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LMR38025同步降压转换器深度解析与应用指南

科技观察员 ? 2025-08-07 16:30 ? 次阅读
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Texas Instruments LMR38025/LMR38025-Q1同步降压转换器设计用于 在宽输入电压范围内进行调节,最大限度地减少外部浪涌抑制元件的使用。该转换器的工作输入电压范围为4.2V至80V,最大占空比为97%,并具有可降低峰值辐射的扩频选项。LMR38025/LMR38025-Q1降压转换器可提供高达2.5A的连续输出电流、200kHz至2.2MHz的可调开关频率以及超低40?A的工作静态电流。该转换器具有一个高压使能引脚,可通过将其连接到宽输入电源电压或在启动和关机时进行精确的UVLO控制来促进器件的工作。LMR38025/LMR38025-Q1降压转换器具有电源正常标志功能,内置滤波器和延时器。这种电源良好标志功能可正确显示系统状态,无需外部监控器。

数据手册:*附件:Texas Instruments LMR38025,LMR38025-Q1同步降压转换器数据手册.pdf

LMR38025/LMR38025-Q1降压转换器还具有逐周期电流限制、打嗝模式短路保护以及功率耗散过大时的热关断功能。典型应用包括汽车逆变器电机控制、汽车DC/DC转换器、汽车电池管理系统以及汽车48V轻度混合动力ECU偏置电源。LMR38025-Q1是AEC-Q100 1级汽车级,符合汽车应用要求。

特性

  • 为苛刻的汽车应用而配置
    • 4.2V 到 80V 的输入电压范围
    • 2.5A 的可持续输出电流
    • 40?A超低工作静态电流
    • 200kHz至2.2MHz的可调开关频率范围
    • 与外部时钟频率同步
    • 97%最大占空比
    • 支持具有预偏置输出的启动事件
    • 在整个温度范围内具有±1.5%的参考电压容差
    • 精密使能
    • 集成补偿网络易于使用,可实现低BOM数量
    • 集成式同步整流
    • 12引脚WSON可湿性侧翼,PowerPAD?集成电路封装
    • PFM或强制PWM (FPWM) 选项
  • 支持功能安全:
    • 可提供文档,协助功能安全系统设计
  • 经过优化满足低EMI要求:
    • 扩频选项可降低峰值发射
    • 低封装寄生效应,有助于符合CIPR25 5类标准
  • 可提供文档,协助功能安全系统设计

功能框图

1.png

LMR38025同步降压转换器深度解析与应用指南

一、核心特性与设计架构

1.1 工业级宽电压输入解决方案

  • ?关键参数?:

    参数规格
    输入电压范围4.2V-80V(工业标准)
    输出电流能力2.5A连续输出
    静态电流40μA(PFM模式)
    开关频率范围200kHz-2.2MHz可编程
    转换效率峰值效率>97%
    工作温度-40°C至+150°C
  • ?封装技术?:

    • 12引脚WSON封装(3mm×3mm)
    • PowerPAD?散热焊盘设计
    • 支持自动光学检测(AOI)的润湿侧翼

1.2 先进控制技术

  • 峰值电流模式控制架构
  • 双工作模式可选:
    • ?PFM模式?:轻载时自动切换,提升效率
    • ?FPWM模式?:全负载范围固定频率,降低纹波
  • 集成伪随机扩频功能(仅S版本)
  • 支持外部时钟同步(300kHz-2.1MHz)

二、典型应用设计

2.1 工业电源方案(24V输入/5V输出)

  • ?关键器件选型?:
    • 电感:15μH(饱和电流>4A)
    • 输入电容:4.7μF+100nF陶瓷电容
    • 输出电容:3×22μF陶瓷电容
    • bootstrap电容:100nF/16V
  • ?效率优化?:| 负载电流 | 效率(24V输入) |
    | ---------- | ----------------- |
    | 10mA | 85% |
    | 1A | 94% |
    | 2.5A | 92% |

2.2 汽车电子应用(LMR38025-Q1)

  • ISO 7637-2瞬态兼容设计:
    • 输入TVS二极管(SMBJ36A)
    • π型滤波器(10μH+2×47μF)
    • 扩频功能使能降低EMI

三、PCB布局指南

3.1 电流回路设计

  1. ?功率回路?:
    • VIN电容→HS FET→电感→VOUT电容
    • 回路面积<30mm?
    • 线宽≥1mm(2oz铜厚)
  2. ?信号走线?:
    • FB分压电阻靠近IC引脚
    • RT走线远离SW节点
    • PG信号添加10kΩ上拉电阻

3.2 热设计要点

  • 散热焊盘连接:
    • 使用9×0.3mm过孔阵列
    • 底层铜面积≥100mm?
  • 关键器件间距:
    • 输入电容距VIN引脚<2mm
    • 电感距SW引脚<3mm

四、故障诊断与调试

4.1 常见问题处理

现象排查要点
无输出检查EN电压、VIN UVLO
输出振荡验证电感饱和电流、输出电容ESR
过热保护测量负载电流、检查散热设计

4.2 测试波形分析

  • ?启动特性?:
    • 软启动时间:4.2ms(典型值)
    • 输出电压过冲<5%
  • ?瞬态响应?:
    • 2A阶跃负载下恢复时间<200μs
    • 输出电压偏差<±3%

?设计注意事项?:禁止将评估板直接用于终端产品,高压应用时需确保满足安规间距要求(如IEC 60950)。

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