LGS5160C
Rev.A V1.0 Nov,2022
60V/3A 宽输出范围，低纹波，同步降压转换器
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描述
特性
■
输入电压范围：4V-60V
■
集成上下功率管，最大输出电流 3A
■
LGS5160C 是一款带内部开关的降压 DC/DC 稳压器，
输出电压范围：1V-VIN
■
具备 SKIP 控制模式，将低静态电流与高开关频率相结
合，可在广泛的负载电流范围内实现高效率的稳压。
工作频率可配置：200KHz~2MHz
■
SKIP 模 式 使 用 短 的 “ 突 发 ” 周 期 通 过 内 部 功 率
CCM/DCM/PFM 模式自适应切换
■
MOSFET 切换电感电流，然后是休眠周期，在休眠周
提供接近 100%占空比的超低输入输出压差
■
期中，电源开关关闭，负载电流由输出电容器提供。
内部环路补偿，简化系统设计
■
电源正常指示
■
保护功能：UVLO/OCP/SCP/OTP
■
在轻负载时，突发周期占总周期时间的一小部分，使
平均电源电流最小化，大大提高了轻负载时的效率。
支持大负载电容启动
■
结温范围为-40℃至+125℃
■
提供增强散热 ESOP-8 封装
■
LGS5160C 具有 4V-60V 的宽输入电压范围，从而最大
限度地减少对外部浪涌抑制组件的需求。使其成为宽
输入电源范围工业和高电池节数电池组应用的理想选
所有端口都具备±2000V(HBM)ESD 保护
择。
LGS5160C 具有低阻值 130mΩ高侧和 95mΩ低侧功率
应用
管,可提供至少 3A 的输出电流能力，具有出色的负载和
■
工控系统电源
■
低纹波低噪声电源
■
线路瞬态响应。
宽电压输入范围电源
VIN
CIN
LGS5160C 可应用于多种应用中，以有效地调节更高
的电压。此稳压器非常适合 48V 电源总线范围。附加
BST
VIN
CBS
REN H
EN
功能包括：软启动，热关机，UVLO 欠压锁定，门驱
L
SW
VOUT
RFBH
REN L
FB
PG
FREQ
VCC
RT
GND
RPG
CVCC
图 1 典型应用拓扑
RFBL
Cff COU T
动器欠压锁定，最大占空比限制定时器，和智能电流
限制关闭定时器。井且集成了输出短路保护，在 FB 电
压较低时提供 HICCUP 模式以避免短路时过热。
型号
Part
Package
LGS5160CEP
Top Mark
ESOP-8
22:生产年份. 50:生产周
产品数据信息截止到手册发布日期。参数规格以最新版本信息为准。如有更改恕不另行通知。
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绝对最大值
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（ ）
†
表1
参数
范围
引脚至 GND 电压（BST）
-0.3V~SW+5.5V
引脚至 GND 电压（VIN,SW,EN）
引脚至 GND 电压(FB,FREQ, VCC)
引脚至 GND 电压(PG)
储存温度
-0.3V~5.5V
-0.3V~36V
-65℃ to 150℃
工作结温
†
-0.3V~65V
-40℃ to 150℃
注： 如果器件工作条件超过上述“绝对最大值”，可能引起器件永久性损坏。这仅是极限参数，不建议器件在极限值或超过上述极限值的条件下工
作。器件长时间工作在极限条件下可能会影响其可靠性。
ESD 等级
表2
参数
范围
ESD 额定值（CDM）
±1KV
ESD 额定值（HBM）
ESD 警告
±2KV
ESD(静电放电）敏感器件。
带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇
到高能量 ESD 时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的 ESD 防范措施，以避免器件性能下降或
功能丧失。
推荐工作条件
表3
参数
范围
EN
FB
PG
-0.3V~60V
-0.3V~1.1V
-0.3V~30V
VIN
输出电压 VOUT
输出电流 IOUT
工作结温
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4V~60V
1V~VIN
0A~3A
-40℃ to 125℃
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引脚排列
ESOP-8 Package
Top View
SW
1
8
VIN
BST
2
7
EN
6
PG
5
FB
VCC
3
FREQ
4
EP
GND
图 2 封装与引脚排列
引脚功能
表 4 引脚功能描述
引脚编号
引脚名称
2
BST
自举驱动电源。需要在 BST 和 SW 之间连接容值至少 100nF 的高质量陶瓷电容器，
3
VCC
提供内部控制电路供电的电源，须在 VCC 和 GND 之间连接一个 1uF~4.7uF 的陶瓷
4
FREQ
降压器工作频率设定引脚，在 FREQ 和 GND 之间连接一个合适的电阻，可调节开关
6
PG
5
FB
7
EN
8
VIN
EP
GND
1
SW
说明
内部功率开关节点。外部连接功率电感和 CBST 电容。
以偏置内部高压侧栅极驱动器。
去耦电容，尽量靠近芯片引脚。
频率从 200KHz~2MHz。
Open-drain 指示降压器输出电压正常的信号，当输出正常时，PG 停止下拉。
输出电压反馈引脚。通过 VOUT 和 GND 之间配置分压比，可以调节输出电压。
稳压器输出使能引脚，置高使能输出。可以通过配置外部电阻分压，实现 VIN 的可
设置欠压保护。
输入电源引脚。内部连接到上桥的功率 MOSFET 以及 VIN 线性电源。必须 在 VIN
和 GND 之间连接一个或多个去耦合陶瓷电容，尽量靠近管脚。
金属散热盘，作为 GND 使用。
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技术规格
除非有特殊说明，否则极限值适用于-40℃至+125℃的工作结温度（TJ）范围。最小和最大限值通过试验、设计或统
计相关性规定。典型值代表 TJ=25℃时最可能的参数规范，仅供参考。所有电压都是相对于 GND。
表 5 参数指标
参数
输入特性
VIN
测试条件
推荐输入电压范围
VIN 欠压保护阈值
VIN_GD
VCCIN 欠压保护阈值
VCCIN_GD
VIN 等效静态电流
IQ
4
4
uA
VIN=24V
VFB_acc
FB 反馈电压
FB 引脚
IFB_leak
FB 漏电电流
RDS_HS（1）
上管 RDSON
PWM 相关
RDS_LS（1）
lPeak_HS
下管 RDSON
上管电流限制
4.8
SW 漏电流
ISW.LKG
开关频率精度
FSW
开关频率范围
FSW_range
DMAX
最大占空比
V
V
V
VIN=24V，VCCIN=0V
20
mA
0.99
1.0
1.01
V
1.003
V
80
nA
TJ= 25℃
130
160
mΩ
TJ= 25℃
95
130
mΩ
下管电流过零
IZCD
5.2
3.5
3.2
下管电流限制
IPeak_LS
5.0
Rising
Falling
FB 跳周期阈值
VFB_skip
V
uA
VCC 输出电压
VCC 短路电流（VIN 供电）
60
130
VCC
ISC_VCC
单位
V
V
V
V
EN=0, VIN=60V
VCC 欠压保护
最大值
4
3.6
3.9
3.5
关机电流
VCC_GD
典型值
Rising
Falling
Rising
Falling
VIN=EN=24V, VFB=1.2V
VCCIN= 0V, No switch
ISD
VCC 特性
最小值
PWM Operation
RFREQ = 62k
0.9
with 1% RFREQ
0.2
3.7
A
3.3
A
50
mA
1.0
1
uA
1.1
MHz
2.0
MHz
98
%
90
ns
下管最小导通时间
5
us
90
ns
ms
TSCP_HICCUP
短路保护打嗝等待时间
5
4
ms
VEN_H
EN 高逻辑门限
THSON.MIN（2）
（2）
THSON.MAX
TLSON.MIN（2）
TSCP_HOLD
EN 引脚
上管最小导通时间
VIN=12.2V，VOUT=12V
上管最长导通时间
短路保护触发时间
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1.1
V
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EN 低逻辑门限
VEN_L
EN 欠压保护上升沿
VEN_UV_R
EN 欠压保护下降沿
VEN_UV_F
ILKG-EN
PG 引脚
VPG_UV
EN 输入电流
EN < 60V
PG 欠压下降阈值
% of FB voltage
全局热保护特性
1.2
1.21
V
1.14
1.15
1.16
V
1
uA
87%
V
118%
V
83%
85%
% of FB voltage
PG 过压恢复滞环
% of FB voltage
1%
过温保护
TJ Rising
160
TJ Falling
145
硅核到周围空气的热阻系数
0 LFPM Air Flow
42.9
% of FB voltage
V
1.19
PG 欠压恢复滞环
PG 过压上升阈值
VPG_OV
0.5
2%
112%
115%
(2)
TOTP-R
TOTP-F
热阻系数(2)
θJA
θJB
θJCtop
𝛹𝛹 JB
过温保护解除
硅核到 PCB 板表面的热阻系数
硅核到封装上表面的热阻系数
硅核到 PCB 板表面的热阻系数
(1) 在封装引脚上测试。
13.6
54
13.8
℃
℃
℃/W
℃/W
℃/W
℃/W
(2) 设计保证。未经生产测试。
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典型特性
若无特别说明，测试条件为 VIN=24V, VOUT=5V, FS=400kHz, L=10µH, COUT=100µF, CFF=47pF.
95%
95%
85%
75%
65%
Efficiency
Efficiency
85%
VIN=12V
75%
65%
VIN=12V
VIN=24V
VIN=36V
55%
VIN=60V
0.1
1
45%
0.01
10
Output Current(A)
图 3. Fs=400kHz 效率
90%
5.03
85%
VIN=48V
0.1
1
10
Output Current(A)
图 4. Fs=1MHz 效率
5.02
80%
5.01
75%
70%
Output Voltage(V)
Efficiency
VIN=36V
VIN=48V
45%
0.01
65%
60%
55%
VIN=12V
50%
VIN=24V
45%
0.01
0.1
1
5
4.99
4.98
4.96
0.01
10
0.1
1
10
Output Current(A)
图 5. Fs=2MHz 效率
5.1
VIN=12V
VIN=24V
VIN=36V
VIN=48V
VIN=60V
4.97
Output Current(A)
5.1
5.08
图 6. Fs=400kHz VOUT 特性
5.08
5.06
5.06
Output Voltage(V)
5.04
Output Voltage(V)
VIN=24V
55%
5.02
5
4.98
VIN=12V
VIN=24V
VIN=36V
VIN=48V
4.96
4.94
0.01
0.1
1
Output Current(A)
图 7. Fs=1MHz VOUT 特性
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10
5.04
5.02
5
4.98
4.96
0.01
VIN=12V
VIN=24V
0.1
1
10
Output Current(A)
图 8. Fs=2MHz VOUT 特性
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典型特性
若无特别说明，测试条件为 VIN=24V, VOUT=5V, FS=400kHz, L=10µH, COUT=100µF, CFF=47pF.
图 9. PFM 模式的开关波形
图 10. PWM 中 DCM 模式的开关波形
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=10mA
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=300mA
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=3A
VIN=5.2V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=3A
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=0A
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=3A
图 11. PWM 模式的开关波形
图 13. 空载 EN 开机
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图 12. Dropout 模式的开关波形
图 14.满载 EN 开机
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典型特性
若无特别说明，测试条件为 VIN=24V, VOUT=5V, FS=400kHz, L=10µH, COUT=100µF, CFF=47pF.
图 15. 空载 EN 关机
图 16. 满载 EN 关机
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=0A
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=3A
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=0A
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=3A
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=0A
VIN=24V,VOUT=5V,FS=400kHz,Iout=3A
图 17. 开机波形 (EN 连接到 VIN)
图 19.关机波形 (EN 连接到 VIN)
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图 18. 开机波形(EN 连接到 VIN)
图 20. 关机波形(EN 连接到 VIN)
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典型特性
若无特别说明，测试条件为 VIN=24V, VOUT=5V, FS=400kHz, L=10µH, COUT=100µF, CFF=47pF.
图 21.预充电电压开机
图 22. 跟踪外部电压
图 23.负载跳变
图 24. VIN 跳变
IOUT=1.5-3A
图 25. 输出短路和 Hiccup 模式
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VIN=12V-60V
图 26. 输出短路恢复
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功能框图
GND
VCC
VCCIN
LDO
VCCIN
BST
VIN
VCC
LDO
VIN
BST
Charge
VIN
ISNS_H
REF/SS
EA
PWM
FB
ISNS_H
Control
Logic
REF
SW
PFM
VCC
FB
EN
Bandgap
PG
Power
good
OSC
FREQ
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Frequency
foldback
图 27 内部功能框图
OCP/SCP
ZCD/OTP
ISNS_L
PGND
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应用信息：高效率降压开关稳压器
概述
LGS5160C 是一款高效率，高功率密度地同步降压转换器。该芯片的输入电压范围为 4V 到 60V，内部集成上下功率
MOS 管，可以输出高达 3A 的负载电流。并可以提供从 1V 到 VIN 的稳定输出电压。
LGS5160C 具备 SKIP 控制模式，将低静态电流与高开关频率相结合，可在广泛的负载电流范围内实现高效率。采用
集成内部补偿的固定频率峰值电流控制模式，从而缩短设计时间，并且需要更少的外部器件。LGS5160C 通过外接电
阻调节开关频率，调节范围为 200kHz~2MHz。宽开关频率范围允许芯片根据不同需求进行优化，适应较高频率的小
体积需求或者较低频率的高效电源。此外，LGS5160C 可以工作在接近 100%最大占空比下以实现尽可能的输入输出
压差。LGS5160C 集成了旁路 LDO 线性电源，可以通过外接低电压电源来产生 VCC，进一步提高芯片在高压输入情
况下轻载效率。该芯片提供旁路 LDO 的自动检测与切换电路，当旁路 LDO 直接连接到 VOUT 且 VOUT 上升到切换阈
值以上时，可以实现内部 LDO 输入电源由 VIN 转换成 VOUT 的无缝切换。
LGS5160C 还提供其他多种功能，包括外置电阻调节输出电压，可选择内置软起动或外部可调节软起动，输出电压跟
随功能，电源良好标志。保护功能包括逐周期的峰值电流与谷值电流限制，打嗝模式的输出短路保护，应对热插拔应
用的输入过压保护，热关断与自恢复，以及精准的输入欠压保护。
EN 使能
EN 引脚的电压控制 LGS5160C 内部 VCC LDO 线性电源与同步降压转换器的输出 VOUT 的开启与关断。当 VEN 低于
VEN_L 时芯片进入关断模式保持低功耗待机状态，此时芯片输入电流最大不会超过 1uA。
EN 引脚拥有一个精准的阈值 VEN_UV 来控制 LGS5160C 的启动与关闭。当 EN 电压上升到该阈值以上时，开始允许芯
片输出。在实际应用中，在 VIN 与 GND 引脚之间串联两颗电阻，并将两颗电阻的中心点连接到 EN 引脚，通过两个
电阻实现可调节输入 UVLO 保护。该 UVLO 值可由下式决定：
内部 LDO 线性电源
𝑉𝑉𝐼𝐼𝐼𝐼_𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = (1 +
𝑅𝑅𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸
) × 𝑉𝑉𝐸𝐸𝐸𝐸_𝑈𝑈𝑈𝑈_𝑅𝑅
𝑅𝑅𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸
LGS5160C 内部集成了一个 LDO 线性电源，为控制电路与 MOSFET 驱动器提供 VCC 电源。VCC 的标称电压为 5V，
该引脚必须通过一个 1uF-4.7uF 的陶瓷去耦电容尽可能靠近该引脚并连接到 GND。
电源正常标志(Power Good)
PG 引脚连接至一个内部 MOSFET 的漏极，PG 引脚需要通过一个外部电阻上拉至 VCC 或者外部电源。PG 引脚检测
到的电压不得超过 36V，可用电阻分压器从较高电压分压。上拉电阻的阻值典型范围为 10kΩ到 100kΩ。当 FB 电压
在电源正常范围内时，PG 内部 MOSFET 关闭，PG 引脚处于高电平状态。反之，当 FB 电压超出正常输出允许范围
时，通常为高于内部参考电压+15%或者低于-15%，PG 引脚内部 MOSFET 打开，PG 引脚电压被拉低以指示电源故
障。
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应用信息：高效率降压开关稳压器
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输出电压 VOUT 与 FB 引脚
LGS5160C 的电压调节回路会将 FB 电压调节至与内部参考电压相同，可以该改变上分压阻 RFBT 与下分压阻 RFBB 的电
阻比例来调节输出电压大小。请将电阻分压器连接在输出节点与地之间，其中点连接至 FB 引脚。其中 VFB 的稳态电
压通常为 1V。RFBB 可通过下式计算得出：
𝑅𝑅𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 = (
𝑉𝑉𝐹𝐹𝐹𝐹
) × 𝑅𝑅𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹
𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 − 𝑉𝑉𝐹𝐹𝐹𝐹
RFBB 的选择取决于应用环境，较大的分压电阻可以减少流过分压网络的电流，但过大的阻值会使反馈回路更容易受到
噪声的影响，建议 RFBB 取值最大不要超过 1MΩ。较大的精度误差与温度系数会影响输出电压的控制精度，推荐使用
精度误差不超过 1%，温度系数小于 100ppm 的电阻。
反馈回路因保持远离 PCB 噪声干扰的地方，可参考后文给出 PCB 布局参考。
内部补偿与 CFF
LGS5160C 的内部补偿使得芯片在整个工作频率和输出电压范围内都是稳定的。根据输出电压的不同，补偿回路的相
位裕度可能出现较低的场景。建议将一个外部前馈电容 CFF 与上分压电阻 RFBT 并联，以获得最佳的瞬态性能。详情
请见图。
前馈电容 CFF 与 RFBT 并联，在控制回路的穿越频率前加上零点以提高相位裕度。零点频率可以通过下式得出：
同时还引入了极点，该极点频率：
𝑓𝑓𝑍𝑍−𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 =
𝑓𝑓𝑃𝑃−𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 =
1
2𝜋𝜋 × 𝑅𝑅𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 × 𝐶𝐶𝐹𝐹𝐹𝐹
1
2𝜋𝜋 × 𝐶𝐶𝐹𝐹𝐹𝐹 × (𝑅𝑅𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 //𝑅𝑅𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 )
不同输出电容组合设计需要不同的 CFF。不同类型的电容器具有不同的等效串联电阻(ESR)。陶瓷电容 ESR 最小，CFF
要求最高。电解电容具有更大的 ESR，ESR 产生的零点频率将足够低，从而可以提高在穿越频率之前的相位。在输
出端使用大 ESR 电容的设计可能不需要任何 CFF，ESR 零点频率如下式：
BST 与 SW 引脚
𝑓𝑓𝑍𝑍−𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸 =
1
2𝜋𝜋 × 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸 × 𝐶𝐶𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂
LGS5160C 需要在 BST 与 SW 引脚之间外加一个小的陶瓷电容，为高侧 MOSFET 提供栅极驱动电压。当高侧
MOSFET 关闭且低侧 MOSFET 导通时，CBST 电容充电。该陶瓷电容推荐使用 0.47uF，连接在 BST 与 SW 之间以便
正常工作。建议使用 X7R 或 X5R 级介质陶瓷电容，因为其具有稳定的温度和电压特性。陶瓷电容的额定电压应该为
16V 或者更高。
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应用信息：高效率降压开关稳压器
开关频率与 FREQ 引脚
LGS5160C 的开关频率可由连接在 FREQ 引脚与 GND 之间的外部电阻 RFREQ 决定，其调节范围在 200kHz 至
2.5MHz 之间。RFREQ 可由下列公式计算得到：
RFREQ 阻值与开关频率关系曲线如下图所示
𝑅𝑅𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 (𝑘𝑘𝛺𝛺) =
81053
− 21
𝐹𝐹𝑠𝑠(𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘)
500
450
400
RT(kΩ)
350
300
250
200
150
100
50
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
FS(kHz)
对于常见开关频率，RFREQ 的设置可以参考下表
表6
RFREQ(kΩ)
Fs(kHz)
10
2500
18.7
2000
33
1500
64.9
1000
160
500
200
400
470
200
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应用信息：高效率降压开关稳压器
Low Drop-Out 模式
当输入电压接近设定的输出电压时，LGS5160C 会进入 Low Drop-Out 模式。此时高侧功率管单个周期导通时间允许
超过设定的开关周期，导通时间会随着输入电压自动调整来保持对输出电压的控制。当输入电压低于设定的输出电压
时，高侧功率管的最大导通时间限制在 THSON.MAX，此时低侧功率管会短暂导通 TLSON.MIN 来实现对 CBST 的充电。保证
CBST 有足够电压来维持高侧功率管驱动电路的正常工作。
过流保护与短路保护
LGS5160C 通过对电感电流峰值与谷值的逐周期限制来防止过流情况。如果过流情况出现持续存在，则会触发打嗝模
式防止芯片过热。
高侧 MOSFET 过流保护是通过峰值电流控制模式的特性实现的。误差放大器的输出减去每个开关周期的斜波补偿后
与采样得到的高侧功率管电流进行比较，详情请参考功能框图。故高侧功率管的峰值电流受到误差放大器最大输出钳
制，从而达到逐周期峰值电流限制的能力。
在低侧 MOSFET 导通期间，LGS5160C 会检测低侧功率管的电流并与谷底限流阈值进行比较。当低侧功率管电流高
于谷底限流阈值时，将不允许高侧功率管导通，直到低侧功率管低于谷底限流阈值。
当高侧功率管电流触发误差放大器限制同时电源正常指示标志下拉，LGS5160C 会进入打嗝(Hiccup)模式。此时芯片
将会关闭输出并保持 5ms 后芯片尝试重启，如果过流或者短路故障状态仍然存在则重复打嗝直到故障状态结束。
Hiccup 模式在严重过流或者短路条件下降低功耗，防止过热对芯片造成损坏。
过温保护
热过载保护电路将结温限制在 160℃(典型值）以下。在极端条件下（即高环境温度和/或高功耗）,当结温开始升至
160℃以上时，过温保护即被激活，系统将会强制关闭稳压器输出。当结温降至 145°C 以下时，OTP 状态就会解锁，
稳压器输出重新开启，输出电流恢复为正常工作值。热过载保护旨在保护器件免受瞬间偶然过载条件发生时的影响。
本器件的保证工作结温范围为-40°C 至 125°C。高结温会降低工作寿命；结温长时间高 125°C 时，器件寿命会缩短。
请注意，与这些规格一致的最高环境温度取决于具体工作条件以及电路板布局、额定封装热阻和其他环境因素。
结温(TJ，单位为℃)根据环境温度(TA，单位为℃)和功耗(PD 单位为 W)计算，计算公式如下：
其中 θJA(单位为℃/W)为封装热阻。
输入欠压锁定
𝑻𝑻𝑱𝑱 = 𝑻𝑻𝑨𝑨 + �𝑷𝑷𝑫𝑫 × 𝜽𝜽𝑱𝑱𝑱𝑱 �
在器件 VIN 引脚上包含一个内部欠压锁定电路。当 VIN 电压低于 UVLO 的下降阈值，会触发 UVLO 保护，关闭稳压
器输出。该 UVLO 的上升阈值约为 4V，VIN 达到此电压以上移除 UVLO 后，控制器会进入软启动过程。
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应用信息：高效率降压开关稳压器（概述）
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SKIP 跳脉冲模式
LGS5160C 内置跳脉冲电路；在轻负载时，该电路接通；仅在必要时切换，将输出电压保持在规定范围内。这样可以
降低开关损耗，让驱动器在轻负载条件下保持较高效率。
在跳脉冲模式下,当输出电压跌至规定值以下时，LGS5160C 进入 PWM 模式，并停留数个振荡器周期，使输出电压升
至规定范围。在突发脉冲之间的等待时间内，功率开关断开，由输出电容提供所有负载电流。由于输出电压会不定期
地骤降和恢复，因此这种模式下的输出电压纹波大于 PWM 工作模式下的纹波。
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应用信息：典型应用电路
全功能应用电路图
VIN
BST
VIN
RENH
CIN
EN
CBS
LGS5160
RBS
L
VOUT
SW
RFBT
RENL
CFF COUT
FB
PG
FREQ
VCC
RFREQ
GND
RPG
RFBB
CVCC
图 28 DC-DC 降压模式典型应用拓扑
NOTE：
（1）
输入电容推荐使用 10uF 的 X7R 或 X5R 的陶瓷电容，并尽量贴近电源输入引脚 4 和 5 放置
（3）
RBS 建议选择 0.5Ω以上电阻，最大阻值不超过 1Ω。
（2）
CBS 请选择耐压 16V 以上的陶瓷电容，并尽量贴近引脚 1 和 6 放置
参考物料清单
表7
参考序号
描述
生产商序号
生产商
CIN
4.7uF/100V, 1206, X7S
GRM31CC72A475KE11L
muRata
COUT
47uF/16V, 1210, X5R
GRM32ER61C476KE15L
muRata
CBS
470nF/50V, 0805, X7R
CC0805KKX7R8BB474
YAGEO
CVCC
2.2uF/16V, 0603, X5R
CL10A225KO8NNNC
SAMSUNG
CFF
47pF/50V, 0603, C0G
CL10C470JC8NNNC
SAMSUNG
RFBT
1MΩ
RFBB
432kΩ
RPG, RENL
100kΩ
RFREQ
162kΩ
RENH
10kΩ
L
10uH
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说明
输出电感电容使
用请参照表 8
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应用信息：典型应用电路
表 8.典型应用外部器件表
RFREQ(kΩ)
VOUT(V)
VIN_Range (V)
COUT(uF)(3)
L(uH)(2)
RFBT(kΩ)(5)
RFBB(kΩ)(5)
CFF(pF)(6)
3.3
4-15(1)
47
2.2
1000
432
47
5
5-24(1)
47
2.2
1000
249
47
12
12-60(4)
22
8.2
1000
90.9
NA
24
24-60(4)
22
15
1000
43.2
NA
1
4-9(1)
100
2.2
Short
Open
Short
3.3
4-30(1)
100
6.8
1000
432
47
5
5-60
100
8.2
1000
249
47
12
12-60
22
18
1000
90.9
NA
24
24-60
22
27
1000
43.2
NA
1
4-21(1)
200
4.7
Short
Open
Short
3.3
4-60
100
10
1000
432
47
5
5-60
100
10
1000
249
47
12
12-60
22
22
1000
90.9
NA
24
24-60
22
47
1000
43.2
NA
Fs=2MHz
18.7kΩ
Fs=1MHz
64.9kΩ
Fs=400kHz
200kΩ
注：
1)
2)
3)
4)
5)
最大输入电压受到最小导通时间 TON_MIN 限制。
电感值计算基于典型值 VIN=24V。
所有的 COUT 容值均为降额之后的值，使用陶瓷电容时需要添加更多电容。
在高频情况下，受到温度保护限制，较高电压下可能无法提供满载电流。
在大 ESR 输出电容的场景有充足的相位裕度，不需要 CFF。
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应用信息：器件选择建议与计算
输出设置电压
输出电压 VOUT 由 FB 引脚对 VOUT 与 GND 之间的分压电阻决定，可根据下式选择电阻值:
𝑉𝑉𝐹𝐹𝐹𝐹
) × 𝑅𝑅𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹
𝑅𝑅𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 = (
𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 − 𝑉𝑉𝐹𝐹𝐹𝐹
其中 VFB 为内部基准电压。上分压电阻 RFBT 一般选择不大于 1MΩ的电阻，过大的阻值会减弱反馈电路的抗干扰能
力，过小的阻值会增大静态电流，降低轻载效率。
设置开关频率电阻
开关频率 Fs 由 FREQ 引脚与 GND 之间的外部电阻 RT 决定，可根据下列公式来计算 RT 阻值，建议使用 1%精度电
阻。
𝑅𝑅𝑇𝑇 (𝑘𝑘𝛺𝛺) =
输入电容选择
81053
− 21
𝐹𝐹𝑠𝑠(𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘)
在典型应用场景中，推荐使用 4.7uF-10uF 的 X7R 或者 X5R 材质的陶瓷电容，该电容需要具有足够的额定电压。为了
补偿陶瓷电容的直流偏置导致的降额，建议额定电压为最大输入电压的两倍。同时也推荐使用尽可能靠近 VIN 与 GND
引脚的小封装电容吸收高频开关噪声，如 0603 封装，0.1uF 的陶瓷电容。
电感选择
电感的选择需要考虑以下几个方面：
(1) 选择电感提供所需的电流纹波。建议选择电流纹波约为当前最大输出电流的 20%-40%，电感计算公式如下：
𝐿𝐿 =
𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 × �1 − 𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 /𝑉𝑉𝐼𝐼𝐼𝐼,𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 �
𝑓𝑓𝑆𝑆𝑆𝑆 × 𝐼𝐼𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂(𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀) × 𝐾𝐾
其中𝑓𝑓𝑆𝑆𝑆𝑆 为开关频率，𝐼𝐼𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂(𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀) 为 LED 电流，常数𝐾𝐾是电感电流纹波的百分比。
对于 LGS5160C 绝大多数典型应用电路中电感最佳选择范围是 2.2µH 到 15µH。
(2) 为保证电路安全，必须选择电感的饱和电流额定值大于满载条件下的峰值电流，推荐选取电感饱和电流超过正常
工作时电感电流峰 30%—40%。电感的峰值电流可依照以下公式计算：
输出电容选择
𝐼𝐼𝐿𝐿(𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃) = 𝐼𝐼𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂(𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀) +
𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 × �1 − 𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 /𝑉𝑉𝐼𝐼𝐼𝐼,𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 �
2 × 𝑓𝑓𝑆𝑆𝑆𝑆 × 𝐿𝐿
LGS5160C 允许使用的输出电容值范围比较广，为保证成本和较小的体积，尽量选择合适的输出电容。实际应用中，
输出电容会直接影响输出电流瞬态响应时的电压过冲/欠冲和输出电压的纹波。当负载发生瞬态变化时，输出电容需
要在环路调节完成前提供电荷,瞬态电压变化值∆𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 可由以下公式计算：
∆𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 = ∆I𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 ∗ 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸
其中∆I𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 表示负载电流的跳变值，ESR 为输出电容的等效串联电阻值。
输出电压纹波主要是由两部分组成：一是电感电流纹波流过输出电容的 ESR 引起的，二是电感电流纹波对输出电容充
放电引起的。
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∆𝑉𝑉𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂−𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 =
∆𝐼𝐼𝐿𝐿
8 × 𝐶𝐶𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 × 𝐹𝐹𝑆𝑆𝑆𝑆
+ ∆𝐼𝐼𝐿𝐿 × 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸
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应用信息：器件选择建议与计算
其中∆𝐼𝐼𝐿𝐿 表示电感纹波电流，𝐹𝐹𝑆𝑆𝑆𝑆 表示 MOSFET 开关频率
为了在瞬态变化中保持较小的输出电压过冲或欠冲、减小输出纹波，需要电容具有较大的容值和较小的 ESR，这也会使成本
和体积增加，选择合适的输出电容至关重要。
CVCC 电容
VCC 引脚是 LGS5160C 内部 LDO 的输出，用于 LGS5160C 内部控制电路供电与两个内部集成 MOSFET 的驱动。这
个 LDO 的输入来自于 VIN 或者 VCCIN(详情请参照内部功能框图)。为了保证电压稳定性，推荐将一颗 1uF-4.7uF 陶
瓷电容尽可能放置在靠近 VCC 与 GND 引脚，额定电压推荐 10V 以上。
CVCCIN 电容
该引脚为内部 LDO 的一个输入。当不连接 VCCIN 引脚时，LDO 的输入在内部将连接到 VIN。由于 LDO 的特性，输
入与输出之间压差会影响 LDO 效率。对于输出电压在 5V 以上的应用环境中，可以将 VCCIN 引脚连接到输出电压上
以获得更高的轻载效率。若采用此方法，推荐在紧靠 VCCIN 与 GND 的位置放置一个 1uF 的陶瓷电容，作为内部 LDO
的输入电容。
CBST 电容
CBST 电容是 LGS5160C 应用中的自举电容，用于高侧功率管的驱动。为了保证电压的稳定性，建议在紧靠 BST 与
SW 引脚位置放一颗 0.1uF-1uF 的陶瓷电容，额定电压在 16V 以上。
欠压锁定(UVLO)设置
LGS5160C 可以实使用 RENH 与 RENL 组成的外部分压电阻网络调整输入欠压锁定(UVLO)。RENH 连接在 VIN 引脚与 EN
引脚之间。RENL 连接在 EN 引脚与 GND 引脚之间。UVLO 值将由下式决定:
𝑉𝑉𝐼𝐼𝐼𝐼_𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = (1 +
𝑅𝑅𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸
) × 𝑉𝑉𝐸𝐸𝐸𝐸_𝑈𝑈𝑈𝑈_𝑅𝑅
𝑅𝑅𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸
其中𝑉𝑉𝐸𝐸𝐸𝐸_𝑈𝑈𝑈𝑈_𝑅𝑅 为 EN 功能开启阈值，需要注意的是设定的𝑉𝑉𝐼𝐼𝐼𝐼_𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 需要高于 VIN 引脚上的内置欠压锁定值 4V。
RPG 设置
PG 引脚需要通过一个外部电阻上拉至 VCC 或者一个外部电压源，引脚推荐上拉电阻值范围为 10kΩ-100kΩ 。
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PCB 版图
布线原则
开关电源的性能与 PCB 布线息息相关。LGS5160C 在管脚的位置的分配上充分考虑了 PCB 布线上的优化需求，比如
VIN 和 GND 管脚在相邻的位置，方便放置 VIN 旁路电容。如下图所示，降压型开关电源的输入端电流有着很高的
di/dt 变化率，这部分电流在暂态变化时由 VIN 管脚流入芯片，经上桥臂开关管，经下桥臂开关管，从 GND 管脚流出
芯片。在离 VIN 和 GND 管脚最近的地方放置高频旁路电容，从而降低这个电流环路的衍生电感，是提高开关电源性
能和降低 EMI 污染的最有效的办法。另外 SW 上的电压有着很高的 dv/dt 变化率，所以在制作 PCB 版图时，要尽量
缩短 SW 走线；敏感的信号线要避免离 SW 过近。
VIN
SW
VIN
L
VOUT
Vsw
high dv/dt
CIN
ICIN
COUT
high di/dt
GND
GND
Figure 29. LGS5160C 简化应用电路
为了达到最佳的工作效率、散热和 EMI 性能，我们建议在 PCB 布线上，遵循以下基本规则。
1. 高频旁路陶瓷电容 CIN 至关重要，需要将它们放在 LGS5160C 的 VIN 和 GND 管脚附近，尽量减小高频输入电流
的回路面积；根据滤波需求，如果需要多个输入电容，把小封装（比如 0603）的陶瓷电容放置在离管脚最近的地方，
可以有降低高频噪音的最佳效果；
2. VIN、VOUT 和 GND 的大电流回路采用尽量宽且短的连线；
3. VCC 的旁路电容布置要靠近管脚，并且用尽量短的连线回到芯片的 GND 管脚；
4. 推荐使用 4 层板，LGS5160C 的散热焊盘通过阵列过孔的形式连接到每一层。并将第一个中间层作为地层，可以同
时起到散热和屏蔽的作用；各层都采用尽量大的 GND 覆铜，达到充分散热的效果；
5. SW 网络包含大量高频噪音，因此管脚的连线需尽量短，同时也要有足够的宽度导通电流；
6. 敏感的模拟信号，如 FB 和 FREQ，需远离 SW，BST 网络，以及避免离电感太近，可以考虑将走线布置在屏蔽
层以下信号层的方式；
7. FB 连接的反馈电阻尽量靠近管脚，并且尽量缩短 FB 的走线长度，以减少噪音引入；
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布线实例
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在其他层尽量保留完整的地层，尤
其需要在SW等噪音节点和LGS5160
C的下方保持完整，利于屏蔽和散热
VOUT
SW走线尽量短且面
积小，但同时要有足
VIN，VOUT，GND大电流回路采用宽
且短的连线并尽量减小回路面积
GND
VIN
COUT
L
VOUT采样点和走线都要远离
SW,BST,VIN等高噪音节点
CIN
且布置在屏蔽层以下
旁路陶瓷电容CIN紧贴
够的宽度导通大电流
VIN
8
BST
EN
7
VCC
PG
6
FREQ
FB
5
1
SW
2
3
PAD(9)
VIN和GND 管脚
CBST
RBST与CBST电容串联，
紧靠管脚放置
Cvcc电容靠近管脚，并
采用尽最短的走线回到
GND,可采用阵列过孔
连接到地层
RBST
CVCC
RT
4
PG与VCC之间用一个电
阻连接
RPG
RFBT
RFBB
在空余的地方覆地，利
于LGS5160C 的散热
FB走线尽量短且细，减
少噪音耦合
CFF
反馈电阻直接连到GND
GND
表示到地的过孔
表示与线连接的过孔
PAD上推荐使用10mil的阵列过孔连接到地层
Figure 30. ESOP8 封装典型应用 PCB layout
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封装外形描述(ESOP8)
具备底部 EPAD 的 8 引脚塑封 SOIC
6.00 TYP
C
[5.80-6. 20]
A
PIN 1 ID AREA
SEATING PLANE
6X 1.27
0.1
8
1
4.90 TYP
2X
[4.8 0-5.00]
3.81
C
4
5
3.90 TYP
B
[3.8 0-4.00]
4X ( 0 -15 )
8X [0.31-0.51]
0.25
C A B
1.75
MAX
[0.1 9-0.25]
4X ( 0 -15 )
SEE DETAIL A
PIN 1 ID AREA
1
3.40
3.30
3.20
8
EXPOSED
THERMAL PAD
0.25
EP
0.04-0.12
0 -8
5
4
2.50
2.40
2.30
注：
（1）
所有的数据单位都是亳米，括号内的任何尺寸仅供参考。
（3）
此尺寸不包括塑模毛边，突起，或水口毛刺。
（2）
（4）
[0.50-0.80
DETAIL A
1.04
TYPICAL
本图如有更改，恕不另行通知。
此尺寸不包括塑模毛边。
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TAPE AND REEL INFORMALEGEND-SION
*ALL dimensions are nominal
Device
Package
Type
Package
Drawing
Pins
SPQ
Pin1
Quadrant
LGS5160C
ESOP8
EP
8
4000
Q1
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