汽車類降壓轉(zhuǎn)換器LM62460-Q1、LM61480-Q1和LM61495-Q1的技術(shù)剖析

在汽車電子領(lǐng)域，對于降壓轉(zhuǎn)換器的性能要求越來越高，尤其是在功率密度和低電磁干擾（EMI）方面。TI推出的LM62460-Q1、LM61480-Q1和LM61495-Q1降壓轉(zhuǎn)換器，針對這些需求進行了優(yōu)化，下面我們來詳細(xì)了解一下。

文件下載：PLM61495QRPHRQ1.pdf

一、產(chǎn)品特性

1. 汽車級標(biāo)準(zhǔn)與功能安全

這三款轉(zhuǎn)換器符合面向汽車應(yīng)用的AEC - Q100標(biāo)準(zhǔn)，溫度等級1為–40°C至 +125°C（TA），還提供功能安全相關(guān)文檔，可幫助進行功能安全系統(tǒng)設(shè)計。這對于汽車電子這種對安全性要求極高的領(lǐng)域來說至關(guān)重要，工程師們在設(shè)計汽車相關(guān)電路時可以更加放心。

2. 寬輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為3V至36V，能承受高達42V的瞬態(tài)容差，這使得它們可以適應(yīng)汽車電氣系統(tǒng)中復(fù)雜多變的電壓環(huán)境，無論是在啟動、行駛還是遇到電壓波動時，都能穩(wěn)定工作。

3. 低EMI設(shè)計

• 符合標(biāo)準(zhǔn)的EVM：其評估模塊（EVM）符合CISPR 25 5級要求，這是汽車電子領(lǐng)域?qū)MI的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，說明該產(chǎn)品在電磁兼容性方面表現(xiàn)出色。
• 引腳可配置展頻：通過引腳配置展頻功能，雙隨機展頻（DRSS）跳頻設(shè)置為 ±4%（典型值），可大幅降低峰值發(fā)射。
• 可調(diào)節(jié)SW節(jié)點上升時間：工程師可以根據(jù)實際需求調(diào)節(jié)SW節(jié)點的上升時間，進一步降低EMI。
• 頻率靈活配置：可以高于和低于AM頻帶運行，引腳可配置為固定400kHz和2.2MHz，或在200kHz至2.2MHz之間調(diào)節(jié)，避免干擾AM頻段信號。
• 低EMI對稱引腳排列：這種引腳排列方式有助于減少電磁輻射，降低EMI。
• 輕負(fù)載模式配置：在輕負(fù)載模式下，對于恒定頻率或脈沖頻率調(diào)制（PFM），可對引腳進行配置，以滿足不同場景下的低EMI需求。

4. 高效解決方案

• 高轉(zhuǎn)換效率：在8A負(fù)載時可實現(xiàn)95%的效率，這意味著在能量轉(zhuǎn)換過程中損失的能量較少，提高了能源利用率。
• 低空載電流：在自動模式下空載時具有5μA的輸入電流，關(guān)斷電流典型值 <1μA，大大降低了功耗，延長了設(shè)備的續(xù)航時間。

5. 高功率密度

• 集成多種功能：內(nèi)置補償、軟啟動、電流限制、熱關(guān)斷和UVLO等功能，減少了外部元件的使用，提高了電路的集成度。
• 小尺寸封裝：采用4.5mm × 3.5mm可濕性側(cè)面QFN封裝，節(jié)省了電路板空間，同時具有良好的散熱性能，熱阻RθJA = 21.6°C/W（在LM61495RPHEVM上測量）。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

這些降壓轉(zhuǎn)換器適用于汽車信息娛樂系統(tǒng)、儀表組和先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）等。在汽車信息娛樂系統(tǒng)中，它們可以為各種電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電源；在儀表組中，確保儀表顯示的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；在ADAS中，為傳感器和處理器等關(guān)鍵部件提供可靠的電力支持。

三、產(chǎn)品說明

LM6x4xx - Q1降壓穩(wěn)壓器系列可提供固定或可調(diào)節(jié)輸出電壓，可設(shè)置范圍為1V至預(yù)期輸入電壓的95%。該系列專為低EMI設(shè)計，除了前面提到的展頻和可調(diào)節(jié)SW節(jié)點上升時間外，還采用了先進的技術(shù)來減少展頻調(diào)制導(dǎo)致的輸出電壓紋波。開漏RESET輸出具有濾波和延遲釋放功能，可提供正確的系統(tǒng)狀態(tài)指示。在自動模式中，器件自動在固定頻率脈寬調(diào)制（FPWM）和脈沖頻率調(diào)制（PFM）運行模式之間轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)低空載電流消耗。

四、器件對比

從這個對比表中，工程師可以根據(jù)實際需求選擇合適的器件。例如，如果需要較大的輸出電流，可以選擇LM61495 - Q1；如果對電流要求不是特別高，LM62460 - Q1可能是更經(jīng)濟的選擇。

五、引腳配置與功能

該系列器件采用16引腳VQFN RPH封裝，每個引腳都有其特定的功能。例如，PGND2和PGND1為功率地，VIN1和VIN2為輸入電源引腳，需要連接高質(zhì)量的旁路電容；RBOOT用于調(diào)節(jié)SW節(jié)點的上升時間；CBOOT為高端驅(qū)動電源；FB為反饋輸入引腳，用于調(diào)節(jié)輸出電壓等。工程師在設(shè)計電路時，需要根據(jù)這些引腳的功能進行合理的連接和配置。

六、規(guī)格參數(shù)

1. 絕對最大額定值

規(guī)定了器件在不同電壓、電流和溫度條件下的最大承受值，如輸入電壓瞬態(tài)最大為42V（持續(xù)時間 ≤100ms，占空比 ≤0.01%），連續(xù)最大為36V等。超過這些額定值可能會導(dǎo)致器件永久性損壞，所以在設(shè)計時必須嚴(yán)格遵守。

2. ESD額定值

人體模型（HBM）靜電放電等級為2級， ±2000V；充電器件模型（CDM）靜電放電等級為C5， ±750V。這表明該器件具有一定的抗靜電能力，但在操作過程中仍需注意靜電防護。

3. 推薦工作條件

輸入電壓范圍為3V至36V，輸出電壓可在1V至0.95 × VIN之間調(diào)節(jié)，頻率調(diào)節(jié)范圍為200kHz至2200kHz等。在這些條件下，器件可以穩(wěn)定工作，發(fā)揮最佳性能。

4. 熱信息

提供了器件的熱阻等參數(shù)，如RθJA（結(jié)到環(huán)境熱阻）在LM61495RPHEVM上測量為21.6°C/W，這對于散熱設(shè)計非常重要，工程師可以根據(jù)這些參數(shù)來設(shè)計合適的散熱方案。

5. 電氣特性

包括輸入電壓、靜態(tài)電流、使能閾值、內(nèi)部LDO電壓等參數(shù)。例如，啟動時最小輸入電壓為3.7V，運行時可低至3V；非開關(guān)輸入電流典型值為0.662μA至10μA等。這些參數(shù)可以幫助工程師了解器件的功耗和性能。

6. 時序特性

如最小開關(guān)導(dǎo)通時間、關(guān)斷時間、啟動延遲時間等。例如，最小HS開關(guān)導(dǎo)通時間在特定條件下為62ns至81ns，這些時序參數(shù)對于電路的穩(wěn)定性和性能至關(guān)重要。

7. 開關(guān)特性

包括振蕩器頻率、展頻特性、最大開關(guān)占空比等。例如，RT接地時內(nèi)部振蕩器頻率為1.90MHz至2.42MHz，這些特性可以幫助工程師優(yōu)化電路的開關(guān)性能。

8. 系統(tǒng)特性

如輸入電壓在不同負(fù)載下的要求、輸出電壓精度、熱關(guān)斷閾值等。例如，在特定條件下，輸出電壓為5V時的精度為–1.5%至1.5%，熱關(guān)斷閾值為158°C至180°C。這些特性可以幫助工程師評估器件在實際系統(tǒng)中的性能。

七、設(shè)計建議

1. 電源供應(yīng)

在設(shè)計電源供應(yīng)電路時，要確保輸入電壓穩(wěn)定，并且為VIN1和VIN2引腳連接高質(zhì)量的旁路電容，以減少電源噪聲。同時，根據(jù)實際需求選擇合適的輸出電壓和電流。

2. 布局設(shè)計

遵循布局指南，合理安排引腳和元件的位置，減少電磁干擾。例如，將PGND1和PGND2引腳低阻抗連接，減少接地噪聲；將敏感的信號引腳與電源引腳分開，避免干擾。

3. 散熱設(shè)計

根據(jù)熱信息參數(shù)，設(shè)計合適的散熱方案，如使用散熱片或散熱孔，確保器件在工作過程中溫度不會過高，保證其穩(wěn)定性和可靠性。

TI的LM62460 - Q1、LM61480 - Q1和LM61495 - Q1降壓轉(zhuǎn)換器在功率密度和低EMI方面表現(xiàn)出色，適用于多種汽車電子應(yīng)用。工程師在設(shè)計時，需要充分了解其特性、引腳功能和規(guī)格參數(shù)，合理進行電路設(shè)計和布局，以發(fā)揮這些器件的最佳性能。大家在實際應(yīng)用中有沒有遇到過類似器件的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。