方案，通过外部电阻(RON)设置固定的导通时间(tON)。这种架构提供了优异的负载和线路瞬态响应，同时几乎保持恒定的开关频率。

‌工作原理流程‌：

1. 当FB引脚电压低于内部1.2V基准时，高侧MOSFET导通
2. 导通时间由RON电阻和输入电压决定
3. 导通时间结束后，高侧MOSFET关断，直到FB电压再次低于基准

PCB布局指南

1. ‌关键回路最小化‌：缩短输入电容到VIN和GND的路径
2. ‌热管理‌：充分利用PowerPAD散热，建议40cm²铜面积
3. ‌敏感信号隔离‌：FB走线远离开关节点和电感
4. ‌多层板设计‌：内层地平面提供屏蔽和散热

性能特点

效率曲线

• 48V转12V效率：92%@3.5A负载
• 轻载效率优化：10μA超低静态电流

保护功能

• ‌峰值电流限制‌：4.2A(典型值)
• ‌热关断‌：175°C触发，165°C恢复
• ‌输入UVLO‌：可编程输入欠压锁定

应用领域

1. ‌工业系统‌：PLC、电机驱动、工业自动化
2. ‌汽车电子‌：ADAS、信息娱乐系统
3. ‌通信设备‌：基站电源、PoE系统
4. ‌电池供电系统‌：高电池数应用