LMZM33606电源模块：高效、灵活的电源解决方案

在电子设计领域，电源模块的性能和可靠性直接影响着整个系统的运行。今天，我们来深入了解一下德州仪器（TI）的LMZM33606电源模块，它是一款功能强大、应用广泛的电源解决方案。

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一、产品概述

LMZM33606是一款3.5 - 36V输入、1 - 20V输出、6A的电源模块。它将6A DC/DC转换器、功率MOSFET、屏蔽电感和无源元件集成在一个低剖面封装中，只需最少4个外部组件，就可完成设计，大大简化了设计流程，消除了环路补偿和电感选型的困扰。

1. 产品特性

• 小尺寸解决方案：整体解决方案尺寸小于250 (mm^{2})，采用16mm × 10mm × 4mm的QFN封装，易于焊接到印刷电路板上，适合紧凑型设计。
• 宽输入输出范围：支持5V、12V、24V、28V输入轨，输出电压范围为1 - 20V，并且与4A的LMZM33604引脚兼容，方便设计升级。
• 低辐射干扰：满足EN55011辐射发射标准，减少对其他设备的干扰。
• 可配置输出：能够配置为负输出电压，适用于反相应用。
• 灵活的可调特性：开关频率可在350kHz - 2.2MHz之间调节，还能同步到外部时钟；可选择自动模式或FPWM模式，自动模式在轻载时提高效率，FPWM模式在全负载范围内保持固定频率；具有可调软启动和跟踪输入功能，以及精确使能来编程系统欠压锁定（UVLO）。
• 完善的保护功能：具备打嗝模式电流限制、过温保护和电源良好输出等功能，确保在恶劣环境下稳定运行。
• 适应恶劣环境：在85°C无气流的情况下，可提供高达50W的输出功率；工作结温范围为 - 40°C至 + 125°C，工作环境温度范围为 - 40°C至 + 105°C，并且经过了Mil - STD - 883D的冲击和振动测试。

2. 应用领域

LMZM33606适用于工业、医疗和测试设备等领域，可用于通用宽输入电压调节和反相输出应用。

二、引脚配置与功能

LMZM33606采用41引脚的QFN封装，各引脚功能如下：	PIN	NAME	TYPE	DESCRIPTION
16,21	AGND	G	模拟地，为内部参考和逻辑提供零电压参考，外部需连接在一起，且不能连接到PGND。
10	BIAS_SEL	I	可选的偏置LDO电源输入，内部有470nF电容连接到PGND，不使用时应接地，若3.3V ≤ VOUT ≤ 18V可连接到VOUT，或连接到外部3.3V或5V电源以提高效率。
7	DNC	-	不连接，该引脚连接到内部电路，不能连接到AGND、PGND或其他电压，需焊接到隔离焊盘。
20	EN	I	调节器的精确使能输入，不能浮空，高电平开启，低电平关闭，可连接到VIN，通过外部电阻分压器可调节系统UVLO。
15	FB	I	反馈输入，连接反馈电阻分压器的中心点，上拉电阻连接到VOUT，下拉电阻连接到AGND。
14	NC	-	内部未连接。
8, 11,23, 30, 34, 35, 38, 40,41	PGND	G	功率地，是器件功率级的回流路径，需通过PCB上的功率接地平面连接到输入源、负载和旁路电容的低端。
17	PGOOD	O	电源良好标志的开漏输出，内部有100kΩ上拉电阻连接到PGOOD_PU引脚。
18	PGOOD_PU	I	电源良好上拉电源，连接到逻辑轨或不高于20V的其他直流电压。
12	RT	I	外部定时电阻连接到该引脚和AGND，可调节器件的开关频率，浮空时默认开关频率为500kHz，不能短路到地。
13	SS/TRK	I	软启动/跟踪控制引脚，浮空时使用5ms内部软启动斜坡，连接电容到AGND可增加软启动时间，也可连接到外部电压斜坡进行跟踪，不能连接到地。
1,2,3,4,5, 6,31,32,33	SW	O	开关节点，连接到器件下方的小铜岛以实现热释放，不能放置外部组件或连接到其他功能引脚。
19	SYNC/MODE	I	同步输入和模式设置引脚，不能浮空，不使用时连接到AGND或逻辑高电平；连接到外部时钟可同步，连接到AGND选择自动模式，连接到逻辑高电平选择FPWM模式。
9	VCC	O	内部偏置电源的输出，用于为内部控制电路和驱动器供电，不能放置外部组件或连接到其他功能引脚。
22,39	VIN	I	输入电源电压，外部输入电容连接到这些引脚和PGND。
24,25,26, 27,28, 29, 36,37	VOUT	O	输出电压，连接到内部电感的输出，连接到输出负载，并在这些引脚和PGND之间连接外部旁路电容。

三、规格参数

1. 绝对最大额定值

在工作环境温度范围内，各参数的绝对最大额定值如下：	参数	条件	MIN	MAX	UNIT
输入电压（VIN to PGND）	-	-0.3	42	V
EN to AGND	-	-0.3	VIN + 0.3	V
FB, RT, SS/TRK to AGND	-	-0.3	5	V
PGOOD to AGND	-	-0.1	20	V
SYNC/MODE to AGND	-	-0.3	5.5	V
BIAS_SEL to AGND	-	-0.3	Lower of (VIN + 0.3) and 20	V
AGND to PGND	-	-0.3	0.3	V
输出电压（VOUT to PGND）	-	-0.3	VIN	V
SW to PGND	-	-0.3	VIN + 0.3	V
SW to PGND(<10 ns transients)	-	-3.5	42	V
VCC to PGND	-	-0.3	5	V
峰值回流外壳温度	-	-	240	°C
允许的最大回流次数	-	-	1	-
温度（最大结温）	-	-40	125	°C
存储温度	-	-55	150	°C
机械冲击	Mil - STD - 883D, Method 2002.3, 1 msec, 1/2 sine, mounted	-	500	G
机械振动	Mil - STD - 883D, Method 2007.2, 20 to 2000 Hz	-	20	G

2. ESD额定值

类型	测试标准	VALUE	UNIT
人体模型（HBM）	ANSI/ESDA/JEDEC JS - 001	±1500	V
带电器件模型（CDM）	JEDEC specification JESD22 - C101	±1000	V

3. 推荐工作条件

参数	MIN	MAX	UNIT
输入电压（VIN）	3.5（对于输出电压 ≤ 5V，为3.5V或(VOUT + 1V)中的较大值；对于输出电压 > 5V，为1.1 × VOUT）	36	V
输出电压（VOUT）	1	20	V
EN电压（VEN）	0	VIN	V
PGOOD上拉电压（VPGOOD）	0	18	V
PGOOD灌电流	0	5	mA
BIAS_SEL	3.3	Lower of VIN and 18	V
输出电流（IOUT）	0	6	A
开关频率（FSW）	350	1200	kHz
工作环境温度（TA）	-40	105	°C
输入电容（CIN）	20（最小20µF陶瓷电容，对于有瞬态负载要求的应用，建议额外增加100µF的大容量电容）	-	µF
输出电容（COUT）	根据输出电压而定（具体见输出电容选择部分）	700	µF

4. 热信息

热指标	RLX(B2QFN) LMZM33606 41 PINS	UNIT
结到环境热阻（RθJA）	13.9	°C/W
结到顶部表征参数（ψJT）	1.2	°C/W
结到板表征参数（ψJB）	6.2	°C/W
热关断温度（TSHDN）	160	°C
热关断迟滞	25	°C

5. 电气特性

在 (T{A}=-40^{circ} C) 至 + 105°C， (V{IN}=24 ~V) ， (V{OUT }=5 ~V) ， (I{OUT }=I{OUT }) 最大， (f{sw}=500 kHz) ，FPWM模式（除非另有说明）的条件下，部分电气特性如下：	参数	测试条件	MIN	TYP	MAX	UNIT
输入电压范围	输出电流范围内，VOUT = 2.5V，fSW = 350kHz	3.5	36	V
VIN开启	VIN增加，VOUT = 2.5V，IOUT = 0A	3.12	-	-	V
VIN关闭	VIN减小，VOUT = 2.5V，IOUT = 0A	2.62	-	-	V
关断电源电流（ISHDN）	VIN = 12V，VEN = 0V，IOUT = 0A	0.8	10	µA
内部LDO电压（VCC）	PWM操作	3.27	-	-	V
	PFM操作	3.1	-	3.3	V
BIAS_SEL静态电流	VIN = 12V，VFB = 1.5V，VEN = 2V，VBIAS_SEL = 2	50	-	-	µA
反馈电压（VFB）	-40°C ≤ TJ = TA ≤ 125°C，IOUT = 0A，输入电压范围内，VOUT = 2.5V，fSW = 350kHz	0.987	1.006	1.017	V
负载调整率	输出电流范围内，TA = 25°C	-	-	0.1%	-
反馈泄漏电流	VFB = 1V	0.2	-	65	nA
输出电流	自然对流，TA = 25°C	0	6	A
过流阈值	-	-	-	9	A
效率（ƞ）	IOUT = 3A，TA = 25°C	-	91%	-	-
内部软启动时间（TSS）	SS引脚开路	-	5	-	ms
软启动充电电流（ISSC）	VIN = 12V，VFB = 1.5V，VEN = 2V，VSS/TRK = 0.5V	1.8	2	2.2	µA
EN上升阈值（VEN - H）	-	1.14	1.2	1.25	V
EN迟滞电压（VEN - HYS）	-	-	-	-100	mV
EN输入泄漏电流	VIN = 12V，VFB = 1.5V，VEN = 2V	1.4	-	200	nA
PGOOD过压阈值	-	106%	110%	113%	-
PGOOD欠压阈值	-	86%	90%	93%	-
PGOOD低电压	0.5 - mA上拉，VEN = 0V	-	-	0.3	V
有效PGOOD的最小VIN	50 - µA上拉，VEN = 0V，TJ = TA = 25°C	1.3	-	2	V

6. 开关特性

在 (T{A}=-40^{circ} C) 至 + 105°C， (V{IN}=24 ~V) ， (V_{OUT }=5 ~V) ，FPWM模式（除非另有说明）的条件下，开关特性如下：	参数	测试条件	MIN	TYP	MAX	UNIT
默认开关频率（fSW）	RT引脚开路，IOUT = 0A	440	500	560	kHz
开关频率范围	IOUT = 0A	350	-	2200	kHz
同步高阈值（VSYNC）	-	-	-	2	V
同步低阈值	-	0.4	-	-	V
最小同步ON/OFF时间（TS - MIN）	-	-	-	80	ns

四、详细特性描述

1. 输出电压调整

通过连接到FB引脚的电阻分压器来编程LMZM33606的输出电压，输出电压调整范围为1 - 20V。推荐 (R{FBB}) 的值为10kΩ， (R{FBT}) 的值可通过公式 (R{F B T}=10 timesleft(V{OUT }-V{F B}right)(k Omega)) 计算，其中 (V{FB}) 典型值为1.006V。

2. 输入电容选择

LMZM33606需要至少20µF的陶瓷输入电容，建议使用高质量的X5R或X7R陶瓷电容，电压额定值应大于最大输入电压。对于有瞬态负载要求的应用，TI建议额外增加33µF的非陶瓷电容。在最坏情况下，输入电容的组合纹波电流额定值至少应为3ARMS。

3. 输出电容选择

所需的最小输出电容取决于输出电压，具体如下：	VOUT RANGE (V)	MIN	MAX	MINIMUM REQUIRED COUT	VOLTAGE RATING
1	1	400µF	≥ 6.3V
> 1	1.8	300µF	-
> 1.8	2.5	200µF	-
> 2.5	3.3	150µF	-
> 3.3	5	100µF	-
> 5.0	12	100µF	≥ 16V
> 12	20	50µF	≥