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  • LM5149 超低 IQ、アクティブ EMI フィルタ内蔵、80V 同期整流降圧 DC/DC コントローラ

    • JAJSJI5A December   2020  – January 2023 LM5149

      PRODUCTION DATA  

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  • LM5149 超低 IQ、アクティブ EMI フィルタ内蔵、80V 同期整流降圧 DC/DC コントローラ
  1. 1 特長
  2. 2 アプリケーション
  3. 3 概要
  4. 4 Revision History
  5. 5 概要 (続き)
  6. 6 Pin Configuration and Functions
  7. 7 Specifications
    1. 7.1 Absolute Maximum Ratings
    2. 7.2 ESD Ratings
    3. 7.3 Recommended Operating Conditions
    4. 7.4 Thermal Information
    5. 7.5 Electrical Characteristics
    6. 7.6 Active EMI Filter
    7. 7.7 Typical Characteristics
  8. 8 Detailed Description
    1. 8.1 Overview
    2. 8.2 Functional Block Diagram
    3. 8.3 Feature Description
      1. 8.3.1  Input Voltage Range (VIN)
      2. 8.3.2  High-Voltage Bias Supply Regulator (VCC, VCCX, VDDA)
      3. 8.3.3  Precision Enable (EN)
      4. 8.3.4  Power-Good Monitor (PG)
      5. 8.3.5  Switching Frequency (RT)
      6. 8.3.6  Active EMI Filter
      7. 8.3.7  Dual Random Spread Spectrum (DRSS)
      8. 8.3.8  Soft Start
      9. 8.3.9  Output Voltage Setpoint (FB)
      10. 8.3.10 Minimum Controllable On Time
      11. 8.3.11 Error Amplifier and PWM Comparator (FB, EXTCOMP)
      12. 8.3.12 Slope Compensation
      13. 8.3.13 Inductor Current Sense (ISNS+, VOUT)
        1. 8.3.13.1 Shunt Current Sensing
        2. 8.3.13.2 Inductor DCR Current Sensing
      14. 8.3.14 Hiccup Mode Current Limiting
      15. 8.3.15 High-Side and Low-Side Gate Drivers (HO, LO)
      16. 8.3.16 Output Configurations (CNFG)
      17. 8.3.17 Single-Output Dual-Phase Operation
    4. 8.4 Device Functional Modes
      1. 8.4.1 Sleep Mode
      2. 8.4.2 Pulse Frequency Modulation and Synchronization (PFM/SYNC)
      3. 8.4.3 Thermal Shutdown
  9. 9 Application and Implementation
    1. 9.1 Application Information
      1. 9.1.1 Power Train Components
        1. 9.1.1.1 Buck Inductor
        2. 9.1.1.2 Output Capacitors
        3. 9.1.1.3 Input Capacitors
        4. 9.1.1.4 Power MOSFETs
        5. 9.1.1.5 EMI Filter
        6. 9.1.1.6 Active EMI Filter
      2. 9.1.2 Error Amplifier and Compensation
    2. 9.2 Typical Applications
      1. 9.2.1 Design 1 – High-Efficiency 2.1-MHz Synchronous Buck Regulator
        1. 9.2.1.1 Design Requirements
        2. 9.2.1.2 Detailed Design Procedure
          1. 9.2.1.2.1 Custom Design With WEBENCH® Tools
          2. 9.2.1.2.2 Custom Design With Excel Quickstart Tool
          3. 9.2.1.2.3 Buck Inductor
          4. 9.2.1.2.4 Current-Sense Resistance
          5. 9.2.1.2.5 Output Capacitors
          6. 9.2.1.2.6 Input Capacitors
          7. 9.2.1.2.7 Frequency Set Resistor
          8. 9.2.1.2.8 Feedback Resistors
          9. 9.2.1.2.9 Compensation Components
        3. 9.2.1.3 Application Curves
      2. 9.2.2 Design 2 – High Efficiency 48-V to 12-V 400-kHz Synchronous Buck Regulator
        1. 9.2.2.1 Design Requirements
        2. 9.2.2.2 Detailed Design Procedure
        3. 9.2.2.3 Application Curves
      3. 9.2.3 Design 3 – High Efficiency 440-kHz Synchronous Buck Regulator
        1. 9.2.3.1 Design Requirements
        2. 9.2.3.2 Detailed Design Procedure
        3. 9.2.3.3 Application Curves
      4. 9.2.4 Design 4 – Dual-Phase 400-kHz 20-A Synchronous Buck Regulator
        1. 9.2.4.1 Design Requirements
        2. 9.2.4.2 Detailed Design Procedure
        3. 9.2.4.3 Application Curves
    3. 9.3 Power Supply Recommendations
    4. 9.4 Layout
      1. 9.4.1 Layout Guidelines
        1. 9.4.1.1 Power Stage Layout
        2. 9.4.1.2 Gate-Drive Layout
        3. 9.4.1.3 PWM Controller Layout
        4. 9.4.1.4 Active EMI Layout
        5. 9.4.1.5 Thermal Design and Layout
        6. 9.4.1.6 Ground Plane Design
      2. 9.4.2 Layout Example
  10. 10Device and Documentation Support
    1. 10.1 Device Support
      1. 10.1.1 Development Support
        1. 10.1.1.1 Custom Design With WEBENCH® Tools
    2. 10.2 Documentation Support
      1. 10.2.1 Related Documentation
        1. 10.2.1.1 PCB Layout Resources
        2. 10.2.1.2 Thermal Design Resources
    3. 10.3 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    4. 10.4 サポート・リソース
    5. 10.5 Trademarks
    6. 10.6 静電気放電に関する注意事項
    7. 10.7 用語集
  11. 11Mechanical, Packaging, and Orderable Information
  12. 重要なお知らせ

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）
  • RGY|24
    • MPQF143E
サーマルパッド・メカニカル・データ
  • RGY|24
    • QFND678
発注情報
  • jajsji5a_oa
  • jajsji5a_pm
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DATA SHEET

LM5149 超低 IQ、アクティブ EMI フィルタ内蔵、80V 同期整流降圧 DC/DC コントローラ

このリソースの元の言語は英語です。 翻訳は概要を便宜的に提供するもので、自動化ツール (機械翻訳) を使用していることがあり、TI では翻訳の正確性および妥当性につきましては一切保証いたしません。 実際の設計などの前には、ti.com で必ず最新の英語版をご参照くださいますようお願いいたします。

1 特長

  • 機能安全対応
    • 機能安全システムの設計に役立つ資料を利用可能
  • 2 つの EMI 低減機能を内蔵
    • 低周波数での EMI 性能を向上させるアクティブ EMI フィルタ
    • 低周波数帯域と高周波数帯域にわたる EMI 性能を向上させる選択可能なデュアル・ランダム・スペクトラム拡散 (DRSS)
    • EMI を平均 25dBμV 低減
    • 外部差動モード入力フィルタのサイズを 50% 低減、システム・コストを低減
    • CISPR 32 Class B 要件に対して最適化
  • 多用途な同期整流降圧 DC/DC コントローラ
    • 3.5V～80V の広い入力電圧範囲
    • 精度 1% の固定 3.3V、5V、12V 出力または可変出力 (0.8V～55V)
    • 最大接合部温度：150℃
    • シャットダウン・モード電流：2.3μA
    • 無負荷時スリープ電流：9.5μA
    • 最大 2 フェーズをスタック可能
    • 周波数フォールドバックによる高度なドロップアウト
  • スイッチング周波数：100kHz～2.2MHz
    • SYNC In および SYNC Out 機能
  • 堅牢な設計のための本質的な保護機能
    • ヒカップ・モードによる過電流の内部保護
    • ENABLE および PGOOD 機能
    • VCC、VDDA、ゲート・ドライブの UVLO 保護
    • 内部または外部ループ補償
    • ヒステリシス付きのサーマル・シャットダウン保護
  • LM5149 と WEBENCH® Power Designer を使用してカスタム設計を作成

2 アプリケーション

  • ビル・オートメーション
  • 産業用輸送
  • ワイヤレス・インフラ
  • 試験 / 測定機器

3 概要

LM5149 は、大電流、シングル出力のアプリケーション向けに対応した、80V の超低静止電流 (IQ) の同期整流降圧 DC/DC コントローラです。本コントローラは、ピーク電流モード制御アーキテクチャを採用しているため、ループ補償が簡単で、過渡応答が高速であり、負荷およびライン・レギュレーションが非常に優れています。LM5149 は、大電流アプリケーション向けに高精度の電流共有を行う、インターリーブ・デュアル位相モードで設定できます。このデバイスは、必要に応じて最低 3.5V の VIN、ほぼ 100% のデューティ・サイクルで動作できます。

LM5149 は、アクティブ EMI フィルタとデュアル・ランダム・スペクトラム拡散 (DRSS) という 2 つの独自の EMI 低減機能を備えています。アクティブ EMI フィルタは、DC 入力バス上のすべてのノイズまたはリップル電圧を検出し、逆位相のキャンセル信号を注入することで、妨害を低減します。DRSS は、低い周波数の三角波変調と高い周波数のランダム変調を組み合わせて、それぞれ低い周波数帯域と高い周波数帯域にわたって EMI を低減します。このハイブリッド手法は、業界標準の EMC テストで規定されている複数分解能帯域幅 (RBW) 設定に適合します。

パッケージ情報
部品番号 パッケージ (1) 本体サイズ (公称)
LM5149 RGY (VQFN、24) 3.50mm × 5.50mm
(1) 利用可能なすべてのパッケージについては、このデータシートの末尾にある注文情報を参照してください。
GUID-02AFC798-14C1-4CCC-AA73-7594BDB5942E-low.svg代表的なアプリケーション回路図
GUID-0286B8E0-413D-4C32-BC0A-825537CAB271-low.gifCISPR 25 EMI 性能 (150kHz～30MHz)

4 Revision History

Changes from Revision * (December 2020) to Revision A (January 2023)

  • ドキュメントのステータスを「事前情報」から「量産データ」に変更Go
  • Updated PFM/SYNC pin descriptionGo
  • Added TPC curvesGo
  • Updated Overview sectionGo
  • Updated the Functional Block Diagram Go
  • Changed 470-nF to 100-nFGo
  • Changed "spectrum analyzer" to "EMI receiver"Go
  • Added "where both outputs are tied together"Go
  • Updated PFM function mode descriptionGo
  • Updated PFM/SYNC descriptionGo
  • Changed "store" to "storage"Go
  • Changed "filter compensation" and "input compensation" to "compensation"Go
  • Added Design 1 - High Efficiency 2.1-MHz Buck Regulator sectionGo
  • Changed soft-start timeGo
  • Updated Table 9-4 Go
  • Updated title of Figure 9-10 Go
  • Added Design 2 - High Efficiency 48-V to 12-V 400-kHz Synchronous Buck Regulator sectionGo
  • Added Design 3 – High Efficiency 440-kHz Synchronous Buck Regulator sectionGo
  • Added Design 4 – Dual-Phase 400-kHz 20-A Synchronous Buck Regulator sectionGo
  • Updated Layout imageGo

5 概要 (続き)

LM5149 の追加機能として、最大 150℃の接合部温度での動作、ユーザー選択可能なダイオード・エミュレーションによる軽負荷時消費電流の低減、オープンドレインのパワー・グッド・フラグによるフォルト報告と出力監視、高精度イネーブル入力、プリバイアスされた負荷への単調なスタートアップ、内蔵 VCC バイアス電源レギュレータとブートストラップ・ダイオード、内蔵 3ms ソフト・スタート時間、自動回復機能付きサーマル・シャットダウン保護があります。

LM5149 コントローラは、熱特性が強化された 3.5mm × 5.5mm の 24 ピン VQFN パッケージで供給されます。放熱特性を改善するため露出パッドが付属しています。.

6 Pin Configuration and Functions

GUID-20211202-SS0I-ZH5D-D0CN-WQJ23V0V0NNB-low.svg
Connect the exposed pad to AGND and PGND on the PCB.
Figure 6-1 24-Pin VQFN RGY Package(Top View)
Table 6-1 Pin Functions
PIN I/O(1) DESCRIPTION
NO. NAME
1 AVSS G Active EMI bias ground connection
2 INJ O Active EMI injection output
3 CNFG 1 Connect a resistor to ground to set primary/secondary, spread spectrum enable/disable, or interleaved operation. After start-up, use CNFG to enable AEF.
4 RT I Frequency programming pin. A resistor from RT to AGND sets the oscillator frequency between 100 kHz and 2.2 MHz.
5 EXTCOMP O The output of the transconductance error amplifier. If used, connect the compensation network from EXTCOMP to AGND.
6 FB I Connect FB to VDDA to set the output voltage to 3.3 V. Connect FB using a 24.9 kΩ or 49.9 kΩ to VDDA to set the output voltage to 5 V or 12 V, respectively. Install a resistor divider from VOUT to AGND to set the output voltage setpoint between 0.8 V and 55 V. The regulation voltage at FB is 0.8 V.
7 AGND G Analog ground connection. Ground return for the internal voltage reference and analog circuits.
8 VDDA O Internal analog bias regulator. Connect a ceramic decoupling capacitor from VDDA to AGND.
9 VCC P VCC bias supply pin. Connect ceramic capacitors between VCC and PGND.
10 PGND G Power ground connection pin for low-side power MOSEFT gate driver
11 LO O Low-side power MOSFET gate driver output
12 VIN P Supply voltage input source for the VCC regulators
13 HO O High-side power MOSFET gate driver output
14 SW P Switching node of the buck regulator and high-side gate driver return. Connect to the bootstrap capacitor, the source terminal of the high-side MOSFET, and the drain terminal of the low-side MOSFET.
15 CBOOT P High-side driver supply for bootstrap gate drive
16 VCCX P Optional input for an external bias supply. If VVCCX > 4.3 V, VCCX is internally connected to VCC and the internal VCC regulator is disabled.
17 PG/SYNCOUT P An open-collector output that goes low if VOUT is outside the specified regulation window. The PG/SYNCOUT pin of the primary controller in dual-phase mode provides a 180° phase-shifted SYNCOUT signal.
18 PFM/SYNC I Connect PFM/SYNC to VDDA to enable diode emulation mode. Connect PFM to GND to operate the LM5149 in forced PWM (FPWM) mode with continuous conduction at light loads. PFM/SYNC can also be used as a synchronization input to synchronize the internal oscillator to an external clock.
19 EN I An active-high precision input with rising threshold of 1 V and hysteresis current of 10 µA. If the EN voltage is less than 0.5 V, the LM5149 is in shutdown mode, unless a SYNC signal is present on PFM/SYNC.
20 ISNS+ I Current sense amplifier input. Connect the ISNS+ to the inductor side of the external current sense resistor (or to the relevant sense capacitor terminal if inductor DCR current sensing is used) using a Kelvin connection.
21 VOUT I Output voltage sense and the current sense amplifier input. Connect VOUT to the output side of the current sense resistor (or to the relevant sense capacitor terminal if inductor DCR current sensing is used).
22 AEFVDDA P Active EMI bias power. Connect a ceramic capacitor between AEFVDDA and AVSS.
23 SENSE I Active EMI sense input
24 REFAGND G Active EMI reference ground
(1) P = Power, G = Ground, I = Input, O = Output

 
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