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风扇5092 大电流系统电压Buck变换器

时间:2019-12-19, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

韩漫官网未删 www.st531.cn 特征

输出电压从1.1V到5V

集成大电流门驱动器每个IC的两个交错同步相位最大值性能

多达4相电力系统

相位之间和集成电路之间的内置电流共享

集成电路之间的频率和相位同步

远程感应和可编程主动下垂™

高精度电压基准

高速瞬态响应

200KHz至2MHz的可编程频率

自适应延迟门开关

集成电源良好、OV、UV、启用/软启动

功能

驱动N通道mosfet

操作优化为12V

轻载高效模式

使用MOSFET传感的过电流?;?br />

28针TSSOP包装

应用

逻辑电源

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说明

FAN5092是同步多片DC-DC提供高精度的控制器IC,所有大电流的可编程输出电压应用。双交错同步降压调节器内置均流的相位在提供所需快速瞬态响应的相位大电流应用,同时最小化外部组件。FAN5092s可在维护时并联频率和相位同步并确保大功率系统中的均流。风扇5092具有远程电压感应,可编程激活降速与最优变换器的超前响应最小输出电容的瞬态响应。它有具有自适应延迟门的集成大电流门驱动器切换,不需要外部驱动设备。这样就可以在开关频率高达4MHz,用于超高密度。输出电压可以设置为1.1V到5V准确度为0.5%。FAN5092使用集成以从a输出超过150A的负载电流最小外部电路的12V电源。风扇5092还提供集成功能,包括电源良好,输出启用/软启动、欠压锁定、过压?;ず偷缌飨拗泼扛銮衅系牡鼻案胁?。有28针TSSOP包裹。

管脚定义

推荐操作条件

电气规范

(除非另有说明,否则使用图1中的电路,VCC=12V,VOUT=1.500V,TA=+25°C。)

表示适用于整个工作温度范围的规范。

电气规范(续)

(除非另有说明,否则使用图1中的电路,VCC=12V,VOUT=1.500V,TA=+25°C。)

表示适用于整个工作温度范围的规范。

笔记:

1.稳态电压调节包括初始电压设定值、输出纹波和输出温度漂移在变频器的VFB感应点测量。

2.在变频器的VFB感应点测量。应利用遥感来实现最佳性能。

应用程序信息

操作FAN5092控制器FAN5092是可编程同步多相DC-DC控制器IC。它可以作为单个控制器运行,并且然后,第二个风扇5092可以??榛夭⒘叩牡缌?。当围绕适当的外部组件,FAN5092可以配置为输出电流大于120A。风扇5092作为一个固定频率的PWM降压调节器,在轻载时采用高效模式(E*)。主控制回路参见第7页的FAN5092方框图。这个FAN5092由两个交错同步buck组成转换器,通过求和模式控制实现。每个相位有自己的电流反馈,并且电压反馈。由FAN5092控制的两个降压转换器交错,也就是说,它们与每个其他。这将使RMS输入纹波电流最小化,使所需的输入电容器数量最小化。它也使有效开关频率加倍,提高瞬态响应。

FAN5092实现“求和模式控制”,它不同于传统的电压模式和电流模式控制。它的性能优于允许在广泛的输出负载和外部组件。调节器的控制回路包括两个主要部分:模拟控制块和数字控制块。这个模拟部分由信号调节放大器组成输入比较器,比较器为数字控制块。信号调节部分接受电流传感器和电压传感器的输入电压传感器对两片都是共用的,电流各传感器分开。电压传感器放大VFB信号和参考电压之间的差异从DAC并将输出分别呈现给比较器。每个切片的当前控制路径采用当低端MOSFET开启时,其PGND和SW管脚之间的差异,通过MOSFET以及由此产生的输入电流信号到其加法放大器的同一输入端给电压放大器的信号有一定的增益。这些因此,两个信号相加。然后将该和呈现给一个观察振荡器斜坡的比较器,该斜坡向数字控制提供主脉冲宽度调制控制信号封锁。振荡器斜坡与每个另一个,以便两片片交替打开数字控制块接受模拟比较器输入向HDRV和LDRV提供适当的脉冲每个切片的输出管脚。这些输出控制外部功率mosfet。

远程电压检测

FAN5092具有真正的远程电压检测能力,消除了由于跟踪电阻引起的误差。利用遥感,VFB和AGND管脚应连接为开尔文跟踪对到调整点,如处理器别针。转换器将电压保持在那一点。这些场地的布局需要小心;见此数据表中的布局指南。大电流输出驱动器FAN5092包含四个高电流输出驱动器在推拉配置中使用mosfet。司机们对于高端mosfet,使用引导引脚输入电源和用于返回的开关引脚。低边车手mosfet使用VCC管脚作为输入功率和PGND回位销。通常情况下,引导销将使用电荷泵如图1所示。注意引导和VCC引脚与芯片的内部电源和接地分离,旁路和AGND,用于开关抗噪声。自适应延迟门驱动FAN5092采用了先进的设计,确保消除时的最小MOSFET转换时间穿过水流。它能感觉到mosfet的状态并自适应调整门驱动器以确保从不同时打开。当高边MOSFET转动时关,电源上的电压开始下降。当电压达到约2.5V,低侧MOSFET。栅极驱动器应用大约50分钟延迟。什么时候?低压侧MOSFET关闭,LDRV引脚处的电压感觉到了。当它下降到大约2V以下时,应用高边MOSFET的栅极驱动器。最大占空比为了确保电流感应和电荷泵工作,风扇5092保证低压侧MOSFET将在每个周期的特定部分。低的频率,这是作为大约90%的最大占空比发生的。因此,在250KHz、4微秒周期下低压侧至少为4微秒•10%=400毫微秒。在更高的位置频率,这一次可能会降得很低以至于无效。FAN5092保证最低低侧开启时间大约占空比,不管这个占空比是多少对应于。

电流传感

FAN5092有两个独立的电流传感器,一个用于每个阶段。电流传感是通过测量低边MOSFET的源漏电压它是准时的。每个相位都有自己的电源接地引脚允许相位放置在不同的位置影响测量精度。为了取得最好的效果,这很重要-FAN5092产品规范连接每个相位的PGND和SW引脚开尔文迹对直接到源极和漏极,分别是适当的低边MOSFET。需要小心在这些场地的布局中;请参阅这个数据表。电流共享风扇5092的两个独立电流传感器工作独立的电流控制回路保证这两个阶段各提供一半的总输出电流。只有当低边mosfet的RDS不匹配。正常使用时,两台FAN5092s并联运行。通过将ISHR引脚连接在一起两个集成电路将被迫以完全相同的工作方式工作循环,从而确保所有四个阶段。短路电流特性FAN5092短路电流特性包括?;C-DC转换器免受损坏的功能发生短路的事件。短路极限由公式

精密电流传感与使用MOSFET电流相关的公差使用电流感测可以避开感测电阻器。E*-模式通过将风扇5092进入E*模式。当下垂销被拉到5V旁路电压,风扇5092的“A”相为完全关闭,减少一半的门数量充电功率消耗。E*-模式可以用图3所示的电路实现:

注意,HIDRVs的充油泵应基于在风扇5092的“B”相位,因为“A”相位关闭在E*模式下。内部电压基准FAN5092中包含的基准是一个精确的带隙电压基准。它的内部电阻是精确的修剪以提供接近零的温度系数(TC)?;诟貌慰际羌?位的输出数模转换器。DAC监控5个电压识别引脚,VID0-4,将参考电压从1.100V调整到1.850V,步进25mV。旁路参考FAN5092的内部逻辑运行在5V上集成电路仅在12V下运行,内部产生5V线性调节器,其输出在旁路引脚上。应使用1μF电容器绕过该引脚以消除噪音压制。旁路销不应具有任何外部附加到它的负载。动态电压调整FAN5092在其视频线上有内部上拉。外部不应使用引体向上。风扇5092可以输出动态调整电压以适应低功率模式。设计器必须确保视频线同时出现(小于500nsec)以避免产生不希望的输出电压的错误代码。Power Good标志跟踪VID代码,但有一个从高到低的500微秒延迟;这很长足以确保在动态电压调整。功率良好(PWRGD)FAN5092电源良好功能的设计符合奔腾IV DC-DC转换器规范并在VFB引脚上提供一个连续的电压监视器。电路将VFB信号与VREF电压进行比较并向CPU输出一个有效的低中断信号电源电压偏差超过其标称设定值。输出保证集电极开路电源电压在+8%/-18%范围内时高其标称设定值。权力好的旗帜提供不风扇5092的控制功能。输出启用/软启动(启用/SS)FAN5092将接受开路集电极/TTL信号控制输出电压。低状态禁用输出电压。禁用时,PWRGD输出在低状态。即使电路中不需要启用,此引脚应该连接一个电容器(通常是100nF)来软启动开关。软启动电容可以近似地由公式选择:

肖特基二极管选择

图的应用电路显示了肖特基二极管,D1(分别为D2),每片一个。它们被用作自由转动二极管,以确保车身二极管当上部MOSFET关了,较低的MOSFET关了打开。这个二极管不需要导电,因为它很高正向压降和长反向恢复时间降低了效率,所以肖特基提供了一个分流电流的路径。因为这段时间非常长简言之,由于自适应栅极延迟最小化,二极管的选择标准是肖特基在输出电流应小于正向MOSFET体二极管的电压。功率能力是不是这个装置的标准,因为它的损耗很小。输出滤波电容器转换器的输出大容量电容有助于确定其输出纹波电压及其瞬态响应。它有已经在有关选择电感器的章节中看到ESR有助于设置最小电感。对于大多数转换器,所需的电容器数量由瞬态响应和输出纹波电压,以及这些是由ESR而不是电容决定的价值。也就是说,为了达到必要的ESR瞬态和纹波要求,电容值需求已经很大了。输出大容量电容器最常用的选择是铝电解质,因为它们成本低血沉。唯一使用的铝电容器类型应该是那些ESR额定值为100kHz的。查阅应用程序AB-14号公告,了解输出电容器的详细信息选择。对于更高频率的应用,特别是那些运行可以考虑在大于1MHz的FAN5092振荡器、振荡器或陶瓷电容器。他们的血沉比可与电解质媲美,但电容也小得多。输出电容还应包括尽可能靠近处理器;推荐值为0.1μF和0.01μF。

输入滤波器

DC-DC转换器的设计可以包括输入电感在系统主电源和转换器输入之间如图所示。这个电感器用来隔离主电感器由DC-DC开关部分的噪声供电转换器,并在通电期间限制输入电容器的浪涌电流。建议值为1.3μH。有必要在输入端安装一些低ESR电容器到转换器。当高侧MOSFET开关打开。因为交错,所需的电容器数量大大减少从单片buck转换器所需的。图5显示3 x 1000微F,但所需的确切数量会有所不同输出电压和电流,根据公式

对于四片风扇5092,其中DC是占空比,DC=Vout/车辆识别号。电容器纹波电流额定值是一个函数温度,因此应联系制造商找出预期工作温度下的纹波电流额定值。有关输入滤波器设计的详细信息,

印刷电路板布局指南

相对于FAN5092的mosfet的放置是关键。将mosfet放置在FAN5092到FET的HIDRV和LODRV引脚门最小化。这些销上的长引线长度将由于场效应晶体管的栅电容。这噪音辐射到整个电路板,因为它正在切换在如此高的电压和频率下,很难抑制。一般情况下,应保留所有噪声开关线路远离风扇5092的安静模拟部分。那个连接到插脚9-20(LDRV、HDRV、GND)的is痕迹和靴子)应该远离连接至插脚1至8和插脚21-28。将0.1μF去耦电容器放置在靠近风扇5092销尽可能。额外的引线长度降低他们抑制噪音的能力。每个电源和接地插脚都应有自己的到合适的。这有助于在别针。放置给定的mosfet、电感和肖特基切得尽可能紧密,原因与在上面的第一个子弹里。将输入大容量电容器放置为尽可能靠近高侧mosfet的排水管。

此外,将一个0.1μF去耦盖正好放置在每个高边MOSFET的漏极有助于抑制输入端的高频开关噪声直流-直流转换器。将输出大容量电容器尽可能靠近CPU可以优化他们的即时供应能力电流瞬变时负载的电流。输出电容器和CPU将允许板迹的寄生电阻降低DC-DC变换器的性能严重的负载瞬态条件,导致较高的电压偏离。有关电容器放置,参考应用公告AB-5。Fairchild提供PC板布局清单应用。申请公告AB-11。PC主板示例布局和Gerber文件一种参考设计,用于主板实现FAN5092以及PCAD布局Gerber文件和丝绸可通过您当地的Fairchild代表获得屏幕。FAN5092评估委员会Fairchild提供了一个评估委员会来验证系统风扇5092的水平性能。它是使用提供的外部组件和PCB布局。


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