LMR544xx系列电源转换器:工业应用的理想选择

描述

Texas Instruments LMR544xx SIMPLE SWITCHER®电源转换器是一款宽V IN 、易于使用的同步降压转换器,能够驱动高达1A和0.6A负载电流。该器件具有4V至36V宽输入范围,因此适合用于对非稳压源进行功率调节等各种工业应用。

数据手册:*附件:Texas Instruments LMR544xx SIMPLE SWITCHER®电源转换器数据手册.pdf

Texas Instruments LMR544xx的开关频率为1.1MHz,支持使用相对较小的电感器,从而优化解决方案尺寸。它有PFM版本,可在轻负载时实现高效率;FPWM版本可在整个负载范围内实现恒定频率和小输出电压纹波。内部配有软启动和补偿电路,使设备需要的外部元件降到最低程度。

该器件具有内置保护功能,例如逐周期限流、断续模式短路保护以及功耗过高时热关断。

特性

  • 支持功能安全
    • 来辅助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:4V至36V
    • 承受高达50V VIN短瞬态电压
    • 连续输出电流:0.6A/1A
    • 最短接通时间:60ns
    • 固定开关频率:1.1MHz
    • 结温范围:-40°C至150°C
    • 最大工作周期:98%
    • 单调启动,带预偏置输出
    • 具有断续模式的短路保护
    • 精密使能
    • 容差电压参考:±1%
  • 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
    • SOT-23封装
  • 与LMR14010A、LMR50410和TPS560430引脚对引脚兼容
  • 引脚兼容封装中各种选项
    • PFM或强制PWM (FPWM) 选项

功能框图

电源转换器

LMR544xx系列电源转换器:工业应用的理想选择

Texas Instruments的LMR544xx系列SIMPLE SWITCHER®电源转换器是一款高效、紧凑的同步降压DC-DC转换器,专为严苛的工业环境设计。本文将详细介绍该系列产品的关键特性、工作原理以及典型应用。

产品概述

LMR544xx系列包含LMR54410(1A输出)和LMR54406(0.6A输出)两个型号,采用SOT-23封装,具有4V至45V的宽输入电压范围(持续工作电压可达36V,瞬态耐受50V)。该系列产品针对工业应用进行了优化,具有以下显著特点:

  • 集成同步整流功能,简化设计
  • 内部补偿网络,减少外部元件数量
  • 1.1MHz固定开关频率,允许使用小型电感
  • 提供PFM(脉冲频率调制)和FPWM(强制PWM)两种版本选择

关键特性

1. 宽电压范围与高效率

LMR544xx系列支持4V至36V的输入电压范围,输出电压可调(0.8V至28V),转换效率高达98%。数据手册中的效率曲线显示,在12V输入、5V输出条件下,1A负载时效率可达90%以上。

2. 先进的保护功能

  • 短路保护‌:采用打嗝模式(hiccup mode)防止器件损坏
  • 热关断‌:结温超过170°C时自动关闭,158°C时恢复
  • 精确使能‌:±1%精度的EN引脚,支持可调UVLO
  • 电流限制‌:逐周期峰值电流限制保护

3. 灵活的轻载模式选择

该系列提供两种版本满足不同应用需求:

  • PFM版本‌:轻载时进入PFM模式,提高轻载效率
  • FPWM版本‌:全负载范围内保持恒定频率,输出纹波更小

工作原理

LMR544xx采用峰值电流模式控制,具有以下工作特点:

  1. 固定频率操作‌:正常负载下工作在1.1MHz固定频率
  2. 最小导通/关断时间‌:
    • 最小导通时间:60ns
    • 最小关断时间:110ns
  3. 频率折返‌:在极端占空比条件下自动降低开关频率保持稳压
  4. 软启动‌:1.8ms内部软启动时间,防止浪涌电流

典型应用设计

1. 元件选择指南

设计LMR544xx应用电路时,关键外部元件选择如下:

  • 电感‌:根据输出电压选择10μH(3.3V)、15μH(5V)或33μH(12V)
  • 输出电容‌:建议使用22μF陶瓷电容(3.3V/5V输出)或组合电容(12V输出)
  • 反馈电阻‌:RFBT值在10kΩ至100kΩ之间,RFBB通常为22.1kΩ

2. PCB布局建议

  • 输入旁路电容必须直接连接在VIN和GND引脚
  • 反馈路径走线应远离噪声源
  • 功率地(GND)连接应尽可能短

工业应用场景

LMR544xx系列特别适合以下工业应用:

  • 大型家电控制系统
  • PLC、DCS和PAC系统
  • 智能电表
  • 通用宽输入电压电源
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