LMZ23608：高效DC - DC电源模块的设计与应用解析

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稳定性和效率。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）的LMZ23608 SIMPLE SWITCHER®电源模块，看看它在实际应用中究竟有哪些独特之处。

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一、LMZ23608的特性亮点

1. 集成与布局优势

LMZ23608集成了屏蔽电感，这不仅减少了外部元件的使用，还简化了PCB布局。对于工程师来说，简单的布局意味着更少的设计时间和更低的出错概率，能够更快地将产品推向市场。

2. 频率同步与电流共享

它支持350 kHz至600 kHz的频率同步输入，这使得多个模块可以同步工作，减少干扰。同时，该模块具备电流共享能力，当负载电流需求超过单个模块的输出能力时，可以通过多个模块并行工作来分担负载，满足高电流应用的需求。

3. 灵活的启动与保护机制

通过外部软启动、跟踪和精密使能功能，LMZ23608可以实现灵活的启动顺序。此外，它还具备多种保护功能，如输入欠压锁定（UVLO）、输出短路保护等，能够有效防止浪涌电流和故障对模块造成损害，提高系统的可靠性。

4. 宽温度范围与兼容性

LMZ23608的结温范围为 - 40°C至125°C，适用于各种恶劣环境。而且，它与LMZ22010/08、LMZ12010/08等多种型号引脚兼容，方便工程师进行升级和替换。

二、电气规格与性能优势

1. 功率与电压范围

LMZ23608的最大总输出功率可达40 W，输出电流最高为8 A，输入电压范围为6 V至36 V，输出电压范围为0.8 V至6 V，能够满足多种不同的应用需求。

2. 高效率与低辐射

该模块的效率最高可达92%，能够有效降低系统的发热，减少能量损耗。同时，它经过测试，辐射发射（EMI）符合EN55022 Class B标准，低辐射特性有助于减少对周围电子设备的干扰。

3. 低输出纹波与无需散热片

LMZ23608仅需7个外部元件，就能实现低输出电压纹波。而且在大多数情况下，无需外部散热片，进一步简化了设计和降低了成本。

三、应用场景

1. 负载点转换

LMZ23608非常适合用于12 - V和24 - V输入轨的负载点转换，能够为各种电子设备提供稳定的电源。

2. 对时间和空间要求高的项目

对于时间关键的项目和空间受限、热要求高的应用，LMZ23608的简单布局和高效性能能够满足这些苛刻的条件。

3. 负输出电压应用

在负输出电压应用中，LMZ23608也能发挥出色的性能，具体可参考AN - 2027 SNVA425文档。

四、详细设计与应用

1. 引脚配置与功能

LMZ23608采用NDY封装，共有11个引脚，每个引脚都有其特定的功能。例如，AGND为模拟地，是所有电压的参考点；EN为使能输入，用于控制模块的启动和停止；FB为反馈引脚，用于设置输出电压等。了解这些引脚的功能对于正确使用模块至关重要。

2. 设计步骤

在设计应用电路时，可以按照以下步骤进行：

• 选择最小工作输入电压和使能分压电阻：根据实际应用需求，选择合适的使能分压电阻，以实现可编程的欠压锁定（UVLO）功能。
• 通过反馈电阻分压器选择输出电压：根据所需的输出电压，选择合适的反馈电阻，确保输出电压的准确性。
• 选择输出电容：根据内部补偿和负载瞬态要求，选择合适的输出电容，以保证输出电压的稳定性和低纹波。
• 选择输入电容：输入电容的选择主要考虑输入纹波电流的要求，确保模块能够稳定工作。
• 确定模块功率损耗：根据应用的最大输入电压和平均输出电流，计算模块的功率损耗，以确保结温在安全范围内。
• 设计PCB布局：良好的PCB布局对于模块的性能至关重要，要遵循一些基本的布局原则，如最小化开关电流环路面积、单点接地、最小化反馈引脚的走线长度等。

3. 电流共享配置

当需要更高的负载电流时，可以通过多个LMZ23608模块进行电流共享。在配置时，需要将所有模块的SH引脚连接在一起，其中一个模块作为主模块，将FB引脚正常连接，其他模块作为从模块，将FB引脚浮空。同时，所有模块需要通过时钟信号进行同步，以避免输出电压出现拍频现象。

五、布局与热考虑

1. 布局准则

• 最小化开关电流环路面积：将输入电容尽可能靠近LMZ23608的VIN和PGND暴露焊盘，以减少高di/dt路径，降低辐射EMI。
• 单点接地：将反馈、软启动和使能组件的接地连接到设备的AGND引脚，防止开关或负载电流在模拟地线上流动，避免影响负载调节和输出电压纹波。
• 最小化FB引脚的走线长度：反馈电阻应靠近FB引脚，保持铜面积尽可能小，避免噪声干扰。
• 加宽输入和输出总线连接：减少转换器输入或输出的电压降，提高效率。同时，为负载提供单独的反馈电压感测走线，以确保输出电压的准确性。
• 提供足够的散热：使用散热过孔阵列将暴露焊盘连接到PCB底层的接地平面，确保有足够的铜面积用于散热，使结温保持在125°C以下。

  2. 功率损耗与热计算

  在计算模块的功率损耗时，使用应用的最大输入电压和平均输出电流。通过热阻公式计算从外壳到环境的热阻，确保结温不超过额定最大值。同时，可以根据热阻和所需的散热面积，选择合适的PCB铜面积和散热方式。

六、总结

LMZ23608 SIMPLE SWITCHER®电源模块以其集成度高、性能优越、应用灵活等特点，为电子工程师提供了一个可靠的电源解决方案。无论是在设计过程中还是在实际应用中，我们都需要充分了解其特性和参数，遵循正确的设计步骤和布局准则，以确保系统的稳定性和效率。希望本文能够对大家在使用LMZ23608模块时有所帮助，你在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。