设计参考源码手册1746个lm3102simple switcherregstep down voltage regulacn

引脚描引焊名描应用信无连这些引脚必须悬空不接2,A2,A3,D2,D3,开关节内部连接到上管MS的源极和同步MST的漏极。连接到电感器。4,A4,输入供电电器件供电引脚。标称输入范围为4.5V至42V6连接自举电容从S引脚连接一个T关7E3,E4,F2,F3,模拟除PGND引脚外所有内部电路的接地引脚8软启μA自启动功能。接正常工作时必须连接到AGND引脚。GNDAGND两个引脚在内部是不相连的反调节设置为.8V。连接到反馈电阻。使能引连接到高于1.26V的电压使稳压器工作导通时间控从VIN引脚到此引脚的一个外部电阻设定了上MOSFET的导通E1,启动稳压器输名义上调到6V。为保证稳定工作，在VCCAGND引脚之间连接一个不小于680nF的电容A1,B1,电源同步MOSFET源极接点。连接到一个接地层露焊热连接焊盘。连接到接地最大绝对额定 (注释1 VIN、RON到 -0.3V至SW到 -0.3V至SW到AGND(瞬态 -2V(<VIN到 -0.3V至BST至 -0.3V至其他所有输入到 -0.3V至

-65℃至ESD(静电放电)额定值(注释2额定工作额定工作(注释1供电电压范围4.5V至eTSSOP(注释3-40℃至热阻(θJA)20eTSSOP(注释)

热阻

JA)28电气特 标准字体表示的规格仅针对

μSMD(注释5 J=25℃的情况；粗字体表示的极限值对于所有的工作结温(TJ)都适用。根据测试、设J和统计相关知识，可保证最小值和最大值可靠。典型值是TJ=25℃时最标准的参数值，这里 条件：VIN=18V，VOUT=3.3V。符参工作条最小典型最大单启动稳压器VCCCCC=680nF，无负VVIN-VINVCC压ICC=ICC=VCC电流极限(注释VCC=VCC-VCC欠压锁定阈值VIN增VVCC-UVLO-VCCUVLO迟VIN减小-TSSOP封VCC-UVLO-VCCUVLO迟VIN减小-μSMD封tVCC-UVLO-VCCUVLO滤波器延3非开关，VFB=1IIN工作电流，器件关VEN=开关特RDS-UP-上管MOSFET导通电ΩRDS-DN-同步MOSFET导通电ΩVG-软启栅极驱动电压VBSTVSW增4VSS引脚源SS引脚源电VSS=68同步MOSFET电流极A同步MOSFET电流极A开启/关闭定时导通定时器脉冲宽VIN=10V,RON=100kVIN=30V,RON=100kton-开启定时器最小脉冲宽关闭定时器脉冲宽使能引使能引脚输入阈VVEN-使能阈值迟VEN调节器和过电压比较内部调节器反馈电VSS≥TJ=−40°CtoV符参工作条最小典型最大最大VSS≥0.8TJ=0℃至VFB-反馈过压阈V5热关热关TJ上TSD-热关断温度迟TJ下注释1：一旦超过最大绝对额定值，设备就将受到损坏。额定工作值是保证设备正常工作时的工作条件。关于规格保证和测试环境，请见电气特性注释 模型是一个通过1.5kΩ电阻向每个引脚放电的100pF电容器注释3：θJC的测量符合Mil-Std883B，Method1012.1，并且利用了铜散热片技术。铜散热片温度为60注释 VCC提供内部栅极驱动和控制电路的自偏压。器件的散热限制了外部负载注释5：θJA的测量符合JEDEC标准JESD51–1至JESD51–11典型性能特所有曲线都是在VIN=18V的条件下 量的，而且用的都是数据表中VOUT=3.3V时的典型应用电路。TA=25℃，除非另有说明活动模式，无开 关机模 无开活动模式，无开 关机模 无开 VCCvsV tonvsV非外非外部加 开关频率开关频率与，fSWvs开关频率温度RDS(on)vs温 效率vs负载电(VOUT=效率上效率温度 负载电流VOUT调节vs负载电(VOUT=

效率vs负载(VOUT=负载电流 负载电流VOUT调节vs负载电流(VOUT=

开机上(VOUT=3.3V，加载时间负载电流激活瞬(VOUT=3.3V，加载

停机瞬(VOUT=3.3V，加载时间 时间(VOUT=3.3V，加载

不连续传导模式操(VOUT=3.3V，加载纹 纹时间 时间不连续传导模式(DCM)到连续传导模式(CCM)的转(VOUT=3.3V，加载0.15A-

负载瞬(VOUT=3.3V，加载0.25A2.5A，电流压摆率纹时间 时间谷值电流限制uSMD谷值电流限制VOUT谷值电流限制输入电压简化功能框稳压热关上启动定时上

关闭定时 驱动欠锁同逻 转同

驱动电线电输 检

驱动过压比较 限流比较*可功能描LM3102同步整流降压转换器功能齐备，可以用来实现高效兼高成本效益的降压稳压器，它可为负载提供.A的电流。它包含双N沟道上管和同步续流MOSET。采用恒定导通时间(CO)的控制机制无需环路补偿，可产生快速的负载瞬态响应，并简化了电路设计。甚至在全陶瓷输出电容网络中，稳压器仍可正常工作，并且电路的稳定性并不受输出电容器等效电阻(ESR)导通时间之间的反向变化关系，路发生变化时，工作频率仍可保持为常数。极限值被内部设定为2A的谷值电流极限检测电路会一直上管MOSE正常工作，直到电感电流下降。LM3102可应用于许多场合，在高达42V的输入电压下仍关断、VCSSP-封装的M。COT控制电路概固定导通时间控制是基于比较器和单次启动定时器，具体而言是输出电压反馈(馈到引脚)与内部V的参考电压进行比较。如果脚电压低于参考电压，上管OST就会导通一段固定的时间，这段时间是由编程电阻ON和与导通时间成反向变化关系的输入电压IN共同决定的。导通后，主MSET保持一定的关闭时间,最短为s。然后，如果B脚电压低于参考电压，上管OST就会在另一个导通周期内再次导通。开关稳压器在低负载时会工作在不连续传导模式(C)，在高负载时则工作在连续传导模式(CM)。在不连续传导模式中，经过电感器的电流从零开始，在导通时间内升至峰值，然后在关断时间结束之前下降到零。此后它保持为零，负载电流全部由输出电容器提供。当引脚电压低于内部参考值时下一次导通开始。与不连续传导模式相比，不连续传导模式中的工作频率更低，随负载电流的变化也更大。不过转换效率保持不变，因为传导损耗和开关损耗会分别随着负载和开关频率的降低而减小。不连续传导模式中的工作频率可用下式进行估计：在连续传导模式中，电流在整个开关周期内都会流经电感，且在断时间内绝不会为零。即使负载和线路发生变化，工作频率也会保

启动稳压器LM3102内部集成了一个启动稳压器。输入引脚VN可直接与高达42V的线路电压相连。VCC输出为6V，电流限制在65mA。一开机上电，稳压器就会为连接到VCC引脚上的外部电容CVCCCVCC必须至少为680nF。当VCC引脚上的电压高于3.75V的欠压锁定阈值时，上管MOSFET就会使能，引脚也被释放，以对软启动电容CSS进行充电。最小输入电压是由稳压器和VCC欠压锁定下降阈值（≊3.7）的压差决定的。如果I低于≊4.0V，稳压器就会停止工作，VCC也变调节比较脚的反馈电压与0V的内部参考电压进行比较。正常工作中(输出电压处于稳定)，当F脚的电压降到.8V以下时就会启动一个导通周期。上管MOSE在导通周期保持导通，会使输出电压以及脚的电压增大到.V以上。在一个导通周期之后，上管MOSET会保持关断，直到脚的电压再次降到.V以下。F脚的偏置电流标称值为nA。零线圈电流检通过一个零电流检测电路监测同步MSE中的电流，当该电流为零时关断同步MOST，直至下次导通。此电路会激活不连续传导模式，在低负载时可提高效率。过压比较脚的电压与0.92V的内部参考电压进行比较。若它超过0.92V，导通时间立即终止。这种情况被称为过电压保护(OVP)。它会在输入电压或输出负载突然改变时发生。一旦启动了过压保护，上管MOSE将一直保持关断，直到F脚的电压降到低于0.92VMOSE则会保持导通，为电感放电，直到电感电流降到零，然后关闭。导通时间定时器，停LM3102上管MOSFET的导通时间由电阻RON和输入电压VIN决定。计算如下：当N变化时，n和I之间的反比关系给出一个几乎恒定的频率。选择的RN应使得在输入电压最大时导通时间大于s。最短导通时间为s输出电压由两个外部电阻RFB1和RFB2决定。调整输出电压为VOUT=0.8Vx(RFB1+RFB2)/RFB2 将N脚的电压降到V以下，可以实现对M2的关断。在关断模式下，S引脚在内部是被拉到地的，导通定时器关闭，偏置电流减小。释放N引脚会使正常工作重新启动，因为N引脚在内部已被拉高。

触发，从而了下一个导通时间周期的启动。当回路电流低于A(且B脚的电压低于)时，下一个开关周期才会启动。在同步OST的导通时间内，电感器电流一直被监视。只要电感器电流超过A，上管OST就会被工作，不会达到电流极限。由于延长了关图显示了电感电流波形。平均而言，输出电流IU等于电感电流L，而后者是纹波电感电流的平均值。在电流极限的情况下(2中的电流极限部分)，下一个导通周期在电流降到.A之前不会启动(假设脚的电压低于8V)。每段导通时间内电流的爬升量等于：限流电

运图1.停机实现方

电流极限情况下，LM3102工作在恒电流模式，平均输出IOUT(CL)等于2.7AILR/2

通过在关断时间内监测同步OST的续流电流进行限流检测。参阅功能框图，当上管OSET关闭，电感电流流过负载、GD引脚和内部同步OSEA电感器电电感器电

负载电流增

限流图2.电感器电流-电流极限运N沟道MOSFET软启软启动特性允许转换器逐步达到稳态工作点，进而降低了启动压力和电流浪涌。开机时，在VCC达到欠压阈值后，A的内部电流源就会为连接到S脚的外部电容器SS进行充电。脚的斜坡电压(以及调节比较器的非反向输入)会以一种可控的方式使输出电压UT爬升。如果下列三种情况的任何一个发生，内部开关都会使引脚接地：()VC低于欠压锁定阈值；()发生了热关断；或者()EN引脚接地。这也就提供了另一种停机方案，即用一个外部开关使引脚接地。释放此开关则使S脚电压开始爬升，输出电压进而恢复正常。停机配置如图所示。

出电流。图4给出了在不发生过热停机的情况下，最小输出电流随最高达℃的环境温度而变化的热降额曲线。通过增加PB接地A输出电流。最大环境温最大图4.热降额曲运图3.另一种停机实现方热保LM3102的结温不应超过最大上限。热保护通过一个内部热关断电路实现，它通常会在165℃时被激活，通过 上管MOSE、禁止启动定时器和使引脚接地来使控制器进入低功率复位状态。热保护功能有助于防止意外过热造成的严重事故。当结温降到低于145℃时(通常迟滞为20℃)，S引脚被释放，LM3102又开始正工作。热降在环境温度低于00℃时M30可提供5A的电流。在的情况下(比如输入电压到，工作频率达Mz，或者RN引脚的电压低于绝对最大值V)c2，铜平均重2盎司，LM3102可以在不发生过热停机的情况下提供最小1.9A应用信外部器下面的指导原则可用于选择外部元件RFB1和RFB2：这些电阻应在1.0kΩ到10kΩ之间的标准电阻中选

若假设输出电流UT=L，则可确定L峰值和谷值。注意，L的较 不应当大于电感器饱和电流及主体和同MOSE的电极限。此外，若为CM工作模，的谷值必须为正。RFB1/RFB2=(VOUT/0.8V)- 电感对于UT=.V，可以用一个牵引电流大于2A的预加载电阻将电感RON：如果工作频率确定了，那么式(2)可用来选择RON。但是的最小值是由最小导通时间决定的。可按下式计算如果(2式计算的RON小于(8的频率用(2)重新计算RN。另外，也可以限制INMA以保持频率不变。IN(MAX)和RON的关系如图5所示。另一方面，260ns的最小关断时间可限制最大占空比。求大占空比的应用场合都应选择更大的RON图5.所选RON的最大其中VIN为最大输入电压且fSW由2式确定

图6.VOUT=3.3V时的电感器选电感图7.VOUT=0.8V时的电感电感图6和图7给出了针对不同VUT和RN的电感器选择曲线。对于较小的R()，COUT和COUT3：一般COUT应当不小于10μF。通常需要用实验来 CIN和CIN3：CIN的功能是在导通时间内提供大部分的上管MOSFET源)，则CIN提供平均输入电流，而不是纹波电流在最大负载电流处，当上管MOSET导通时，到VN脚的电会然从零升到电感器纹波电流的较低峰值，然后升到较 值。然后在关断时降到零。在导通期间，平均电流就是负载电流。在 情况下进行计算，CI必须在最大导通时间内能够提供这个平均负载电流。CIN根据下式

印刷电路板布LM3102的调节器、过压保护器和限流比较器的速度非常快，因此它们会响应瞬间的噪声脉冲。所以PCB布局对于性能的优化就很关键。印刷电路板必须尽可能整洁和紧凑，所有外部元件必须尽可能靠近与其相关的LM3102的引脚。参看功能框图，由CI、LM3102内部的上管和同步MOSET以及PGND引脚构成的回路应当尽量小。从PGND引脚到CI的连接应当尽量短而直接。应增加从输入电容IN的接地线到地线层的过孔，并尽可能靠近电容。自举电容器BS应当尽量靠近W和T引脚，且使用粗PCB走线连接。反馈电阻F1和F2及电容CFB应当靠近FB引脚。从VOUT到F1的长走线是可以接受的，因为这是一个低阻抗节点。RB2的地直接连接到AGND引脚(引脚7)。输出电容器C应靠近负载，并直接连接到接地层。为减少潜在的EM(电磁干扰)，电感器L的连接应尽可能用短线连接，并靠近引脚。如果预计正常工作时，LM3102的内部功耗会产生过度的结温，利用好印刷电路板的地线层可帮助散热。可将LM3102封装底部露的焊盘焊接到地线层，而且它可以从LM3102的底部扩展开来帮助散热。露焊盘在内部连接到LM3102 的衬底。另外，在适当时使用粗迹线，有助于LM3102散热。使用一定数量的过孔把露焊盘连接到地线层也是一个好方法。除了使用其它(强制或自然对流)风冷方式，在最终产品内合理摆放印刷电路板的位置也有助于降低结温。VOUT=3.3V时的典型应VOUT=0.8V时的典型应X3封装长X2封装长X1封装宽 标X3封装长X2封装长X1封装宽物理尺寸除非特别说明，单位均为英寸(毫米尺尺寸以mm为单圆括号内的尺 参焊盘图案推 凸凸块A1 28焊球NS封装号VLA尺寸见表底部的露焊 推荐接触面 规平顶部和规平 尺寸以mm为单 圆括号内的尺 参

底座DETAIL典LM3102SIMPLELM3102SIMPLESWITCHER®1MHz2.5A欲了解有关国家半导体的产品和验证设计工具的信息， 以下站点产设计支持工放大音应用注时钟及定参考设数据转换c索取样接评估封电源管绿色公开关稳压分销o质量可靠LED照d反馈及支电压参简易设计步PowerWise®解决方解决方串行数字接口i军事／宇温度传感无线通信解决PowerWise®设计大本文内容涉及 国家半导体公司(NAONA)产品。国家半导体公司对本文内容的准确性与完整性不作任何表示且不承担任何 。 国家半导体公保留随时更改上述电路和格的利，恕不另行公司通知。本文没有示或暗示地以反言或其他任何方式，授予过任何知。国家半导体公司按照其认为必要的程度执行产品测试及其它质量控制以支持产品质量保证。没有必要对每个产品执行规定范围外的所有参数测试。国家半导体公司没有责任提供应用帮助或者者产品设计。者对其使用国家半导体公司的部件的产品和应用承担责任。在使用和分销包含国家半导体公司的部件的任何产品之前，者应提供充分的设计、测试及操作安全保障。除非有有关该产品的销售条款规定否则国家半导体公司承担何由此引出的任何责任，也不承认何有关该产品销售权与或者产品使用权的明示或暗示的，其中包括以特殊目的、营利目的的，或者对专利权、 或其他知识的侵害生命支持策国家半导体公司的 和席的明确，得将国家半导体公司的产品作为生命持设备或系统中的关键部件使用。特此说明：生命支持设备或系统指：(a)打算通过外科手术移植到体内的生命支持设备或系统；(b)支持或维持生命的设备或系统，其在照使用说明书正确使用时，有理由为其失效会造成用户严重。键部件是在生命支持设备或系统中有理由认为其失效会NinlSecodcr和NaonlSmcodcr标志均为 国家半导体公司的商标。其他品牌或产品名称均为有关公司所拥有的商标或商标。国家半导体公司 欲了 产品信息，请公司电子邮件:

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