ZHCSWW7B August 2024 – August 2025 LM5137-Q1
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應用
- 3 說明
- 4 相關產品
- 5 引腳配置和功能
- 6 規格
-
7 詳細說明
- 7.1 概述
- 7.2 功能方框圖
- 7.3
特性說明
- 7.3.1 輸入電壓范圍 (VIN)
- 7.3.2 輔助電源穩壓器（VCC、BIAS1/VOUT1、VDDA）
- 7.3.3 精密啟用端（EN1、EN2）
- 7.3.4 開關頻率 (RT)
- 7.3.5 脈沖頻率調制和同步 (PFM/SYNC)
- 7.3.6 同步輸出 (SYNCOUT)
- 7.3.7 雙隨機展頻 (DRSS)
- 7.3.8 可配置軟啟動 (RSS)
- 7.3.9 輸出電壓設定點（FB1、FB2）
- 7.3.10 誤差放大器和 PWM 比較器（FB1、FB2、COMP1、COMP2）
- 7.3.11 電感器電流檢測（ISNS1+、BIAS1/VOUT1、ISNS2+、VOUT2）
- 7.3.12 超短可控導通時間
- 7.3.13 100% 占空比性能
- 7.3.14 MOSFET 柵極驅動器（HO1、HO2、LO1、LO2）
- 7.3.15 輸出配置 (CNFG)
- 7.4 器件功能模式
- 8 應用和實施
- 9 器件和文檔支持
- 10修訂歷史記錄
- 11機械、封裝和可訂購信息
8.1.1.1 功率 MOSFET
功率 MOSFET 的選擇對直流/直流穩壓器性能有很大影響。具有低導通電阻 RDS(on) 的 MOSFET 可以減少導通損耗，而低寄生電容則可以縮短轉換時間和降低開關損耗。通常，MOSFET 的 RDS(on) 越小，柵極電荷和輸出電荷（分別為 QG 和 QOSS）就越大，反之亦然。因此，RDS(on) 和 QG 的乘積通常指定為 MOSFET 品質因數。給定封裝的低熱阻確保 MOSFET 功率損耗不會導致 MOSFET 芯片溫度過高。
在 LM5137-Q1 應用中，影響功率 MOSFET 選擇的主要參數如下：
- VGS=5V 時的 RDS(on)
- 漏極到源極電壓額定值 BVDSS 通常為 40V、60V 或 80V，具體取決于最大輸入電壓。
- VGS = 5V 時的柵極電荷參數
- 相關輸入電壓下的輸出電荷 QOSS
- 體二極管反向恢復電荷 QRR
- 柵極閾值電壓 VGS(th)，從 MOSFET 數據表內 QG 與 VGS 之間的關系圖中的米勒平坦區域得出。由于米勒平坦區域電壓通常位于 2.5V 至 3.2V 范圍內，LM5137-Q1 的 5V 柵極驅動幅度可以在導通時提供足夠增強的 MOSFET，并在關斷時針對 Cdv/dt 擊穿提供裕度。
表 8-1 中所示的公式總結了一個通道的 MOSFET 相關功率損耗，其中后綴 1 和 2 分別表示高側和低側 MOSFET 參數。雖然這里考慮了電感器紋波電流帶來的影響，但卻不包括與寄生電感和開關節點電壓振鈴相關的損耗等二階損耗模式。LM5137-Q1 產品文件夾中提供的全面快速入門計算器 可根據輸入的 MOSFET 參數（包括 RDS(on) 和 QG）進行功率損耗計算。
| 功率損耗模式 | 高側 MOSFET | 低側 MOSFET |
|---|---|---|
| MOSFET 導通(2)(3) |  |
 |
| MOSFET 開關 |  |
可忽略 |
| MOSFET 柵極驅動(1) |  |
 |
| MOSFET 輸出電荷(4) |  |
|
| 體二極管導通 | 不適用 |  |
| 體二極管反向恢復(5) |  |
|
高側（控制）MOSFET 在 PWM 導通時間（或 D 間隔）期間承載電感器電流，通常會導致大多數的開關損耗，因此務必要選擇能夠平衡導通損耗和開關損耗的高側 MOSFET。高側 MOSFET 的總功率損耗是以下幾項之和：
- 導通導致的損耗
- 開關（電壓與電流重疊）
- 輸出電荷
- 通常情況下體二極管反向恢復所導致的凈損耗的三分之二
當高側 MOSFET 關斷時（或 1–D 間隔），低側（同步）MOSFET 承載電感器電流。低側 MOSFET 開關損耗可以忽略不計，因為它在零電壓處進行切換。在轉換死區時間期間，電流僅從通道到體二極管或從體二極管到通道。當兩個 MOSFET 都關斷時，LM5137-Q1 及其自適應柵極驅動時序會更大限度地減少體二極管導通損耗。此類損耗與開關頻率直接成正比。
在高降壓比應用中，低側 MOSFET 會在開關周期的大多數時候承載電流。因此，若要獲得高效率，必須針對 RDS(on) 優化低側 MOSFET。如果導通損耗過大或目標 RDS(on) 低于單個 MOSFET 中的可用電阻，請并聯兩個低側 MOSFET。低側 MOSFET 的總功率損耗等于以下幾項損耗之和：通道導通損耗、體二極管導通損耗，以及通常情況下體二極管反向恢復所導致的凈損耗的三分之一。LM5137-Q1 非常適合驅動 TI 的功率 MOSFET 產品系列。