Texas Instruments LMR51420 SIMPLE SWITCHER?电源转换器是一款宽VIN 、易于使用的同步降压转换器，能够驱动高达2A的负载电流。Texas Instruments LMR51420具有4.5V至36V的宽输入范围，适用于各种工业应用，用于对非稳压电源进行功率调节。

数据手册：*附件：Texas Instruments LMR51420 SIMPLE SWITCHER?电源转换器数据手册.pdf

特性

• 支持功能安全
  • 来辅助功能安全系统设计的文档
• 配置用于严苛的工业应用
  • 输入电压范围：4.5V至36V
  • 连续输出电流：2A
  • 最短接通时间：70ns
  • 固定频率选项：500kHz与1.1MHz
  • 结温范围：-40°C至150°C
  • 最大占空比：98%
  • 启动，带预偏置输出
  • 具有断续模式的内部输出短路保护
  • 参考电压容差：±1.5%
  • 精密使能
• 小型解决方案，易于使用
  • 集成式同步整流
  • 内部补偿，便于使用
  • SOT-23封装
• 与TPS54202和TPS54302引脚对引脚兼容
• 提供PFM和强制PWM (FPWM) 选项

功能框图

LMR51420同步降压转换器技术解析与应用指南

一、产品概述

Texas Instruments的LMR51420是一款宽输入电压范围的同步降压转换器，采用SIMPLE SWITCHER?架构设计，具有4.5V至36V的宽输入电压范围和2A连续输出电流能力。该器件采用6引脚SOT-23封装(2.9mm×1.6mm)，集成了同步整流MOSFET，典型导通电阻仅为6mΩ，适合空间受限的工业应用。

?关键特性?：

• ?宽输入范围?：4.5V至36V工作电压
• ?高效率?：峰值效率达98%（PFM模式）
• ?双频率选项?：500kHz和1.1MHz版本可选
• ?工作模式选择?：PFM(轻载高效)和FPWM(恒频低纹波)版本
• ?集成保护功能?：过流、短路、热关断保护
• ?简易设计?：内部补偿减少外部元件数量

二、核心功能解析

1. 控制架构与工作模式

LMR51420采用峰值电流模式控制架构，提供两种工作模式选择：

• ?PFM版本?：轻载时自动进入脉冲频率调制模式，显著提高轻载效率
• ?FPWM版本?：全负载范围内保持恒定频率，输出纹波更小

器件在重载时工作在连续导通模式(CCM)，当负载电流低于峰值纹波电流一半时，PFM版本会进入断续导通模式(DCM)，进一步降低开关损耗。

2. 保护机制

?多级保护架构?：

1. ?过流保护?：逐周期电流限制(峰值3.5A/谷值2.5A)
2. ?短路保护?：256个周期持续过流后进入打嗝模式(典型135ms关断)
3. ?热关断?：结温超过163°C时关闭，141°C时恢复
4. ?输入欠压锁定?：上升阈值4.5V，下降阈值3.58V

3. 关键性能参数

• ?参考电压精度?：0.6V±1.5%
• ?开关频率精度?：±10%(500kHz版本)
• ?最小导通时间?：70ns(支持高降压比)
• ?静态电流?：PFM版本仅40μA(典型值)
• ?工作结温范围?：-40°C至150°C

三、典型应用设计

1. 5V/2A输出设计示例

?设计参数?：

• 输入电压：12V(6V-36V范围)
• 输出：5V±3%，2A最大电流
• 开关频率：500kHz(PFM版本)

?关键元件选择?：

• ?电感?：10μH/3A RMS饱和电流
• ?输出电容?：2×22μF陶瓷电容(低ESR设计)
• ?反馈电阻?：RFBT=100kΩ，RFBB=13.7kΩ
• ?输入电容?：2×4.7μF陶瓷电容

?效率表现?：

• 12V输入时峰值效率>90%
• 轻载(10mA)效率仍保持60%以上

2. 布局要点

1. ?功率路径?：
   • 输入电容尽量靠近VIN和GND引脚
   • SW节点面积最小化以减少EMI
   • 使用宽铜箔连接功率元件
2. ?信号完整性?：
   • 反馈走线远离噪声源
   • EN分压电阻靠近器件放置
   • 敏感信号下方设置地平面屏蔽
3. ?热设计?：
   • 充分利用GND焊盘散热
   • 添加散热过孔连接至内层地平面
   • 避免在器件下方放置热源

四、行业应用方案

1. 工业自动化

?优势?：

• 耐受24V工业总线电压波动
• -40°C至150°C工作温度满足严苛环境
• 集成保护功能增强系统可靠性

?典型应用?：

• PLC I/O模块电源
• 电机驱动器辅助电源
• 现场总线设备供电

2. 消费电子

?设计考量?：

• PFM版本优化电池续航
• 小尺寸适合便携设备
• 快速瞬态响应应对负载突变

?应用场景?：

• 智能家居控制器
• 便携式医疗设备
• 物联网终端节点