开关电源LM5160-Q1 在 Fly-Buck 电路中的硬件设计与 PCB Layout 优化

一、LM5160-Q1 规格书深度解读与硬件设计参数提取

核心功能

宽输入范围：4.5V~65V，支持汽车级输入电压波动（AEC-Q100 标准，温度等级 1：-40°C~125°C）。

集成度：内置高侧 / 低侧 MOSFET，无需外部肖特基二极管，同步降压 / Fly-Buck 双模式。

控制架构：自适应恒定导通时间（COT）控制，无需环路补偿，瞬态响应快（典型 100ns 电流限制响应时间）。

保护特性：峰值电流限制（2.125A~2.875A）、欠压锁定（EN/UVLO）、热关断（175°C 阈值，20°C 迟滞）。

关键引脚功能

引脚	功能	设计关注点
EN/UVLO	欠压锁定与使能，阈值 1.24V（上升沿）/0.35V（下降沿）	输入电压检测分压电阻设计
RON	导通时间编程，$T_{ON}=\frac{R_{ON}\times 10^{-10}}{V_{IN}}$	开关频率设定（通过$R_{ON}=\frac{V_{OUT}}{F_{SW}\times 10^{-10}}$）
FB	反馈输入，参考电压$V_{REF}=2V$（±0.1%）	输出电压分压电阻匹配（$V_{OUT}=V_{REF}\times (1+R_{FB2}/R_{FB1})$）
FPWM	强制 PWM 模式（高电平时 CCM，低电平时 DCM）	轻负载效率优化（DCM）或多输出隔离（CCM）
BST	bootstrap 电容引脚，需 10nF~100nF 陶瓷电容	高侧 MOSFET 驱动电压稳定

电气参数提取

开关频率：通过$R_{ON}$可调，最高 1MHz（典型 300kHz~500kHz）。

导通电阻：高侧$R_{DS(ON)}=0.29\hat{I}\text{c◯}$（典型），低侧$0.13\hat{I}\text{c◯}$（典型），影响导通损耗。

启动特性：软启动电容$C_{SS}$控制输出上升时间（典型 10μA 充电电流）。

ESD 等级：HBM ±2000V，CDM ±750V，需防静电布局。

二、Fly-Buck 电路设计（12V 输入，15V 隔离输出，20mA）

（一）设计目标与架构选择

输入条件：$V_{IN}=12V$（标称），欠压锁定阈值$V_{UVLO}=7V$（即 EN/UVLO 引脚电压 = 1.24V 时，$V_{IN}=7V$）。

输出要求：隔离输出$V_{OUT(ISO)}$