ZHCACF1 March 2023 LM5012 , LM5012-Q1 , LM5013 , LM5013-Q1

5 48V_IN 設(shè)計示例

本應(yīng)用手冊最后介紹了 LM5013-Q1 的典型設(shè)計，一個 48V 至 12V 設(shè)計。LM5013-Q1 支持高達 3A 的負載電流。此設(shè)計通常需要輸入能夠承受 36V 至 60V 的 V_IN 范圍。斜坡注入電路的選擇需要進行以下計算，以更大限度地減小 V_OUT 變化。此外，還包括線路電壓和負載調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)、以及 V_OUT 瞬態(tài)波形，以防 V_IN 低于設(shè)計的最小 V_IN 36V，從而導(dǎo)致注入紋波超出器件規(guī)格。

頻率選為 300kHz，并針對 12V 的輸出電壓計算 R_RON 電阻
針對 12V 輸出電壓和所選 RFBT = 453kΩ 計算相應(yīng)的反饋電阻。
可使用先前選擇的元件計算斜坡電容 (C_A)。
斜坡電阻器 (R_A) 是針對最小輸入電壓（最大 t_ON）和 LM5013 建議的最小斜坡電壓 12mV 計算得出的。
斜坡耦合電容 (C_B) 由隨意選擇的 50us 瞬態(tài)穩(wěn)定時間決定。
選擇 44μF 的輸出電容以滿足典型的負載瞬態(tài)要求，這通常會取代穩(wěn)態(tài)/穩(wěn)定性的電容要求。不一定遵循計算結(jié)果。
根據(jù) LM5013-Q1 具有超低 IQ 的汽車類 100V 輸入、3.5A 非同步降壓直流/直流轉(zhuǎn)換器 數(shù)據(jù)表中的最小建議值選擇了 C_IN 和 C_BST。選擇 D_SW 作為肖特基二極管，直流額定值為 100V，電流額定值為 3A

方程式 7.

R_{R O N} (k Ω) = \frac{V_{O U T} (V) \times 2500}{F_{S W} (k H z)} = \frac{12 \times 2500}{300} = 100 k Ω

方程式 8.

R_{F B B} = \frac{V_{R E F}}{V_{O U T} - V_{R E F}} \times R_{F B T} = \frac{1.2}{12 - 1.2} \times 453 k Ω = 50.33 k Ω; R_{F B B} = 49.9 k Ω

方程式 9.

C_{A} \geq \frac{10}{F_{S W} \times (R_{F B T} | | R_{F B B})} = \frac{10}{300 k H z \times (44.95 k Ω)} = 741 p F; C_{A} = 3.3 n F

方程式 10.

R_{A} = \frac{(V_{I N, M I N} - V_{O U T}) \times t_{O N, M A X}}{V_{R A M P, M I N} \times C_{A}} = \frac{(36 - 12) \times \frac{100 k Ω}{36 \times 2.5} \times 10^{- 6}}{12 m V \times 3.3 n F} = 673 k Ω

方程式 11.

C_{B} \geq \frac{t_{T R}}{3 \times R_{F B T}} = \frac{50 u s}{3 * 453 k Ω} = 36 p F; C_{B} = 56 p F

圖 5-1 48V 至 12V，LM5013-Q1 設(shè)計

圖 5-2 負載和線路調(diào)節(jié)

上述負載和線路電壓調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)是在 V_IN = 36V、42V、48V、54V 和 60V 時獲得的。負載電流范圍為 0A 至 3A。

圖 5-3 線路瞬態(tài)（48V 至 15V），超出設(shè)計規(guī)格

施加了低于設(shè)計 V_IN 范圍的線路瞬態(tài)并記錄了 V_OUT 瞬態(tài)。轉(zhuǎn)換器在瞬態(tài)之后調(diào)節(jié)，凈效應(yīng)降低，峰峰值紋波和直流輸出電壓下降。由于電感器電流紋波減小，平均反饋電壓減小，紋波和直流輸出電壓相應(yīng)地降低。

圖 5-4 線路瞬態(tài)（48V 至 15V），由于斜坡注入不足，V_SW 上雙脈沖放大

放大 V_SW 和 V_OUT 以突出斜坡注入不足的影響。注入的斜坡電壓降至 12mV 以下會導(dǎo)致 COT 架構(gòu)中使用的 PWM 比較器發(fā)生誤觸發(fā)。可以看出，由于 V_SW 上的雙脈沖（先小后大），開關(guān)行為變得不太呈周期性。

5 48VIN 設(shè)計示例

5 48V_IN 設(shè)計示例