ISL8011 1.2A集成FET,高效 同步降压调节器

元器件信息   2022-11-21 09:55   147   0  


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ISL8011是集成FET,1.2A同步降压通用负载点应用调节器。它是优化以产生低至0.8V的输出电压。电源电压范围为2.7伏至5.5伏,允许使用普通3.3V或5V电源轨和锂离子电池输入。它保证了最小输出电流1.2A.1.5MHz脉冲宽度调制(PWM)开关允许使用小型外部组件的频率。ISL8011包括一对低导通电阻P通道和N通道内部mosfet以最大化效率并最小化外部组件计数。100%占空比在1.2A时,操作允许小于200mV的电压降。ISL8011提供200毫秒上电复位(POR)计时器在通电时。关机时,ISL8011将输出电容器。其他功能包括内部数字软启动,功率顺序启用,过电流保护和热关机。ISL8011采用10 Ld 3mmx3mm DFN封装最大高度为1毫米。完整的转换器占地面积不到1平方厘米。

特征

高效同步降压调节器95%效率

2.7V至5.5V电源电压

1.2A输出电流

100%最大占空比

峰值电流限制、短路保护

200毫秒上电复位

超过温度/负载/线路3%的输出精度

逻辑控制关闭电流小于1微安

内部回路补偿

内部数字软启动

过热保护

启用

小10 Ld 3mmx3mm DFN

无铅(符合RoHS)

应用

DC/DC POL模块

μC/μP、FPGA和DSP电源

路由器和交换机的插入式DC/DC模块

便携式仪器

测试和测量系统

绝对最大额定值(参考SGND)热信息

电源电压(PVIN,VCC)。-0.3伏至6.5伏

EN,模式,相位,POR。-0.3V至VCC+0.3V

FB。-0.3伏至2.7伏

PGND。-0.3伏至0.3伏

推荐操作条件

PVIN电源电压范围。2.7伏至5.5伏

负载电流范围。0A至1.2A

环境温度范围。-40°C至+85°C

热阻(注1、2)θJA(摄氏度/瓦)θJC(摄氏度/瓦)

10 Ld 3x3 DFN包装。48 5个

结温范围。-55°C至+125°C

储存温度范围。-65°C至+150°C

无铅回流曲线。

注意:不要长时间运行在或接近所列的最大额定值。暴露在这些条件下可能会对产品的可靠性和导致不在保修范围内的故障。

笔记:

1.θJA是在自由空气中测量的,该部件安装在具有“直接连接”特性的高效热导率测试板上。见技术简报TB379。

2.θJC,“外壳温度”位置在包装底部外露金属垫的中心。见技术简报TB379

电气规范TA=+25°C,VPVIN=VVCC=3.6V,EN=VCC,L=1.8μH,C1=10μF,C2=10μF,IOUT=0A(见“典型应用”,第6页);除非另有规定,否则具有最小和/或最大限值的参数在+25°C下进行100%测试明确规定。通过表征确定的温度限值,不进行生产测试。

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电气规范TA=+25°C,VPVIN=VVCC=3.6V,EN=VCC,L=1.8μH,C1=10μF,C2=10μF,IOUT=0A(见“典型应用”,第6页);除非另有规定,否则具有最小和/或最大限值的参数在+25°C下进行100%测试明确规定。通过表征确定的温度限值,不进行生产测试。(续)

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管脚说明

聚乙烯吡咯烷酮输入电源电压。将10μF陶瓷电容器连接到电源接地。

内部模拟和数字控制电路的电源电压,从PVIN交付。带0.1μF陶瓷电容器的旁路信号接地。

调节器启用销。强制此销高于1.4V启用强制此引脚低于0.4V关闭芯片并当驱动到低电压时,放电输出电容器。不要离开这个大头针是浮动的。

200毫秒定时器输出。在通电或EN-HI时,该输出为200ms延时电源输出电压信号良好。将此引脚连接到外露的衬垫和SGND。

相位

切换节点连接。连接到的一个端子感应器。

铂族钕

电源接地。将所有电源接地连接到此引脚。

新元

模拟接地。SGND和PGND应该只有一个点连接。

降压调节器输出反馈。连接到输出通过电阻分压器调节输出电压。

外露衬垫

外露衬垫必须连接到适当的电性能和最佳的热性能。

NC是无连接引脚。将此销系在SGND上以防止噪音。

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操作理论

ISL8011是集成FET,1.2A同步降压通用负载点应用调节器。这个调节器在1.5MHz固定开关频率下工作在重载条件下允许小的外部电感以及用于最小印刷电路板的电容器(PCB)区域。当调节器关闭。

PWM控制方案

ISL8011采用电流模式脉冲宽度快速暂态的调制(PWM)控制方案响应和逐脉冲限流。图11显示框图。电流回路包括振荡器,脉冲宽度调制比较器组件,电流感应电路和电流回路的斜率补偿稳定。电流感应电路包括P沟道MOSFET通电时的电阻以及电流检测放大器(CSA1)。收益电流感应电路通常为0.4V/A。控制当前循环的引用来自错误电压回路的放大器EAMP。脉冲宽度调制操作由振荡器。P沟道MOSFET在PWM周期的开始和MOSFET中的电流开始加速。当CSA1和补偿斜率(0.675V/微秒)达到控制电流回路的参考,PWM比较器COMP向脉冲宽度调制逻辑发送信号以关闭P-MOSFET打开N沟道MOSFET。N-MOSFET一直持续到脉冲宽度调制周期结束。图12显示在脉冲宽度调制操作期间的典型工作波形。虚线表示补偿斜坡的总和以及CSA1输出。

输出电压通过控制参考电压来调节电流回路的电压。带隙电路输出a电压控制回路的0.8V参考电压。这个反馈信号来自FB引脚。软启动块只影响启动期间的操作稍后单独讨论。误差放大器是转换电压误差的跨导放大器电流输出信号。电压回路在内部用25pF和400kΩRC网络进行补偿。这个最大EAMP电压输出精确地固定在带隙电压(1.172V)。

过电流保护

过电流保护通过监控带有OCP比较器的CSA1输出,如图11。电流传感电路的增益为0.4V/a,从N-MOSFET电流到CSA1输出。当CSA1输出达到1V,相当于开关电流,OCP比较器跳闸以关闭立即使用P-MOSFET。

短路保护

短路保护(SCP)比较器监测FB输出短路保护的引脚电压。当FB是低于0.2V时,SCP比较器强制进行脉宽调制振荡器频率降至正常工作的1/3价值。该比较器在启动或输出短路事件。

POR信号

ISL8011为在通电时重置微处理器。当输出电压不在功率良好窗口内,POR引脚输出开漏低信号以重置微处理器。输出电压通过FB引脚。当被监视节点的电压在窗口0.736V和0.864V,发出功率良好信号关闭打开的排水孔销。上升的边缘POR输出延迟200ms。

紫外辐射

当输入电压低于欠压锁定时(UVLO)阈值,调节器被禁用。软启动软启动消除了启动。软启动块输出斜坡参考电压环和电流环。两个坡道限制电感电流上升速度和输出电压速度使输出电压上升。在启动的一开始,输出电压小于0.2V;因此,可进行脉宽调制频率是正常频率的1/3。图7显示了

启动波形。

功率金氧半电晶体功率mosfet经过优化以获得最佳效率。这个P-MOSFET的导通电阻通常为150mΩ,并且N-MOSFET的导通电阻通常为150mΩ。

100%占空比ISL8011具有100%工作循环操作最大限度延长电池寿命。当电池电压降到ISL8011无法再保持调节在输出端,调节器完全打开P-MOSFET。在100%占空比运行是负载电流的乘积以及P-MOSFET的导通电阻。

启用

启用(EN)输入允许用户控制开启或出于通电等目的关闭调节器排序。调节器已启用,通常有唤醒带隙基准的300微秒延迟。然后

软启动开始。当调节器被禁用时立即关闭P-MOSFET,N-MOSFET打开。

热关机

ISL8011具有内置的热保护。当内部温度达到+150°C,调节器完全关闭。当温度降至+130°C时,ISL8011通过单步通过一个软件恢复操作启动。通过VCCVCC is电压是内部控制电路的电源并从PVIN管脚导出。内部5Ω电阻器连接两个管脚,还用作滤波电阻器。建议使用外部0.1μF陶瓷电容器旁路VCC电源。

应用程序信息

输出电感和电容的选择考虑稳态和瞬态运行,ISL8011通常使用1.8μH的输出电感。高或低电感值可用于优化整个变换器系统性能。例如,对于更高的输出电压3.3V应用,以降低电感电流纹波和输出电压纹波,输出电感值可按表1所示增加。电感纹波电流可以用公式1表示:94c09a0f-693f-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

电感的饱和电流额定值至少需要大于峰值电流。最大峰值电流ISL8011为2.1A,饱和电流需大于2.1A最大输出电流应用。ISL8011使用内部补偿网络和输出电容值取决于输出电压。这个陶瓷电容器建议为X5R或X7R显示了推荐的最小输出电容值在表1中。

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表1给出了最小输出电容值不同的输出电压以确保整个转换器系统稳定。由于功耗的限制当调节器关闭并放电输出电容器时,有最大的输出电容值。最大值输出电容值随输出电压的变化而变化。曲线图如图13所示。

输入电容器选择

输入电容器的主要功能是寄生电感的解耦和滤波防止开关电流回流至供电轨。10μF X5R或X7R陶瓷电容器是一种良好的输入电容器选择的起点。输出电压设定电阻选择图10中所示的电阻器R2和R3设置输出可调版本的电压。输出电压可以是用公式2计算:

94c09a11-693f-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png其中0.8V为参考电压。使精度对输出电压的影响,选择R2和R3不大于100kΩ。

布局建议

布局是转换器设计的一个非常重要的步骤当然,设计的转换器工作良好。ISL8011美元转换器,电源回路由输出电感组成五十、 输出电容器COUT,相位pin和PGND pin。它是必须使电源回路尽可能小。在为了使输出电压调节良好,避免电源回路的噪声耦合,SGND引脚应为与负载端子处的PGND引脚连接。集成电路的热量主要通过衬垫。最大化与热量连接的铜面积最好是垫子。另外,一个坚实的接地平面也很有帮助电磁干扰性能。


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