ZHCSNL6 March 2022 LM5143
PRODUCTION DATA
- 1 特性
- 2 應用
- 3 說明
- 4 修訂歷史記錄
- 5 說明（續）
- 6 器件比較表
- 7 引腳配置和功能
- 8 規格
-
9 詳細說明
- 9.1 概述
- 9.2 功能方框圖
- 9.3
特性說明
- 9.3.1 輸入電壓范圍 (VIN)
- 9.3.2 高壓偏置電源穩壓器（VCC、VCCX、VDDA）
- 9.3.3 使能（EN1、EN2）
- 9.3.4 電源正常監視器（PG1、PG2）
- 9.3.5 開關頻率 (RT)
- 9.3.6 時鐘同步 (DEMB)
- 9.3.7 同步輸出 (SYNCOUT)
- 9.3.8 擴頻調頻 (DITH)
- 9.3.9 可配置軟啟動（SS1、SS2）
- 9.3.10 輸出電壓設定點（FB1、FB2）
- 9.3.11 最短可控導通時間
- 9.3.12 誤差放大器和 PWM 比較器（FB1、FB2、COMP1、COMP2）
- 9.3.13 斜率補償
- 9.3.14 電感器電流感測（CS1、VOUT1、CS2、VOUT2）
- 9.3.15 斷續模式電流限制 (RES)
- 9.3.16 高側和低側柵極驅動器（HO1/2、LO1/2、HOL1/2、LOL1/2）
- 9.3.17 輸出配置 (MODE, FB2)
- 9.4 器件功能模式
- 10應用和實現
- 11電源相關建議
- 12布局
- 13器件和文檔支持
- 14機械、封裝和可訂購信息
10.1.1.4 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 LM5143 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 2V 至 3V 范圍內，LM5143 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 10-1 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 SW 節點振鈴相關的損耗等二階損耗模式。請查看 LM5143 快速入門計算器。該計算器可從 LM5143 產品文件夾下載，以協助計算功率損耗。
| 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) |  |
可忽略 |
| 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，電流僅進行換向（從通道到體二極管），反之亦然。當兩個 MOSFET 都關斷時，LM5143 及其自適應柵極驅動時序會最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。LM5143 非常適合用于驅動 TI 的NexFET? 功率 MOSFET 產品系列。