基于LM25149-Q1电性能指标与PCB设计方案

TI 公司的 LM25149-Q1 是 42V 汽车同步 DC/DC 控制器，距离有超低 IQ 和集成了有源 EMI 滤波器。采用广泛的电流模式控制结构以简单的方法，具有快速瞬态响应和极好负载和线路调整。LM25149-Q1可设定为具有合理的电流共享模式（并行输出），以用于大电流的应用程序。工作电压至低3.5V，几乎100%的占用空比，如果需要时.LM25149Q1有两个独特的EMI特性：有源EMI和双随机放大（DRSS）。源EMI检测DC输入总线上的噪声或衰减电压，并抑制信号的降低输出，以降低噪音或衰减电压。DRSS 组合了低频率频率增长和频率频率扩展，以优化频率和高频频率带宽的 EMI 性能。满足汽车规范 AEC-Q100，工作在–40C 到+125C 。降低EMI的输出信号为25dBμV.降低外部天线模块尺寸50%，同时有世界的系统性能。器件的输入电压为3.5V到42V。固定3.3V、5V、12V或从0.8V到36V的像素输出，精确为1%。关断模式的电流为2.2μA，无流量电流为9μA，开关频率从100kHz到2.2MHz。主要在汽车电子系统，信息娱乐系统，仪表盘ADAS、以及高压电池供电的系统。本文介绍了LM25149-Q1主要特性、功能模块、多种应用电路、以及评估板LM25149-Q1EVM-2100主要特性、电性能指标、测试建立图、电路图、材料清单和PCB设计图。

LM25149-Q1 是一款 42V 同步降压 DC/DC 控制器，适用于大电流单输出应用。请参阅勘误表。该器件采用峰值电流模式控制架构，可实现轻松的环路补偿、快速瞬态响应以及出色的负载和线路调节。LM25149-Q1 可设置为交错模式（并行输出），并为大电流应用提供准确的均流。

如果需要，LM25149-Q1 可以在低至 3.5V 的输入电压下以接近 100% 的占空比运行。LM25149-Q1 具有两个独特的 EMI 降低功能：有源 EMI 滤波器和双随机扩频 （DRSS）。有源 EMI 滤波器检测直流输入总线上的任何噪声或纹波电压，并注入异相消除信号以降低噪声或纹波电压。DRSS 结合了低频三角和高频随机调制，以优化低频和高频射频频段的 EMI 性能。

LM25149-Q1主要特性：

• AEC-Q100 符合汽车应用的要求：

– 设备温度等级 1：–40C 至 +125C 环境工作温度

• 两个集成的 EMI 缓解机制

– 有源 EMI 滤波器可在较低频率下增强 EMI 性能

– 双随机扩频 （DRSS） 增强了跨低和

高频段

– EMI 平均降低 25 dBμV

– 将外部差模滤波器尺寸减少 50% 并降低系统成本

• 多功能同步降压 DC/DC 控制器

– 3.5 V 至 42 V 的宽输入电压范围

– 1% 准确度、固定 3.3V、5V、12V，或 0.8V 至 36V 的可调输出

– 150C 最大结温

– 关断模式电流：2.2 μA

– 空载待机电流：9 μA

• 开关频率从 100 kHz 到 2.2 MHz

– 同步输入和同步输出功能

• 用于稳健设计的固有保护功能

– 内部打嗝模式过流保护

– 启用和 PGOOD 功能

– VCC、VDDA 和栅极驱动 UVLO 保护

– 内部或外部环路补偿

– 具有滞后的热关断保护

• 使用 LM25149-Q1 和 WEBENCH® 电源设计器创建定制设计

LM25149-Q1应用：

• 汽车电子系统

• 信息娱乐系统、仪表盘、ADAS

• 高压电池供电系统

图1.LM25149-Q1应用电路图

图2.LM25149-Q1功能灯

图 3.LM25149-Q1 应用电路：2.1MHz 电压稳压器

图 4.LM25149-Q1 应用电路：440kHz 音乐稳压器

评估板LM25149-Q1EVM-2100

LM25149-Q1EVM-2100 高密度 EVM 旨在使用 5.5V 至 36V 的稳压或非稳压高压输入轨，以在高达 8A 的负载电流下产生 5V 的严格稳压输出电压。这种宽 VIN 范围 DC/DC 解决方案提供超大的额定电压和工作裕度，以承受电源电压瞬变。

自由运行开关频率为 2.1 MHz，可与更高或更低频率的外部时钟信号同步。为该 EVM 选择的动力传动系无源组件（包括降压电感器和陶瓷输入和输出电容器）符合汽车 AEC-Q200 标准，可从多个组件供应商处获得。

LM25149-Q1EVM-2100 评估模块 （EVM） 是一款同步降压 DC/DC 稳压器，它采用同步整流以小尺寸实现高转换效率。它在 5.5 V 至 36 V 的宽输入电压范围内工作，提供 5 V 的稳压输出。输出电压具有优于 1% 的设定点精度，并可通过修改反馈电阻值进行调节，允许用户自定义

输出电压根据需要从 3.3 V 到 5.5 V。

EVM 中使用的 LM25149-Q1 同步降压控制器具有以下特性：

• 3.5 V 至 42 V 的宽输入电压（宽 VIN）范围

• 扩频调制和有源 EMI 滤波可降低 EMI

• 具有低 tON（min） 和 tOFF（min） 的宽占空比范围

• 超低停机和空载待机静态电流

• 多相能力

• 峰值电流模式控制环路架构

• 集成的大电流 MOSFET 栅极驱动器

• 带打嗝的逐周期过流保护

• 功能安全

EVM 的自由运行开关频率为 2.1 MHz，可根据需要同步到更高或更低的频率。此外，相对于内部时钟相移 180 度的同步输出信号 （SYNCOUT） 可用于双相主从器配置。VCC 和栅极驱动 UVLO 可在低输入电压条件下保护稳压器，每个通道的 EN 引脚支持特定于应用的上电和断电要求。

LM25149-Q1 采用 5.5mm × 3.5mm 占位面积的 24 引脚 VQFN 封装，可实现具有高密度和低组件数量的 DC/DC 解决方案。

将 LM25149-Q1 与 WEBENCH® 电源设计器结合使用来创建自定义稳压器设计。要优化组件选择并检查跨线路和负载范围的预测效率性能，请下载 LM25149-Q1 快速入门计算器。

典型应用

• 大电流汽车电子系统

• ADAS 和车身电子设备

• 信息娱乐系统和仪表盘

• 汽车 HEV/EV 动力总成系统

特性和电气性能

• 5.5 V 至 36 V 的宽输入电压工作范围

• 1% 精确的固定 3.3 V、5 V 或低至 0.8 V 的可调输出

• 2.1 MHz 的开关频率可在外部同步上调或下调 20%

• VIN = 12V 时的满载效率为 92.8%

• VIN = 12V 时的 12μA 控制器待机电流

• 针对超低 EMI 进行了优化

– 双随机扩频和有源 EMI 滤波

– 符合 CISPR 25 和 UNECE Reg 10 EMI 标准

• 峰值电流模式控制架构提供快速线路和负载瞬态响应

– 集成斜率补偿自适应开关频率

– 强制 PWM （FPWM） 或脉冲频率调制 （PFM） 操作

– 可选的内部或外部环路补偿

• 集成高侧和低侧功率 MOSFET 栅极驱动器

– 2.2A 和 3.2A 灌电流和源栅极驱动电流能力

– 13 ns 自适应死区时间控制可降低功耗和 MOSFET 温升

• 带有打嗝模式的过流保护 （OCP），适用于持续过载情况

• SYNCOUT 信号 180 与内部时钟异相

• 电源良好信号，带有连接到 VCC 的 100kΩ 上拉电阻器

• 内部 3 ms 软启动

• 完全组装、测试和验证的 PCB 布局，总占位面积为 70 毫米 × 40 毫米

评估板LM25149-Q1EVM-2100主要电性能指标：

图7.评估板LM25149-Q1EVM-2100建立测试图

图8.评估板LM25149-Q1EVM-2100电路图

评估板LM25149-Q1EVM-2100材料清单：

图15.评估板25149-Q1EVM-2100 PCB设计图：感应元件

图16.评估板LM25149-Q1EVM-2100 PCB设计图：车载元件
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