ISL6567 多用途二相Buck-PWM 集成MOSFET控制器

元器件信息   2022-11-21 10:02   217   0  


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ISL6567两相同步buck-PWM控制芯片为负载点和其他需要高效以及紧凑的实现。多相功率转换是否明显偏离单相变流器用于满足增加电流的配置各种电子线路的要求。通过分发电源和负载电流,多相实现转换器利用更小和更低成本的晶体管更少的输入和输出电容器。这些减少是累积的从较高的有效转换频率相位产生的频率脉动电流此拓扑固有的交错。该控制器集成电路的突出特点包括0.6V参考电压,系统调节精度为±1%可选外部参考输入,用户可调开关频率。精度调节更进一步由可用的单位增益差分放大器增强以远程电压感应能力为目标,同时输出监管受到监控,其质量通过PGOOD别针。还包括一个内部分路调节器可选的外部连接功能扩展了工作输入电压范围。对于需要电压跟踪或排序,ISL6567提供了可能性,包括重合、比率或偏移跟踪,以及顺序启动,用户可调整用途广泛。

该控制器集成电路的保护特性包括过电压以及过电流保护。过电压导致转换器打开下mosfet以夹紧上升输出电压。ISL6567节省了成本和空间rDS(开)感应通道电流平衡,动态电压定位,过电流保护。渠道电流平衡是自动和准确的集成电流平衡控制系统。过电流保护可根据不同的应用而定制,无需其他零件。

特征

集成两相电源转换-集成4A驱动程序,实现高效率

用于宽输入功率转换的并联调节器-5V及以上偏压-高达20V下变频

精确通道均流-无损耗电流采样-使用rDS(开)

精确输出电压调节-±1%系统精度超温(商用)

0.6V内部参考电压

全频谱电压跟踪-重合的、比率的或偏移的

顺序启动控制

可调开关频率-150千赫-1.5兆赫

快速瞬态恢复时间

单位增益差分放大器-提高电压感应精度

过电流保护

过电压保护

启动至预充电输出

小QFN封装

提供无铅加退火(符合RoHS)

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绝对最大额定值

电源电压,VCC,PVCC。-0.3V至+6.5V

并联调节器电压,VVREG。-0.3V至+6.5V

启动电压,VBOOT。PGND-0.3V至PGND+27V

相电压,V相。VBOOT-7V至VBOOT+0.3V

上栅极电压,VUGATE。V相-0.3V至VBOOT+0.3V

低栅极电压,VLGATE。PGND-0.3V至VCC+0.3V

输入、输出或I/O电压。接地-0.3V至VCC+0.3V

ESD分类。HBM 1级JEDEC标准

推荐操作条件

电源电压,VCC。+4.9伏至+5.5伏

环境温度。0°C至70°C

热信息

热阻θJA(℃/W)θJC(℃/W)

QFN包(注1、2)。43 7个

最高结温。150摄氏度

最高储存温度范围。-65°C至150°C

最高引线温度(焊接10s)。300摄氏度

注意:超过“绝对最大额定值”中列出的应力可能会对设备造成永久性损坏。这是一个压力等级和操作在本规范操作章节中所述的上述条件或任何其他条件下的装置并不隐含。

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.对于θJC,“外壳温度”位置是包装底部外露金属垫的中心。

电气规范工作条件:VCC=5V,TJ=-40°C至85°C,除非另有规定

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电气规范工作条件:VCC=5V,TJ=-40°C至85°C,除非另有规定(续)

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笔记:

3.设计保证的参数量级。

4.非测试参数;范围仅供参考

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功能管脚说明

VCC(引脚8)

为集成电路的小信号电路提供偏置电源。连接这个引脚连接到5V电源,并使用0.1μF的质量进行本地解耦陶瓷电容器。为了便于操作,对该引脚进行监控。在没有PVCC偏压的情况下,可以应用VCC偏压。

PVCC(针脚15)

MOSFET驱动器的电源管脚。将此pin连接到5V电源,使用质量为1μF的本地解耦陶瓷电容器。为了便于操作,对该引脚进行监控。在没有VCC的情况下,不应采用PVCC偏压偏见。

VREG(引脚7)

该引脚是内部分流调节器的输出。这个内部分流调节器监测和调节电压在VCC引脚。在芯片偏压的应用中,包括驱动外部mosfet的必要条件是该引脚的额定电流,连接到VCC和PVCC,然后通过适当的尺寸将此节点连接到输入电源电阻器。如果输入电压在很大范围内变化和/或所需的偏置电流超过本征值车载调节器的性能,使用此插脚与外部NPN晶体管和电阻器为6567号岛。在任何配置中,请特别注意芯片在电流下沉能力方面的局限性并联调节器,以及内部功耗。有关更多信息,请参阅偏差供应考虑因素段落。

接地(引脚25)

用最短的可能的路径(一到四个通孔到内部地平面,建议放在焊盘上)。全部内部小信号电路,以及下栅极的返回路径引用到此pin。

REFTRK(引脚24)

此pin表示可选的引用输入,以及内部参考的钳位电压。如果利用ISL6567的内部0.6V参考电压,无特殊要求启用跟踪功能,将此引脚与VCC引脚,或保持打开状态。内部或外部参考操作模式由MON pin决定。在内部参考模式下工作时,该引脚表示可用于实现各种跟踪功能。在这次行动中模式,一个小的内部电流来源于这个引脚,拉动它如果左开,则为高。如果将ISL6567与外部参考,将所需的刺激连接到此管脚;感应到的ISL6567转换器的输出遵循此输入。当使用外部参考运行时,电源良好过电压保护功能在MON引脚电压低于其阈值(通常为300毫伏)。

周一(引脚3)

每次芯片被启用或释放POR;其电位是否低于3.5V(典型),REFTRK电位假定为外部提供的参考和ISL6567调节感应到的输出电压到这个外部基准。当使用内部参考电压操作时,连接该引脚连接到VCC(绕过上述机构)。在使用外部提供的参考进行操作时,将此引脚连接到适当大小的电阻分压器要监测的电压。PGOOD和OVP函数是当此pin超过其监视阈值时启用(通常为300毫伏)。该引脚通常是浮动的(高阻抗输入),直到超过其检测阈值。一旦门槛是超过时,此引脚上会产生一个小电流;此电流,与适当大小的电阻网络一起,允许用户调整阈值滞后。有关详细信息,请参阅外部参考操作段落。

EN(针脚9)

此引脚是一个精度阈值(约0.6V)启用别针。拉到阈值以上时,该引脚启用控制器对于操作,启动软启动。通常是高阻抗输入,一旦它被拉到阈值以上,一个小电流源于此引脚;此电流,以及适当大小的电阻网络,允许用户调整阈值迟滞。拉到下降阈值以下,此pin将禁用通过降低SS电压和放电输出。VSEN、RGND和VDIFF(引脚2、1和4)车载单位增益的输入输出工作用于差分输出传感的放大器。连接RGND和VSEN到输出负载的本地GND和VOUT,分别;VDIFF将反映参考的负载电压芯片的局部接地。将反馈网络连接到电压因此反映在VDIFF引脚。如果电路没有允许实施遥感,连接VSEN和RGND管脚到电压的物理位置规范。连接电阻分压器,设置输出电压差分放大器的输入。最小化错误由差动放大器输入端的电阻引入,选择小于1kΩ的电阻分压器值。VDIFF是监控过电压事件和PGOOD报告目的。

FB和COMP(插脚6和5)

内误差放大器的逆变输入输出分别是。这些引脚连接到外部用于补偿调节器反馈回路的网络。ISEN1,ISEN2(插脚17,13)这些引脚用于关闭电流反馈回路和设置过电流保护阈值。电阻连接在每个插脚和相应的相管脚决定一定的电流在较低的MOSFET传导间隔期间的幅度。通过这些电阻产生的电流用于通道电流平衡和过电流保护。使用以下公式选择适当的上升电阻器:9447734e-6940-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

rDS(ON)=低MOSFET漏源导通电阻(Ω)IOUT=通道最大输出电流(A)读取“电流回路”、“电流感应”、“通道电流“平衡”和“过电流保护”段落了解更多信息。UGATE1,UGATE2(销19,11)将这些引脚连接到上mosfet的栅极上。这些引脚用于控制上mosfet为了预防射击而被监控。减少这些连接的阻抗。最大个体通道占空比限制在66%。BOOT1,BOOT2(引脚20,10)这些引脚为上mosfet提供偏压。将这些引脚连接到适当选择的外部自举电容器。内部自举二极管连接到PVCC引脚提供必要的引导充电。最小化这些连接的阻抗。相1,相2(引脚18,12)将这些引脚连接到上mosfet的电源。这些引脚是上mosfet的返回路径。最小化这些连接的阻抗。LGATE1、LGATE2(插脚16、14)这些引脚用于控制较低的mosfet为了预防射击而被监控。连接这些钉在较低的mosfet栅极上。最小化这些连接的阻抗。

SS(针脚23)

此引脚允许调整输出电压软启动斜坡速度,以及过电流事件。这根针的电位被用作夹子内部误差放大器的非逆变输入电压,在启动期间调节其上升速度。将此pin连接到电容器接地。小内部电流源对电容器进行线性充放电,导致类似的输出电压上升/下降的变化。当低于0.3V时,所有输出驱动器关闭。当这个大头针倾斜时向上,驱动器未启用,但仅在第一次磨合之后脉冲出现(如果预充电,避免耗尽输出)。如果在SS超过顶部之前不会产生磨损脉冲在振荡器斜坡上,此时所有的门操作是启用,允许立即排出输出,如必要的。SS电压在参考线夹上方有约0.7V的偏移,意味着参考线夹从0V上升到单位增益SS引脚超过0.7V时的对应。更多信息信息,请参考软启动段落。

FS(引脚22)

此引脚用于设置开关频率。连接电阻器,RFS,从该引脚到接地,并根据图1中的图表或以下方程式:9447734f-6940-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

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PGOOD(引脚21)

此引脚表示车载电源良好的输出监视器。因此,FB pin被监视并与以可用参考为中心的窗口;FB窗口内的电压禁用开路集电极输出,允许外部电阻将PGOOD拉高。下拉设备的阻抗约为65Ω。当使用外部参考运行时,电源良好一旦MON引脚振幅超过其监测阈值(通常为300毫伏)。

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操作

图2显示了电压调节的简化图和电流回路。电压回路用于精确地当电流反馈为用于平衡两种输出电流IL1和IL2动力通道。电压回路输出电压的反馈通过车载差分放大器,通过电阻R1施加到误差放大器的反向输入。产生的信号误差放大器与电流校正相加错误信号并应用于PWM的正输入端电路比较器。异相锯齿信号是应用于两个PWM比较器的逆变输入。增大误差放大器电压可增加占空比循环。这个增加的占空比信号被传递到无相位反转驱动外部的输出驱动器莫斯费特。增加工作周期,转换为增加对于上MOSFET晶体管,结果是增加输出电压,补偿低输出导致错误信号增加的电压第一名。电流回路电流控制回路仅用于微调单个通道占空比,以平衡电流每个阶段都有。用于此控件的信息是通过每个较低版本的rDS(ON)产生的电压MOSFET,当它们传导时。一个电阻转换和将每个MOSFET上的电压调整为应用于ISL6567内的电流感应电路。这些传感电路的输出是平均的,并用于计算当前错误信号。每个脉冲宽度调制通道接收电流信号与平均感应电流和单个通道电流。当一个PWM通道的电流大于平均值时电流,通过求和校正电路施加的信号到PWM比较器减少输出脉冲宽度(占空比比较器的循环),以补偿检测到的高于各自通道中的平均电流。

多相功率转换

多相功率转换提供了经济有效的负载电流不再容易时的电源解决方案由单相转换器支持。虽然它更大复杂性带来了额外的技术挑战多阶段方法具有以下优点响应时间、卓越的纹波消除和热量分配。

基于ISL6567的转换器中每个通道的切换与另一个对称失步频道。因此,两相转换器具有组合纹波频率是其中一个的两倍阶段。除此之外组合电感电流按比例减小。纹波频率增加,纹波幅度降低通常转换为较低的每通道电感和/或任何给定组的较低总输出电容性能规范。

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图3说明了输出纹波的附加效应频率。两个通道电流(IL1和IL2)组合形成交流纹波电流和直流负载电流。这个纹波分量的纹波频率是两倍单个通道电流。为了了解波纹电流振幅在多相电路,检查表示单个通道的峰-峰电感电流。

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VIN和VOUT是输入和输出电压,L为单通道电感值,fS为开关频率。输出电容器传导电感电流。在多相转换器的情况下电容电流是每个个别频道的。峰间纹波电流94477354-6940-11ed-bcbe-b8ca3a6cb5c4.png

减少的数量与频道。输出电压纹波是电容的函数,电容等效串联电阻(ESR)和电感纹波电流。降低电感纹波电流允许设计者使用较少或较便宜的输出电容器(输出高频纹波是否是一个重要的设计参数)。

交错的另一个好处是减少了输入纹波当前。输入电容很大程度上取决于最大输入纹波电流。多相拓扑可以通过降低投入来提高整个系统的成本和规模纹波电流并允许设计师降低输入电容。图4中的示例演示了输入两相变流器的电流总输入纹波电流。图28,输入电容部分选择,可用于确定输入电容器基于负载电流和占空比的均方根电流。这个图是用来帮助确定最佳输入的电容器解决方案。脉宽调制操作ISL6567的一个切换周期定义为时间在连续的脉宽调制脉冲终端之间(关闭沟道上的上MOSFET)。每次循环开始于开关时钟信号命令上MOSFET离开。另一个通道的上MOSFET传导是在一个周期的1/2之后终止。一旦通道的上MOSFET关闭,下MOSFETMOSFET保持开启至少1/3个周期。这迫使为了保证电流样本的准确性,需要关闭时间。在1/3周期强制关闭时间之后,控制器启用上面的MOSFET输出。一旦启用,上部当锯齿波信号出现时,MOSFET输出跃迁很高交叉调整误差放大器输出信号,如如图2所示。就在上驱动器转动之前打开MOSFET,较低的MOSFET驱动将自由转动元件关闭。上面的MOSFET保持开启直到时钟发出下一次开关开始的信号周期和脉冲宽度调制终止。


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