LGS54360
4.2V-65V 输入、3A 宽输出范围、低纹波的同步降压转换器
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其他信息
| 重量 | 0.18 克 |
|---|---|
| 商品封装 | ESOP8 |
| 包装方式 | 编带 |
| 商品毛重(克) | 0.18 |
| 商品目录 | DC-DC电源芯片 |
| 功能类型 | 降压型 |
| 工作电压(V) | 4~65 |
| 输出电压(V) | 1~65 |
| 开关频率(KHz) | 200～2000 |
| 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) | 70uA |
| 最小包装(pcs) | 4000 |
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棱晶半导体 LGS54360 65V 耐压 / 3A 同步降压转换器
LGS54360 是棱晶半导体推出的超宽压低功耗同步降压 DC/DC 转换器，支持 4.2V~65V 宽输入电压（瞬态耐受 80V 浪涌），集成 130mΩ 高侧 + 95mΩ 低侧功率 MOS 管，最大持续输出 3A 电流，输出电压可调范围 1V~VIN。芯片具备 70μA 超低静态电流、4μA 关断电流，支持 200KHz~2MHz 可配置开关频率，自适应 CCM/DCM/PFM 工作模式，轻载近 100% 占空比与跳脉冲模式实现全负载高效率，内置完善保护机制与 300μS 软启动，采用超低热阻 ESOP-8 封装，适配 12V/24V/48V 工业、汽车、通信电源及各类宽电压输入场景。
一、核心产品特性
（一）超宽压高耐压，低压启动更灵活
- 耐压与输入：额定输入 4.2V~65V，瞬态可耐受 80V 浪涌电压，输入欠压锁定 4.2V（上升）/3.6V（下降），相比同类产品低压启动阈值更低，适配低压供电与宽电压波动场景，无需额外浪涌抑制器件；
- 输出能力：集成低内阻功率 MOS 管，最大持续输出 3A 电流，高侧 / 低侧峰值电流限制达 4.2A/3.8A，线路与负载瞬态响应优异，支持 1V~VIN 宽输出电压，满足多规格低压供电需求；
- 低压差模式：轻负载下支持近 100% 占空比的 Low Drop-Out 模式，输入接近输出电压时仍能稳定供电，输入低于输出时自动调整高侧管导通时间，同时保证自举电容正常充电。
（二）超低功耗，全负载高效率
- 极致低耗：静态工作电流仅 70μA，关断电流低至 4μA，无开关动作时功耗极小，大幅提升电池供电设备的待机续航；
- 多模式自适应：根据负载大小自动切换 CCM（连续导通）/DCM（断续导通）/PFM（脉冲频率调制）模式，轻载时进入 PFM 跳脉冲模式，减少开关损耗，中重载效率可达 85% 以上；
- 可配置开关频率：通过 RT 引脚外接电阻可设置 200KHz~2MHz 开关频率，高频适配小体积电感电容（节省 PCB 空间），低频实现更高转换效率，兼顾体积与效率需求。
（三）高度集成，简化外围设计
- 功率与功能集成：内置高 / 低侧功率 MOS 管、5V LDO 内部控制电源、300μS 软启动电路，无需外部功率器件与启动元件，大幅减少 BOM 器件数量，降低设计成本；
- 内部环路补偿：集成电压电流双环补偿电路，无需外部补偿电阻 / 电容，简化电源设计流程，缩短开发周期，提升电路稳定性；
- 灵活使能控制：EN 使能引脚逻辑门限 1.2V，可通过外接分压电阻自定义输入启动电压，适配不同系统的电源时序管理，高电平使能、低电平关断，控制逻辑简单。
（四）完善保护机制，高可靠性更安全
芯片内置输入 + 输出 + 芯片全链路自恢复保护，异常时触发打嗝模式或强制关断，防止器件与电路损坏，保护机制无需外部器件：
- 过流 / 短路保护（OCP/SCP）：逐周期峰值 / 谷值电流限制，短路时触发打嗝模式（5ms 关闭 + 4ms 重启），反复尝试直至故障解除，避免芯片过热；
- 过温保护（OTP）：结温升至 160℃时强制关闭输出，降至 145℃自动恢复，防止高温损坏芯片，保证长期工作可靠性；
- 其他保护：VCC 欠压保护、输入欠压锁定（UVLO）、全端口 ±2000V HBM ESD 防护，抗静电与电压冲击能力强，同时支持大负载电容启动，无启动过冲。
（五）低纹波，适配精密供电
- 峰值电流控制：采用固定频率峰值电流控制模式，内置斜波补偿，输出电压纹波小，反馈基准电压精准至 1V±1%，保证输出电压精度；
- 软启动设计：内置300μS 软启动，上电时缓慢提升输出电压，消除启动过冲，避免对后端精密电路的冲击；
- 低漏电流：SW 开关节点漏电流≤1μA，FB 反馈引脚漏电仅 80nA，减少额外功耗，提升整体转换效率。
二、关键电气参数（典型值，T_J=25℃，VIN=24V）
| 功能类别 | 参数项 | 规格值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 输入特性 | 额定输入电压 | 4.2V~65V | 瞬态耐受 80V 浪涌 |
| 输入欠压锁定 | 4.2V（上升）/3.6V（下降） | - | |
| 静态工作电流 | 70μA | 无开关动作，VFB=1.2V | |
| 关断电流 | 4μA | EN 低电平 | |
| 功率管特性 | 高侧 MOS 管导通电阻 | 130mΩ（最大 160mΩ） | T_J=25℃ |
| 低侧 MOS 管导通电阻 | 95mΩ（最大 130mΩ） | T_J=25℃ | |
| 峰值电流限制 | 高侧 4.2A / 低侧 3.8A | 逐周期限制 | |
| 输出特性 | 最大输出电流 | 3A（持续） | - |
| FB 反馈基准电压 | 1.0V±1% | 输出电压调节基准 | |
| 频率特性 | 开关频率范围 | 200KHz~2MHz | RT 引脚外接电阻配置 |
| 最小导通时间 | 高侧 90ns / 低侧 160ns | 保证高频调节精度 | |
| 保护特性 | 过温保护 | 160℃（关闭）/145℃（恢复） | 结温，自恢复 |
| 短路打嗝模式 | 5ms 关闭 / 4ms 重启 | 重复至故障解除 | |
| 封装热特性 | 结到空气热阻 θJA | 42.9℃/W | 0 风条件 |
| 结到 PCB 热阻 θJB | 13.6℃/W | 超低热阻设计 |
三、引脚功能（ESOP-8 封装，含底部 EPAD 散热地）
芯片共 8 个功能引脚 + 底部 EPAD 散热焊盘（直接接系统 GND，需大面积覆铜），引脚布局优化适配 PCB 布线，核心功能如下：
| 引脚编号 | 引脚名称 | 核心功能与使用说明 |
|---|---|---|
| 1 | BOOT | 自举驱动引脚，与 SW 间接100nF/16V 以上陶瓷电容，就近贴装，为高侧 MOS 管提供驱动电压 |
| 2 | VIN | 电源输入引脚，接 4.2V~65V 输入，需贴装 4.7uF 以上 X7R/X5R 陶瓷电容到 GND，高压输入需增电解电容 |
| 3 | EN | 使能引脚，高电平（≥1.2V）使能，可外接分压电阻自定义输入启动电压，高压引脚，悬空不使能 |
| 4 | RT | 开关频率设置引脚，与 GND 间接电阻，配置 200KHz~2MHz 开关频率，推荐 1% 精度电阻 |
| 5 | FB | 输出电压反馈引脚，外接分压电阻到 VOUT 与 GND，基准电压 1V，走线需远离噪声源，避免纹波干扰 |
| 6 | VCC | 内部控制电路供电端，由内部 LDO 输出 5V，需贴装1uF~4.7uF/16V 陶瓷电容到 GND，就近贴装 |
| 7 | GND | 芯片信号地与功率地，与底部 EPAD 散热焊盘连通，需可靠接地 |
| 8 | SW | 开关节点，外接功率电感与 BOOT 电容，高频高 dv/dt 节点，走线需短且粗，远离敏感引脚 |
| EPAD | GND | 底部散热焊盘，超低热阻设计，需大面积覆铜并打多过孔接地，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（上分压）、R2（下分压）** 决定，内部基准电压 V_FB=1V，计算公式：
VOUT=1V×(1+R2R1)
设计要求：分压电阻阻值不超过 1MΩ，避免反馈回路抗干扰能力下降；推荐使用 1% 精度、温度系数＜100ppm 的金属膜电阻，保证输出电压精度；反馈电阻需紧靠 FB 引脚，走线尽量短。
（二）开关频率配置
开关频率由RT 引脚与 GND 间的电阻 R_RT配置，计算公式：
RRT(kΩ)=FS(kHz)81053−21
原厂典型匹配（1% 精度电阻），覆盖常用频率区间：
| 开关频率 | 200KHz | 400KHz | 1MHz | 2MHz |
|---|---|---|---|---|
| R_RT | 470kΩ | 200kΩ | 64.9kΩ | 18.7kΩ |
（三）关键外围元器件选型（原厂推荐）
芯片集成度高，仅需少量被动器件，核心选型需匹配电压、电流与开关频率，优先选用 X7R/X5R 陶瓷电容（低 ESR、高稳定性）：
| 器件符号 | 器件名称 | 推荐规格 | 关键要求 |
|---|---|---|---|
| C_VIN | 输入滤波电容 | 4.7uF~10uF / 耐压≥2×VIN，X7R/X5R | 就近贴装 VIN 与 GND，输入＞24V 需增 47uF 电解电容防浪涌 |
| C_BOOT | 自举电容 | 100nF/16V 以上，X7R/X5R | 紧贴 BOOT 与 SW 引脚，不可省 |
| C_VCC | VCC 滤波电容 | 1uF~4.7uF/16V，X7R/X5R | 紧贴 VCC 与 GND 引脚，保证 LDO 供电稳定 |
| C_OUT | 输出滤波电容 | 22uF~200uF / 耐压≥2×VOUT | 容值随频率升高而增大，降低输出纹波 |
| L1 | 功率电感 | 2.2μH~47μH，饱和电流≥1.4×IOUT_MAX | 频率越高电感值越小，需匹配负载电流 |
| D1（可选） | 续流二极管 | 60V/3A 肖特基二极管（SS36） | 高压大电流场景添加，远离芯片≥1cm，避免热量聚集 |
（四）热插拔防护设计
VIN 引脚在带电热插拔时易产生高压尖峰（可达 100V），需根据应用场景添加防护电路，原厂推荐两种方案：
- 低成本方案：VIN 端串联5Ω/2W 功率电阻，消除电压过冲，适合低电流（＜0.5A）场景，成本低但效率略有下降；
- 高效方案：VIN 端串联1Ω/2W 电阻 + 47uF/100V 电解电容（RC 吸收网络），兼顾过冲抑制与转换效率，适合大电流、高压输入场景。
五、工作原理
- 启动与软启动：VIN 电压高于欠压锁定阈值，EN 引脚为高电平时，芯片启动内部 LDO 并输出 5V 至 VCC，随后进入300μS 软启动过程，缓慢提升输出电压，消除启动过冲；
- 降压转换：采用峰值电流控制的同步降压拓扑，高侧 / 低侧 MOS 管交替导通，将高压输入转换为低压输出，通过 FB 引脚的电压反馈实时调节占空比，保证输出电压稳定；
- 模式切换：重载时工作在 CCM 模式，电感电流连续；轻载时自动切换为 DCM/PFM 模式，进入跳脉冲模式减少开关损耗；输入接近 / 低于输出时，进入近 100% 占空比的低压差模式；
- 保护触发：检测到过流、短路时，立即关闭输出并进入打嗝模式，反复尝试重启；检测到过温时，强制关闭输出，温度恢复后自动重启；输入欠压或 VCC 欠压时，关闭输出直至电压恢复；
- 关断模式：EN 引脚为低电平时，芯片进入关断模式，关断电流仅 4μA，几乎不消耗输入功耗。
六、PCB 布局核心规则
LGS54360 为高频功率器件，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、隔噪声、强散热：
- 功率回路最短化：VIN、SW、VOUT、GND 组成的功率回路，采用宽走线（≥20mil）、短路径，减小寄生电感与电阻，降低损耗与 EMI 干扰；
- 电容就近贴装：C_VIN、C_BOOT、C_VCC 必须紧贴对应引脚与 GND，尤其是 C_VIN，需最大限度减小输入回路面积，吸收高频开关噪声；
- 散热焊盘充分接地：底部 EPAD 散热焊盘需大面积覆铜，并打阵列过孔连接至底层地平面，多层板需在各层覆铜接地，最大化散热效率；
- 噪声节点隔离：SW、BOOT 为高频高噪声节点，走线需短且粗，远离 FB、RT 等敏感模拟引脚；敏感引脚需布置在屏蔽层下，避免噪声耦合；
- 反馈回路抗干扰：FB 引脚的分压电阻需紧靠 FB 引脚，FB 走线短且细，远离电感、SW、BOOT 等噪声源，防止输出电压纹波增大；
- 大电流覆铜：VIN、VOUT、GND 的大电流路径采用大面积覆铜（≥1oz 铜箔），降低导通损耗，同时辅助芯片散热；
- 可选器件布局：若添加肖特基二极管 D1，需远离芯片≥1cm，避免二极管发热与芯片热量叠加，导致芯片过温。
七、封装规格（超低热阻 ESOP-8）
为 8 引脚塑封 SOIC，带底部大面积 EPAD 散热焊盘，超低热阻设计，适配工业级贴片工艺，核心尺寸（单位：mm）：
- 本体尺寸：5.8~6.2（长）×3.8~4.0（宽），标称 6.0×3.9；
- 封装高度：1.7mm（MAX），引脚间距 1.27mm BSC，引脚宽度 0.31~0.51mm；
- 散热焊盘：标称 2.6×2.0mm，超低热阻设计，需充分覆铜并打多过孔接地；
- 卷装规格：4000pcs / 卷，Pin1 位于 Q1 象限，适配自动化贴片生产。
八、典型应用场景
- 工业电源系统：12V/24V/48V 工业电源总线转 5V/3.3V/12V，为工控板、传感器、执行器供电；
- 汽车与通信电源：车载宽电压电源、通信基站 48V 电源总线的降压转换，适配车辆与基站的宽电压波动场景；
- 宽电压输入设备：多节锂电池组、太阳能供电、便携式储能设备的降压供电，支持低压启动与宽电压输入；
- 精密仪器供电：测试设备、音频设备、医疗仪器的低纹波电源，精准的输出电压与低纹波满足精密电路需求；
- 消费电子：蓝牙音箱、电动工具、便携数码设备的内部降压电源，3A 大电流满足负载需求，超低功耗提升续航。
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