Texas Instruments LM5158x/LM5158x-Q1升壓/反激式/SEPIC轉換器是一款寬輸入范圍、非同步升壓轉換器，集成有85V、3.26A (LM5158/LM5158-Q1) 或85V、1.63A (LM51581/LM51581-Q1) 電源開關。該器件可用于升壓、SEPIC和反激式拓撲結構。它可以由最低3.2V單節電池啟動。如果BIAS引腳大于3.2V，它可以在低至1.5V輸入電源電壓下工作。BIAS引腳的工作電壓高達60V（絕對最大值為65V）。用戶可通過外部電阻器在100kHz至2.2MHz范圍內動態編程設定開關頻率。開關 (2.2MHz) 最大限度地降低AM頻段干擾，實現小解決方案尺寸和快速瞬態響應。該器件提供可選的雙隨機擴頻，有助于在寬頻率范圍內降低EMI。

數據手冊：

*附件：LM5158x數據手冊.pdf

*附件：LM5158x-Q1數據手冊.pdf

Texas Instruments LM5158x/LM5158x-Q1在輸入電壓范圍內具有精確的峰值電流限制，可避免設計過度功率電感器。低工作電流和脈沖跳躍工作模式提高了輕負載時的效率。該器件具有內置保護特性，例如過壓保護、線路UVLO、熱關斷和可選斷續模式過載保護。其他特性包括低關斷I Q 、可編程軟啟動、精密基準、電源良好指示器和外部時鐘同步。LM5158x-Q1器件符合汽車應用類AEC-Q100認證。

特性

• 適合用于電池應用的寬工作范圍
  • 輸入工作電壓范圍：3.2V至60V（65V絕對最大值）
  • 最大輸出：83V（絕對最大值85V）
  • 最小升壓電源電壓：1.5V（偏置≥3.2V時）
  • 輸入瞬態保護：高達65V
  • 減少電池消耗
    • 低關斷電流 (IQ ≤ 2.6μA)
    • 低工作電流 (I Q ≤670μA)
• 解決方案尺寸小，成本低
  • 最大開關頻率：高達2.2MHz
  • 16引腳QFN封裝 (3mm × 3mm)
  • 集成式誤差放大器實現一次側調節，無需光耦合器（反激）
  • 精確電流限制
• EMI抑制
  • 可選雙隨機擴頻
  • 無引線封裝
• 高效率和低功率耗散
  • 133mΩ RDSON開關
  • 快速開關、小開關損耗
• 避免AM頻段干擾和串擾
  • 可選時鐘同步
  • 動態可編程寬開關頻率：100kHz至2.2MHz
• 集成保護特性
  • 恒定電流限制（輸入電壓范圍）
  • 可選斷續模式過載保護
  • 可編程線路欠壓鎖定 (UVLO)
  • OVP保護
  • 熱關斷
• 精確的±1%精度反饋參考
• 可調節軟啟動
• 電源良好指示器

功能框圖

LM5158x寬輸入電壓升壓/SEPIC/反激轉換器技術解析

一、產品概述

LM5158x系列是德州儀器(TI)推出的一款高性能寬輸入電壓范圍的非同步升壓轉換器，集成85V功率開關，特別適用于電池供電應用場景。該器件采用16引腳QFN封裝(3mm×3mm)，支持2.2MHz開關頻率，具有雙隨機擴頻(Dual Random Spread Spectrum)特性，可有效降低EMI干擾。

? 關鍵特性參數： ?

• ?輸入電壓范圍?：3.2V至60V工作范圍(65V絕對最大值)
• ?輸出電壓能力?：最大83V輸出(85V絕對最大值)
• ?低功耗表現?：關斷電流≤2.6μA，工作電流≤670μA
• ?開關特性?：可編程頻率100kHz至2.2MHz
• ?保護功能?：過壓保護、可編程線路UVLO、熱關斷等

二、核心技術創新

1. 寬輸入電壓設計

LM5158x可在1.5V最低輸入電壓下工作(當BIAS≥3.2V時)，通過內置高壓VCC穩壓器支持BIAS引腳直接連接3.2V至60V電源。這種設計使其特別適合：

• 單節電池啟動應用
• 工業PLC系統
• 逆變器偏置電源等寬電壓場景

2. 雙隨機擴頻技術(DRSS)

器件提供數字擴頻功能，通過以下兩種調制方式組合降低EMI：

• ?低頻三角波調制?：改善AM波段性能
• ?高頻隨機調制?：優化FM波段表現
  調制頻率隨機變化可減少可聽噪聲，同時通過周期性的占空比調整維持輸出電壓紋波穩定。

3. 精確的電流限制

在不同輸入電壓下保持精確的峰值電流限制(±1%精度反饋參考)，避免功率電感過設計。LM5158和LM51581分別提供3.26A和1.63A的最小峰值電流限制。

三、典型應用設計

1. 升壓轉換器設計要點

• ?軟啟動計算?：tSS = CSS × (VSUPPLY/VLOAD - 1)/ISS
• ?頻率設置?：RT電阻值=2.21×101?/fRT - 955
• ?UVLO設計?：使用電阻分壓器確保UVLO引腳電壓在1.5V以上

2. 拓撲結構選擇

器件支持三種拓撲配置：

• ?升壓拓撲?：適用于低電壓升壓場景
• ?SEPIC拓撲?：適合輸入電壓可能高于或低于輸出電壓的應用
• ?反激拓撲?：支持無需光耦的原邊調節(PSR)

3. 布局建議

• 將AGND與PGND通過寬短路徑連接
• VCC引腳需配置1μF陶瓷旁路電容
• 反饋電阻的低邊應盡可能靠近AGND

四、保護機制解析

LM5158x集成了多重保護功能：

1. ?可編程線路UVLO?：通過外部電阻網絡設置啟動/關斷閾值
2. ? 過壓保護(OVP) ?：當FB超過參考電壓110%時觸發
3. ?熱關斷?：結溫超過175°C時啟動(15°C遲滯)
4. ?可選的打嗝模式?：通過MODE引腳配置，防止長時間過載

五、應用場景推薦

基于其特性，LM5158x特別適用于：

• LED偏置電源
• 保持電容充電器
• 工業自動化設備
• 壓電驅動器/電機驅動器偏置
• 多輸出反激式電源(無需光耦)