LM25148同步降压DC/DC控制器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments LM25148/LM25148-Q1同步降压型DC/DC控制器是一款超低IQ 同步降压型DC/DC控制器,适用于大电流、单输出应用。该控制器采用峰值电流模式控制架构轻松实现环路补偿、快速瞬态响应和出色的负载及线路调节。LM25148/LM25148-Q1可设置为交错模式(并联输出),为大电流应用提供精确的电流共享。它可在低至3.5V输入电压下工作,并可根据需要以接近100%的占空比工作。

数据手册:

*附件:LM25148数据表.pdf

*附件:LM25148-Q1数据表.pdf

Texas Instruments LM25148/LM25148-Q1具有独特的EMI抑制特性,称为双随机扩频 (DRSS)。将低频三角和高频随机调制结合,分别可降低较低频段和较高频段内的EMI干扰。这种混合技术与行业标准EMC测试中规定的多分辨率带宽 (RBW) 设置一致。LM25148-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100标准。

特性

  • 支持功能安全
    • 来辅助功能安全系统设计的文档
  • 集成EMI抑制
    • 可选双随机扩频 (DRSS) 功能,可提高低频段和高频段的EMI性能
    • 优化满足CISPR 32 B类要求
  • 多功能同步降压直流/直流控制器
    • 宽输入电压范围:3.5V至42V
    • 1%精度、3.3V、5V、12V固定输出,或0.8V至36V可调输出
    • 最高结温:150°C
    • 无损耗的DCR或分流电流检测
    • 关断模式电流:2.3µA
    • 空载睡眠电流:9.5µA
    • 内部3ms软启动斜坡
    • 最多可堆叠两个相位
    • 通过频率折返实现高级压差
    • 内置自举二极管
  • 开关频率范围:100kHz至2.2MHz
    • 同步输入和同步输出能力
    • 可选PFM或FPWM模式
  • 固有保护特性,可实现稳健设计
    • 内部断续模式过流保护
    • ENABLE和PGOOD功能
    • VCC 、VDDA 和栅极驱动UVLO保护
    • 内部或外部环路补偿
    • 带迟滞的热关断保护

典型应用原理图

DC/DC

LM25148同步降压DC/DC控制器技术解析与应用指南

一、产品概述

LM25148是德州仪器(TI)推出的一款42V同步降压DC/DC控制器,专为高电流单输出应用设计。该器件采用峰值电流模式控制架构,具有易于环路补偿、快速瞬态响应以及优异的负载和线路调节特性。其宽输入电压范围(3.5V至42V)和可调输出(0.8V至36V)使其成为工业自动化、交通运输、测试测量等领域的理想选择。

主要技术亮点:

  • 超低静态电流‌:关机模式下仅2.3μA,无负载睡眠模式下仅9.5μA
  • 集成EMI抑制技术‌:双随机扩频(DRSS)功能可显著降低传导EMI
  • 灵活的频率配置‌:开关频率可在100kHz至2.2MHz间编程
  • 高精度输出‌:固定3.3V/5V/12V或可调输出,精度达±1%

二、关键特性分析

1. EMI抑制技术

LM25148集成了创新的双随机扩频(DRSS)技术,通过结合低频三角调制和高频随机调制,分别在低频段和高频段有效抑制EMI干扰。测试表明,该技术可在150kHz-30MHz频段降低传导辐射达15dBμV,在30MHz-108MHz频段降低5dBμV,轻松满足CISPR 32 Class B等EMC标准要求。

2. 电源管理架构

器件内置高效电源管理系统:

  • VCC偏置稳压器‌:输入范围3.5V-42V,输出5V/115mA
  • VDDA模拟稳压器‌:提供5V低噪声电源轨
  • VCCX外部偏置接口‌:支持外部5V供电以提升效率

3. 保护功能

  • 内部打嗝模式过流保护
  • VCC、VDDA和栅极驱动UVLO保护
  • 带滞回的热关断保护
  • 精密使能(EN)和电源良好(PG)监控

三、典型应用电路

1. 单相降压转换器

典型应用图示显示了一个输入12V/输出5V的配置:

  • 输入电容:2×4.7μF
  • 输出电容:4×47μF
  • 开关频率:440kHz(RRT=54.9kΩ)
  • 电流检测:3mΩ分流电阻

效率曲线显示:

  • 12V输入时峰值效率>95%
  • 8V-24V宽输入范围内保持>85%效率

2. 多相并联配置

LM25148支持两相交错并联运行,通过CNFG引脚配置:

  • 主控制器:配置电阻54.9kΩ或71.5kΩ
  • 从控制器:配置电阻90.9kΩ
  • 自动均流:通过SYNCOUT实现180°相移同步

四、设计注意事项

1. 布局指南

  • 将裸露焊盘(EP)连接到AGND和PGND
  • 保持功率回路(输入电容→MOSFET→电感)路径最短
  • 敏感模拟信号(如FB、RT)远离开关节点
  • 使用星型接地策略分离功率地和模拟地

2. 热管理

  • 结温范围:-40°C至150°C
  • 热阻参数:
    • 结到环境(θJA):37.3°C/W
    • 结到电路板(θJB):15.5°C/W
  • 高功率应用建议使用散热过孔

3. 频率选择考量

开关频率影响权衡:

  • 高频(>1MHz) ‌:减小电感/电容尺寸,但降低效率
  • 低频(<500kHz) ‌:提高效率,增加元件体积
  • 折中方案:800kHz-1MHz适用于多数应用

五、行业应用案例

1. 工业自动化

  • 24V PLC电源模块
  • 现场总线设备供电
  • 工业HMI显示背光

2. 汽车电子

  • 车载信息娱乐系统
  • ADAS传感器电源
  • 48V轻混系统DC/DC转换

3. 航空航天

  • 航空电子设备电源
  • 卫星有效载荷供电
  • 无人机动力系统
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