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其他信息
| 重量 | 0.4 克 |
|---|---|
| 商品封装 | ETSSOP16 |
| 包装方式 | 编带 |
| 商品毛重(克) | 0.74 |
| 商品目录 | DC-DC电源芯片 |
| 功能类型 | 降压型 |
| 工作电压(V) | 3~23 |
| 输出电压(V) | 0.6~5.5 |
| 开关频率(KHz) | 600～2000 |
| 工作温度 | -40℃~+125℃@(TJ) |
| 同步整流 | 是 |
| 输出通道数 | 1 |
| 拓扑结构 | 降压式 |
| 静态电流(Iq) | 600uA |
| 开关管(内置/外置) | 内置 |
| 输出类型 | 可调 |
| 输出电流(A) | 5 |
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棱晶半导体 LGS5205 23V 耐压 / 5A 同步降压转换器
LGS5205 是棱晶半导体推出的大电流高集成同步降压 DC/DC 转换器，采用 ETSSOP16 封装（带底部 EPAD 散热焊盘），支持 3V~23V 宽输入电压，集成 57mΩ 高侧 + 35mΩ 低侧功率 MOS 管，最大持续输出 5A 电流，输出电压可调范围 0.6V~5.5V（基准电压 0.6V±1%）。芯片核心采用可锁相恒定导通时间电流控制架构，开关频率 600kHz~2MHz 外部可调，支持连续 / 断续模式手动选择，兼具 96% 高转换效率、超快瞬态响应、完善保护及多功能扩展特性，适配锂电池供电、便携式仪器、分布式发电、12V/23V 轨道负载等大电流低压供电场景。
一、核心产品特性
（一）宽压大电流，多供电场景适配
- 输入输出范围：额定输入 3V~23V，适配双 / 三 / 四节锂电池、5V/12V/23V 电源轨道，输入欠压锁定 2.6V（上升）/2.3V（下降），过压保护 23V（关断）/21V（恢复）；输出电压 0.6V~5.5V 可调，基准电压 0.6V±1%，最大持续输出 5A 电流，谷值电流限制 ±5A，满足大电流低压供电需求；
- 低内阻高效率：集成超低内阻功率 MOS 管（高侧 57mΩ/ 低侧 35mΩ），转换效率最高达 96%，轻载 / 重载均保持高效率，空载静态电流仅 600μA，关断电流低至 11μA，兼顾大电流输出与低功耗待机。
（二）专属架构设计，瞬态响应优异
- 恒定导通时间电流控制：采用可锁相的恒定导通时间电流控制架构，区别于传统 PWM 控制，在高降压比、高频工作下仍能实现超快线性 / 负载瞬态响应，适配负载电流快速跳变的应用场景；
- 高频可调小型化：开关频率可通过外部电阻在600kHz~2MHz精准调节，高频工作允许使用小体积功率电感 / 电容（如 1μH/2.2μH 电感），大幅减小 PCB 布局面积，实现电源模块小型化。
（三）模式灵活选择，适配不同负载需求
通过MODE 引脚可手动选择工作模式，无需芯片自适应，适配不同负载特性的设计需求，模式切换逻辑简单：
- 连续模式（FCCM）：MODE 引脚接 VCC，强制全负载范围内工作在连续导通模式，输出电压纹波小，适合对纹波要求高的精密供电场景；
- 断续模式（PFM）：MODE 引脚接 GND，轻负载时自动进入断续导通模式，减少开关损耗，提升轻载转换效率，适合电池供电的低功耗场景。
（四）高度集成，多功能扩展
- 片上外设丰富：内置 3.3V/100mA LDO（为内部电路供电）、软启动控制、电源正常指示（PG）、误差放大器补偿端（COMP），无需外部额外器件，简化外围设计；
- 精准控制特性：最小导通时间 70ns、最小关断时间 160ns，保证高频下的电压调节精度；输出过压 / 欠压检测阈值为设定值的 110%/91%，实时监控输出电压状态；
- 使能分级控制：EN 使能引脚支持分级阈值控制，0.5V 开启内部基准、1.1V 开启全芯片，可外接分压电阻实现自定义输入欠压锁定，适配复杂电源时序管理。
（五）完善保护机制，高可靠性
芯片内置全链路自恢复保护，覆盖过压、欠压、过流、短路、过温等所有异常工况，故障时及时关断 / 限流，防止器件损坏：
- 过流 / 短路保护：逐周期谷值电流限制，短路时触发电流折返（Current FOLD-BACK）模式，主动降低输出电流，减小芯片功耗与发热，避免过热损坏；
- 过温保护：结温升至 160℃时强制关闭输出，降至 145℃自动恢复，自恢复模式无需外部复位；
- 其他保护：输入欠压 / 过压保护、VCC 欠压锁定（2.8V 上升 / 2.6V 下降）、输出过压 / 欠压检测，全端口 ±2000V HBM ESD 防护，抗静电与电压冲击能力强。
二、关键电气参数（典型值，℃，PVIN=12V）
| 功能类别 | 参数项 | 规格值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 输入特性 | 额定输入电压 | 3V~23V | - |
| 输入欠压锁定 | 2.6V（上升）/2.3V（下降） | - | |
| 输入过压保护 | 23V（关断）/21V（恢复） | - | |
| 空载静态电流 | 600μA | RFREQ=130kΩ | |
| 关断电流 | 11μA | EN=0，PVIN=12V | |
| 输出特性 | 基准电压 | 0.6V±1% | FB 引脚 |
| 输出电压范围 | 0.6V~5.5V | 外部分压调节 | |
| 最大输出电流 | 5A（持续） | - | |
| 谷值电流限制 | ±5A | 逐周期限制 | |
| 功率管特性 | 高侧 MOS 导通电阻 | 57mΩ | VCC=3.3V |
| 低侧 MOS 导通电阻 | 35mΩ | VCC=3.3V | |
| 频率特性 | 开关频率范围 | 600kHz~2MHz | FREQ 引脚外接电阻 |
| 最小导通 / 关断时间 | 70ns/160ns | 保证高频调节精度 | |
| 保护特性 | 过温保护 | 160℃（关断）/145℃（恢复） | 结温，自恢复 |
| 输出过压 / 欠压阈值 | 110%/91% 设定值 | FB 引脚电压判定 | |
| 热特性 | 结到空气热阻θJA | 38.9℃/W | ETSSOP16，0 风 |
| 结到 PCB 热阻θJB | 19.9℃/W | 底部 EPAD 覆铜 |
三、引脚功能（ETSSOP16 封装，含底部 EPAD 散热焊盘）
芯片共 16 个功能引脚，采用功率输入（PVIN）/ 信号输入（SVIN）分离设计，底部 EPAD 为散热焊盘（接 GND），核心功能如下（关键引脚）：
| 引脚编号 | 引脚名称 | 核心功能与使用说明 |
|---|---|---|
| 1/2 | PVIN | 功率电源输入，需贴装≥2.2μF 陶瓷电容到 GND，就近贴装 |
| 3 | SVIN | 信号电源输入，与 PVIN 间串 1~10Ω 电阻，贴 0.1μF 电容到 GND，抗噪声干扰 |
| 4 | BST | 自举驱动引脚，与 SW 间接 100nF 陶瓷电容 + 10Ω 电阻，为高侧 MOS 驱动供电 |
| 5 | VCC | 内部 3.3V LDO 输出，需贴装 1~4.7μF 陶瓷电容到 GND，就近贴装，不建议外接负载 |
| 6 | GND | 芯片地，功率 / 信号回路公共地，与 EPAD 连通 |
| 7 | FREQ | 开关频率设置引脚，与 GND 间接电阻，配置 600kHz~2MHz 频率 |
| 8 | MODE | 模式选择，接 VCC 为连续模式，接 GND 为断续模式，禁止悬空 |
| 9 | FB | 输出电压反馈引脚，基准电压 0.6V，外接分压电阻调节输出电压 |
| 10 | SS | 软启动引脚，与 GND 间接电容调节启动时间，抑制上电电流浪涌 |
| 11 | COMP | 误差放大器补偿端，可外接 RC 优化环路稳定性，内部自带 65kΩ+60pF 补偿 |
| 12 | EN | 使能引脚，0.5V 开启基准、1.1V 开启全芯片，可外接分压电阻自定义 UVLO |
| 13 | PG | 电源正常开漏指示，输出在 91%~110% 设定值时为高，异常时拉低，需外部上拉 |
| 14 | VOUT | 输出电压检测端，接输出正极，保证不同输出电压下开关频率恒定 |
| 15/16 | SW | 开关节点，外接功率电感与 BST 电容，高频高 dv/dt 节点，走线需短且粗 |
| EPAD | GND | 底部散热焊盘，大面积覆铜并打阵列过孔接地，提升散热效率 |
四、核心设计要点
（一）输出电压精准配置
输出电压由 **FB 引脚的分压电阻 R1（下分压）、R2（上分压）** 决定，内部基准电压VFB=0.6V，计算公式：
VOUT=0.6V×(1+R1R2)
设计要求：推荐使用 1% 精度、低温度系数金属膜电阻，R2 固定 100kΩ 时，典型配置如下：
| 输出电压 | 1.2V | 2.5V | 3.3V | 5.0V |
|---|---|---|---|---|
| R1 | 100kΩ | 31.6kΩ | 22.1kΩ | 13.7kΩ |
（二）开关频率配置
开关频率由 **FREQ 引脚与 GND 间的电阻RT** 配置，计算公式：
fS(Hz)=RT(Ω)1.6×1011
设计要求：推荐使用 1% 精度电阻，典型频率与电阻匹配如下：
| 开关频率 | 600kHz | 1MHz | 2MHz |
|---|---|---|---|
| RT | 249kΩ | 162kΩ | 62kΩ |
（三）软启动时间配置
SS 引脚内置 2μA 恒流源，与外接电容CSS配合调节软启动时间，抑制上电时的输入电流浪涌，电容越大启动时间越长，无固定计算公式，可根据实际需求选择（推荐 nF~μF 级）。
（四）关键外围元器件选型（原厂推荐）
芯片集成度高，外围器件以被动元件为主，核心选型需匹配大电流、高频特性，优先选用 X7R/X5R 陶瓷电容（低 ESR、高纹波电流）：
| 器件符号 | 器件名称 | 推荐规格 | 关键要求 |
|---|---|---|---|
| C_PVIN | 功率输入电容 | ≥47μF/50V X7R/X5R | 就近贴装 PVIN 与 GND，多颗并联更佳 |
| C_SVIN | 信号输入电容 | 0.1μF/16V X7R/X5R | 与 SVIN-PVIN 间的 1~10Ω 电阻组成低通滤波 |
| C_BST | 自举电容 | 100nF/25V X7R/X5R+10Ω 电阻 | 紧贴 BST 与 SW 引脚 |
| C_VCC | VCC 滤波电容 | 2.2μF/10V X7R/X5R | 就近贴装 VCC 与 GND |
| C_OUT | 输出滤波电容 | ≥100μF/25V X7R/X5R | 多颗并联，降低 ESR，减小输出纹波 |
| L1 | 功率电感 | 1μH/2.2μH/4.7μH（饱和电流≥6A） | 高频适配小电感，需满足大电流饱和要求 |
| R_FB1/R_FB2 | 分压电阻 | 1% 精度金属膜电阻 | 靠近 FB 引脚放置，走线短 |
五、工作原理
- 供电启动：PVIN 接入 3V~23V 电源，EN 引脚电压升至 0.5V 时开启内部基准，升至 1.1V 时全芯片启动，SS 引脚通过恒流源充电实现软启动，缓慢提升输出电压，抑制上电电流浪涌；
- 降压转换：采用同步降压拓扑，高侧 / 低侧 MOS 管交替导通，通过恒定导通时间电流控制调节占空比，保持 FB 引脚电压稳定在 0.6V，从而实现输出电压恒定；
- 模式选择：MODE 引脚接 VCC 时，全负载工作在连续导通模式，电感电流连续，纹波小；接 GND 时，轻负载进入断续导通模式，减少开关次数，提升轻载效率；
- 环路补偿：COMP 引脚为误差放大器补偿端，内部自带 65kΩ+60pF 补偿，可外接 RC 优化环路相位裕度，适配不同输出电容 / 负载的稳定性需求；
- 保护触发：检测到输入过压 / 欠压时，立即关断输出，电压恢复后自动重启；检测到过流 / 短路时，触发谷值电流限制 + 电流折返模式，降低输出电流；检测到过温时，强制关闭输出，温度恢复后自动重启。
六、PCB 布局核心规则
LGS5205 为 5A 大电流、高频功率器件，且采用功率 / 信号输入分离设计，布局直接影响效率、纹波、EMI 与散热，核心原则为短路径、大覆铜、分输入、隔噪声、强散热：
- 功率回路最短化：PVIN、SW、VOUT、GND 组成的功率回路，采用超宽走线（≥50mil）、最短路径，减小寄生电感 / 电阻，降低导通损耗与 EMI 干扰，多颗输入 / 输出电容就近并联在功率引脚上；
- 功率 / 信号输入分离：PVIN 为功率电流输入，SVIN 为信号电流输入，SVIN 需通过1~10Ω 电阻 + 0.1μF 电容组成的低通滤波接 PVIN，避免功率噪声干扰内部逻辑电路；
- 高频节点隔离：SW、BST 为高频高 dv/dt 节点，走线需短且粗、面积小，远离 FB、COMP、FREQ 等敏感引脚，SW 引脚焊盘尽量小，避免寄生电容过大；
- 敏感引脚抗干扰：FB、COMP、FREQ、SS 等敏感引脚的外围器件（电阻 / 电容）需紧贴引脚放置，走线短且细，远离 SW、电感、功率走线，FB 分压电阻的采样点需接在输出电容靠近 VOUT 的一侧；
- 散热焊盘充分接地：底部 EPAD 散热焊盘需大面积覆铜，并打 ** 阵列过孔（10mil）** 连接至 GND 地平面，多层板需在各层覆铜接地，最大化散热效率，降低大电流下的结温；
- 电源 / 信号地共地：功率地与信号地最终在输出电容 GND 端单点共地，避免功率电流的地弹干扰敏感信号，所有接地器件的地端均直接接至主地平面；
- PG 引脚上拉：PG 为开漏输出引脚，需通过10k~100kΩ 电阻上拉至 VCC/VOUT，上拉电阻靠近 PG 引脚放置，避免噪声耦合。
七、封装规格（ETSSOP16，带底部 EPAD 散热焊盘）
采用工业级增强散热 ETSSOP16 塑封封装，适配自动化贴片生产，核心物理规格（单位：mm）：
- 本体尺寸：6.2~6.6（长）×4.3~4.5（宽），高度 1.2MAX；
- 引脚间距：0.65mm BSC，引脚宽度 0.19~0.30mm，适合高密度贴片；
- 散热焊盘：标称 2.80×2.10mm，与 GND 连通，超低结到 PCB 热阻（19.9℃/W）；
- 卷装规格：4000pcs / 卷，Pin1 位于 Q1 象限，适配 SMT 自动化生产。
八、典型应用场景
- 锂电池供电设备：双 / 三 / 四节锂电池（3.7V×2/3/4）转 3.3V/5V，为便携式仪器、手持设备提供 5A 大电流供电；
- 工业轨道电源：12V/23V 工业电源轨道转 1.2V/2.5V/3.3V，为工控板、电机驱动、分布式发电系统供电；
- 消费电子大电流供电：大功率充电宝、电动工具、便携储能设备的内部降压，适配 5A 大电流低压输出需求；
- 精密仪器供电：对纹波、瞬态响应要求高的测试设备、医疗仪器，连续模式下实现低纹波、超快负载响应。
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