ZHCSWL4 June 2024 LM5171
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應用
- 3 說明
- 4 引腳配置和功能
- 5 規格
-
6 詳細說明
- 6.1 概述
- 6.2 功能方框圖
- 6.3
特性說明
- 6.3.1 輔助電源和電壓基準（VCC、VDD 和 VREF）
- 6.3.2 欠壓鎖定 (UVLO) 和控制器啟用或禁用
- 6.3.3 高電壓輸入（HV1、HV2）
- 6.3.4 電流檢測放大器
- 6.3.5 控制命令
- 6.3.6 通道電流監測器（IMON1、IMON2）
- 6.3.7 逐周期峰值電流限制 (IPK)
- 6.3.8 內部電流環路誤差放大器
- 6.3.9 外部電壓環路誤差放大器
- 6.3.10 軟啟動、二極管仿真和強制 PWM 控制（SS/DEM1 和 SS/DEM2）
- 6.3.11 柵極驅動輸出、死區時間編程和自適應死區時間（HO1、HO2、LO1、LO2、DT/SD）
- 6.3.12 緊急鎖存關斷 (DT/SD)
- 6.3.13 PWM 比較器
- 6.3.14 振蕩器 (OSC)
- 6.3.15 同步到外部時鐘（SYNCI、SYNCO）
- 6.3.16 過壓保護 (OVP)
- 6.3.17 多相配置（SYNCO、OPT）
- 6.3.18 熱關斷
- 6.4 編程
- 6.5 寄存器
-
7 應用和實施
- 7.1 應用信息
- 7.2
典型應用
- 7.2.1
60A、雙相、48V 至 12V 雙向轉換器
- 7.2.1.1 設計要求
- 7.2.1.2
詳細設計過程
- 7.2.1.2.1 確定占空比
- 7.2.1.2.2 振蕩器編程
- 7.2.1.2.3 功率電感器、RMS 和峰值電流
- 7.2.1.2.4 電流檢測 (RCS)
- 7.2.1.2.5 電流設置限制 (ISETx)
- 7.2.1.2.6 峰值電流限制
- 7.2.1.2.7 功率 MOSFET
- 7.2.1.2.8 輔助電源
- 7.2.1.2.9 自舉二極管
- 7.2.1.2.10 OVP
- 7.2.1.2.11 死區時間
- 7.2.1.2.12 通道電流監測器 (IMONx)
- 7.2.1.2.13 UVLO 引腳用途
- 7.2.1.2.14 HVx 引腳配置
- 7.2.1.2.15 環路補償
- 7.2.1.2.16 軟啟動
- 7.2.1.2.17 PWM 轉換為 ISET 引腳上的電壓
- 7.2.1.2.18 正確端接未使用的引腳
- 7.2.1.3 應用曲線
- 7.2.1
60A、雙相、48V 至 12V 雙向轉換器
- 7.3 電源相關建議
- 7.4 布局
- 8 器件和文檔支持
- 9 修訂歷史記錄
- 10機械、封裝和可訂購信息
6.3.11 柵極驅動輸出、死區時間編程和自適應死區時間（HO1、HO2、LO1、LO2、DT/SD）
LM5171 的每個通道都有一個穩健的 5A（峰值）半橋驅動器，用于驅動外部 N 通道功率 MOSFET。如圖 6-14 所示，低側驅動器直接由 VCC 供電，高側驅動器由自舉電容器 CBT 供電。在低側驅動器導通期間，SW 引腳被下拉至 PGND，而 CBT 由 VCC 通過自舉二極管 DBT 供電。TI 建議為 CBT 選擇一個 0.1μF 或更大的陶瓷電容器，并為 DBT 選擇一個 1A 和 100V 額定值的超快速二極管。TI 還強烈建議用戶添加一個與 DBT 串聯的 2Ω 至 5Ω 電阻器 (RBT)，以限制浪涌充電電流并提升高側驅動器的抗噪性能。
圖 6-14 高側輔助電源的自舉電路（僅顯示一個通道）在降壓模式下的啟動期間，CBT 可能最初不會充電；然后 LM5171 會使高側驅動器輸出（HO1 和 HO2）保持關斷，并在連續周期內發送寬度為 100ns 的 LO 脈沖給 CBT 預充電。當自舉電壓大于 6.5V 的自舉 UV 閾值時，高側驅動器會在 HO1 和 HO2 引腳上輸出 PWM 信號以執行正常的開關操作。如果自舉電壓在下降沿低于自舉 UV 閾值電壓，則相應的 HO 輸出會拉至低電平，直到自舉電壓恢復為正常的 HO 開關脈沖。在正常降壓模式運行期間，當 CBT 電壓降至 6.5V 自舉 UV 閾值以下時，會通過中斷正常的開關操作來啟動相同的預充電功能，直到自舉電壓恢復到 UV 閾值以上。這有助于防止功率 MOSFET 因柵極電壓不足而進入線性模式。請注意，由于老化過程中的性能下降，MOSFET 的柵極閾值電壓可能會升至高達 6V。
在升壓模式下啟動和正常運行期間，CBT 會通過低側 MOSFET 的正常導通進行自然充電，因此 LO 引腳上沒有這樣的 100ns 預充電脈沖。
為了防止在同一半橋臂上的高側和低側功率 MOSFET 之間發生擊穿，可以使用 DT 引腳選擇兩種類型的死區時間方案：可編程死區時間或內置自適應死區時間。
若要對死區時間進行編程，請在 DT/SD 和 AGND 引腳之間放置一個電阻器 RDT，如圖 6-15 所示。
圖 6-16 中所示的死區時間 tDT 由方程式 14 確定：
請注意，該公式可用于將 tDT 編程為 15ns 和 200ns 之間。當功率 MOSFET 連接到柵極驅動器時，其柵極輸入電容 CISS 會成為柵極驅動輸出的負載，且 HO 和 LO 壓擺率會下降，導致高側和低側 MOSFET 之間的有效 tDT 降低。用戶必須評估有效的 tDT，確保其足以防止高側和低側 MOSFET 之間發生擊穿。
未使用 DT 編程功能時，只需將 DT/SD 引腳連接至 VDD（如圖 6-17 所示），即可激活內置自適應死區時間。實現自適應死區時間的方法是由同一半橋開關橋臂的另一個驅動器（LO 或 HO）實時監測驅動器（HO 或 LO）的輸出，如圖 6-17 和圖 6-18 所示。僅當驅動器的輸出電壓降至 1.5V 以下時，另一個驅動器才會開始導通。如果使用串聯柵極電阻器，或者柵極驅動器的 PCB 布線由于布局設計不良而具有過大的阻抗，則自適應死區時間的有效性會大大降低。
圖 6-15 通過 DT 引腳進行死區時間編程（僅顯示一個通道）
圖 6-16 柵極驅動死區時間（僅顯示一個通道）
圖 6-17 不進行外部編程時的死區時間（僅顯示一個通道）
圖 6-18 自適應死區時間（僅顯示一個通道）