德州仪器LMQ664x0系列同步降压转换器技术解析
Texas Instruments LMQ664x0/LMQ664x0-Q1同步降压转换器是一款内置集成旁路和自举电容器的小型36V、3A（有2A和1A型号）同步降压DC/DC转换器。这些器件采用增强型HotRod? QFN封装。此转换器简单易用，支持2.7V至36V宽输入电压范围（启动或工作后），瞬态电压高达42V。
数据手册：
LMQ664x0设计用于满足常开型工业应用的低待机功耗要求。自动模式可在轻负载时实现频率折返，在13.5VIN时实现1.5?A无负载电流消耗和较高轻负载效率。PWM和PFM模式之间无缝转换以及非常低的MOSFET导通电阻可在整个负载范围内实现出色的效率。控制架构（峰值电流模式）和特性集经过优化，实现具有最低输出电容的超小型解决方案尺寸。该器件采用双随机扩频 (DRSS)、低EMI增强型HotRod? QFN封装和优化的引脚分配，最大限度地减小了输入滤波器尺寸。MODE/SYNC和RT引脚型号可用于设置或同步频率，以避免噪声敏感频段。关键的高电压引脚之间有NC，以降低潜在的故障（最佳引脚FMEA）。Texas Instruments LMQ664x0具有丰富的特性，设计用于简化各种工业终端设备的实施。
特性
- 设计用于工业应用。
- 结温范围：–40°C至+150°C
- 关键引脚之间的NC引脚可提高可靠性
- 同类出色的引脚FMEA
- 高达42V的输入瞬态保护
- 启动后宽输入电压范围：2.7V（下限阈值）至36V
- 可调输出高达95%的V
IN，提供3.3V和5V固定VOUT选项
- 支持功能安全
- 来辅助功能安全系统设计的文档
- 1mA时效率大于85%
- 经过优化满足低EMI要求
- 集成旁通和自举电容器可降低EMI
- 双随机展频可降低峰值发射
- 增强型HotRod? QFN封装可最大限度地减少开关节点振铃
- 可调FSW：200kHz–2.2MHz，带RT引脚
- 微型解决方案尺寸和低元件成本
- 集成输入旁通电容器和自举电容器可降低EMI
- 2.6mm × 2.6mm增强型HotRod?QFN封装，带可湿性侧翼
- 内部补偿
功能框图
德州仪器LMQ664x0系列同步降压转换器技术解析
一、产品概述与核心特性
LMQ664x0是德州仪器(TI)推出的36V输入、1A/2A/3A输出超小型同步降压DC/DC转换器系列，包含LMQ66410(1A)、LMQ66420(2A)和LMQ66430(3A)三种型号。该系列具有以下显著特性：
- ?超小型封装?：2.6mm×2.6mm增强型HotRod? QFN封装，带可润湿侧翼
- ?高集成度?：内置VIN旁路电容和CBOOT电容，减少EMI和PCB面积
- ?宽输入范围?：工作电压2.7V至36V(启动后)，耐受42V瞬态电压
- ?高效率设计?：
- 轻载效率>85%(1mA负载时)
- 自动模式下的静态电流仅1.5μA(典型值)
- ?低EMI特性?：
- 双随机扩频技术(DRSS)降低峰值辐射
- 优化的引脚布局减少开关节点振铃
- ?功能安全支持?：提供功能安全系统设计文档
二、关键电气参数
2.1 基本规格
- ?输入电压范围?：
- 启动上升阈值：3.35V(典型)
- 工作下降阈值：2.7V(典型)
- ?输出电压范围?：
- 可调版本：1V至18V
- 固定版本：3.3V或5V
- ?开关频率?：200kHz至2.2MHz可调(RT引脚配置)
- ?工作温度?：-40°C至+150°C(结温)
2.2 效率特性
| 条件 | 效率(典型值) |
|---|---|
| VIN=12V, VOUT=5V, IOUT=1mA | >85% |
| VIN=24V, VOUT=5V, IOUT=3A | >90% |
2.3 保护特性
- ?过流保护?：逐周期限流+打嗝模式
- ?热关断?：168°C触发(典型)，20°C滞后
- ?ESD保护?：HBM ±2000V，CDM ±750V
三、技术亮点解析
3.1 增强型HotRod?封装技术
采用无键合线封装设计，具有：
- 更低寄生电感(减少开关损耗和EMI)
- 优化的热性能(θJA低至45°C/W)
- 可润湿侧翼便于光学检测焊点质量
3.2 智能功率管理模式
- ?自动模式?：轻载时自动切换PFM模式提高效率
- ?FPWM模式?：强制PWM工作模式减少输出纹波
- ?频率折返?：在压差条件下自动降低开关频率维持调节
3.3 集成保护功能
四、典型应用设计
4.1 选型指南
| 型号 | 输出电流 | 固定输出电压选项 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| LMQ66410 | 1A | 3.3V/5V | 传感器供电、MCU电源 |
| LMQ66420 | 2A | 3.3V/5V | 工业IO模块、通信接口 |
| LMQ66430 | 3A | 3.3V/5V | 现场总线、电机驱动 |
4.2 外围元件选择
?电感选择公式?：
L = (VIN - VOUT) × VOUT / (fSW × K × IOUTmax × VIN)
其中K通常取0.2-0.4(纹波电流系数)
?输出电容建议?：
- 3.3V输出：≥60μF有效容值
- 5V输出：≥40μF有效容值
(需考虑直流偏置导致的容值下降)
4.3 布局要点
- ?热设计?：
- 散热焊盘必须焊接至PCB地平面
- 建议使用4层板(顶层2oz铜厚)
- ?信号完整性?：
- 输入电容尽量靠近VIN和PGND引脚
- SW节点面积最小化以降低辐射EMI
- ?反馈路径?：
- 反馈分压电阻靠近FB引脚布局
- 避免反馈走线靠近开关节点
五、应用场景
LMQ664x0系列特别适用于以下工业应用：
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