100V,30A 高压大电流同步PWM降压DC-DC

1 特性

100V，30A 高压大电流同步PWM降压DC-DC

● 同步开关降压转换器

☆ 超宽输入电压范围：10V -100V

☆ 输出电压范围：1.2-60V

☆ 输出电流高达30A

☆ 高达3.5A的栅极驱动电流

☆ 开关频率可调： 50kHz -500kHz

☆ 精准基准电压： 1.2 V

☆ 可编程软启动，具有预偏置能力

☆ 可编程EN关断延迟功能

☆ ETSSOP20 封 装

● 多重保护功能

☆ 输入欠压保护

☆ 输入过压保护

☆ 输出过压保护

☆ 输出过流保护

☆ 输出短路保护

☆ 过温保护

● 应用领域

☆ 电动代步电源系统

☆ 太阳能电源系统

☆ 无人机电源系统

☆ 电信网络总线转换器

☆ 工业DC-DC电机驱动

2 功能简介

PL5901X系列产品是适用于输入电压高达100V的超宽输入范围、高性能同步降压DC-DC的 PWM控制器。

PL5901X系列通过驱动一对外部整流和续流MOS-FET实现大输出电流（可达10A）、超宽出入范围（12-100V）的DC-DC 降压应用。PL5901X可外部编程调整开关频率，可调范围为50 kHz -500 kHz，实现在不同应用下对转换效率、体积、功率大小的灵活设计。PL5901X可根据内部精准的基准电压调整输出电压的大小以及高输出精度的要求。

PL5901X系列保护功能齐全，具有可编程设置的输入欠压、输入过压、和输出过流保护以及电源电流低于10µA时的自动关闭模式。

PL5901X系列是电动代步电源系统、太阳能电源系统、无人机电源系统、电信总线网络转换器、工业电机驱动等高压、大电流应用的理想选择。

3 引脚定义及功能

PL5901X（ETSSOP20封装）引脚功能

4 性能指标

注： 1） 超过正常范围可能会损坏IC。

2） 超出推荐范围外应用可能会损坏IC。

4.4 电气特性 （非特殊说明，以下参数在Vin = 12V， TJ=25°C条件下测试）

5 典型应用

5.1 恒压输出应用

5.11 原理图

5.13 恒压应用PCB设计参考

对于一个好的电源设计，PCB 布板是非常关键的。下面是一些关键原件的布板指南，在这里面我们要综合考虑好的变换器效率、散热性能以及尽可能减小 EMI 的发射等因，功率部分 PCB 布局请参考图 3：

图3 PCB设计参考

PCB 布局注意事项：

1） 输入退耦电容需尽可能靠近 IC 的 Pin 脚

2） AGND 与 PGND 在 IC 底部连接

3）模拟信号接 AGND

针对图2应用原理图，布局参考如下布局如图4：

图4 恒压应用DEMO PCB设计参考

5.2 恒压恒流应用

5.21 恒压恒流应用原理图

图6 恒流控制威廉希尔官方网站

5.22 恒压恒流应用PCB设计

图7 恒流恒压应用DEMO PCB设计参考

5.3 开关频率设计

PL5901X的开关频率设置计算如公式（1），例如频率设置为200 kHz 时，电阻设置120 kΩ。

5.4 过流保护设计

PL5901X的逐周限流是由OCSET和AGND之间的Rocset和感应电阻Rsns与电感串联构成的。电流限制公式如下：

5.5 输出电压设计

通过选择R1和R2来设定适当的输出电压。为了使低负载下的功耗最小化，R1和R2都需要选择较大的阻值。两个电阻的值都建议在10k到1m之间。例如：选择R1=200k，则R2可计算为：

图8 输出电压设置

5.6 电感设计

1） 电感选择需要满足最大纹波电流，建议纹波电流为最大平均电流的40%左右，计算公式如下：

FSW 为开关频率；

IOUT _MAX 为最大负载电流。

VIN

0.4×FSW ×IOUT _MAX

PL5901X对纹波电流的变化不太敏感。因此，电感的最终选择可以稍微偏离计算值，而不会显著影响性能。

2） 电感选择必须满足额定饱和电流的要求，以保证在满载条件下电感电流峰值有足够的余量。

3） 电感器的DCR和开关频率下的铁芯损耗必须足够低，才能达到预期的效率要求。为了获得良好的综合效率，最好选用DCR《10mohm的电感器。

5.7 输出电容设计

输出电容的选择是需要输出纹波噪声的要求。在选择电容器时，必须同时考虑稳态和瞬态输出电容要求。为了获得最佳的性能，建议使用X5R或更好等级的陶瓷电容器。

5.8 输入电容的设计

多层陶瓷电容器具有极低的ESR和较小的占板面积，是降压变换器输入解耦的理想选择。输入电容应该尽可能靠近控制器。10μF甚至更大值的电容器可以用来减少输入电流纹波。

当只选择陶瓷电容器作为输入电容时要当心输入供电线过长，输出端的负载会在VIN引脚处引起振铃，这种振铃可能与输出 耦合，系统误认为环路不稳定，甚至可能会损坏控制器，在这种情况下，需要放置体积更大的电解电容或者钽电容器，以较少输入引线与Cin之间的振铃的发生。

5.9 BST电容设计

BST与SW引脚之间的自举电容在每个周期的开启过程中提供栅电流给高侧FET器件栅充电，也为自举电容提供充电。自举电容的推荐值是0.1μF到1μF之间。CBST应该是一个高质量，低ESR的陶瓷电容器且靠近器件的引脚，以尽量减少潜在的破坏性电压瞬变造成的微量电感。

5.10 VCC电容设计

VCC电容的主要作用是提供驱动和自举电容的峰值瞬态电流，并为VCC稳压器提供稳定性。CVCC的值应该至少是CBST值的10倍，并且应该是质量好、ESR低的陶瓷电容器。CVCC应该放置在靠近IC引脚的位置，以尽量减少由微量电感引起的潜在破坏性电压瞬变。

5.11 MOSFET设计

MOSFET设计选择应考虑以下参数：

• 额度电压

• 导通内阻

• 驱动阈值电压

高侧和低侧MOSFET的额定电压基本上等于功率级输入电压VIN。在VIN（MAX）中应该添加30%的安全系数。

联系方式：

华南：肖祥富（181 2646 9226）

华北：乔克义（186 2193 0389）