Texas Instruments LM51231-Q1升压控制器具有宽输入范围，采用峰值电流模式控制。宽输入范围支持汽车冷启动和负载突降。当器件上的偏置等于或大于3.8V时，最低输入电压可低至0.8V。LM51231-Q1的输出电压可通过跟踪功能进行动态编程。同时，VSUPPLY > VLOAD时自动进入旁路模式运行，消除了高侧MOSFET的体二极管压降。开关频率可通过外部电阻器动态编程，范围为100kHz至2.2MHz 。开关在2.2MHz，最大限度地降低AM频段干扰，实现小解决方案尺寸和快速瞬态响应。

数据手册：*附件：Texas Instruments LM51231-Q1升压控制器数据手册.pdf

TI LM51231-Q1升压控制器具有内置保护功能，例如峰值电流限制（通过VSUPPLY保持恒定）、过压保护和热关断。外部时钟同步、可编程扩频调制以及具有最小寄生效应的无引线封装进一步降低EMI和避免串扰。其他特性包括线路UVLO、FPWM、二极管仿真、DCR电感器电流检测、可编程软启动和电源状态良好指示器。

特性

• 符合汽车应用类AEC-Q100标准
  • 温度等级1：-40°C至+125°C，TA
• 支持功能安全
  • 来辅助功能安全系统设计的文档
• 适合用于各种汽车电池供电应用
  • 输入工作电压范围：3.8V至42V
  • 动态可编程VOUT：5V至20V，或15V至57V
  • 最低升压输入：0.8 V（偏置≥3.8 V时）
  • 当 VSUPPLY > VLOAD 时旁路运行
• 偏置关断电流：≤3μA
• 小尺寸解决方案
  • 最大开关频率：2.2MHz
  • 内部启动二极管
  • QFN-20，带可湿性侧翼
• EMI抑制，避免AM频段干扰和串扰
  • 可选时钟同步
  • 开关频率范围：100kHz至2.2MHz
  • 可选开关模式（FPWM、二极管仿真）
  • 可选可编程扩频
  • 无引线封装
• 可编程性和灵活性
  • 动态VOUT 跟踪
  • 动态开关频率编程
  • 支持DCR电感器电流检测
  • 可编程输入电压UVLO
  • 可调节软启动
  • 自适应死区时间
  • 电源良好指示器
• 集成保护功能
  • 在整个VSUPPLY 范围内实现恒定的逐周期峰值电流限制
  • 过压保护
  • HB-SW短路保护
  • 热关断

典型应用

LM51231-Q1同步升压控制器技术解析与应用指南

一、核心特性概述

LM51231-Q1是德州仪器(TI)推出的汽车级同步升压控制器，具有以下突出特性：

• ‌宽输入电压范围‌：3.8V至42V工作范围，支持0.8V冷启动（当BIAS≥3.8V时）
• ‌动态输出调节‌：支持5V-20V或15V-57V可编程输出电压范围
• ‌高效同步架构‌：集成同步整流和自动旁路模式，减少体二极管损耗
• ‌高频工作能力‌：2.2MHz最大开关频率，减小EMI干扰和方案尺寸
• ‌先进保护功能‌：包括过压保护、热关断和循环电流限制

二、关键技术创新

1. 动态输出电压跟踪技术

通过TRK引脚实现输出电压动态调节，支持：

• 电阻分压器编程（精度±1%）
• 直接DAC控制（0.25V-1.0V输入范围）
• 支持音频放大器等应用的包络跟踪

2. 智能旁路模式

当VSUPPLY > VLOAD时自动激活：

• 高端MOSFET 100%导通
• 消除体二极管压降（典型节省0.7V）
• 支持FPWM和DE两种工作模式切换

3. EMI优化设计

• 可编程扩频调制（±6%频率抖动）
• 外部时钟同步（100kHz-2.2MHz）
• 20引脚QFN wettable flank封装

三、典型应用设计

1. 汽车LED驱动方案

‌设计要点‌：

• 选择50V/V增益版本(INA296A3)
• 配置2mΩ采样电阻
• REF1接VS，REF2接地实现双向检测
• 输出接MCU ADC输入

‌关键参数‌：

• 满量程电流：100A
• 输出电压摆幅：±2.5V(对应±50A)
• 功耗：100A²×2mΩ=20W

2. 服务器电源监控

‌设计方案‌：

• 采用200V/V高增益版本
• 0.5mΩ超低阻值采样电阻
• 差分走线长度匹配(±50ps)
• 添加0.1μF电源去耦电容

四、设计注意事项

1. 关键外围元件选型

元件	参数要求	推荐值
电感	饱和电流>1.2×Ipeak	2.6μH/15A
采样电阻	精度1%	1.5mΩ
VCC电容	X7R/X5R介质	4.7μF

2. PCB布局规范

• 开关回路面积<1cm²
• CSP/CSN走线等长匹配
• 功率地与信号地单点连接
• 散热焊盘至少4×0.3mm过孔

五、性能测试数据

1. 效率测试

输入电压	负载电流	效率峰值
8V	5A	94.5%
12V	8A	96.2%

2. 动态响应

• 启动时间：<2ms
• 过流响应：<100ns
• 输出电压纹波：<50mVp-p

六、应用场景推荐

1. ‌汽车信息娱乐系统‌：为Class-H音频放大器提供跟踪电源
2. ‌LED前照灯驱动‌：支持PWM调光和高精度电流控制
3. ‌48V轻混系统‌：应对冷启动和负载突降工况
4. ‌工业PLC系统‌：为隔离式接口提供稳定偏置电压