Texas Instruments LM516x/LM516x-Q1同步降壓轉換器設計用于在寬輸入電壓范圍內進行調節，最大限度地減少對外部浪涌抑制組件的需求。最低可控制導通時間為50 ns，便于實現較大的降壓轉換比，進而實現從48 V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。LM516x/LM516x-Q1可在輸入電壓突降至6V期間以接近100%的占空因數工作，因此非常適合用于寬輸入電源范圍工業和高節電池組應用。

數據手冊：*附件：Texas Instruments LM516x，LM516x-Q1同步降壓轉換器數據手冊.pdf

憑借集成式高側和低側功率MOSFET，LM5169/LM5169-Q1可提供高達0.65A的輸出電流，Texas Instruments LM5168/LM5168-Q1可提供高達0.3A的輸出電流。恒定導通時間 (COT) 控制架構提供了近乎恒定的切換頻率，以及出色的負載和線路瞬時響應。LM516x/LM516x-Q1可在FPWM或自動模式下工作。FPWM模式在整個負載范圍內提供強制CCM運行，支持隔離式Fly-Buck運行。自動模式支持超低IQ 和二極管仿真模式運行，從而提高輕負載效率。LM516x-Q1設備符合汽車應用類AEC-Q100認證。

特性

• 專為在嚴苛的應用中實現可靠性而設計
  • 6 V 至 120 V 的寬輸入電壓范圍
  • -40 °C至+150 °C結溫范圍
  • 固定3 ms內部軟啟動定時器
  • 峰值和谷值限流保護
  • 輸入UVLO和熱關斷保護
• 適用于可擴展的工業電源和電池組
  • 最短導通和關斷時間：50ns
  • 可調開關頻率：高達1MHz
  • 二極管仿真，提高輕負載時的效率
  • 自動模式，具有低靜態電流 (<10 μA)
  • FPWM模式支持fly-buck功能
  • 3μA關斷靜態電流
  • 與LM5164、LM5163、LM5017和LM34927引腳對引腳兼容
• 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1.9ΩNFET降壓開關
  • 集成0.71 ΩNFET同步整流器
  • 1.2V內部電壓基準
  • 無環路補償元件
  • 內部VCC 偏置穩壓器和自舉二極管
  • 開漏電源正常指示器
  • 8引腳SOIC封裝，帶PowerPAD

功能框圖

LM516x系列同步降壓轉換器技術解析

一、產品概述

LM516x系列是德州儀器(TI)推出的超低功耗同步降壓轉換器，包含LM5168和LM5169兩款型號，具有120V絕對最大輸入電壓范圍和Fly-Buck?轉換器能力。該系列器件采用SOIC PowerPAD?-8或WSON-8封裝，專為工業電源和電池組應用設計。

?核心特性?：

• ?寬輸入范圍?：6V至120V絕對最大輸入電壓
• ?高效率?：集成1.9Ω高邊和0.71Ω低邊MOSFET
• ?超低功耗?：睡眠模式電流<10μA，關斷電流3μA
• ?靈活控制?：支持FPWM和自動模式(DEM/PFM)
• ?高可靠性?：-40°C至+150°C工作溫度范圍
• ?簡化設計?：無需環路補償，內置軟啟動和電源良好指示

二、關鍵參數對比

三、架構設計

3.1 控制架構

采用恒定導通時間(COT)控制方案：

• 通過RT電阻設置固定導通時間(tON)
• 輸入電壓前饋維持準固定頻率
• 最小導通時間50ns，支持高降壓比
• 三種紋波注入方案可選(Type1/2/3)

3.2 功率級設計

• 集成高低邊MOSFET(1.9Ω/0.71Ω)
• 自舉電路采用2.2nF電容
• 支持二極管仿真模式(DEM)提升輕載效率

3.3 保護功能

• 峰值/谷值電流限制
• 熱關斷(175°C)與自動恢復
• 輸入欠壓鎖定(UVLO)
• 電源良好(PGOOD)監控

四、典型應用設計

4.1 Buck轉換器設計

1. ?頻率設置?：
   RT(kΩ) = 2500 × VOUT / FSW(kHz)
   例：5V輸出@500kHz → RT=24.9kΩ
2. ?電感選擇?：
   L = (VIN-VOUT)×VOUT / (FSW×ΔIL×VIN)
   建議ΔIL為負載電流的20-40%
3. ?輸出電容?：
   最小2.2μF，建議低ESR陶瓷電容

4.2 Fly-Buck轉換器設計

1. ?變壓器選擇?：
   • 匝比N2/N1 ≈ VOUT2/VOUT1
   • 初級電感計算同Buck拓撲
2. ?次級設計?：
   • 需最小負載防止電壓漂移
   • 二極管耐壓 > (VIN×N2/N1 + VOUT2)

五、PCB布局指南

1. ?關鍵路徑?：
   • 輸入電容緊靠VIN/GND引腳
   • SW節點走線短而寬
   • 反饋網絡遠離噪聲源
2. ?熱管理?：
   • 充分利用散熱焊盤(EP)
   • 多過孔連接至地層
   • 典型RθJA：24°C/W(優化布局)
3. ?EMI優化?：
   • 最小化高頻環路面積
   • 可采用RC緩沖電路

六、應用場景

1. ?工業系統?：
   • 24V/48V電源模塊
   • PLC和自動化設備
2. ?電池供電?：
   • 電動自行車/滑板車電池組
   • 高串數鋰電池管理
3. ?通信設備?：
   • 基站電源
   • PoE供電設備
4. ?汽車電子?：
   • 48V輕度混合系統
   • 車載信息娛樂電源