德州儀器LMR14050QDPRRQ1降壓穩(wěn)壓器中文資料

一、型號與類型

LMR14050QDPRRQ1是德州儀器（Texas Instruments, 簡稱TI）生產(chǎn)的一款高性能降壓穩(wěn)壓器，屬于SIMPLE SWITCHER?系列。該器件集成了高側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET），是一款專為汽車電子、工業(yè)電源、電信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等寬輸入電壓應(yīng)用設(shè)計的40V、5A降壓轉(zhuǎn)換器。其型號中的“LMR14050”代表該產(chǎn)品的基本型號，而“QDPRRQ1”則可能表示特定的封裝、版本或批次信息。

　　廠商名稱：TI德州儀器

　　元件分類：開關(guān)穩(wěn)壓器

　　中文描述： 具有40uA IQ的SIMPLE SWITCHER?汽車類40V、5A 2.2MHz降壓轉(zhuǎn)換器

　　英文描述： SIMPLE SWITCHER Automotive 40V，5A，2.2MHz Step-Down Converter with 40uA IQ 10-WSON-40 to 125

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　　LMR14050QDPRRQ1概述

　　LMR14050-Q1器件是一款集成高側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的40V、5A降壓穩(wěn)壓器。該器件的寬輸入電壓范圍為4V至40V，適用于調(diào)節(jié)從工業(yè)到汽車等各類應(yīng)用中的非穩(wěn)壓電源。該穩(wěn)壓器在休眠模式下的靜態(tài)電流為40?A，非常適合電池供電類系統(tǒng)。并且在關(guān)斷模式下具有1μA的超低電流，可進(jìn)一步延長電池使用壽命。該穩(wěn)壓器的可調(diào)開關(guān)頻率范圍較寬，這使得效率或外部元件尺寸能夠得到優(yōu)化。內(nèi)部環(huán)路補(bǔ)償意味著用戶不用承擔(dān)設(shè)計環(huán)路補(bǔ)償組件的枯燥工作。并且還能夠以最大限度減少器件的外部元件數(shù)。精密使能輸入簡化了穩(wěn)壓器控制和系統(tǒng)電源排序。此外，該器件還內(nèi)置多種保護(hù)功能：逐周期限流保護(hù)、應(yīng)對功耗過大的熱感測和熱關(guān)斷保護(hù)以及輸出過壓保護(hù)。

　　應(yīng)用范圍

　　汽車電池穩(wěn)壓

　　工業(yè)用電源

　　電信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

　　通用寬輸入電壓穩(wěn)壓

　　LMR14050QDPRRQ1中文參數(shù)

　　制造商:Texas Instruments

　　產(chǎn)品種類:開關(guān)穩(wěn)壓器

　　安裝風(fēng)格:SMD/SMT

　　封裝/箱體:WSON-10

　　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):Buck

　　輸出電壓:800 mV to 28 V

　　輸出電流:5 A

　　輸出端數(shù)量:1 Output

　　輸入電壓（最小值）:4 V

　　輸入電壓（最大值）:40 V

　　靜態(tài)電流:40 uA

　　開關(guān)頻率:200 kHz to 2.5 MHz

　　最小工作溫度:-40 C

　　最大工作溫度:+125 C

　　資格:AEC-Q100

　　系列:LMR14050-Q1

　　濕度敏感性:Yes

　　工作電源電流:40 uA

　　LMR14050QDPRRQ1引腳圖

二、工作原理

LMR14050QDPRRQ1采用電流模式控制（Current Mode Control, CMC）技術(shù)，通過調(diào)整內(nèi)部MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷時間（即占空比），實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)輸入電壓高于所需輸出電壓時，穩(wěn)壓器會將多余的能量存儲在輸出電感中，并在MOSFET關(guān)斷期間釋放給負(fù)載，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定。該穩(wěn)壓器具有可調(diào)節(jié)的開關(guān)頻率，范圍從200kHz到2.5MHz，允許用戶根據(jù)具體應(yīng)用需求優(yōu)化效率和外部元件尺寸。

在休眠模式下，LMR14050QDPRRQ1的靜態(tài)電流僅為40μA，非常適合電池供電的系統(tǒng)。此外，在關(guān)斷模式下，其電流消耗更是降低至1μA，進(jìn)一步延長了電池的使用壽命。這些特性使得該穩(wěn)壓器成為便攜式設(shè)備、汽車電子和工業(yè)控制等領(lǐng)域中的理想選擇。

三、特點

1. 寬輸入電壓范圍：LMR14050QDPRRQ1的輸入電壓范圍從4V到40V，適用于多種電源環(huán)境，包括汽車電池和工業(yè)電源等。

2. 高效率：通過優(yōu)化的開關(guān)頻率和內(nèi)部環(huán)路補(bǔ)償，該穩(wěn)壓器能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的能量轉(zhuǎn)換，減少能量損失。

3. 低靜態(tài)電流：休眠模式下的40μA靜態(tài)電流和關(guān)斷模式下的1μA超低電流，有助于延長電池使用壽命。

4. 可調(diào)節(jié)開關(guān)頻率：用戶可以根據(jù)需要調(diào)整開關(guān)頻率，以優(yōu)化效率或外部元件尺寸。

5. 內(nèi)置保護(hù)功能：包括逐周期限流保護(hù)、熱感測和熱關(guān)斷保護(hù)以及輸出過壓保護(hù)等，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

6. 簡化設(shè)計：內(nèi)部環(huán)路補(bǔ)償和精密使能引腳簡化了穩(wěn)壓器的設(shè)計和系統(tǒng)電源排序工作。

7. 低熱阻封裝：采用焊盤外露的8引腳HSOIC或WSON封裝，有助于降低熱阻，提高散熱性能。

8. AEC-Q100認(rèn)證：符合汽車電子可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100，適用于汽車電子等高可靠性要求的應(yīng)用。

四、應(yīng)用

LMR14050QDPRRQ1由于其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，被廣泛用于以下領(lǐng)域：

1. 汽車電子：用于汽車電池穩(wěn)壓、發(fā)動機(jī)控制單元（ECU）供電、車燈和其他汽車電子設(shè)備的電源管理。

2. 工業(yè)電源：為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的各種傳感器、執(zhí)行器和控制器提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

3. 電信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：為基站、交換機(jī)和路由器等通信設(shè)備提供高效、穩(wěn)定的電源解決方案。

4. 便攜式設(shè)備：如筆記本電腦、平板電腦和智能手機(jī)等設(shè)備的電源適配器中，用于將高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電。

五、參數(shù)

以下是LMR14050QDPRRQ1的主要參數(shù)：

• 制造商：Texas Instruments

• 產(chǎn)品種類：開關(guān)穩(wěn)壓器

• 安裝風(fēng)格：SMD/SMT

• 封裝/箱體：WSON-10

• 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：Buck

• 輸出電壓：800mV to 28V（可調(diào)）

• 輸出電流：5A

• 輸出端數(shù)量：1

• 輸入電壓（最小值）：4V

• 輸入電壓（最大值）：40V

• 工作電源電流：40μA（休眠模式），1μA（關(guān)斷模式）

• 開關(guān)頻率：200kHz to 2.5MHz

• 最小工作溫度：-40°C

• 最大工作溫度：+125°C

• 濕度敏感性：Yes

• 保護(hù)功能：逐周期限流保護(hù)、熱感測和熱關(guān)斷保護(hù)、輸出過壓保護(hù)

• 封裝尺寸：4.10mm x 4.10mm（WSON-10）

• 符合標(biāo)準(zhǔn)：AEC-Q100

六、詳細(xì)描述

1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能

LMR14050QDPRRQ1的內(nèi)部集成了多個關(guān)鍵元件，包括高側(cè)MOSFET、誤差放大器、PWM比較器、振蕩器、電流感測電路以及保護(hù)邏輯等。這些元件協(xié)同工作，實現(xiàn)精確的電壓調(diào)節(jié)和可靠的系統(tǒng)保護(hù)。

• 高側(cè)MOSFET：作為主開關(guān)元件，負(fù)責(zé)將輸入電壓連接到輸出電感，或在不需要時斷開連接。MOSFET的快速開關(guān)能力和低導(dǎo)通電阻有助于減少能量損失，提高效率。

• 誤差放大器：將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號。這個誤差信號隨后被用于調(diào)整PWM比較器的輸出，從而控制MOSFET的開關(guān)占空比，實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。

• PWM比較器：將誤差信號與振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，產(chǎn)生PWM信號。這個PWM信號直接控制MOSFET的開關(guān)動作，實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)。

• 振蕩器：產(chǎn)生可調(diào)頻率的鋸齒波信號，用于PWM比較器的操作。通過調(diào)整振蕩器的頻率，可以優(yōu)化穩(wěn)壓器的效率和外部元件尺寸。

• 電流感測電路：監(jiān)測通過MOSFET的電流，防止過流情況的發(fā)生。一旦檢測到過流，保護(hù)邏輯將迅速響應(yīng)，限制電流或關(guān)閉MOSFET以保護(hù)系統(tǒng)。

• 保護(hù)邏輯：集成了一系列保護(hù)功能，包括逐周期限流保護(hù)、熱感測和熱關(guān)斷保護(hù)以及輸出過壓保護(hù)。這些保護(hù)功能在檢測到異常情況時自動觸發(fā)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2. 設(shè)計考慮因素

在設(shè)計包含LMR14050QDPRRQ1的電源系統(tǒng)時，需要考慮以下幾個關(guān)鍵因素：

• 輸入電壓范圍：確保輸入電壓在穩(wěn)壓器的允許范圍內(nèi)，以避免損壞或性能下降。

• 輸出電壓和電流：根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的輸出電壓和電流。LMR14050QDPRRQ1的輸出電壓是可調(diào)的，但需要在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置。

• 開關(guān)頻率：根據(jù)效率和外部元件尺寸的需求選擇合適的開關(guān)頻率。較高的開關(guān)頻率通常能提高效率，但可能需要更小的外部元件，從而增加成本和復(fù)雜性。

• 散熱設(shè)計：由于穩(wěn)壓器在工作時會產(chǎn)生一定的熱量，因此需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳嵩O(shè)計以防止過熱。LMR14050QDPRRQ1的焊盤外露封裝有助于散熱，但在高功率應(yīng)用中可能需要額外的散熱措施。

• 保護(hù)電路：確保在設(shè)計中包含適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)電路，以應(yīng)對過流、過熱和過壓等異常情況。這些保護(hù)電路應(yīng)與穩(wěn)壓器的內(nèi)部保護(hù)機(jī)制相協(xié)調(diào)，以確保系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3. 典型應(yīng)用電路

一個典型的LMR14050QDPRRQ1應(yīng)用電路可能包括輸入濾波電容、輸出濾波電容和電感、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)以及使能引腳的控制電路等。這些元件共同工作，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓，供給負(fù)載使用。

在設(shè)計反饋電阻網(wǎng)絡(luò)時，需要根據(jù)所需的輸出電壓和參考電壓來選擇合適的電阻值。通過調(diào)整這些電阻值，可以精確地設(shè)置輸出電壓。

使能引腳的控制電路用于控制穩(wěn)壓器的啟動和關(guān)閉。在需要時，可以通過控制該引腳來實現(xiàn)穩(wěn)壓器的遠(yuǎn)程控制和電源排序等功能。

4. 布局與布線建議

為了確保LMR14050QDPRRQ1的穩(wěn)定性和性能，需要注意以下布局與布線建議：

• 保持短而寬的走線：特別是從輸入到MOSFET、從MOSFET到輸出電感以及從輸出電感到輸出電容的走線。這有助于減少寄生電感和電阻，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

• 避免交叉干擾：將高頻信號和敏感信號（如反饋信號）分開布線，避免相互干擾。可以使用地線隔離或屏蔽層來減少干擾。

• 使用合適的去耦電容：在穩(wěn)壓器的輸入和輸出端添加合適的去耦電容，以濾除高頻噪聲和紋波。這些電容的選擇應(yīng)基于具體的應(yīng)用需求和穩(wěn)壓器的特性。

• 考慮熱管理：確保穩(wěn)壓器及其周圍元件有足夠的散熱空間，并考慮使用散熱片或風(fēng)扇等輔助散熱措施。

綜上所述，LMR14050QDPRRQ1作為一款高性能的降壓穩(wěn)壓器，具有廣泛的應(yīng)用前景和卓越的性能特點。通過合理的設(shè)計和布局布線，可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為各種電子系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電源解決方案。