发 帖  
原厂入驻New

采用脉冲跳变控制技术的BD9130NV高效降压开关稳压器

2020-9-18 17:26:53  249 开关稳压器
分享
4
BD9130NV是ROHM公司的高效降压开关稳压器,其设计电压从5.5V/3.3V低至1V,采用脉冲跳变控制技术和同步开关实现高效率,并通过电流模式控制实现对负载突变的快速瞬态响应。
特征
*电流模式下的快速瞬态响应PWM控制系统
*所有负载范围的高效率,因为同步开关(Nch/Pch FET)和SLLMTM(简单轻载模式)
*软启动功能
*热关机和UVLO功能
*具有延时功能的短路保护
*关闭功能
应用
用于大规模集成电路电源,包括DSP、微型计算机和ASIC
主要规格
输入电压范围:2.7伏至5.5伏
输出电压范围:1.0伏至2.5伏
输出电流:2.0A(最大)
开关频率:1MHz(典型)
Pch FET导通电阻:200Ω(典型)
Nch FET导通电阻:160mΩ(典型)
备用电流:0μA(典型值)
工作温度范围:-25°C至+105°C
包裹宽(典型)x深(典型)x高(最大)

典型应用电路

引脚配置

管脚说明

方块图

典型性能曲线

典型波形

申请信息
操作
BD9130NV是一种采用电流型PWM控制系统实现快速暂态响应的同步降压开关稳压器。它利用开关操作,无论是在PWM(脉冲宽度调制)模式下较重的负载,或SLLMTM(简单轻负载模式)操作较轻的负载,以提高效率。
(1)、同步整流器
与使用外部二极管的转换器相比,使用两个mosfet的集成同步整流减少了功耗并提高了效率。内部穿透式限流电路进一步降低了功耗。
(2)、电流型PWM控制
该集成电路的PWM控制信号依赖于电压反馈和电感电流反馈两个反馈回路。
(a)、脉宽调制控制
来自OSC的时钟信号的频率为1Mhz。当OSC设置RS锁存时,P沟道MOSFET打开,N沟道MOSFET关闭。当电流比较器(current Comp)复位RS锁存器时,则相反,即P沟道MOSFET关闭,N沟道MOSFET打开。电流Comp的输出是两个信号的比较,电流反馈控制信号“SENSE”是与电流IL成比例的电压,电压反馈控制信号FB。
(b)、SLLMTM(简单轻载模式)控制
当通过PWM将控制模式从较重的负载切换到较轻的负载或反之亦然时,开关脉冲被设计为在正常的PWM控制回路中保持装置工作的情况下关闭。这使得在负载突变期间,线性运行不会出现电压下降或瞬态响应恶化。尽管PWM控制回路继续使用来自OSC的设定信号和来自Current Comp的复位信号来工作,但是它的设计使得即使负载改变为光模式(在该模式下开关关闭且开关脉冲消失),复位信号也被连续发送。不连续地激活开关可以减少开关损耗,提高效率。

功能说明
(1)、软启动功能
在启动过程中,软启动电路逐渐建立输出电压以限制输入电流。这可以防止输出电压和浪涌电流的过冲。
(2)、当EN端子“低”时关闭功能,设备在待机状态下工作,参考电压电路、内部振荡器和驱动器等所有功能块均关闭。备用电流为0μA(典型值)。
(3)、UVLO函数
该电路检测所提供的输入电压是否足以获得该集成电路的输出电压。它提供50mV(典型)的滞后,以防止输出抖动。

(4)、具有延时功能的短路保护
为了防止集成电路发生故障,当内部限流器连续激活一段固定时间(tLATCH)或更长时间时,短路会关闭输出。关闭的输出可以通过重新启动EN或重置UVLO再次打开。

优势信息
优势1:使用电流模式控制系统提供快速瞬态响应

优点2:为所有负载范围提供高效率
(a)、对于较轻的负载:这种集成电路利用称为SLLMTM的电流模式控制,减少了开关等各种损耗损耗(PSW)、栅极充放电损耗(PGATE)、输出电容的ESR损耗(PESR)和否则可能导致效率降低的阻力耗散(PRON)。

提高效率,减轻负载。

(b)、对于较重的负载:
该集成电路采用同步整流方式,使用低导通电阻功率mosfet。
P沟道MOSFET导通电阻:200mΩ(典型值)
N沟道MOSFET导通电阻:160mΩ(典型值)

对于较重的负载实现效率提高。
通过上述改进,为所有负载范围提供高效率。
优点3:・由于功率MOSFET体积小,所以封装更小。
・电流模式控制所需的输出电容器Co:22μF陶瓷电容器
・1 MHz工作频率所需电感L:2.2μH电感(BD9130NV:CO=22μF,L=2.2μH)

减少所需的安装区域。

开关调节器效率
效率η可用下列方程式表示:

可通过降低开关调节器功率损耗因数Pdα来提高效率,如下所示:
耗散因子:
(1)、电感和场效应管的电阻耗散:Pd(I2R)

其中:RCOIL是电感的直流电阻。RON是场效应晶体管的导通电阻。IOUT是输出电流。
(2)、 闸门充放电耗散:Pd(闸门)

其中:Cgs是场效应晶体管的栅电容。f是开关频率。V是场效应晶体管的栅极驱动电压。
(3) 、开关损耗:Pd(SW)

其中:CRSS场效应晶体管的反向转移电容。IDRIVE是栅极的峰值电流。
(4)、 电容器的ESR损耗:Pd(ESR)

其中:IRMS是电容器的纹波电流。
ESR是等效串联电阻。
(5) 、IC的工作电流耗散:Pd(IC)

其中:ICC电路电流。
关于允许散热的思考
由于这种集成电路的功能效率高,在大多数应用中不会产生大量的热量,因此不需要特别考虑允许的散热或热量产生。但是,在极端条件下,包括较低的输入电压、较高的输出电压、较重的负载和/或较高的温度,必须仔细考虑允许的散热和/或发热。
对于损耗,只考虑电感直流电阻和场效应管导通电阻引起的导通损耗。这是因为传导损耗是上述损耗中最重要的,如门极充放电损耗和开关损耗。

由于在这个集成电路中,RONP大于RONN,因此耗散随值勤的增加而增加。考虑到上述损耗,热设计必须有足够的裕度。
外部连接部件的选择

电感很大程度上取决于输出纹波电流。如等式(1)所示,随着电感和/或开关频率的增加,纹波电流减小。

适当的输出纹波电流应为最大输出电流的±20%。

式中:ΔIL为输出纹波电流,且f是开关频率。
注:电流超过电感器的额定电流会导致电感器的磁饱和,从而降低效率。电感器的选择必须允许有足够的裕度,峰值电流不能超过其额定电流。
例如,如果VCC=3.3V,VOUT=1.8V,f=1MHz,ΔIL=0.2x2A=0.4A,(BD9130NV)

注意:选择一个低电阻元件(如DCR和ACR)的电感,以减少电感中的损耗,提高效率。

输出电容器的选择应考虑稳定区和使纹波电压最小所需的等效串联电阻。
输出纹波电压由方程式(4)确定:

式中:ΔIL为输出纹波电流。ESR是输出电容器的等效串联电阻。
注:额定值应确定电容器允许有足够的输出电压裕度。建议使用22μF至100μF陶瓷电容器。
较少的ESR可以降低输出纹波电压。


输入电容器必须是一个低ESR电容器,其电容足以应付高纹波电流,以防止高瞬态电压。纹波电流IRMS由公式(5)给出:

<最坏情况>IRMSMax
什么时候是两次,
如果VCC=3.3V,VOUT=1.8V,IOUTMax=2A,(BD9130NV)

建议采用低ESR 22μF/10V陶瓷电容器,以降低输入电容器的ESR损耗,提高效率。
(4)、 计算相位补偿的RITH,CITH
由于电流模式控制设计用于限制电感电流,因此,由于由输出电容和负载电阻组成的CR滤波器,在低频区域出现极(相位滞后),而由于输出电容及其ESR,在高频区域出现零(相位超前)。因此,如下文所述,通过向具有C和R的功率放大器输出添加零来消除功率放大器处的极点,可以容易地补偿相位。


功率放大器极点
当输出电流减小时,负载电阻Ro增大,极频降低。

功率放大器零点
增大输出电容器的电容可以降低极频,而零频不变。(这是因为当电容增大一倍时,电容器的ESR减小到一半。)

通过误差放大器对输出电容产生的极点fp(Min)和负载电阻进行CR零点校正,可以实现稳定的反馈回路。

(5) 设置输出电压
输出电压VOUT由方程式(6)确定:

其中:VADJADJ端子处的电压(0.8V典型值)
所需的输出电压可以通过调节R1和R2来确定。(可调输出电压范围:1.0V至2.5V)

R1使用1 kΩ至100 kΩ电阻。如果使用电阻大于100 kΩ的电阻器,检查电路和仔细计算纹波电压等。
输入电压的下限取决于输出电压。基本上,建议使用以下条件:

图35。显示输入电压下限时所需的输出电流值。(电感器DCR:0.1Ω)此数据为特征值,不保证工作范围。

PCB布局注意事项

①、对于用粗线绘制的截面,使用尽可能短的粗导线图案。
②、将输入陶瓷电容器CIN布置在靠近管脚PVCC和PGND的位置,输出电容器CO布置在靠近管脚PGND的位置。
③、用最少的布线将CITH和RITH布置在引脚ITH和GND之间,尽量靠近。
注:SON008V5060(BD9130NV)在包装背面有散热片。通过将翅片与占PCB大面积的GND平面连接,可以提高封装的热性能。
I/O等效电路

操作说明
1、电源反接
反向连接电源会损坏集成电路。在连接电源时,注意防止极性反转,例如在电源和IC的电源引脚之间安装一个外部二极管。
2、供电线
设计印刷电路板版图以提供低阻抗电源线。将数字和模拟块的地线和电源线分开,以防止数字块的地线和电源线中的噪声影响模拟块。此外,在所有电源插脚处将电容器接地。使用电解电容器时,应考虑温度和老化对电容值的影响。
3、接地电压
确保在任何时候,即使是在瞬态条件下,引脚的电压都不低于接地引脚的电压。
4、接地接线方式
当同时使用小信号和大电流接地记录道时,这两个接地记录道应单独布线,但应连接到应用板参考点的单个接地,以避免大电流引起的小信号接地波动。还要确保外部部件的接地痕迹不会引起接地电压的变化。接地线必须尽可能短和厚,以降低线路阻抗。
5、热因素
如果功耗超过额定值,芯片的温度升高可能导致芯片性能恶化。如果超过此绝对最大额定值,则增加板尺寸和铜面积,以防止超过Pd额定值。
6、推荐操作条件
这些条件表示一个范围,在这个范围内,可以近似地获得集成电路的预期特性。在每个参数的条件下保证了电特性。
7、涌流
当首次向IC供电时,内部逻辑可能不稳定,并且由于内部供电顺序和延迟,涌入电流可能瞬间流动,特别是当IC具有多个电源时。因此,应特别考虑电源合电容、电源布线、接地布线宽度和连接布线。
8、强电磁场作业
在强电磁场下操作集成电路可能会导致集成电路故障。
9、应用板测试
在应用板上测试集成电路时,将电容器直接连接到低阻抗输出引脚可能会使集成电路受到应力。每次工艺或步骤完成后,务必将电容器完全放电。在检查过程中,在连接或从测试设置中移除集成电路之前,应始终完全关闭集成电路的电源。为防止静电放电造成损坏,在组装过程中对IC进行接地,并在运输和储存过程中采取类似的预防措施。
10、引脚间短路和安装错误
在PCB上安装IC时,确保方向和位置正确。安装不正确可能会损坏IC。避免附近的引脚相互短路,特别是对地、电源和输出引脚短路。管脚间短路可能是由于许多原因造成的,例如金属颗粒、水滴(在非常潮湿的环境中)和在装配过程中管脚之间意外沉积的焊接桥等等。
11、未使用的输入引脚
集成电路的输入引脚通常与MOS晶体管的栅极相连。栅极具有极高的阻抗和极低的电容。如果不连接,外界的电场很容易给它充电。以这种方式获得的小电荷足以对通过晶体管的传导产生显著影响,并导致IC的意外操作。因此,除非另有规定,未使用的输入引脚应连接到电源或地线。
12、关于集成电路的输入引脚
这种单片集成电路包含P+隔离和相邻元件之间的P衬底层,以保持它们的隔离。P-N结形成于P层与其它元件的N层的交叉处,形成寄生二极管或晶体管。例如(参见下图):
当GND>引脚A和GND>引脚B时,P-N结作为寄生二极管工作。当接地>引脚B时,P-N结作为寄生晶体管工作。
寄生二极管不可避免地出现在集成电路的结构中。寄生二极管的工作可能导致电路之间的相互干扰、工作故障或物理损坏。因此,应避免导致这些二极管工作的条件,例如对输入引脚(从而对P基板)施加低于GND电压的电压。

13、热关机电路(TSD)
这个集成电路有一个内置的热关机电路,可以防止对集成电路的热损坏。正常运行应始终在IC的功耗额定值范围内。但是,如果连续超过额定值,则结温(Tj)将升高,从而激活TSD电路,从而关闭所有输出引脚。当Tj低于TSD阈值时,电路将自动恢复正常工作。
请注意,TSD电路在超过绝对最大额定值的情况下工作,因此,在任何情况下,TSD电路都不应用于一套设计,或用于除保护IC免受热损伤以外的任何目的。
14、感应器的选择
建议使用串联电阻元件(DCR)小于等于0.1Ω的电感器。特别要注意的是,使用高DCR电感会导致电感损耗,从而降低输出电压。如果这种情况持续一段指定的时间(软启动时间+定时器锁定时间),输出短路保护将被激活,输出将被锁定关闭。当使用大于0.1Ω的电感时,请注意确保外部设备和该IC之间有足够的变化裕度,包括瞬态和静态特性。此外,在任何情况下,建议在电源电压范围内用EN启动输出。
订购信息

标记图

物理尺寸、磁带和卷盘信息

通知
使用ROHM产品的注意事项
1、我们的产品是为普通电子设备(如视听设备、办公自动化设备、电信设备、家用电器、娱乐设备等)而设计和制造的。如果您打算将我们的产品用于需要极高可靠性的设备(如医疗设备(注1)、运输设备、交通设备、飞机/航天器、核电控制器、燃料控制器、汽车设备(包括汽车附件)、安全设备,如果发生故障或故障可能导致人身伤亡或财产严重损坏(具体应用),请提前咨询ROHM销售代表。除非ROHM事先书面同意,否则ROHM不对您或第三方因将ROHM产品用于特定用途而产生的任何损害、费用或损失承担任何责任。

2、ROHM公司的产品设计和制造都遵循严格的质量控制体系。然而,半导体产品可能会以一定的速度出现故障。请务必自行负责实施适当的安全措施,包括但不限于针对产品故障或故障可能导致的人身伤害、任何财产损失的故障安全设计。以下是安全措施的示例:
[a]、安装保护电路或其他保护装置以提高系统安全性
、安装冗余电路以减少单个或多个电路故障的影响
3、我们的产品是在标准条件下设计和制造的,而不是在任何特殊或特殊的环境或条件下使用,如下所示。因此,ROHM对在任何特殊或特殊环境或条件下使用任何ROHM产品所产生的任何损害、费用或损失概不负责。如果您打算在任何特殊或特殊的环境或条件下使用我们的产品(如下所示),在使用之前,您必须对产品的性能、可靠性等进行独立的验证和确认:
[a]、在任何液体中使用我们的产品,包括水、油、化学品和有机溶剂
、在户外或产品暴露于阳光或灰尘的地方使用我们的产品
[c]、在产品暴露于海风或腐蚀性气体(包括Cl2)的地方使用我们的产品,H2S、NH3、SO2和NO2
[d]、在产品接触静电或电磁波的地方使用我们的产品
[e]、在靠近发热部件、塑料线或其他易燃物品的地方使用我们的产品
[f]、用树脂或其他涂层材料密封或涂覆我们的产品
[g]、使用本公司产品时,不留助焊剂的清洗残留物(即使您不使用清洁型助焊剂,也推荐使用助焊剂的清洗残留物);或使用水或水溶性清洗剂清洗本公司产品,以清除焊接后的残留物
[h]、在易结露的地方使用产品
4、这些产品不受防辐射设计的限制。
5、在使用产品时,请验证并确认最终产品或安装产品的特性。
6、特别是,如果一个瞬态负载(在短时间内施加大量负载,如脉冲)。应用时,强烈建议在车载安装后确认性能特性。避免使用超过正常额定功率的功率;在稳态负载条件下超过额定功率可能会对产品性能和可靠性产生负面影响。
7、根据环境温度(Ta)降低功耗(Pd)。在密封区域使用时,请确认实际环境温度。
8、确认工作温度在产品说明书规定的范围内。
9、ROHM对在偏离本文件规定的情况下导致的故障不负任何责任。
安装/电路板设计注意事项
1、当使用高活性卤素(氯、溴等)助焊剂时,助焊剂残留物可能会对产品性能和可靠性产生负面影响。
2、原则上,回流焊方法必须用于表面贴装产品,流焊方法必须用于通孔贴装产品。如果表面贴装产品首选流焊方法,请事先咨询ROHM代表。
有关详细信息,请参阅ROHM安装规范
注意–GE版本003关于应用示例和外部电路的预防措施
1、如果外部电路的常数发生变化,请考虑产品和外部部件特性的变化,包括瞬态特性和静态特性,留出足够的裕度。
2、您同意本文档中包含的应用说明、参考设计以及相关数据和信息仅作为产品使用指南提供。因此,如果您使用此类信息,您将对其全权负责,并且您必须在使用本文件中包含的此类信息时行使您自己的独立验证和判断。ROHM不对您或第三方因使用此类信息而产生的任何损害、费用或损失承担任何责任。
防静电措施
本产品为静电敏感产品,可能因静电放电而损坏。请在制造过程和储存过程中适当小心,以免超过产品最大额定值的电压应用于产品。请在干燥条件下特别小心(如人体/设备/烙铁的接地、与带电物体的隔离、电离器的设置、摩擦预防和温度/湿度控制)。
储运注意事项
1、如果产品存放在以下地方,产品性能和焊接连接可能会恶化:
[a]、产品暴露在海风或腐蚀性气体中,包括Cl2、H2S、NH3、SO2和NO2
、温度或湿度超过ROHM推荐值
[c]、产品暴露于阳光直射或冷凝中[d]产品暴露于高静电环境中
2、即使在ROHM推荐的贮存条件下,超出推荐贮存期的产品的可焊性也可能降低。强烈建议在使用储存时间超过建议储存时间的产品之前确认可焊性。
3、按正确的方向储存/运输纸箱,并在纸箱上标明符号。否则,当纸箱掉落时,由于施加过大的应力,可能会导致导线弯曲。
4、打开防潮袋后,在规定时间内使用产品。在使用储存时间超过建议储存时间的产品之前,必须进行烘焙。
产品标签注意事项
印在ROHM产品标签上的二维码仅供ROHM内部使用。
处置注意事项
当处理产品时,请使用授权的工业废物公司妥善处理。
外汇与外贸法防范措施
由于我们的产品可能属于适用的《外汇和外贸法》规定的管制货物,如果出口,请咨询ROHM代表。

王栋春 2020-9-18 22:23:27
学习了解一下
回复

举报

评论

高级模式
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容图片侵权或者其他问题,请联系本站作侵删。 侵权投诉
发经验
关闭

站长推荐 上一条 /8 下一条

快速回复 返回顶部 返回列表