ADP2119/ADP2120是2 A/1.25 A,1.2 MHz,同步,降压直流-直流调节器

元器件信息   2022-11-22 09:20   137   0  

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特征

连续输出电流;ADP2119:2安;ADP2120:1.25安;145 mΩ和70 mΩ集成mosfet输入电压范围从2.3 V到5.5 V;输出电压0.6 V至车辆识别号;±1.5%输出精度;1.2mhz固定开关频率;可在1兆赫和2兆赫之间同步;可选的PWM或PFM模式操作;当前模式架构;精度阈值启用输入;功率良好标志;电压跟踪;集成软启动;内部补偿;带预充电输出的启动;UVLO、OVP、OCP和热关机;10引线,3 mm×3 mm LFCSP U WD封装;由ADIsimPower支持8482; 设计工具。

应用

负载转换点;通信和网络设备;工业和仪表;电子消费品;医学应用。

一般说明

ADP2119/ADP2120是一个3 mm×3 mm LFCSP_WD封装中的低静态电流、同步、降压直流-直流稳压器。两种装置均采用电流模式、恒频脉冲宽度调制(PWM)控制方案卓越的稳定性和瞬态响应。在轻载条件下,它们可以被配置为在脉冲频率调制(PFM)模式下工作,从而降低开关频率以节省功率。

ADP2119/ADP2120支持从2.3 V到5.5 V的输入电压。对于可调版本,输出电压可以从0.6 V调整到输入电压(V),而固定输出版本有3.3 V、2.5 V、1.8 V、1.5 V、1.2 V和1.0 V的预设输出电压选项。ADP2119/ADP2120只需要最小的外部部件和提供一个高效率的解决方案与他们的集成电源开关,同步整流器和内部补偿。每个集成电路从输入端吸取小于2微安的电流当它被禁用时。其他关键特性包括欠压锁定(UVLO),集成软启动以限制启动、过电压保护(OVP)、过电流保护(OCP)和热关机(TSD)。

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绝对最大额定值

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高于绝对最大额定值的应力可能会对设备造成永久性损坏。这仅是一个应力额定值;设备在本规范操作章节所述条件或以上任何其他条件下的功能操作并不意味着。长期暴露在绝对最大额定条件下可能会影响设备的可靠性。

热阻

θ是为最坏的情况而指定的,也就是说,在电路板中焊接的用于表面贴装封装的器件。

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边界条件

θ是用JEDEC 4层板上的自然对流测量的,暴露的焊盘用热通孔焊接到印刷电路板(PCB)上。

典型性能特征

T=25°C,V=V=5 V,V=1.2 V,L=1.5μH,C=22μF,C=2×22μF,除非另有说明。

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功能框图

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操作理论

ADP2119/ADP2120是降压型直流-直流稳压器,采用固定频率、峰值电流模式结构,集成了高压侧开关和低压侧同步整流器。高开关频率和微型10引线、3 mm×3 mm LFCSP_WD封装提供了一个小型降压直流-直流调节器解决方案。集成的高压侧开关(P沟道MOSFET)和同步整流器(N沟道MOSFET)在中到满负载时可获得高效率,而采用PFM模式可提高轻负载效率。

ADP2119/ADP2120支持2.3 V至5.5 V的输入电压,并将输出电压调节至0.6 V。ADP2119/ADP2120还提供3.3 V、2.5 V、1.8 V、1.5 V、1.2 V和1.0 V的预设输出电压选项。

控制方案

ADP2119/ADP2120采用固定频率、峰值电流模式的脉冲宽度调制(PWM)控制结构,在中到满负载时以脉冲宽度调制(PWM)模式运行,但在轻负载时切换到功率因数调制(PFM)模式(如果启用)以保持高效率。在固定频率的PWM模式下工作时,调整集成开关的占空比以调节输出电压。在轻负载下以PFM模式工作时,调整开关频率以调节输出电压。

当负载电流大于脉冲跳过阈值电流时,ADP2119/ADP2120以脉宽调制模式工作。当负载电流低于该值时,调节器平稳过渡到PFM运行模式。

脉宽调制模式操作

在脉宽调制模式下,ADP2119/ADP2120以固定频率工作。在每个振荡器周期开始时,P沟道MOSFET开关打开,在电感上施加正电压。电感中的电流增加,直到电流感应信号越过电感电流峰值水平,关闭P沟道MOSFET开关,并打开N沟道MOSFET同步整流器。这会在电感器上施加一个负电压,导致电感器电流减小。同步整流器在循环的剩余时间内或直到电感电流达到零,这导致过零比较器也关闭N沟道MOSFET。

峰值电感电流电平由V设定。V是一个跨导误差放大器的输出,该放大器将反馈电压与内部0.6 V参考电压进行比较。

PFM模式操作

当PFM模式被启用时,当负载电流降低到脉冲跳过阈值电流以下时,调节器平稳地过渡到变频PFM工作模式。开关仅在必要时继续,以保持输出电压在调节范围内。当输出电压下降到低于规定值时,该部件进入脉冲宽度调制模式进行几个振荡器周期,以将输出电压增加回规定值。在两次脉冲之间的等待时间内,两个电源开关都关闭,并且输出电容器提供负载电流。由于输出电压偶尔下降和恢复,该模式下的输出电压纹波大于PWM模式下的纹波。

坡度补偿

斜坡补偿使ADP2119/ADP2120的内部电流控制回路在接近或超过50%占空比时稳定,以防止亚谐波振荡。斜坡补偿是通过在P沟道MOSFET开关的开启时间内将一个人工电压斜坡与电流感应信号相加来实现的。这个电压斜坡取决于输出电压。当在高输出电压下工作时,有更多的斜率补偿。斜坡补偿斜坡值确定可用于防止次谐波振荡的最小电感。

启用/关闭

EN输入管脚的精确模拟阈值为1.2v(典型值),滞后为100mv。当使能电压超过1.2 V时,调节器打开,当它低于1.1 V(典型值)时,调节器关闭。要强制部件在应用输入电源时自动启动,请将EN连接到VIN。

当ADP2119/ADP2120关闭时,软启动电容器放电。这将导致重新启用零件时开始新的软启动循环。

如果EN保持浮动,内部下拉电阻器(1 MΩ)可防止意外启用。

集成软启动

ADP2119/ADP2120包括集成软启动电路,用于限制输出电压上升时间和减少启动时的涌入电流。软启动时间固定在1024个时钟周期。

如果输出电压在开启前预充电,则该部分通过保持两个mosfet关闭直到软启动电压超过FB管脚上的电压来防止反向电感电流(这将使输出电容放电)。

跟踪

ADP2119/ADP2120有一个跟踪输入TRK,允许输出电压跟踪另一个电压(主电压)。跟踪输入在FPGAs、dsp和asic的核心和I/O电压跟踪中特别有用。

内部误差放大器包括三个正输入:内部参考电压、软启动电压和TRK电压。误差放大器将FB电压调节到三个电压中的最低值。要跟踪主电压,将TRK引脚与主电压的电阻分压器相连。如果不使用跟踪功能,请将TRK引脚连接到车辆识别号。

振荡器与同步

要同步ADP2119/ADP2120,请在同步/模式引脚处驱动外部时钟。外部时钟的频率可以在1兆赫到2兆赫的范围内。在同步过程中,调节器仅在CCM模式下工作,并且开关频率与外部时钟同步。

限流和短路保护

ADP2119/ADP2120具有峰值电流限制保护电路,以防止电流失控。当电感峰值电流达到电流极限值时,高侧MOSFET关闭,低侧MOSFET打开,直到下一个循环开始。过电流计数器在此期间递增。如果过电流计数器计数超过10,则该部件进入hiccup模式,并且高侧和低侧MOSFET都被关闭。该部件保持此模式4096个时钟周期,然后尝试从软启动重新启动。如果电流限制故障已清除,则部件恢复正常工作。否则,在计算出10次违反电流限制后,它将再次进入hiccup模式。

过电压保护(OVP)

输出电压由比较器通过FB引脚连续监测,在正常操作下,FB引脚电压为0.6 V(典型值)。该比较器设置为当FB电压超过0.66v(典型值)时激活,从而指示输出过电压条件。如果电压在16个时钟周期内保持在该阈值以上,则高侧MOSFET关闭,低侧MOSFET打开,直到通过低侧MOSFET的电流达到极限(强制连续传导模式为-0.6 A,PFM模式为0 A)。此后,两个mosfet都保持在关闭状态,直到FB低于0.54v(典型值),此时,部件重新启动。在这种情况下,PGOOD的行为将在Power Good一节中描述。

欠压锁定(UVLO)

欠压锁定电路集成在ADP2119/ADP2120中。如果输入电压降到2.1V以下,则该部件关闭,电源开关和同步整流器均关闭。当电压再次升高到2.2V以上时,软启动周期启动,部件启动。

热关机

如果ADP2119/ADP2120接头温度上升到150°C以上,热关机电路将关闭调节器。极端结温可能是高电流运行、电路板设计不良和/或环境温度过高的结果。包括25°C的滞后,因此如果发生热关机,在芯片温度降至125°C以下之前,部件不会恢复工作。当热关机结束时,软启动启动。

动力良好(PGOOD)

PGOOD是一种有源高开漏输出,需要一个电阻将其拉高到一个电压。高表示FB引脚上的电压(因此输出电压)在期望值的±10%范围内。此引脚上的低电压表示FB引脚上的电压不在所需值的±10%范围内。在FB被检测为越界后有16个周期的等待期。

应用程序信息

ADIsimPower设计工具

ADP2119/ADP2120由ADIsimPower设计工具集支持。ADIsimPower是一组工具,用于生成针对特定设计目标优化的完整电源设计。这些工具使用户能够生成完整的示意图、物料清单,并以分钟为单位计算性能。ADIsimPower可以优化成本、面积、效率和零件数量的设计,同时考虑IC和所有实际外部组件的运行条件和限制。有关ADIsimPower设计工具的更多信息,请参阅/ADIsimPower。该工具集可从本网站获得,用户也可以通过该工具请求未受欢迎的板。

本节介绍ADP2119/ADP2120外部部件的选择。ADP2119的典型应用电路如图50所示。

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输出电压选择

可调版本的输出电压可由外部电阻分压器设置,以下公式计算输出电压。

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为了将FB偏置电流(最大0.1微安)导致的输出电压精度降低限制在小于0.5%(最大值)的范围内,请确保R小于30 kΩ。

感应器选择

电感值由工作频率、输入电压、输出电压和纹波电流决定。电感值越小,电感电流纹波越大,瞬态响应越快,但会降低效率。电感值越大,电流纹波越小,效率越高,但瞬态响应越慢。作为指导原则,电感电流纹波ΔI通常设置为瞬态响应和效率之间最大负载电流权衡的1/3。

电感值可使用以下公式计算:

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其中:VIN为输入电压。VOUT是输出电压。ΔIL是电感电流纹波。D是占空比。D=凭证/车辆识别号。

当占空比大于50%时,调节器在电流回路中采用斜坡补偿以防止次谐波振荡。内部斜率补偿限制了最小电感值。

负电流限制(-0.6 A)也限制了最小电感值。由所选电感器计算的电感器电流纹波(ΔI)不应超过1.2 A。峰值电感器电流应保持在峰值电流极限阈值以下,并可根据:

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确保所选电感器的均方根电流大于最大负载电流,其饱和电流大于调节器的峰值电流限制。

输出电容器选择

输出电压纹波、负载阶跃瞬态和环路稳定性决定了输出电容的选择。

ESR和电容决定了输出纹波。

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负载瞬态响应取决于电感、输出电容和控制回路。

ADP2119/ADP2120集成了环路补偿,提供了简单的电源解决方案设计。表5和表6显示了ADP2119/ADP2120的典型推荐电感和电容器。强烈建议使用X5R或X7R陶瓷电容器。

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调节器可以采用较高或较低的电感值和输出电容值,但需要检查系统稳定性和负载暂态性能。ADP2119的最小输出电容为22μF,ADP2120的最小输出电容为10μF,电感范围为1μH至3.3μH。

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输入电容器选择

输入电容器降低了PVIN上开关电流引起的输入电压纹波。将输入电容器放在尽可能靠近PVIN引脚的位置。建议使用10μF或22μF陶瓷电容器。输入电容器的均方根额定电流应大于以下公式计算的值:

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电压跟踪

ADP2119/ADP2120包括一个跟踪功能,允许将输出(从电压)配置为跟踪外部电压(主电压),如图51所示。

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一个常见的应用是重合跟踪(见图52)。重合跟踪限制从机输出电压与主机电压相同,直到达到规定值。将TRK引脚连接到主电压的电阻分压器上。对于重合跟踪,设置RTRKT = RTOP and RTRKB = RBOT。

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比率跟踪如图53所示。从机输出仅限于主电压的一小部分。在这种应用中,从电压和主电压同时达到最终值。从机输出电压与主机电压之比是两个分配器的函数(见下式)。

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典型应用电路

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外形尺寸

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