德州仪器LMR14050QDPRRQ1降压稳压器中文资料

一、型号与类型

LMR14050QDPRRQ1是德州仪器（Texas Instruments, 简称TI）生产的一款高性能降压稳压器，属于SIMPLE SWITCHER®系列。该器件集成了高侧金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），是一款专为汽车电子、工业电源、电信和数据通信系统等宽输入电压应用设计的40V、5A降压转换器。其型号中的“LMR14050”代表该产品的基本型号，而“QDPRRQ1”则可能表示特定的封装、版本或批次信息。

　　厂商名称：TI德州仪器

　　元件分类：开关稳压器

　　中文描述： 具有40uA IQ的SIMPLE SWITCHER®汽车类40V、5A 2.2MHz降压转换器

　　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器件是一款集成高侧金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的40V、5A降压稳压器。该器件的宽输入电压范围为4V至40V，适用于调节从工业到汽车等各类应用中的非稳压电源。该稳压器在休眠模式下的静态电流为40?A，非常适合电池供电类系统。并且在关断模式下具有1μA的超低电流，可进一步延长电池使用寿命。该稳压器的可调开关频率范围较宽，这使得效率或外部元件尺寸能够得到优化。内部环路补偿意味着用户不用承担设计环路补偿组件的枯燥工作。并且还能够以最大限度减少器件的外部元件数。精密使能输入简化了稳压器控制和系统电源排序。此外，该器件还内置多种保护功能：逐周期限流保护、应对功耗过大的热感测和热关断保护以及输出过压保护。

　　应用范围

　　汽车电池稳压

　　工业用电源

　　电信和数据通信系统

　　通用宽输入电压稳压

　　LMR14050QDPRRQ1中文参数

　　制造商:Texas Instruments

　　产品种类:开关稳压器

　　安装风格:SMD/SMT

　　封装/箱体:WSON-10

　　拓扑结构:Buck

　　输出电压:800 mV to 28 V

　　输出电流:5 A

　　输出端数量:1 Output

　　输入电压（最小值）:4 V

　　输入电压（最大值）:40 V

　　静态电流:40 uA

　　开关频率:200 kHz to 2.5 MHz

　　最小工作温度:-40 C

　　最大工作温度:+125 C

　　资格:AEC-Q100

　　系列:LMR14050-Q1

　　湿度敏感性:Yes

　　工作电源电流:40 uA

　　LMR14050QDPRRQ1引脚图

二、工作原理

LMR14050QDPRRQ1采用电流模式控制（Current Mode Control, CMC）技术，通过调整内部MOSFET的导通和关断时间（即占空比），实现输出电压的稳定。当输入电压高于所需输出电压时，稳压器会将多余的能量存储在输出电感中，并在MOSFET关断期间释放给负载，从而保持输出电压的稳定。该稳压器具有可调节的开关频率，范围从200kHz到2.5MHz，允许用户根据具体应用需求优化效率和外部元件尺寸。

在休眠模式下，LMR14050QDPRRQ1的静态电流仅为40μA，非常适合电池供电的系统。此外，在关断模式下，其电流消耗更是降低至1μA，进一步延长了电池的使用寿命。这些特性使得该稳压器成为便携式设备、汽车电子和工业控制等领域中的理想选择。

三、特点

1. 宽输入电压范围：LMR14050QDPRRQ1的输入电压范围从4V到40V，适用于多种电源环境，包括汽车电池和工业电源等。

2. 高效率：通过优化的开关频率和内部环路补偿，该稳压器能够实现高效率的能量转换，减少能量损失。

3. 低静态电流：休眠模式下的40μA静态电流和关断模式下的1μA超低电流，有助于延长电池使用寿命。

4. 可调节开关频率：用户可以根据需要调整开关频率，以优化效率或外部元件尺寸。

5. 内置保护功能：包括逐周期限流保护、热感测和热关断保护以及输出过压保护等，确保系统稳定运行。

6. 简化设计：内部环路补偿和精密使能引脚简化了稳压器的设计和系统电源排序工作。

7. 低热阻封装：采用焊盘外露的8引脚HSOIC或WSON封装，有助于降低热阻，提高散热性能。

8. AEC-Q100认证：符合汽车电子可靠性标准AEC-Q100，适用于汽车电子等高可靠性要求的应用。

四、应用

LMR14050QDPRRQ1由于其卓越的性能和广泛的应用范围，被广泛用于以下领域：

1. 汽车电子：用于汽车电池稳压、发动机控制单元（ECU）供电、车灯和其他汽车电子设备的电源管理。

2. 工业电源：为工业自动化系统中的各种传感器、执行器和控制器提供稳定的电源供应。

3. 电信和数据通信系统：为基站、交换机和路由器等通信设备提供高效、稳定的电源解决方案。

4. 便携式设备：如笔记本电脑、平板电脑和智能手机等设备的电源适配器中，用于将高压直流电转换为低压直流电。

五、参数

以下是LMR14050QDPRRQ1的主要参数：

• 制造商：Texas Instruments

• 产品种类：开关稳压器

• 安装风格：SMD/SMT

• 封装/箱体：WSON-10

• 拓扑结构：Buck

• 输出电压：800mV to 28V（可调）

• 输出电流：5A

• 输出端数量：1

• 输入电压（最小值）：4V

• 输入电压（最大值）：40V

• 工作电源电流：40μA（休眠模式），1μA（关断模式）

• 开关频率：200kHz to 2.5MHz

• 最小工作温度：-40°C

• 最大工作温度：+125°C

• 湿度敏感性：Yes

• 保护功能：逐周期限流保护、热感测和热关断保护、输出过压保护

• 封装尺寸：4.10mm x 4.10mm（WSON-10）

• 符合标准：AEC-Q100

六、详细描述

1. 内部结构与功能

LMR14050QDPRRQ1的内部集成了多个关键元件，包括高侧MOSFET、误差放大器、PWM比较器、振荡器、电流感测电路以及保护逻辑等。这些元件协同工作，实现精确的电压调节和可靠的系统保护。

• 高侧MOSFET：作为主开关元件，负责将输入电压连接到输出电感，或在不需要时断开连接。MOSFET的快速开关能力和低导通电阻有助于减少能量损失，提高效率。

• 误差放大器：将输出电压与参考电压进行比较，产生误差信号。这个误差信号随后被用于调整PWM比较器的输出，从而控制MOSFET的开关占空比，实现输出电压的稳定。

• PWM比较器：将误差信号与振荡器产生的锯齿波进行比较，产生PWM信号。这个PWM信号直接控制MOSFET的开关动作，实现电压的调节。

• 振荡器：产生可调频率的锯齿波信号，用于PWM比较器的操作。通过调整振荡器的频率，可以优化稳压器的效率和外部元件尺寸。

• 电流感测电路：监测通过MOSFET的电流，防止过流情况的发生。一旦检测到过流，保护逻辑将迅速响应，限制电流或关闭MOSFET以保护系统。

• 保护逻辑：集成了一系列保护功能，包括逐周期限流保护、热感测和热关断保护以及输出过压保护。这些保护功能在检测到异常情况时自动触发，确保系统的稳定运行。

2. 设计考虑因素

在设计包含LMR14050QDPRRQ1的电源系统时，需要考虑以下几个关键因素：

• 输入电压范围：确保输入电压在稳压器的允许范围内，以避免损坏或性能下降。

• 输出电压和电流：根据应用需求选择合适的输出电压和电流。LMR14050QDPRRQ1的输出电压是可调的，但需要在规定的范围内进行设置。

• 开关频率：根据效率和外部元件尺寸的需求选择合适的开关频率。较高的开关频率通常能提高效率，但可能需要更小的外部元件，从而增加成本和复杂性。

• 散热设计：由于稳压器在工作时会产生一定的热量，因此需要进行适当的散热设计以防止过热。LMR14050QDPRRQ1的焊盘外露封装有助于散热，但在高功率应用中可能需要额外的散热措施。

• 保护电路：确保在设计中包含适当的保护电路，以应对过流、过热和过压等异常情况。这些保护电路应与稳压器的内部保护机制相协调，以确保系统的可靠性和安全性。

3. 典型应用电路

一个典型的LMR14050QDPRRQ1应用电路可能包括输入滤波电容、输出滤波电容和电感、反馈电阻网络以及使能引脚的控制电路等。这些元件共同工作，将输入电压转换为稳定的输出电压，供给负载使用。

在设计反馈电阻网络时，需要根据所需的输出电压和参考电压来选择合适的电阻值。通过调整这些电阻值，可以精确地设置输出电压。

使能引脚的控制电路用于控制稳压器的启动和关闭。在需要时，可以通过控制该引脚来实现稳压器的远程控制和电源排序等功能。

4. 布局与布线建议

为了确保LMR14050QDPRRQ1的稳定性和性能，需要注意以下布局与布线建议：

• 保持短而宽的走线：特别是从输入到MOSFET、从MOSFET到输出电感以及从输出电感到输出电容的走线。这有助于减少寄生电感和电阻，提高系统的稳定性和效率。

• 避免交叉干扰：将高频信号和敏感信号（如反馈信号）分开布线，避免相互干扰。可以使用地线隔离或屏蔽层来减少干扰。

• 使用合适的去耦电容：在稳压器的输入和输出端添加合适的去耦电容，以滤除高频噪声和纹波。这些电容的选择应基于具体的应用需求和稳压器的特性。

• 考虑热管理：确保稳压器及其周围元件有足够的散热空间，并考虑使用散热片或风扇等辅助散热措施。

综上所述，LMR14050QDPRRQ1作为一款高性能的降压稳压器，具有广泛的应用前景和卓越的性能特点。通过合理的设计和布局布线，可以充分发挥其优势，为各种电子系统提供稳定可靠的电源解决方案。