德州儀器LMR14050QDPRRQ1降壓穩壓器中文資料

一、型號與類型

LMR14050QDPRRQ1是德州儀器（Texas Instruments, 簡稱TI）生產的一款高性能降壓穩壓器，屬于SIMPLE SWITCHER?系列。該器件集成了高側金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET），是一款專為汽車電子、工業電源、電信和數據通信系統等寬輸入電壓應用設計的40V、5A降壓轉換器。其型號中的“LMR14050”代表該產品的基本型號，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：開關穩壓器

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

　　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金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的40V、5A降壓穩壓器。該器件的寬輸入電壓范圍為4V至40V，適用于調節從工業到汽車等各類應用中的非穩壓電源。該穩壓器在休眠模式下的靜態電流為40?A，非常適合電池供電類系統。并且在關斷模式下具有1μA的超低電流，可進一步延長電池使用壽命。該穩壓器的可調開關頻率范圍較寬，這使得效率或外部元件尺寸能夠得到優化。內部環路補償意味著用戶不用承擔設計環路補償組件的枯燥工作。并且還能夠以最大限度減少器件的外部元件數。精密使能輸入簡化了穩壓器控制和系統電源排序。此外，該器件還內置多種保護功能：逐周期限流保護、應對功耗過大的熱感測和熱關斷保護以及輸出過壓保護。

　　應用范圍

　　汽車電池穩壓

　　工業用電源

　　電信和數據通信系統

　　通用寬輸入電壓穩壓

　　LMR14050QDPRRQ1中文參數

　　制造商:Texas Instruments

　　產品種類:開關穩壓器

　　安裝風格:SMD/SMT

　　封裝/箱體:WSON-10

　　拓撲結構:Buck

　　輸出電壓:800 mV to 28 V

　　輸出電流:5 A

　　輸出端數量:1 Output

　　輸入電壓（最小值）:4 V

　　輸入電壓（最大值）:40 V

　　靜態電流:40 uA

　　開關頻率: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，通過調整內部MOSFET的導通和關斷時間（即占空比），實現輸出電壓的穩定。當輸入電壓高于所需輸出電壓時，穩壓器會將多余的能量存儲在輸出電感中，并在MOSFET關斷期間釋放給負載，從而保持輸出電壓的穩定。該穩壓器具有可調節的開關頻率，范圍從200kHz到2.5MHz，允許用戶根據具體應用需求優化效率和外部元件尺寸。

在休眠模式下，LMR14050QDPRRQ1的靜態電流僅為40μA，非常適合電池供電的系統。此外，在關斷模式下，其電流消耗更是降低至1μA，進一步延長了電池的使用壽命。這些特性使得該穩壓器成為便攜式設備、汽車電子和工業控制等領域中的理想選擇。

三、特點

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

2. 高效率：通過優化的開關頻率和內部環路補償，該穩壓器能夠實現高效率的能量轉換，減少能量損失。

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

4. 可調節開關頻率：用戶可以根據需要調整開關頻率，以優化效率或外部元件尺寸。

5. 內置保護功能：包括逐周期限流保護、熱感測和熱關斷保護以及輸出過壓保護等，確保系統穩定運行。

6. 簡化設計：內部環路補償和精密使能引腳簡化了穩壓器的設計和系統電源排序工作。

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認證：符合汽車電子可靠性標準AEC-Q100，適用于汽車電子等高可靠性要求的應用。

四、應用

LMR14050QDPRRQ1由于其卓越的性能和廣泛的應用范圍，被廣泛用于以下領域：

1. 汽車電子：用于汽車電池穩壓、發動機控制單元（ECU）供電、車燈和其他汽車電子設備的電源管理。

2. 工業電源：為工業自動化系統中的各種傳感器、執行器和控制器提供穩定的電源供應。

3. 電信和數據通信系統：為基站、交換機和路由器等通信設備提供高效、穩定的電源解決方案。

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

五、參數

以下是LMR14050QDPRRQ1的主要參數：

• 制造商：Texas Instruments

• 產品種類：開關穩壓器

• 安裝風格：SMD/SMT

• 封裝/箱體：WSON-10

• 拓撲結構：Buck

• 輸出電壓：800mV to 28V（可調）

• 輸出電流：5A

• 輸出端數量：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（關斷模式）

• 開關頻率：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

• 保護功能：逐周期限流保護、熱感測和熱關斷保護、輸出過壓保護

• 封裝尺寸：4.10mm x 4.10mm（WSON-10）

• 符合標準：AEC-Q100

六、詳細描述

1. 內部結構與功能

LMR14050QDPRRQ1的內部集成了多個關鍵元件，包括高側MOSFET、誤差放大器、PWM比較器、振蕩器、電流感測電路以及保護邏輯等。這些元件協同工作，實現精確的電壓調節和可靠的系統保護。

• 高側MOSFET：作為主開關元件，負責將輸入電壓連接到輸出電感，或在不需要時斷開連接。MOSFET的快速開關能力和低導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行比較，產生誤差信號。這個誤差信號隨后被用于調整PWM比較器的輸出，從而控制MOSFET的開關占空比，實現輸出電壓的穩定。

• PWM比較器：將誤差信號與振蕩器產生的鋸齒波進行比較，產生PWM信號。這個PWM信號直接控制MOSFET的開關動作，實現電壓的調節。

• 振蕩器：產生可調頻率的鋸齒波信號，用于PWM比較器的操作。通過調整振蕩器的頻率，可以優化穩壓器的效率和外部元件尺寸。

• 電流感測電路：監測通過MOSFET的電流，防止過流情況的發生。一旦檢測到過流，保護邏輯將迅速響應，限制電流或關閉MOSFET以保護系統。

• 保護邏輯：集成了一系列保護功能，包括逐周期限流保護、熱感測和熱關斷保護以及輸出過壓保護。這些保護功能在檢測到異常情況時自動觸發，確保系統的穩定運行。

2. 設計考慮因素

在設計包含LMR14050QDPRRQ1的電源系統時，需要考慮以下幾個關鍵因素：

• 輸入電壓范圍：確保輸入電壓在穩壓器的允許范圍內，以避免損壞或性能下降。

• 輸出電壓和電流：根據應用需求選擇合適的輸出電壓和電流。LMR14050QDPRRQ1的輸出電壓是可調的，但需要在規定的范圍內進行設置。

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

• 散熱設計：由于穩壓器在工作時會產生一定的熱量，因此需要進行適當的散熱設計以防止過熱。LMR14050QDPRRQ1的焊盤外露封裝有助于散熱，但在高功率應用中可能需要額外的散熱措施。

• 保護電路：確保在設計中包含適當的保護電路，以應對過流、過熱和過壓等異常情況。這些保護電路應與穩壓器的內部保護機制相協調，以確保系統的可靠性和安全性。

3. 典型應用電路

一個典型的LMR14050QDPRRQ1應用電路可能包括輸入濾波電容、輸出濾波電容和電感、反饋電阻網絡以及使能引腳的控制電路等。這些元件共同工作，將輸入電壓轉換為穩定的輸出電壓，供給負載使用。

在設計反饋電阻網絡時，需要根據所需的輸出電壓和參考電壓來選擇合適的電阻值。通過調整這些電阻值，可以精確地設置輸出電壓。

使能引腳的控制電路用于控制穩壓器的啟動和關閉。在需要時，可以通過控制該引腳來實現穩壓器的遠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，提高系統的穩定性和效率。

• 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。這些電容的選擇應基于具體的應用需求和穩壓器的特性。

• 考慮熱管理：確保穩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扇等輔助散熱措施。

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