JAJSLI0 March   2022 LM5143

PRODUCTION DATA  

  1. 1 特長
  2. 2 アプリケーション
  3. 3 概要
  4. 4 改訂履歴
  5. 5 概要 (続き)
  6. 6 デバイス比較表
  7. 7 ピン構成と機能
  8. 8 仕様
    1. 8.1 絶対最大定格
    2. 8.2 ESD 定格
    3. 8.3 推奨動作条件
    4. 8.4 熱に関する情報
    5. 8.5 電気的特性
    6. 8.6 スイッチング特性
    7. 8.7 標準的特性
  9. 9 詳細説明
    1. 9.1 概要
    2. 9.2 機能ブロック図
    3. 9.3 機能説明
      1. 9.3.1  入力電圧範囲 (VIN)
      2. 9.3.2  高電圧バイアス電源レギュレータ (VCC、VCCX、VDDA)
      3. 9.3.3  イネーブル (EN1、EN2)
      4. 9.3.4  パワー・グッド・モニタ (PG1、PG2)
      5. 9.3.5  スイッチング周波数 (RT)
      6. 9.3.6  クロック同期 (DEMB)
      7. 9.3.7  同期出力 (SYNCOUT)
      8. 9.3.8  スペクトラム拡散周波数変調 (DITH)
      9. 9.3.9  設定可能なソフトスタート (SS1、SS2)
      10. 9.3.10 出力電圧の設定ポイント (FB1、FB2)
      11. 9.3.11 最小制御可能オン時間
      12. 9.3.12 エラー・アンプと PWM コンパレータ (FB1、FB2、COMP1、COMP2)
      13. 9.3.13 スロープ補償
      14. 9.3.14 インダクタ電流センス (CS1、VOUT1、CS2、VOUT2)
        1. 9.3.14.1 シャント電流センシング
        2. 9.3.14.2 インダクタ DCR 電流センシング
      15. 9.3.15 ヒカップ・モード電流制限 (RES)
      16. 9.3.16 ハイサイドおよびローサイド・ゲート・ドライバ (HO1/2、LO1/2、HOL1/2、LOL1/2)
      17. 9.3.17 出力構成 (MODE、FB2)
        1. 9.3.17.1 独立したデュアル出力動作
        2. 9.3.17.2 単一出力インターリーブ動作
        3. 9.3.17.3 単一出力多相動作
    4. 9.4 デバイスの機能モード
      1. 9.4.1 スタンバイ・モード
      2. 9.4.2 ダイオード・エミュレーション・モード
      3. 9.4.3 サーマル・シャットダウン
  10. 10アプリケーションと実装
    1. 10.1 アプリケーション情報
      1. 10.1.1 パワートレイン・コンポーネント
        1. 10.1.1.1 降圧インダクタ
        2. 10.1.1.2 出力コンデンサ
        3. 10.1.1.3 入力コンデンサ
        4. 10.1.1.4 パワー MOSFET
        5. 10.1.1.5 EMI フィルタ
      2. 10.1.2 エラー・アンプと補償
    2. 10.2 代表的なアプリケーション
      1. 10.2.1 設計 1 演算アプリケーション向け 5V および 3.3V デュアル出力降圧レギュレータ
        1. 10.2.1.1 設計要件
        2. 10.2.1.2 詳細な設計手順
          1. 10.2.1.2.1 WEBENCH® ツールによるカスタム設計
          2. 10.2.1.2.2 Excel クイックスタート・ツールによるカスタム設計
          3. 10.2.1.2.3 インダクタの計算
          4. 10.2.1.2.4 電流検出抵抗
          5. 10.2.1.2.5 出力コンデンサ
          6. 10.2.1.2.6 入力コンデンサ
          7. 10.2.1.2.7 補償部品
        3. 10.2.1.3 アプリケーション曲線
      2. 10.2.2 設計 2 - サーバー・アプリケーション向け 2 相、15A、2.1MHz 単一出力降圧レギュレータ
        1. 10.2.2.1 設計要件
        2. 10.2.2.2 詳細な設計手順
        3. 10.2.2.3 アプリケーション曲線
      3. 10.2.3 設計 3 - ASIC 電力アプリケーション向けの 2 相、50A、300kHz、単一出力降圧レギュレータ
        1. 10.2.3.1 設計要件
        2. 10.2.3.2 詳細な設計手順
        3. 10.2.3.3 アプリケーション曲線
  11. 11電源に関する推奨事項
  12. 12レイアウト
    1. 12.1 レイアウトのガイドライン
      1. 12.1.1 出力段レイアウト
      2. 12.1.2 ゲート・ドライブ・レイアウト
      3. 12.1.3 PWM コントローラのレイアウト
      4. 12.1.4 熱設計およびレイアウト
      5. 12.1.5 グランド・プレーン設計
    2. 12.2 レイアウト例
  13. 13デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 13.1 デバイスのサポート
      1. 13.1.1 サード・パーティ製品に関する免責事項
      2. 13.1.2 開発サポート
        1. 13.1.2.1 WEBENCH® ツールによるカスタム設計
    2. 13.2 ドキュメントのサポート
      1. 13.2.1 関連資料
        1. 13.2.1.1 PCB レイアウトについてのリソース
        2. 13.2.1.2 熱設計についてのリソース
    3. 13.3 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    4. 13.4 サポート・リソース
    5. 13.5 商標
    6. 13.6 静電気放電に関する注意事項
    7. 13.7 用語集
  14. 14メカニカル、パッケージ、および注文情報

パッケージ・オプション

メカニカル・データ（パッケージ｜ピン）
サーマルパッド・メカニカル・データ
発注情報

12.1.2 ゲート・ドライブ・レイアウト

LM5143 のハイサイドおよびローサイド・ゲート・ドライバは、短い伝搬遅延、アダプティブ・デッドタイム制御、低インピーダンス出力段を内蔵しており、非常に高速な立ち上がり、立ち下がり時間で大きなピーク電流を供給できるため、パワー MOSFET の高速なターンオン遷移とターンオフ遷移を実現しています。パターンの長さとインピーダンスを十分制御できていない場合、di/dt が非常に高いと許容不可能なリンギングが発生することがあります。

ゲート・ドライブのスイッチング性能を最適化するには、空電または寄生ゲート・ループ・インダクタンスの最小化が重要です。これは、MOSFET ゲート・キャパシタンスで共振する直列ゲート・インダクタンスでも、ゲート・ドライブ・コマンドに反して負のフィードバック成分を供給するコモン・ソース・インダクタンス (ゲートとパワー・ループに共通) でも同様で、これにより MOSFET のスイッチング時間は長くなります。以下のループが重要です。

  • ループ 2：ハイサイド MOSFET、Q1。ハイサイド MOSFET のターンオン中は、ブートストラップ (ブート) コンデンサからゲート・ドライバとハイサイド MOSFET を経由して大電流が流れ、SW 接続を経由してブート・コンデンサの負側の端子に戻ります。反対に、ハイサイド MOSFET をオフにするには、ハイサイド MOSFET のゲートからゲート・ドライバと SW を経由して大電流が流れ、SW パターンを経由してハイサイド MOSFET のソースに戻ります。図 12-1 のループ 2 を参照してください。
  • ループ 3：ローサイド MOSFET、Q2。ローサイド MOSFET のターンオン中は、VCC デカップリング・コンデンサからゲート・ドライバとローサイド MOSFET を経由して大電流が流れ、グランドを経由してコンデンサの負側の端子に戻ります。反対に、ローサイド MOSFET をオフにするには、ローサイド MOSFET のゲートからゲート・ドライバと GND を経由して大電流が流れ、グランドを経由してローサイド MOSFET のソースに戻ります。図 12-1 のループ 3 を参照してください。

テキサス・インスツルメンツは、高速 MOSFET ゲート・ドライブ回路を使用して設計する際には、回路レイアウトのガイドラインを遵守することを強く推奨しています。

  • ゲート・ドライバ出力 HO1/2、HOL1/2、LO1/2、LOL1/2 からハイサイドまたはローサイド MOSFET の各ゲートへの接続は、直列寄生インダクタンスを低減するために、できるだけ短くしてください。ピーク・ゲート・ドライブ電流は最大 4.25A になることがあります。0.65mm (25mil) 以上のパターンを使用してください。これらのパターンには、必要に応じて、直径 0.5mm (20mil) 以上の 1 つまたは複数のビアを使用します。LM5143 からハイサイド MOSFET まで HO と SW ゲート・パターンを差動ペアとして配線し、フラックス・キャンセレーションを利用します。
  • 最大 4.25A の大電流が瞬間的に流れることにより MOSFET のゲート・キャパシタンスが充電されるため、VCC と HB ピンから各コンデンサを流れる電流ループ・パスを最小化します。具体的には、ブートストラップ・コンデンサ CBST を LM5143 の HB ピンと SW ピンの近くに配置して、ハイサイド・ドライバに関連するループ 2 の面積を最小化します。同様に、VCC コンデンサ CVCC を LM5143 の VCC ピンと PGND ピンの近くに配置して、ローサイド・ドライバに関連するループ 3 の面積を最小化します。