《LM5123EVM-BST测评》全面了解LM5123芯片资源

秦天qintian0303

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我们在之前已经对开发板的一些基本情况和状态进行了初步的了解和测试，在此期间对板载的一些可配置单元以及对应的控制引脚进行了学习，接下来我们需要对芯片进行一下全面的了解，来掌握其基本工作流程，帮助我们进行下一步测试，更好的了解开发板。

LM5123-Q1，2.2MHz 宽 VIN 低 IQ 同步升压控制器，具有 VOUT 跟踪功能。LM5123-Q1器件是一种宽输入范围同步升压控制器，采用峰值电流模式控制。该设备具有低关机IQ和低IQ睡眠模式，可在无/轻负载条件下最大限度地减少电池消耗。该器件还支持具有旁路操作的超低IQ深度睡眠模式，当电源电压大于升压输出调节目标时，无需外部旁路开关。利用跟踪功能，可以对输出电压进行动态编程。

实际上这款芯片主要是汽车应用上的，适用于宽工作电压范围的汽车类电池供电应用

– 3.8V 至 42V 输入电压工作范围

– 5V 至 20V 或 15V 至 57V 的动态可编程 VOUT

– BIAS 电压大于等于 3.8V 时最小升压输入为0.8V

– VSUPPLY > VLOAD 时进行旁路操作

– 最大开关频率：2.2MHz

– 在 VIN 范围内峰值电流限制保持恒定

– 支持 DCR 电感器电流感应

– 具有可湿性侧面的 QFN-20 封装

– 可选的时钟同步

– 开关频率范围为 100kHz 至 2.2MHz

– 可选开关模式（FPWM、二极管仿真和跳跃模式）

– 动态 VOUT 跟踪

– 动态开关频率编程

– 可编程线路 UVLO

– 可调软启动

– 自适应死区时间

– PGOOD 指示器

一、典型应用：

二、引脚定义：

名称	序号	类型	说明
CSP	1	I	电流感测放大器输入。该引脚作为正输入引脚工作。
CSN	2	I	电流感测放大器输入。该引脚作为负输入引脚工作。
VOUT/SENSE	3	I	输出电压感应引脚。内部反馈电阻分压器从引脚连接到AGND。从引脚到地连接一个0.1 μ f的本地VOUT电容。
VOUT/SENSE	3	I	高侧MOSFET漏极电压感测引脚。将引脚连接到highsidemofet的漏极，通过一个短的低电感路径。
PGOOD	4	O	电源-良好指示器，具有开路漏极输出级。当输出电压小于欠压阈值时，引脚接地。如果不使用，引脚可以保持浮动状态。
HO	5	O	高侧栅极驱动器输出。通过短、低电感路径直接连接到高侧n沟道mosfet的栅极。
SW	6	P	开关节点连接与高侧MOSFET源电压感测引脚。通过短、低电感路径直接连接到高侧n沟道MOSFET的源极和低侧n沟道MOSFET的漏极。连接到pgnd进行非同步升压配置。
HB	7	P	用于自举门驱动的高侧驱动器供应。引导二极管从vcc内部连接到引脚。在引脚和SW之间连接一个0.1 μ f的电容。连接到vcc非同步升压配置。
BIAS	8	P	为VCC稳压器提供输入电压。从引脚到地连接1 μ f本地BIAS电容。
VCC	9	P	内部VCC稳压器的输出和内部mosfet驱动器的供电电压输入。在引脚和PGND之间连接4.7 μ f电容。
PGND	10	G	电源接地引脚。通过短、低电感路径直接连接到低侧n沟道mosfet的源端和电源接地平面。
LO	11	O	低侧栅极驱动器输出。通过短、低电感路径直接连接到低侧n沟道mosfet的栅极。
MODE	12	I	器件开关模式(FPWM，二极管仿真（DE模式），或skip)选择引脚。如果引脚打开或在初始上电期间从引脚连接到AGND的电阻大于500 kΩ，则设备配置为skip模式。通过引脚接VCC或上电时引脚电压大于2.0 v，设备配置为fpwm模式。通过将引脚接地或在初始上电时引脚电压小于0.4 V，将器件配置为二极管仿真模式（DE模式）。开关模式可以在FPWM和DE模式之间动态编程。
UVLO/EN	13	I	使能引脚。引脚启用/禁用设备。如果引脚小于0.35 V，设备将关闭。引脚必须高于0.65 V才能使能器件。
UVLO/EN	13	I	欠压锁定编程引脚。转换器的启动和关闭水平可以通过电阻分压器将引脚连接到电源电压来编程。低侧UVLO电阻必须连接到AGND。如果不使用，连接到BIAS。
SYNC/DITHER/VH/CP	14	I/O	同步时钟输入。内部振荡器可以在运行期间同步到外部时钟。如果不使用，连接到AGND。
			时钟抖动/扩频调制频率编程引脚。如果在引脚和AGND之间连接电容，则激活时钟抖动/扩频功能。在抖动过程中，电容器在内部20 μ a的电流源/汇聚范围内充放电。当引脚上的电压上升和下降时，振荡器频率在RT电阻设定的标称频率的-6%和+5%之间调制。时钟抖动/扩频可以在操作期间通过将引脚拉到地来停用。
			VCC保持引脚。如果引脚大于2.0 V，则设备在EN引脚接地时保持VCC引脚电压，这有助于快速重启而无需重新配置。
			电荷泵使能引脚。如果引脚大于2.0 V，则内部电荷泵保持HB引脚电压高于其HB UVLO阈值以进行旁路操作，从而允许旁路操作期间高位开关100%打开。
RT	15	I	开关频率设置引脚。如果没有外部时钟应用于同步引脚，开关频率由引脚和AGND之间的单个电阻编程。开关频率在工作过程中动态可编程。
VREF/RANGE	16	I/O	1.0 v内部参考电压输出。从引脚连接470-pF电容到agnd。VOUT调节目标可以通过从引脚连接电阻分压器到TRK来编程。如果使用引脚到AGND的电阻必须大于20 kΩ。将分压器的低侧电阻连接到AGND。
VREF/RANGE	16	I/O	VOUT范围选择引脚。如果初始上电时引脚到AGND的阻值在75 kΩ ~ 100 kΩ之间，则选择低VOUT范围(5v ~ 20v)。初始上电时，如果引脚到AGND的阻值在20 kΩ ~ 35 kΩ之间，则选择上电压输出范围(15v ~ 57v)。升压转换器输出电压可以在预编程范围内动态编程。输出电压调节的精度在选定范围内指定。
SS	17	I/O	软启动时间编程引脚。外部电容和内部电流源设置软启动期间内部误差放大器基准的斜坡速率。该器件在软启动时间强制二极管仿真。
TRK	18	I	输出调节目标编程引脚。VOUT调节目标可以通过电阻分压器将引脚连接到VREF或通过直接从D/ a控制引脚电压来编程。引脚的推荐工作范围为0.25 V ~ 1.0 V。
AGND	19	G	模拟接地引脚。通过宽路径和短路径连接到模拟地平面。
COMP	20	O	内部跨导误差放大器的输出。连接引脚和AGND之间的环路补偿元件。
EP			EP必须焊接到一个大的模拟地平面上，以减少热阻。

三、绝对最大范围：

这一部分一定要注意，我们在输入控制的时候不要超了；

四、推荐使用条件：

五、内部框架：

六、功能说明

1、设备使能/禁用

这一部分主要涉及到EN、VH引脚。

当EN小于EN阈值(VEN)且VH小于SYNC阈值(VSYNC)时，设备关闭。当EN大于VEN或VH大于VSYNC时，设备使能。VH引脚在器件关闭前提供40 μs的内部延迟。

如上图，EN引脚上的33-kΩ内部下拉电阻连接到GND，以防止引脚浮动时的误转，一旦EN超过EN阈值(VEN)， 33-kΩ电阻断开，IUVLO-HYS电流源启用以提供UVLO功能。IUVLO-HYS电流会避免EN阈值电压附近的颤振。

2、高压VCC稳压器功能

这个功能咱们在上一篇测试的时候已经介绍过了，涉及的主要是BIAS, VCC引脚。

该器件具有来自BIAS引脚的高压5v VCC稳压器。设备使能后，内部vcregulator开启50 μs，当VCC高于VCC UVLO阈值(VVCC-UVLO)时，开始120 μs的设备配置。当设备关闭或vccv低于2.2 V时，设备配置复位。重新配置设备的首选方法是关闭设备。在配置时，选择轻载切换模式和VOUT范围。

BIAS引脚能够接受直接提供3.8 V至42 V的电压。当BIAS小于5 v VCC调节目标时，由于VCC稳压器的1.7-Ω电阻引起的小降压，VCC输出跟踪BIAS电压。

VCC稳压器具有限流功能，当VCC引脚意外短路接地时，可防止设备损坏。在设备配置时间或活动模式操作期间，VCC稳压器的最小源能力为100 mA (IVCC-CL)。在睡眠模式或深度睡眠模式下，或当EN小于VEN且VH大于VSYNC时，VCC稳压器的最小供电能力降至1ma。VCC稳压器提供内部驱动器和其他内部电路。必须仔细选择外部mosfet，以使驱动器电流消耗小于IVCC-CL。

如果VIN操作低于3.8 V，则必须将BIAS引脚连接到升压转换器(VLOAD)的输出端。通过将BIAS引脚连接到VLOAD，当BIAS大于3.8 V时，升压转换器的输入电压(VSUPPLY)可以降至0.8V。

3、模式选择

这个也属于开发板基础配置之一，在上一一篇中有过介绍，通过MODE引脚进行选择。

在设备配置过程中，如果MODE引脚为浮动，或者MODE与agnd之间连接了大于500 kΩ的电阻，则设备将被配置为跳过MODE。一旦设备配置为跳过模式，轻负载切换模式不能改变，直到重新配置设备。

如果在设备配置期间MODE引脚电压小于0.4 V (VMODE-FALLING)或接地，则设备配置为二极管仿真(DE)模式。如果设备配置时MODE引脚电压大于2.0 V (VMODE-RISING)或连接VCC，则设备配置为FPWM (forced PWM)模式。如果设备配置为DE或FPWM模式，则可以在运行过程中在DE和FPWM模式之间动态切换轻负载切换模式，而无需重新配置。

4、输出范围选择

可编程VOUT范围在设备配置期间选择，直到用户重新配置设备才能更改。配置设备时，如果VREF到AGND(RVREFT + RVREFB)的阻值为75 kΩ ~ 100 kΩ，则选择低VOUT范围(5v ~ 20v)。在设备配置时，如果VREF到AGND的阻值为20 kΩ ~ 35 kΩ，则选择VOUT上限(15v ~ 57v)。VOUT调节的精度在选定的范围内调整。

5、输出电压调整

VOUT调节目标(VOUT- reg)是通过编程TRK引脚电压来调节的，TRK引脚电压是内部误差放大器的基准。当TRK电压在0.25 V ~ 1.0 V之间时，给出了VOUT-REG的精度。高阻抗TRK引脚允许用户通过D/A转换器或连接到VREF和AGND之间的电阻分压器(RVREFT, RVREFB)直接编程引脚电压。现在的开发板就是通过电阻分压的方式实现的24V电压的输出。

该器件提供1 v参考电压(VREF)，可用于通过电阻分压器编程TRK引脚电压。不建议使用VREF作为外部电路的参考电压，因为设备在休眠或深度休眠模式下会周期性地禁用VREF。出于稳定性考虑，VREFcapacitor (CVREF)应在330pf到1nf之间。建议使用470pf。

结合输出范围选择，合理选择分压电阻。

TRK引脚电压可以在主动模式下动态编程，这使得包络跟踪电源的设计变得容易。在设计跟踪电源时，要求将TRK引脚电压调整得足够慢，使VOUT引脚电压能够跟踪指令，并且在瞬态工作时不触发内部过压或欠压比较器。必须在TRK引脚处使用RC滤波器来减慢TRK引脚处命令信号的转换速率，特别是在应用阶跃输入时。当应用梯形或正弦输入时，必须限制命令信号的摆幅率或频率。

在FPWM操作中，VOUT-REG在深度睡眠模式下也会立即跟踪TRK引脚电压。当在跳过或二极管模式下工作时，VOUT-REG在深度睡眠模式下跟踪TRK引脚电压引脚电压，最大延迟为20毫秒，以节省电力。在任何情况下，如果VSUPPLY大于VOUT-REG，那么在编程TRK时要格外小心。在深度睡眠模式下，当VLOAD低于VOUT-REG时，设备将以5 μs的延迟进入活动模式;在深度睡眠模式下，当VOUT-REG比VLOAD增加TRK时，设备将以最多20 ms的延迟进入活动模式。

6、可编程开关频率与外部时钟同步

如果同步引脚没有外部同步时钟，则设备的开关频率由连接在RT和AGND之间的单个RT电阻设定。设置RT开关频率(RT)的电阻值计算如下:

开发板使用的是49.9kΩ，与开关频率接近。

通过将外部脉冲信号直接加到SYNC引脚上，可以将设备的开关频率同步到外部时钟。内部时钟使用内部锁相环在外部同步脉冲的上升沿同步。如果不使用，将SYNC引脚连接到地。高逻辑状态下，外部同步脉冲必须大于VSYNC;低逻辑状态下，外部同步脉冲必须小于VSYNC。外部同步脉冲的占空比不受限制，但最小通脉宽度和最小离脉宽度必须大于100ns。外部同步脉冲的频率必须满足以下两个条件。