1、特點(diǎn)

3V至5.5V VCC范圍

最小輸出電壓低至0.6伏

1V至35V輸入電壓范圍

恒定準(zhǔn)時(shí)拓?fù)?/p>

快速負(fù)載瞬變

0.6V，±1%VREF

可選下沉模式

無(wú)損電流限制，可用也處于下沉模式

遙感

OVP、UVP閉鎖保護(hù)

600μA典型靜態(tài)電流

電源良好和OVP信號(hào)

輕負(fù)載下的脈沖跳躍

從3.3V到2.5V的效率為94%

2、應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)

直流/直流模塊

分布式電源

移動(dòng)應(yīng)用

芯片組、CPU、DSP和存儲(chǔ)器

供應(yīng)

3、說(shuō)明

該設(shè)備是一種高效的聯(lián)網(wǎng)解決方案dc/dc模塊和移動(dòng)應(yīng)用程序兼容帶3.3V母線(xiàn)和5V母線(xiàn)。它能夠調(diào)節(jié)低至0.6伏的輸出電壓。恒定的準(zhǔn)時(shí)拓?fù)浯_保快速的負(fù)載傳輸響應(yīng)。嵌入式電壓前饋提供幾乎恒定的開(kāi)關(guān)頻率操作，盡管輸入電壓范圍很寬。在控制回路中可以引入積分器減小靜態(tài)輸出電壓誤差。遙感提高了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能調(diào)節(jié)，恢復(fù)導(dǎo)線(xiàn)電壓降。脈沖跳變技術(shù)降低了輕負(fù)載下的功耗。駕駛員當(dāng)前能力允許輸出電流超過(guò)20A。

表5。電氣特性

（VCC=VDR=3.3V；環(huán)境溫度=0°C至85°C，除非另有規(guī)定）

表5。電氣特性（續(xù)）

（VCC=VDR=3.3V；環(huán)境溫度=0°C至85°C，除非另有規(guī)定）

設(shè)備說(shuō)明

恒定導(dǎo)通時(shí)間PWM拓?fù)?/p>

圖5。回路框圖

該器件實(shí)現(xiàn)了一種恒定導(dǎo)通時(shí)間控制方案，其中Ton是高邊MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間由一次性生成器強(qiáng)制的持續(xù)時(shí)間。接通時(shí)間與VSENSE引腳電壓成正比，與OSC引腳電壓成反比，如Eq1：

式中，KOSC=180ns，τ是內(nèi)部傳播延遲時(shí)間（典型值。40納秒）。系統(tǒng)穩(wěn)定地施加壓力說(shuō)明與VOSC=1V相對(duì)應(yīng)的最小接通時(shí)間。事實(shí)上，如果VOSC電壓增加到1V以上，響應(yīng)時(shí)間不會(huì)降低。將OSC引腳連接到從VIN到GND的電壓分區(qū)，它允許與車(chē)輛識(shí)別號(hào)無(wú)關(guān)的穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)頻率FSW。結(jié)果是：

上述公式允許在設(shè)定輸出電壓后設(shè)置分頻比αOSC；注只有當(dāng)VOSC<1V時(shí)，這些方程才成立。此外，Eq2還說(shuō)明了系統(tǒng)如何具有理想地獨(dú)立于輸入電壓的開(kāi)關(guān)頻率。延遲引入了與車(chē)輛識(shí)別號(hào)（VIN）相關(guān)的光。為了保證啟動(dòng)電容器充電和限制負(fù)載瞬態(tài)后的開(kāi)關(guān)頻率，以及屏蔽PWM比較器輸出噪音和尖峰。系統(tǒng)沒(méi)有內(nèi)部時(shí)鐘，因?yàn)檫@是一個(gè)遲滯控制器，所以如果三個(gè)開(kāi)啟脈沖就會(huì)啟動(dòng)同時(shí)滿(mǎn)足條件：FB引腳電壓低于參考電壓，最小關(guān)斷時(shí)間通過(guò)，電流限制比較器未觸發(fā)（即，電感器電流低于電流限制值）。OSC引腳處的電壓必須在50mV和1V之間，以確保系統(tǒng)線(xiàn)性。

閉合回路

回路閉合，將輸出電壓（或輸出分壓器中點(diǎn)）連接至FB引腳。FB引腳內(nèi)部連接到比較器負(fù)極引腳，而正極引腳連接到參考電壓（0.6V典型值）如圖5所示。當(dāng)FB低于參考電壓時(shí)，PWM比較器輸出變高并設(shè)置觸發(fā)器輸出，打開(kāi)高側(cè)MOSFET。這種情況被鎖定以避免噪音。在接通時(shí)間（如前一節(jié)所述計(jì)算）后，系統(tǒng)復(fù)位觸發(fā)器，轉(zhuǎn)向關(guān)閉高側(cè)MOSFET，打開(kāi)低側(cè)MOSFET。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱圖4。連接輸出電容器和負(fù)載的接地和供電金屬路徑上的電壓降是直流電錯(cuò)誤。此外，系統(tǒng)調(diào)節(jié)輸出電壓谷值而不是平均值，如圖6所示。因此，輸出電容器上的電壓紋波是直流靜態(tài)誤差（以及PCB軌跡）的來(lái)源。為了補(bǔ)償直流誤差，必須通過(guò)連接輸出在控制回路中引入積分器網(wǎng)絡(luò)電壓通過(guò)電容器傳到INT引腳，F(xiàn)B引腳直接連接到INT引腳，如圖7所示。內(nèi)部積分放大器和外部電容器CINT1在控制回路中引入一個(gè)直流極。CINT1還提供輸出紋波的交流路徑。

積分器放大器產(chǎn)生與直流誤差成比例的電流，增加輸出電容以補(bǔ)償總靜態(tài)誤差。裝置內(nèi)的電壓鉗迫使管腳產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)電壓量程（VREF-50mV，VREF+150mV）。這有助于避免或平滑負(fù)載期間的輸出電壓過(guò)沖暫時(shí)的。同時(shí)，這意味著積分器能夠在穩(wěn)態(tài)下恢復(fù)由于紋波而引起的輸出誤差，當(dāng)其峰值-峰值振幅小于150mV時(shí)。當(dāng)紋波振幅大于150mV時(shí)，可在INT引腳和接地以減小INT引腳處的紋波振幅，否則積分器將在其線(xiàn)性范圍之外工作。選擇CINT1根據(jù)以下方程式：

其中g(shù)INT=50μs是積分器跨導(dǎo)，αOUT是Eq4給出的輸出分頻比，F(xiàn)U是閉環(huán)帶寬。如果CINT2連接在INT引腳和接地之間，則該等式成立。給出CINT2通過(guò)：

其中∆VOUT是輸出紋波，∆VINT是INT引腳（100mV典型值）處所需的紋波。

對(duì)于傳統(tǒng)的PWM控制器，它有一個(gè)內(nèi)部振蕩器來(lái)設(shè)置開(kāi)關(guān)頻率，在物理系統(tǒng)中，頻率可以隨著某些參數(shù)的變化而變化。例如，在標(biāo)準(zhǔn)固定開(kāi)關(guān)頻率拓?fù)渲校瑩p耗的增加（例如增加輸出電流）會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)時(shí)間的變化，在固定的接通時(shí)間拓?fù)渲校瑩p耗的增加只會(huì)產(chǎn)生關(guān)斷時(shí)間的變化，改變開(kāi)關(guān)頻率。該裝置采用電壓前饋電路，使開(kāi)關(guān)頻率在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)保持恒定，且在輸入范圍內(nèi)變化。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中，影響開(kāi)關(guān)頻率精度的因素很多。其中一些是內(nèi)部死區(qū)，這取決于高側(cè)MOSFET驅(qū)動(dòng)器。其他與外部元件如高側(cè)MOSFET柵電荷和柵電阻，電源電壓下降和接地軌，低壓側(cè)和高壓側(cè)RDSON和電感器寄生電阻。在正負(fù)載瞬態(tài)期間（輸出電流增加），轉(zhuǎn)換器以其最大頻率切換（周期為T(mén)ON+TOFFmin）恢復(fù)輸出電壓降。在負(fù)負(fù)載瞬態(tài)期間電流降低），設(shè)備停止切換（高壓側(cè)MOSFET保持關(guān)閉）。

從PWM到PFM/PSK的轉(zhuǎn)換

為了在輕負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)高效率，提供了PFM模式。PFM模式與PWM不同模式基本上是關(guān)相；開(kāi)相是相同的。在PFM中，在接通循環(huán)后，系統(tǒng)接通低邊MOSFET直到電感電流降到零，當(dāng)過(guò)零比較器關(guān)閉低側(cè)MOSFET。在PWM模式下，在通電周期之后，系統(tǒng)將低側(cè)MOSFET保持在接通狀態(tài)，直到下一個(gè)接通周期，因此存儲(chǔ)在輸出電容器中的能量將通過(guò)低壓側(cè)MOSFET流到地上。這個(gè)PFM模式自然地在滯后控制器中實(shí)現(xiàn)，通過(guò)開(kāi)啟零電流比較器，實(shí)際上在PFM模式下，系統(tǒng)用比較器讀取輸出電壓，然后打開(kāi)高電平當(dāng)輸出電壓下降到參考值時(shí)，側(cè)面MOSFET。該裝置以間斷模式工作輕載和高載連續(xù)工作模式。當(dāng)負(fù)載電流為大約一半的電感器電流紋波。此閾值取決于VIN、L和VOUT。請(qǐng)注意，越高電感值越大，閾值越小。另一方面，電感值越大，速度越慢瞬態(tài)響應(yīng)為。PFM波形可能比正常操作更具噪聲和異步性，但這是正常現(xiàn)象，主要是由于負(fù)載非常低。如果PFM與應(yīng)用程序不兼容，則可以禁用與VCC的NOSKIP引腳接。

軟啟動(dòng)

在設(shè)備打開(kāi)后，SS引腳電壓開(kāi)始增加，系統(tǒng)開(kāi)始切換。軟啟動(dòng)是通過(guò)逐步提高限流閾值來(lái)避免輸出過(guò)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。主動(dòng)軟啟動(dòng)VSS電壓范圍（輸出電流限制線(xiàn)性增加）為0.6V到1V。在此范圍內(nèi)內(nèi)部電流源（5μA典型值）為SS引腳上的電容器充電；參考電流（用于電流限制比較器）強(qiáng)制通過(guò)ILIM引腳與SS引腳電壓成比例，在5μA（典型值）下飽和。當(dāng)SS電壓接近1V最大電流限制激活。輸出保護(hù)OVP和UVP被禁用，直到SS引腳電壓達(dá)到1V（見(jiàn)圖8）。一旦SS引腳電壓達(dá)到1V值，SS引腳上的電壓不再影響系統(tǒng)的運(yùn)行。如果SHDN引腳在電源之前打開(kāi)，電源部分必須在邏輯之前打開(kāi)第節(jié)。如果電源在SHND引腳斷開(kāi)的情況下應(yīng)用，則啟動(dòng)順序不計(jì)時(shí)。

由于該系統(tǒng)是通過(guò)控制電感電流來(lái)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的，所以軟啟動(dòng)電容器應(yīng)該根據(jù)輸出電容、電流限制和軟啟動(dòng)有效范圍（∆VSS）進(jìn)行選擇。為了選擇軟啟動(dòng)電容器，必須使輸出電壓達(dá)到最終值軟起動(dòng)電壓達(dá)到欠壓值（1V）。在這個(gè)UVP和OVP被啟用之后。將SS電容器充電至1V所需的時(shí)間由以下公式給出：

為了計(jì)算輸出電壓充電時(shí)間，應(yīng)考慮電感電流函數(shù)可以假設(shè)為時(shí)間的線(xiàn)性函數(shù)。

因此，考慮到輸出負(fù)載為零，輸出電壓為：

電流限制

電流限制比較器通過(guò)低側(cè)MOSFET RDSON壓降感測(cè)電感電流，并將該值與ILIM引腳電壓值進(jìn)行比較。當(dāng)電流高于電流限制值時(shí)，控件

抑制高側(cè)MOSFET的開(kāi)啟。要正確設(shè)置電流限制閾值，應(yīng)注意這是谷電流限制。平均電流取決于電感值、VIN VOUT和開(kāi)關(guān)頻率。電流限制中的平均輸出電流由下式得出：

因此，要設(shè)置當(dāng)前閾值，請(qǐng)根據(jù)以下公式選擇RILIM：

在過(guò)電流條件下，系統(tǒng)保持電流恒定，直到輸出電壓滿(mǎn)足欠壓門(mén)檻。對(duì)于sink模式，負(fù)谷電流限值自動(dòng)設(shè)置為與正谷電流限值相同的值。平均負(fù)電流限值與正平均電流限值的不同之處在于紋波電流；這種差異是由于谷值控制技術(shù)造成的。限流系統(tǒng)精度是連接到ILIM引腳和低邊MOSFET的RDSON精度。此外，ILIM引腳上的電壓必須在10mV和1V之間以保證系統(tǒng)的線(xiàn)性度。

保護(hù)和故障

負(fù)載保護(hù)是利用VSENSE引腳實(shí)現(xiàn)的。OVP和UVP都鎖定，并且故障狀態(tài)由PGOOD和OVP引腳指示。如果輸出電壓在89%（典型值）和110%（典型值）之間在規(guī)定值中，PGOOD較高。如果發(fā)生硬過(guò)電壓或欠電壓，則裝置被鎖定：低側(cè)MOSFET和高側(cè)MOSFET關(guān)閉，PGOOD變低。如果系統(tǒng)檢測(cè)到過(guò)電壓OVP引腳高。要恢復(fù)功能，必須關(guān)閉設(shè)備并重新啟動(dòng)SHDN引腳，或者通過(guò)卸下電源，然后按照正確的順序重新啟動(dòng)設(shè)備。

集成的大電流驅(qū)動(dòng)器允許使用不同尺寸的功率MOSFET，保持快速開(kāi)關(guān)變換。高壓側(cè)MOSFET的驅(qū)動(dòng)器使用啟動(dòng)引腳供電，相位引腳用于返回（浮動(dòng)駕駛員）。低端MOSFET的驅(qū)動(dòng)器使用VDR引腳作為電源，PGND引腳用于回路。這個(gè)駕駛員具有自適應(yīng)的抗交叉?zhèn)鲗?dǎo)保護(hù)，可防止高側(cè)和低側(cè)側(cè)邊MOSFET同時(shí)接通，避免了從VIN到GND的高電流。當(dāng)高側(cè)MOSFET關(guān)閉時(shí)，相引腳上的電壓開(kāi)始下降；只有當(dāng)相引腳上的電壓達(dá)到250毫伏時(shí)，低側(cè)MOSFET才被打開(kāi)。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)關(guān)閉時(shí)，高壓側(cè)保持關(guān)閉，直到LGATE引腳電壓達(dá)到500毫伏。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器可以與大范圍的外部功率MOS  fet正常工作。開(kāi)關(guān)外部MOSFET所需的電流流過(guò)器件，它與MOSFET柵對(duì)開(kāi)關(guān)頻率和驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行充電。所以設(shè)備的功耗是外部功率MOSFET柵極電荷和開(kāi)關(guān)頻率的函數(shù)。

低壓側(cè)和高壓側(cè)的最大柵電荷值由下式給出：

其中fSW0=500Khz。上述方程式適用于TJ=150°C。如果系統(tǒng)溫度較低，則QG可以更高。對(duì)于低側(cè)驅(qū)動(dòng)器，由于內(nèi)部軌跡退化，最大輸出門(mén)電荷滿(mǎn)足另一個(gè)極限；在這種情況下，最大值為QMAXLS=125nC。低側(cè)驅(qū)動(dòng)器被設(shè)計(jì)成有一個(gè)低電阻下拉晶體管，大約0.5歐姆。這可以防止在引腳相位的快速上升時(shí)間內(nèi)，由于米勒效應(yīng)而意外地開(kāi)啟LS-MOSFET。當(dāng)使用3.3V總線(xiàn)為驅(qū)動(dòng)器供電時(shí)，應(yīng)選擇超邏輯級(jí)MOSFET確保MOSFET工作正常。

申請(qǐng)信息

5A演示板說(shuō)明

演示板顯示了這種情況下的設(shè)備操作：VIN從3.3V到5V，IOUT=5A VOUT=1.25V評(píng)估板允許使用2種不同電壓的系統(tǒng)（VCC為IC供電，VIN為電源輸入所以更換輸入電容器時(shí)，電源輸入電壓也可以是35V輸入電壓（VIN）等于VCC，最好將其與10Ω電阻器連接，以便過(guò)濾設(shè)備輸入電壓。在平臺(tái)上部演示中有兩個(gè)不同的跳線(xiàn)：一個(gè)跳線(xiàn)，靠近OVP和POW  ER GOOD測(cè)試點(diǎn)，用于關(guān)閉設(shè)備；當(dāng)跳線(xiàn)出現(xiàn)時(shí)，設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)模式，要運(yùn)行設(shè)備，請(qǐng)移除跳線(xiàn)。另一根跨接導(dǎo)線(xiàn)靠近VREF測(cè)試點(diǎn)，用于設(shè)置PFM/PSK模式。當(dāng)跳線(xiàn)存在時(shí)，輕載時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入PFM模式；如果沒(méi)有跳線(xiàn)，輕載時(shí)，系統(tǒng)將保持PWM模式。在演示的底部有兩個(gè)不同的跳躍者。它們用于設(shè)置或刪除積分器配置。當(dāng)用INT標(biāo)簽命名的跳線(xiàn)閉合，且?guī)в蠳OINT標(biāo)簽的跳線(xiàn)打開(kāi)，設(shè)置了積分器配置。有時(shí)積分器配置需要低頻濾波器來(lái)減少噪聲干擾。在這種情況下取而代之的是閉合INT跳線(xiàn)，在那里放一個(gè)電阻，然后電容器接地（如示意圖所示）；極值約為500Khz，但應(yīng)高于開(kāi)關(guān)頻率（十倍）。打開(kāi)當(dāng)以NOINT命名的跳線(xiàn)閉合，而以INT命名的跳線(xiàn)打開(kāi)時(shí)，則相反選擇非積分器配置。關(guān)于跨接導(dǎo)線(xiàn)連接，請(qǐng)參閱表1和表2。

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