Texas Instruments LM5158x/LM5158x-Q1升压/反激式/SEPIC转换器是一款宽输入范围、非同步升压转换器，集成有85V、3.26A (LM5158/LM5158-Q1) 或85V、1.63A (LM51581/LM51581-Q1) 电源开关。该器件可用于升压、SEPIC和反激式拓扑结构。它可以由最低3.2V单节电池启动。如果BIAS引脚大于3.2V，它可以在低至1.5V输入电源电压下工作。BIAS引脚的工作电压高达60V（绝对最大值为65V）。用户可通过外部电阻器在100kHz至2.2MHz范围内动态编程设定开关频率。开关 (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。该器件提供可选的双随机扩频，有助于在宽频率范围内降低EMI。

数据手册：

*附件：LM5158x数据手册.pdf

*附件：LM5158x-Q1数据手册.pdf

Texas Instruments LM5158x/LM5158x-Q1在输入电压范围内具有精确的峰值电流限制，可避免设计过度功率电感器。低工作电流和脉冲跳跃工作模式提高了轻负载时的效率。该器件具有内置保护特性，例如过压保护、线路UVLO、热关断和可选断续模式过载保护。其他特性包括低关断I Q 、可编程软启动、精密基准、电源良好指示器和外部时钟同步。LM5158x-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100认证。

特性

• 适合用于电池应用的宽工作范围
  • 输入工作电压范围：3.2V至60V（65V绝对最大值）
  • 最大输出：83V（绝对最大值85V）
  • 最小升压电源电压：1.5V（偏置≥3.2V时）
  • 输入瞬态保护：高达65V
  • 减少电池消耗
    • 低关断电流 (IQ ≤ 2.6µA)
    • 低工作电流 (I Q ≤670µA)
• 解决方案尺寸小，成本低
  • 最大开关频率：高达2.2MHz
  • 16引脚QFN封装 (3mm × 3mm)
  • 集成式误差放大器实现一次侧调节，无需光耦合器（反激）
  • 精确电流限制
• EMI抑制
  • 可选双随机扩频
  • 无引线封装
• 高效率和低功率耗散
  • 133mΩ RDSON开关
  • 快速开关、小开关损耗
• 避免AM频段干扰和串扰
  • 可选时钟同步
  • 动态可编程宽开关频率：100kHz至2.2MHz
• 集成保护特性
  • 恒定电流限制（输入电压范围）
  • 可选断续模式过载保护
  • 可编程线路欠压锁定 (UVLO)
  • OVP保护
  • 热关断
• 精确的±1%精度反馈参考
• 可调节软启动
• 电源良好指示器

功能框图

LM5158x宽输入电压升压/SEPIC/反激转换器技术解析

一、产品概述

LM5158x系列是德州仪器(TI)推出的一款高性能宽输入电压范围的非同步升压转换器，集成85V功率开关，特别适用于电池供电应用场景。该器件采用16引脚QFN封装(3mm×3mm)，支持2.2MHz开关频率，具有双随机扩频(Dual Random Spread Spectrum)特性，可有效降低EMI干扰。

‌ 关键特性参数： ‌

• ‌输入电压范围‌：3.2V至60V工作范围(65V绝对最大值)
• ‌输出电压能力‌：最大83V输出(85V绝对最大值)
• ‌低功耗表现‌：关断电流≤2.6μA，工作电流≤670μA
• ‌开关特性‌：可编程频率100kHz至2.2MHz
• ‌保护功能‌：过压保护、可编程线路UVLO、热关断等

二、核心技术创新

1. 宽输入电压设计

LM5158x可在1.5V最低输入电压下工作(当BIAS≥3.2V时)，通过内置高压VCC稳压器支持BIAS引脚直接连接3.2V至60V电源。这种设计使其特别适合：

• 单节电池启动应用
• 工业PLC系统
• 逆变器偏置电源等宽电压场景

2. 双随机扩频技术(DRSS)

器件提供数字扩频功能，通过以下两种调制方式组合降低EMI：

• ‌低频三角波调制‌：改善AM波段性能
• ‌高频随机调制‌：优化FM波段表现
  调制频率随机变化可减少可听噪声，同时通过周期性的占空比调整维持输出电压纹波稳定。

3. 精确的电流限制

在不同输入电压下保持精确的峰值电流限制(±1%精度反馈参考)，避免功率电感过设计。LM5158和LM51581分别提供3.26A和1.63A的最小峰值电流限制。

三、典型应用设计

1. 升压转换器设计要点

• ‌软启动计算‌：tSS = CSS × (VSUPPLY/VLOAD - 1)/ISS
• ‌频率设置‌：RT电阻值=2.21×10¹⁰/fRT - 955
• ‌UVLO设计‌：使用电阻分压器确保UVLO引脚电压在1.5V以上

2. 拓扑结构选择

器件支持三种拓扑配置：

• ‌升压拓扑‌：适用于低电压升压场景
• ‌SEPIC拓扑‌：适合输入电压可能高于或低于输出电压的应用
• ‌反激拓扑‌：支持无需光耦的原边调节(PSR)

3. 布局建议

• 将AGND与PGND通过宽短路径连接
• VCC引脚需配置1μF陶瓷旁路电容
• 反馈电阻的低边应尽可能靠近AGND

四、保护机制解析

LM5158x集成了多重保护功能：

1. ‌可编程线路UVLO‌：通过外部电阻网络设置启动/关断阈值
2. ‌ 过压保护(OVP) ‌：当FB超过参考电压110%时触发
3. ‌热关断‌：结温超过175°C时启动(15°C迟滞)
4. ‌可选的打嗝模式‌：通过MODE引脚配置，防止长时间过载

五、应用场景推荐

基于其特性，LM5158x特别适用于：

• LED偏置电源
• 保持电容充电器
• 工业自动化设备
• 压电驱动器/电机驱动器偏置
• 多输出反激式电源(无需光耦)