JAJSWU3 June   2025 LM25137-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特長
  3. 2 アプリケーション
  4. 3 説明
  5. 4 関連製品
  6. 5 ピン構成および機能
    1. 5.1 ウェッタブル フランク
  7. 6 仕様
    1. 6.1 絶対最大定格
    2. 6.2 ESD 定格
    3. 6.3 推奨動作条件
    4. 6.4 熱に関する情報
    5. 6.5 電気的特性
    6. 6.6 代表的特性
  8. 7 詳細説明
    1. 7.1 概要
    2. 7.2 機能ブロック図
    3. 7.3 機能説明
      1. 7.3.1  入力電圧範囲 (VIN)
      2. 7.3.2  バイアス電源レギュレータ (VCC、BIAS1/VOUT1、VDDA)
      3. 7.3.3  高精度イネーブル (EN1、EN2)
      4. 7.3.4  スイッチング周波数 (RT)
      5. 7.3.5  パルス周波数変調および同期 (PFM/SYNC)
      6. 7.3.6  同期出力 (SYNCOUT)
      7. 7.3.7  デュアル ランダム スペクトラム拡散機能 (DRSS)
      8. 7.3.8  構成可能なソフトスタート (RSS)
      9. 7.3.9  出力電圧の設定ポイント (FB1、FB2)
      10. 7.3.10 制御可能な最小オン時間
      11. 7.3.11 エラー アンプと PWM コンパレータ (FB1、FB2、COMP1、COMP2)
        1. 7.3.11.1 スロープ補償
      12. 7.3.12 インダクタ電流センス (ISNS1+、BIAS1/VOUT1、ISNS2+、VOUT2)
        1. 7.3.12.1 シャント電流センシング
        2. 7.3.12.2 インダクタ DCR 電流センシング
      13. 7.3.13 MOSFET ゲートドライバ (HO1、HO2、LO1、LO2)
      14. 7.3.14 出力構成 (CNFG)
        1. 7.3.14.1 独立したデュアル出力動作
        2. 7.3.14.2 単一出力インターリーブ動作
        3. 7.3.14.3 単一出力多相動作
    4. 7.4 デバイスの機能モード
      1. 7.4.1 スリープ モード
      2. 7.4.2 PFM モード
  9. 8 アプリケーションと実装
    1. 8.1 アプリケーション情報
      1. 8.1.1 パワートレイン コンポーネント
        1. 8.1.1.1 パワー MOSFET
        2. 8.1.1.2 降圧インダクタ
        3. 8.1.1.3 出力コンデンサ
        4. 8.1.1.4 入力コンデンサ
        5. 8.1.1.5 EMI フィルタ
      2. 8.1.2 エラー アンプと補償
    2. 8.2 代表的なアプリケーション
      1. 8.2.1 デザイン 1 - 12V 車載バッテリ アプリケーション向けのデュアル 5V および 3.3V、20A 降圧レギュレータ
        1. 8.2.1.1 設計要件
        2. 8.2.1.2 詳細な設計手順
          1. 8.2.1.2.1 WEBENCH® ツールによるカスタム設計
          2. 8.2.1.2.2 Excel クイックスタート ツールによるカスタム設計
          3. 8.2.1.2.3 インダクタの計算
          4. 8.2.1.2.4 シャント抵抗
          5. 8.2.1.2.5 セラミック出力コンデンサ
          6. 8.2.1.2.6 セラミック入力コンデンサ
          7. 8.2.1.2.7 帰還抵抗抵抗
          8. 8.2.1.2.8 入力電圧 UVLO 抵抗
          9. 8.2.1.2.9 補償部品
        3. 8.2.1.3 アプリケーション曲線
      2. 8.2.2 デザイン 2 - 車載用 ADAS アプリケーション向け 2 相、単一出力、同期整流降圧レギュレータ
        1. 8.2.2.1 設計要件
        2. 8.2.2.2 詳細な設計手順
      3. 8.2.3 デザイン 3 - 12V、25A、400kHz、2 相降圧レギュレータ、24V 車載アプリケーション用
        1. 8.2.3.1 設計要件
        2. 8.2.3.2 詳細な設計手順
        3. 8.2.3.3 アプリケーション曲線
    3. 8.3 電源に関する推奨事項
    4. 8.4 レイアウト
      1. 8.4.1 レイアウトのガイドライン
        1. 8.4.1.1 出力段レイアウト
        2. 8.4.1.2 ゲートドライブレイアウト
        3. 8.4.1.3 PWM コントローラのレイアウト
        4. 8.4.1.4 熱設計およびレイアウト
        5. 8.4.1.5 グランド プレーン設計
      2. 8.4.2 レイアウト例
  10. 9 デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 9.1 デバイス サポート
      1. 9.1.1 サード・パーティ製品に関する免責事項
      2. 9.1.2 開発サポート
        1. 9.1.2.1 WEBENCH® ツールによるカスタム設計
    2. 9.2 ドキュメントのサポート
      1. 9.2.1 関連資料
        1. 9.2.1.1 低 EMI 設計リソース
        2. 9.2.1.2 熱設計についてのリソース
        3. 9.2.1.3 PCB レイアウトについてのリソース
    3. 9.3 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    4. 9.4 サポート・リソース
    5. 9.5 商標
    6. 9.6 静電気放電に関する注意事項
    7. 9.7 用語集
  11. 10改訂履歴
  12. 11メカニカル、パッケージ、および注文情報

8.1.1.5 EMI フィルタ

スイッチングレギュレータは最小入力電圧および全負荷において最小となる負の入力インピーダンス特性を示します。LC フィルタの減衰不足は、フィルタの共振周波数に対して出力インピーダンスが高いことを示しています。安定性のため、LC 部品の特性インピーダンスで近似されるフィルタの出力インピーダンスは、レギュレータの入力インピーダンスの絶対値よりも小さくする必要があります。

式 18. LM25137-Q1

EMI フィルタの設計手順は以下のとおりです。

  • EMI フィルタに対して、スイッチング周波数で要求される減衰を計算します。ここで、CIN はスイッチングレギュレータの入力における既存の容量を表しています。
  • 通常、入力フィルタインダクタ LIN は 1µH ～ 6.8µH の間で選択されますが、大電流設計での損失を低減するために、さらに小さい値にすることも可能です。
  • 入力フィルタ コンデンサ CF を計算します。
LM25137-Q1 π 段 EMI フィルタ付き降圧レギュレータ図 8-2 π 段 EMI フィルタ付き降圧レギュレータ

入力電流波形のフーリエ級数から最初に高調波電流を計算し、その値に入力インピーダンス (インピーダンスは既存の入力コンデンサ CIN で定義) を乗算します。式 19 は必要な減衰を求める式を示します。

式 19. LM25137-Q1

ここで、

  • VMAX は、適用可能な伝導 EMI 仕様に許容される dBµV ノイズレベルです (CISPR 25 クラス 5 など)
  • CIN は、降圧レギュレータの既存の入力容量です
  • DMAX は最大動作デューティサイクルです (最小入力電圧時)
  • IL(PEAK) はピークインダクタ電流です

フィルタ設計の目的のため、入力時の電流を方形波でモデリングすることができます。式 20 から EMI フィルタ容量 CF を決定します。

式 20. LM25137-Q1

図 8-2 に示すようにスイッチングレギュレータに入力フィルタを追加すると、制御から出力への伝達関数が変更されます。フィルタの出力インピーダンスは、入力フィルタが降圧レギュレータのループゲインに大きな影響を与えないように、十分低くする必要があります。インピーダンスは、フィルタの共振周波数でピークになります。フィルタの共振周波数を計算するには、式 21 を使用します。

式 21. LM25137-Q1

図 8-2 の RD の目的は、共振周波数におけるフィルタのピーク出力インピーダンスを低減することです。コンデンサ CD は、入力電圧の DC 成分をブロックして、RD での過剰な電力消費を防止します。コンデンサ CD は、入力コンデンサ CIN より大きな容量で、共振周波数において RD よりも低インピーダンスの必要があります。この要件により、CIN がメインフィルタのカットオフ周波数に干渉することを防ぎます。共振周波数におけるフィルタの出力インピーダンスが高い場合は、ダンピングを追加する必要があります (LIN と CIN で形成されるフィルタの Q 値が大きすぎる場合)。式 22 に示されている値での並列ダンピングには、電解コンデンサ CD を使用してください。

式 22. LM25137-Q1

式 23 を使用して、ダンピング抵抗 RD を選択します。

式 23. LM25137-Q1