Texas Instruments LM516x/LM516x-Q1同步降压转换器设计用于在宽输入电压范围内进行调节，最大限度地减少对外部浪涌抑制组件的需求。最低可控制导通时间为50 ns，便于实现较大的降压转换比，进而实现从48 V额定输入到低电压轨的直接降压，从而降低系统复杂性以及解决方案成本。LM516x/LM516x-Q1可在输入电压突降至6V期间以接近100%的占空因数工作，因此非常适合用于宽输入电源范围工业和高节电池组应用。

数据手册：*附件：Texas Instruments LM516x，LM516x-Q1同步降压转换器数据手册.pdf

凭借集成式高侧和低侧功率MOSFET，LM5169/LM5169-Q1可提供高达0.65A的输出电流，Texas Instruments LM5168/LM5168-Q1可提供高达0.3A的输出电流。恒定导通时间 (COT) 控制架构提供了近乎恒定的切换频率，以及出色的负载和线路瞬时响应。LM516x/LM516x-Q1可在FPWM或自动模式下工作。FPWM模式在整个负载范围内提供强制CCM运行，支持隔离式Fly-Buck运行。自动模式支持超低IQ 和二极管仿真模式运行，从而提高轻负载效率。LM516x-Q1设备符合汽车应用类AEC-Q100认证。

特性

• 专为在严苛的应用中实现可靠性而设计
  • 6 V 至 120 V 的宽输入电压范围
  • -40 °C至+150 °C结温范围
  • 固定3 ms内部软启动定时器
  • 峰值和谷值限流保护
  • 输入UVLO和热关断保护
• 适用于可扩展的工业电源和电池组
  • 最短导通和关断时间：50ns
  • 可调开关频率：高达1MHz
  • 二极管仿真，提高轻负载时的效率
  • 自动模式，具有低静态电流 (<10 µA)
  • FPWM模式支持fly-buck功能
  • 3µA关断静态电流
  • 与LM5164、LM5163、LM5017和LM34927引脚对引脚兼容
• 集成度高，减小了解决方案尺寸并降低了成本
  • COT模式控制架构
  • 集成1.9ΩNFET降压开关
  • 集成0.71 ΩNFET同步整流器
  • 1.2V内部电压基准
  • 无环路补偿元件
  • 内部VCC 偏置稳压器和自举二极管
  • 开漏电源正常指示器
  • 8引脚SOIC封装，带PowerPAD

功能框图

LM516x系列同步降压转换器技术解析

一、产品概述

LM516x系列是德州仪器(TI)推出的超低功耗同步降压转换器，包含LM5168和LM5169两款型号，具有120V绝对最大输入电压范围和Fly-Buck™转换器能力。该系列器件采用SOIC PowerPAD™-8或WSON-8封装，专为工业电源和电池组应用设计。

‌核心特性‌：

• ‌宽输入范围‌：6V至120V绝对最大输入电压
• ‌高效率‌：集成1.9Ω高边和0.71Ω低边MOSFET
• ‌超低功耗‌：睡眠模式电流<10μA，关断电流3μA
• ‌灵活控制‌：支持FPWM和自动模式(DEM/PFM)
• ‌高可靠性‌：-40°C至+150°C工作温度范围
• ‌简化设计‌：无需环路补偿，内置软启动和电源良好指示

二、关键参数对比

型号	输出电流	工作模式	电流限制	封装选项
LM5168P	0.3A	AUTO/PFM	0.42A	DDA(SOIC)/NGU
LM5168F	0.3A	FPWM	0.42A	DDA(SOIC)/NGU
LM5169P	0.65A	AUTO/PFM	0.84A	DDA(SOIC)/NGU
LM5169F	0.65A	FPWM	0.84A	DDA(SOIC)/NGU

三、架构设计

3.1 控制架构

采用恒定导通时间(COT)控制方案：

• 通过RT电阻设置固定导通时间(tON)
• 输入电压前馈维持准固定频率
• 最小导通时间50ns，支持高降压比
• 三种纹波注入方案可选(Type1/2/3)

3.2 功率级设计

• 集成高低边MOSFET(1.9Ω/0.71Ω)
• 自举电路采用2.2nF电容
• 支持二极管仿真模式(DEM)提升轻载效率

3.3 保护功能

• 峰值/谷值电流限制
• 热关断(175°C)与自动恢复
• 输入欠压锁定(UVLO)
• 电源良好(PGOOD)监控

四、典型应用设计

4.1 Buck转换器设计

1. ‌频率设置‌：
   RT(kΩ) = 2500 × VOUT / FSW(kHz)
   例：5V输出@500kHz → RT=24.9kΩ
2. ‌电感选择‌：
   L = (VIN-VOUT)×VOUT / (FSW×ΔIL×VIN)
   建议ΔIL为负载电流的20-40%
3. ‌输出电容‌：
   最小2.2μF，建议低ESR陶瓷电容

4.2 Fly-Buck转换器设计

1. ‌变压器选择‌：
   • 匝比N2/N1 ≈ VOUT2/VOUT1
   • 初级电感计算同Buck拓扑
2. ‌次级设计‌：
   • 需最小负载防止电压漂移
   • 二极管耐压 > (VIN×N2/N1 + VOUT2)

五、PCB布局指南

1. ‌关键路径‌：
   • 输入电容紧靠VIN/GND引脚
   • SW节点走线短而宽
   • 反馈网络远离噪声源
2. ‌热管理‌：
   • 充分利用散热焊盘(EP)
   • 多过孔连接至地层
   • 典型RθJA：24°C/W(优化布局)
3. ‌EMI优化‌：
   • 最小化高频环路面积
   • 可采用RC缓冲电路

六、应用场景

1. ‌工业系统‌：
   • 24V/48V电源模块
   • PLC和自动化设备
2. ‌电池供电‌：
   • 电动自行车/滑板车电池组
   • 高串数锂电池管理
3. ‌通信设备‌：
   • 基站电源
   • PoE供电设备
4. ‌汽车电子‌：
   • 48V轻度混合系统
   • 车载信息娱乐电源