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ISL97656 带4A集成开关的升压调节器

发布时间:2023-01-31 发布时间:
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ISL97656是一种高频、高效电流模式控制非同步升压稳压器在恒定的PMW开关频率下工作。它有一个内部4.0A,120mΩ低侧MOSFET,可提供高输出电流和效率超过90%。可选的640kHz1.22MHz的开关频率允许使用更小的电感和更快的瞬态响应。外部的补偿管脚使用户可以灵活设置频率允许使用低ESR陶瓷输出的补偿电容器。在关机模式下,ISL97656的电流小于1微安可在低至2.2V的输入电压下工作。这些功能与更高的开关频率允许使用微型外部组件,使其成为便携式的理想设备设备和TFT-LCD显示器。ISL97656有一个10 Ld TDFN包,带有最大高度1.1mm。设备是为在-40°C至+85°C的温度范围内运行。

笔记:

1.为磁带和卷盘添加“-T*”后缀。详见TB347卷盘规格。

2.这些Intersil无铅塑料包装产品采用无铅材料组、模塑料/模具连接材料,和100%哑光镀锡板加退火(e3终端处理,其中是否符合RoHS标准,并兼容SnPb和无铅焊接操作)。Intersil无铅产品属于MSL分类在无铅峰值回流焊温度达到或超过IPC/JEDEC J STD-020的无铅要求。

3.有关湿度灵敏度水平(MSL),请参阅设备信息ISL97656的第页。有关MSL的更多信息,请参见技术简报TB363。

特征

4.0A,低rDS(ON)集成低边MOSFET

+2.2V至+6.0V工作输入电压范围

+1.1*VIN至+24V输出电压范围

640kHz或1.22MHz开关频率

更高的效率和更好的热性能

可调软启动

内部热保护

0.8mm最大高度10 Ld TDFN包装

无铅(符合RoHS)

无卤素

应用

便携式设备、数码相机

TFT-LCD显示器、DSL调制解调器

PCMCIA卡、GSM/CDMA电话

绝对最大额定值(TA=+25°C)热信息

偏压下的温度。-40°C至+85°C

储存温度。-65°C至+150°C

相对于接地的终端电压:

车辆识别号至接地。6.5伏

LX至GND。26伏

压缩机,FB,EN,SS,频率至接地。-0.3V至(车辆识别号+0.3V)

最大连续结温。+135摄氏度

ESD额定值(JEDEC)

人体模型。2千伏

机器型号。200伏

充电装置型号。1.2千伏

热阻(典型值)θJA(摄氏度/瓦)θJC(摄氏度/瓦)

10 Ld TDFN包装(注4、5)。53 3个

无铅回流曲线。请参阅下面的链接

/pbfree/Pb-FreeReflow.asp

注意:不要在列出的最大额定值下或附近长时间运行。暴露在这些条件下可能对产品产生不利影响可靠性,导致不在保修范围内的故障。

笔记:

4.θJA是用安装在自由空气中的高效热导率测试板上的元件测量的。详见技术简报TB379。

5.对于θJC,“外壳温度”位置是包装底部外露金属垫的中心。

重要提示:保证所有具有最小/最大规格的参数。典型值仅供参考。除非另有规定注意,所有试验均在规定温度下进行,且为脉冲试验,因此:TJ=TC=TA

除非另有规定,否则电气规格VIN=3V,VOUT=12V,IOUT=0mA,FREQ=GND,TA=-40°C至+85°C。黑体字限值适用于-40°C至+85°C的工作温度范围。

注:

6.除非另有规定,否则具有最小和/或最大限值的参数在+25°C下进行100%测试。通过表征确定的温度限值也不是生产测试。

应用程序信息

ISL97656是一款高频、高效的升压调节器在恒频脉冲宽度调制模式下工作。升压变换器储存来自输入电压源的能量并提供更高的输出电压。输入电压范围为2.2V到6.0V输出电压范围为5V到25V。开关频率可以是在640kHz和1.22MHz之间选择。高开关频率允许使用更小的电感和更快的瞬态回应。外部补偿管脚使用户可以获得更大的设置输出瞬态响应和紧负载的灵活性监管。变频器软启动特性可以是由外部CSS电容器控制。EN引脚允许用户关闭设备。

升压变换器操作

图13显示了一个包含所有关键组件的boost转换器。在稳态和连续传导模式下转换器在两个周期内工作。在第一个循环中,如图所示在图14中,内部功率场效应管打开,肖特基二极管反向偏置,切断流向输出。输出电流由输出电容器提供。电感器上的电压为VIN,电感器电流为以VIN/L的速率递增,其中L是电感。这个电感器被磁化,能量储存在电感器中。这个电感电流的变化如方程式1所示:

在第二个循环中,功率场效应管关闭肖特基二极管正向偏置(见图15)。能量储存在电感器中的电流被提供给输出端。这种能量是用于对输出电容充电并提供输出电流。在这个周期开关节点(LX)被固定在VOUT+Schottky二极管上放下。电感器上的电压降为V-V(忽略二极管穿过肖特基二极管。电感的变化第二个循环期间的电流如等式2所示:

输出电压

需要一个外部反馈电阻分压器来分压输出电压降到标称1.24伏参考电压。这个电阻网络的电流应限制在保持转炉整体效率。最大值电阻网络受到反馈输入偏置电流的限制以及噪声耦合到反馈管脚的可能性。一个建议电阻网络小于100k。提振转换器输出电压由以下关系确定:如方程式4所示。额定VFB电压为1.24V。

感应器选择

电感的选择决定了输出纹波电压,瞬态响应,输出电流能力和效率。它的选择取决于输入电压、输出电压、开关频率和最大输出电流。对于大多数应用程序,电感应在2μH至33μH的范围内感应器最大直流电流规格必须大于调节器所需的电感峰值电流。高峰电感电流可使用公式5计算:

输出电容器

应使用低ESR电容器以使输出最小化电压纹波。多层陶瓷电容器(X5R和X7R)是由于输出电容器的ESR较低,所以首选还有小包裹。高ESR钽电容器也可使用。输出纹波可以用方程式6:

对于噪声敏感的应用,将0.1μF与建议使用较大的输出电容器来降低LX开关节点耦合的开关噪声

肖特基二极管

在选择肖特基二极管时,反向击穿电压,必须考虑正向电流和正向电压降最佳转换器性能。二极管必须额定为手柄4.0A,ISL97656的电流限制。崩溃电压必须超过最大输出电压。低位前进电压降、低泄漏电流和快速反向恢复将帮助转换器达到最大效率。

输入电容器

输入电容的值取决于输入和输出电压、最大输出电流、电感值和输入线路中反馈的最大允许噪声。对大多数人来说应用时,至少需要10μF。对于那些运行接近最大输出电流限制,输入建议使用22至47μF的电容器。ISL97656由车辆识别号供电。高频0.1μF建议旁路电容器靠近降低供电线路噪声,保证稳定运行。

回路补偿ISL97656在其反馈路径,允许用户对瞬态响应和更好的调节。ISL97656使用电流模式控制结构,具有快速电流感应环路和慢电压反馈环路。快速电流反馈循环不需要任何补偿。慢电压回路必须对稳定运行进行补偿。补偿网络是一个从COMP pin到地面的串联RC网络。这个电阻设置快速瞬变的高频积分器增益响应和电容设置积分器零,以确保环路稳定性。对于大多数应用,补偿电阻0k至2.0k的范围和范围为3nF至10nF。

软起动

在EN之后,调节器通过软启动顺序拉得很高。软启动由内部4.5微安提供电流源。该内部电流源用于外部CSS电容器。峰值MOSFET电流受电容器上的电压。作为CSS电容器的电压增加,这将导致电流限制从0A增加全尺寸。这反过来又控制了产量的增长速度电压。

频率选择

ISL97656开关频率可由用户选择。这个ISL97656在恒定640KHz或1.22MHz下工作开关频率。将频率引脚连接到接地设置开关频率为640kHz。连接频率时高或车辆识别号,开关频率设置为1.22MHz。

停机控制

当EN销拉低时,ISL97656处于关闭状态模式,将电源电流降低到<1微安。最大输出电流MOSFET的电流限制在名义上是4.0A,并保证3.8A.这限制了最大输出电流IOMAX,基于关于方程7:

级联MOSFET的应用

升压稳压器中集成了一个24V N沟道MOSFET。为了输出电压大于24伏的应用如图16所示,需要外部级联MOSFET。这个外部MOSFET的额定电压应大于文。

直流路径块应用

boost转换器中有一个从输入到通过电感和二极管输出。在非同步拓扑结构,尽管系统仍处于关闭模式,但是输出电压是输入电压减去正向电压肖特基二极管的电压二极管降。如果这个电压不是需要时,以下电路(见图17)可用于当ISL97656处于关机模式。



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