Texas Instruments LM5013/LM5013-Q1非同步降壓轉換器設計用于在寬輸入電壓范圍內進行調節，從而更大限度地減少對外部浪涌抑制元件的需求。最低可控制導通時間為50ns，便于實現較大的降壓轉換比，進而實現從48V額定輸入到低電壓軌的直接降壓，從而降低系統復雜性以及解決方案成本。LM5013/LM5013-Q1在輸入電壓突降至6V時能夠根據需要以接近100%的占空比繼續工作，非常適合高性能48V電池汽車應用和MHEV/EV系統。

數據手冊：

*附件：LM5013數據手冊.pdf

*附件：LM5013-Q1數據手冊.pdf

LM5013/LM5013-Q1集成了高側功率MOSFET，可提供高達3.5A輸出電流。恒定導通時間 (COT) 控制架構可提供幾乎恒定的開關頻率，具有出色的負載和線路瞬態響應。LM5013/LM5013-Q1的其他特性包括用于提高輕負載效率的超低IQ運行、創新的峰值過流保護、集成VCC偏置電源和自舉二極管、精密使能和輸入UVLO以及帶自動恢復功能的熱關斷保護。開漏PGOOD指示器具有排序、故障報告和輸出電壓監控等功能。

Texas Instruments LM5013/LM5013-Q1采用8引腳SO PowerPAD?封裝。1.27mm引腳間距為高壓應用提供足夠大間距。Texas Instruments LM5013-Q1器件符合汽車應用類AEC-Q100認證。

特性

• 設計用于可靠、堅固的應用
  • 寬輸入電壓范圍：6V至100V
  • 結溫范圍：–40°C至+150°C
  • 固定3.5ms內部軟啟動定時器
  • 峰值電流限制保護
  • 輸入UVLO和熱關斷保護
  • 支持功能安全
    • 來輔助功能安全系統設計的文檔
• 適用于可擴展汽車電源
  • 與LM5163-Q1和LM5164-Q1引腳對引腳兼容（100V、0.5A或1A）
  • 最短導通時間和關斷時間：50ns
  • 空載睡眠電流：10μA
  • 關斷靜態電流：3.1μA
• 針對超低EMI要求進行了優化
  • 符合CISPR 25 Class 5標準
• 集成度高，減小了解決方案尺寸并降低了成本
  • COT模式控制架構
  • 集成100V、0.25Ω功率MOSFET
  • 1.2V內部電壓基準
  • 無環路補償組件
  • 內部VCC偏置穩壓器和自舉二極管

功能框圖

LM5013 100V輸入3.5A非同步降壓DC/DC轉換器技術解析

產品概述

LM5013是德州儀器(TI)推出的一款寬輸入電壓范圍、高效率的非同步降壓DC/DC轉換器，專為工業、汽車和通信應用設計。該器件集成了100V/0.25Ω的高側功率MOSFET，采用恒定導通時間(COT)控制架構，具有超低靜態電流和緊湊的解決方案尺寸。

關鍵特性

• ?寬輸入電壓范圍?：6V至100V，適用于高壓工業系統和汽車應用
• ?高輸出電流?：連續輸出電流可達3.5A
• ?高效率設計?：集成0.25Ω高側MOSFET，最高效率超過92%
• ?超低靜態電流?：待機模式僅10μA，關斷模式3.1μA
• ?先進保護功能?：包括峰值電流限制、熱關斷和輸入UVLO
• ?EMI優化?：符合CISPR 25 Class 5標準

技術細節分析

控制架構與工作原理

LM5013采用恒定導通時間(COT)控制方案，通過外部電阻(RON)設置固定的導通時間(tON)。這種架構提供了優異的負載和線路瞬態響應，同時幾乎保持恒定的開關頻率。

?工作原理流程?：

1. 當FB引腳電壓低于內部1.2V基準時，高側MOSFET導通
2. 導通時間由RON電阻和輸入電壓決定
3. 導通時間結束后，高側MOSFET關斷，直到FB電壓再次低于基準

PCB布局指南

1. ?關鍵回路最小化?：縮短輸入電容到VIN和GND的路徑
2. ?熱管理?：充分利用PowerPAD散熱，建議40cm2銅面積
3. ?敏感信號隔離?：FB走線遠離開關節點和電感
4. ?多層板設計?：內層地平面提供屏蔽和散熱

性能特點

效率曲線

• 48V轉12V效率：92%@3.5A負載
• 輕載效率優化：10μA超低靜態電流

保護功能

• ?峰值電流限制?：4.2A(典型值)
• ?熱關斷?：175°C觸發，165°C恢復
• ?輸入UVLO?：可編程輸入欠壓鎖定

應用領域

1. ?工業系統?：PLC、電機驅動、工業自動化
2. ?汽車電子?：ADAS、信息娛樂系統
3. ?通信設備?：基站電源、PoE系統
4. ?電池供電系統?：高電池數應用