AOZ1051PI点击型号即可查看芯片规格书
特征
•4.5 V至18 V工作输入电压范围
•同步降压：70 mΩ内部高压侧开关和40 mΩ内部低压侧开关（12 V）
•效率高达95%
•外部软启动
•输出电压可调至0.8 V
•3 A连续输出电流
•500 kHz脉冲宽度调制操作
•逐周电流限制
•预偏压启动
•短路保护
•热关机
•外露垫SO-8包装
应用
•负载点DC/DC转换器
•液晶电视
•机顶盒
•DVD和蓝光播放器/录音机
•有线调制解调器
一般说明
AOZ1051PI是一种高效、易用的3 a同步降压调节器。AOZ1051PI工作在4.5V到18V的输入电压范围内，提供高达3A的连续输出电流和输出电压可调低至0.8 V。
AOZ1051PI采用暴露式垫片SO-8封装，额定工作环境温度范围在-40°C至+85°C之间。
典型应用
方块图
典型性能特征
图1的电路。TA=25°C，VIN=VEN=12 V，VOUT=3.3 V，除非另有规定。
效率
详细说明
AOZ1051PI是一个电流模式降压调节器，带有集成的高压侧PMOS开关和低压侧NMOS开关。AOZ1051PI在4.5 V到18 V的输入电压范围内工作，并提供高达3 a的负载电流。功能包括使能控制、上电复位、输入欠压锁定、输出过压保护、外部软启动和热关机。
AOZ1051PI有一个外露的垫片SO-8封装。
启用和软启动
AOZ1051PI具有外部软启动功能，可限制冲击电流，确保输出电压平稳上升至调节电压。当输入电压上升到4.1V且EN引脚上的电压高时，软启动过程开始。在软启动过程中，FB电压逐渐升高，以跟随软启动引脚的电压，直至达到0.8v。软启动引脚的电压由内部5μA电流充电。
AOZ1051PI的EN引脚处于高激活状态。如果未使用启用功能，则将EN引脚连接到车辆识别号。将EN接地将禁用AOZ1051PI。不要让门开着。EN引脚上的电压必须高于2 V才能启用AOZ1051PI。当EN引脚电压低于0.6 V时，AOZ1051PI被禁用。
稳态运行
在大负载稳态条件下，变换器工作在定频连续导通模式（CCM）。
AOZ1051PI集成了一个内部P-MOSFET作为高压侧开关。电感电流是通过放大漏极到高压侧功率MOSFET源极的压降来检测的。输出电压除以FB引脚处的外部分压器。通过内部跨导误差放大器放大FB管脚电压和参考电压的差。COMP引脚上显示的错误电压为与PWM比较器输入的电流信号（电感电流信号和斜坡补偿信号之和）进行比较。如果电流信号小于错误电压，则内部高压侧开关接通。电感电流从输入通过电感流向输出。当电流信号超过错误电压时，高压侧开关断开。电感电流通过内部低边N-MOSFET开关自由转动以输出。内部自适应FET驱动器保证高侧和低侧开关都不会打开重叠。
与使用自由旋转肖特基二极管的稳压器相比，AOZ1051PI使用自由旋转NMOSFET来实现同步整流。这大大提高了变换器的效率，降低了低压侧开关的功率损耗。
AOZ1051PI使用P沟道MOSFET作为高压侧开关。这节省了通常在使用NMOS开关的电路中看到的引导电容。它还允许100%打开高压侧开关，以实现线性调节操作模式。从V到V的最小电压降是负载电流乘以MOSFET的直流电阻再加上buck电感的直流电阻。其计算公式如下：
其中：VO_MAX是最大输出电压，VIN是从4.5伏到18伏的输入电压，IO是从0 A到3 A的输出电流，并且RDS（ON）是内部MOSFET的导通电阻。
输出电压编程
输出电压可以通过使用图1所示的电阻分压网络将输出反馈给FB引脚来设置。电阻分压器网络包括R和R。通常，设计是通过选取一个固定的R值并使用以下公式计算所需的R开始的：
表1列出了最常见输出电压的一些标准值R1和R2。
R1和R2的组合应足够大，以避免从输出端吸取过多的电流，这将导致功率损失。
由于开关占空比可以高达100%，最大输出电压可以设置为高达输入电压减去上PMOS和电感上的电压降。
保护特性
AOZ1051PI具有多重保护功能，防止在异常情况下损坏系统电路。
过电流保护（OCP）
感应电感电流信号也用于过电流保护。由于AOZ1051PI采用峰值电流模式控制，所以COMP引脚电压与峰值电感电流成正比。COMP pin电压内部限制在0.4v和2.5v之间。电感的峰值电流是自动限制周期。
当输出在故障条件下对地短路时，由于输出电压为0V，电感电流在开关周期内缓慢衰减。为了防止灾难性故障，在AOZ1051PI内部设计了二次电流限制。将测量的电感电流与代表电流限值的预设电压（3.5 a和5.0 a之间）进行比较。当输出电流大于电流限值时，高压侧开关将关闭。一旦过流情况得到解决，转换器将启动软启动。
上电复位（POR）
上电复位电路监测输入电压。当输入电压超过4.1v时，转换器开始工作。当输入电压低于3.7V时，变频器将关闭。
热保护
内部温度传感器监测接头温度。当结温超过150℃时，传感器关闭内部控制电路和高压侧PMOS。当结温降至100℃时，调节器将在软启动电路的控制下自动重启。
应用程序信息
基本的AOZ1051PI应用电路如图1所示。部件选择说明如下。
输入电容器
输入电容器必须连接到AOZ1051PI的V引脚和PGND引脚，以保持稳定的输入电压并过滤掉脉冲输入电流。输入电容器的额定电压必须大于最大输入电压加纹波电压。
输入纹波电压可由下式近似：
由于buck变换器的输入电流是不连续的，所以在选择电容器时，输入电容器上的电流应力是另一个需要考虑的问题。对于降压电路，输入电容电流的均方根值可通过以下公式计算：
如果我们让m等于转换比：
输入电容器均方根电流与电压转换率之间的关系如下图2所示。可以看出，当V为V的一半时，C的电流应力最大。C上最坏的电流应力为0.5x IO。
为了可靠运行和最佳性能，输入电容器的额定电流必须高于在最恶劣的工作条件下。陶瓷电容器是首选的输入电容器，因为它们的低ESR和高电流额定值。根据应用电路的不同，可以使用其他低ESR钽电容器。选择陶瓷电容器时，应采用X5R或X7R型介质陶瓷电容器，以获得更好的温度和电压特性。请注意，电容器制造商的纹波电流额定值是基于一定的工作寿命。长期可靠性可能需要考虑进一步降低额定值。
感应器
电感器是用来提供恒定的电流输出时，它是由一个开关电压驱动。对于给定的输入和输出电压，电感和开关频率共同决定了电感纹波电流，即：
电感电流峰值为：
高电感提供低电感纹波电流，但需要较大尺寸的电感以避免饱和。低纹波电流降低电感铁心损耗。它还降低了通过电感和开关的均方根电流，从而减少了传导损耗。通常，电感上的峰间纹波电流设计为输出电流的20%到40%。
选择电感器时，确认其能在最高工作温度下处理峰值电流而不饱和。
电感接受降压电路中的最高电流。电感器上的传导损耗需要检查是否符合热和效率要求。
Coilcraft、Elytone和Murata提供不同形状和样式的表面贴装感应器。屏蔽电感体积小，辐射电磁干扰小。然而，它们比非屏蔽电感器更贵。选择取决于电磁干扰要求、价格和尺寸。
输出电容器
根据直流输出电压额定值、输出纹波电压规格和纹波电流额定值选择输出电容器。
所选输出电容器的额定电压规格必须高于最大期望输出电压（包括纹波）。长期可靠性需要考虑降级。
输出纹波电压规格是选择输出电容器的另一个重要因素。在buck变换器电路中，输出纹波电压由电感值、开关频率、输出电容值和ESR决定。可通过以下公式计算：
式中，CO为输出电容值，且ESRCO是输出的等效串联电阻电容器。
当采用低ESR陶瓷电容器作为输出电容器时，电容器在开关频率下的阻抗占主导地位。输出纹波主要由电容值和电感纹波电流引起。输出纹波电压计算可简化为：
当开关频率的ESR阻抗占主导地位时，输出纹波电压主要由电容ESR和电感纹波电流决定。输出纹波电压计算可进一步简化为：
为了降低整个工作温度范围内的输出纹波电压，建议使用X5R或X7R介质型陶瓷或其他低ESR钽电容器作为输出电容器。
在buck变换器中，输出电容电流是连续的。输出电容器的均方根电流由电感的峰间纹波电流决定。计算方法如下：
通常，由于低电流应力，输出电容器的纹波电流额定值是一个较小的问题。当降压电感选择很小，电感纹波电流较大时，输出电容会产生过应力。
回路补偿
AOZ1051PI采用峰值电流模式控制，易于使用和快速瞬态响应。峰值电流模式控制消除了输出L&C滤波器的双极效应。它也大大简化了补偿回路的设计。
采用峰值电流模式控制，buck功率级可以简化为一个频率域的单极和一个零系统。极点是主极点，可通过以下公式计算：
由于输出电容及其ESR，零点是ESR零点。其计算方法如下：
其中；CO是输出滤波电容器，RL是负载电阻值，并且ESRCO是输出电容器的等效串联电阻。
补偿设计使变换器控制回路的传递函数达到期望的增益和相位。AOZ1051PI可以使用几种不同类型的补偿网络。在大多数情况下，连接到COMP管脚的串联电容和电阻网络设置极零点，足以实现稳定的高带宽控制回路。
在AOZ1051PI中，FB和COMP是内部误差放大器的反向输入和输出。连接到COMP的串联R和C补偿网络提供一极和一零。杆子是：
其中；GEA是误差放大器跨导，为200 x 10-6 A/V，GVEA是误差放大器的电压增益，为500v/V，CC是图1中的补偿电容。
外部补偿网络电容器Cc和电阻器Rc给出的零点位于：
为了设计补偿电路，必须选择目标交叉频率f来闭合环路。系统交叉频率是控制回路具有单位增益的地方。交叉也被称为转换器带宽。通常，较高的带宽意味着对负载瞬变的更快响应。但是，考虑到系统的稳定性，带宽不应该太高。在设计补偿回路时，必须考虑变换器在所有线路和负载条件下的稳定性。
通常，建议将带宽设置为等于或小于开关频率的1/10。
选择R和C的策略是用R设置交叉频率，用C设置补偿器零。用选择的交叉频率f计算Rc：
其中；fC是期望的交叉频率。为了获得最佳性能，fC设置为开关频率的1/10左右；VFB为0.8V，GEA是误差放大器跨导，即200 x 10-6 A/V，和GCS是电流检测电路的跨导，它是8伏。
补偿电容器C和电阻R一起构成零。这个零点放在靠近主极点f的地方，但低于所选交叉频率的1/5。C可以通过以下方式选择：
上述方程可简化为：
一个易于使用的应用软件，有助于设计和模拟补偿回路可以找到。
热管理和布局注意事项
在AOZ1051PI降压调节器电路中，高脉冲电流流过两个电路回路。第一个回路从输入电容开始，到车辆识别码引脚，到LX焊盘，到滤波电感，到输出电容和负载，然后通过接地返回到输入电容。当高压侧开关接通时，电流在第一个回路中流动。第二个回路从电感器开始，到输出电容器和负载，再到低端NMOSFET。当低压侧NMOSFET打开时，电流在第二个回路中流动。
在PCB版图设计中，最小化两个回路的面积可以降低电路的噪声，提高效率。强烈建议使用接地平面连接输入电容器、输出电容器和AOZ1051PI的PGND引脚。
在AOZ1051PI降压稳压器电路中，主要的功耗元件是AOZ1051PI和输出电感。变换器电路的总功耗可以用输入功率减去输出功率来测量：
电感器的功耗可通过电感器的输出电流和DCR值近似计算：
实际结温可通过AOZ1051PI中的功耗和结到环境的热阻抗计算：
AOZ1051PI的最高结温为150℃，这限制了最大负载电流能力。
AOZ1051PI的热性能受PCB版图的影响很大。在设计过程中应注意确保集成电路在推荐的环境条件下工作。
布局注意事项
AOZ1051PI是一个外露的垫SO-8封装。下面列出了一些最佳电气和热性能。
1、 外露衬垫（LX）连接到内部PFET和NFET排水管。连接一个大铜板平面到LX销以帮助散热。
2、 不要使用到车辆识别号针脚的散热连接或者是PGND密码。将最大铜区倒入有助于散热的PGND引脚和VIN引脚消散。
3、 输入电容器的连接应尽可能接近可能是车辆识别码（VIN）和车辆识别码（PGND）。
4、 首选地平面。如果地平面不是使用，将PGND与AGND分开，仅连接它们在一个点上避免了PGND管脚的噪音连接到AGND销。
5、 从LX焊盘到L到Co的电流轨迹尽可能短的PGND。
6、 在所有未使用的板区域和将其连接到稳定的直流节点，如VIN、GND或你。
7、 保持敏感信号跟踪远离LX焊盘。
包装尺寸，SO-8 EP1
笔记：
1、 包体尺寸不包括模具飞边和浇口毛刺。
2、 尺寸L在仪表平面内测量。
3、 除非另有规定，否则公差为0.10毫米。
4、 控制尺寸为毫米，转换后的英寸尺寸不一定精确。
5、 模垫曝光尺寸按引线框架设计。
6、 接自JEDEC MS-012
胶带和卷盘尺寸，SO-8 EP1
零件标记
