ip2003a
Click here to load reader
-
Upload
cengiz-kaya -
Category
Documents
-
view
212 -
download
0
Transcript of ip2003a
![Page 1: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/1.jpg)
�����������
�������
���������
� ��� �������� ���������� �������� ������ ������ ������� ��� ���������� ���� �� �������� �� ���
��� � ��� ��� �
���� � ���
� ��������� ���!����" �� �� �� #$%� &���������" ��������� ������� ����� ��� '����������
� (�������� ���� ����� �������� )���� ��������� ��� ������� *+�� ,�� , -�-��. �������� ������%�� ��� /��" ��� ����� ������� 01� ���������� (��� �� ������
�������������� ������������������������������
�������������� �����������������������������
������� �
��� �&-��2� �� � ����" ������%�� �������� ��� ���� ������� �"��������� ���� ���������� �������������3���� ����� ��� ������ ���� ��� ������" ������� ������� ���� �� ��� ���������� ��!����� ��� ��������� �� � �"����� ��������4����� ���������� ������� ��� ���������� ���� � ������ +�� , �� , -�-������� ������ ��� ���" ���������� ���������� ��!����� ��� � �������� ���������� ���/����� ��� � &5#����������6 ��� ������ ���������6 ��� ��� ����� ��� ������ �����������
�&�57' ���������" ������ ��������� �� ����/���/� ����� ����� ��/��� �������� ��� ��������������!������ ���� ����� ���������� �&�57' ���������" ����� ������ ��� ������������ ����� ��������� ����������������� �������� �� ����������� ��� ������������"� �&�57' ���������" ��������� ��� ���� ������%�� ���������" �����"���6 ���� �������� ��� ��������� ����������
��������� ������ �
�8+8�9
����������� ���������� �� �
ENABLE
PWM
MOSFETDriver withdead time
control
VIN
VSW
PGND
PRDY
VDD
VSWS2VSWS1
MOSFETDriver withdead time
control
VIN
VSW
PGND
PRDY
VDD
VSWS2VSWS1
Pin # Pin Name Pin Function1 VDD Supply voltage for the internal circuitry.
2 ENABLE
W hen set to logic level high, internal circuitry of the device is enabled. W hen set to logic level low, the PRDY pin is forced low, the Control and Sychronous switches are turned off, and the supply current reduces to 10µ A.
3 PW M TTL-level input signal to M OSFET drivers.
4 PRDY
Power Ready - This pin indicates the status of ENABLE or V DD. This output will be driven low when ENABLE is logic low or when VDD
is less than 4.4V (typ.). W hen ENABLE is logic high and VDD is greater than 4.4V (typ.), this output is driven high. This output has a 10mA source and 1mA sink capability.
5, 7 PGNDPower Ground - connection to the ground of bulk and filter capacitors.
6 V SWSwitching Node - connection to the output inductor.
8 V IN
Input voltage pin. External bypass ceramic capacitors must be added directly next to the block.
9 V SWS1Floating pin. For internal use. Externally, shortto VSW S2 pin only.
10 V SWS2Floating pin. For internal use. Externally, shortto VSW S1 pin only.
���������
![Page 2: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/2.jpg)
�����������-
�������
�������������������� ��������������������������������������� !�"�#�"������"�����$���#�������� �%! ��&������"�����'�$�$����������(�))����� ����������((�"�*�'���+����������� �,!
���������������������� ��������!���������������"
Absolute Maximum Ratings:Parameter Symbol Min Typ Max Units Conditions
VIN to PGND VIN - - 16 VVDD to PGND VDD - - 6.0 V
PWM to PGND PWM -0.3 - VDD +0.3 V Not to exceed 6.0V
Enable to PGND ENABLE -0.3 - VDD +0.3 V Not to exceed 6.0V
Output RMS Current IOUT - - 40 A Measured at VSW
Recommended Operating Conditions:Parameter Symbol Min Typ Max Units Conditions
Supply Voltage VDD 4.6 5.0 5.5 V
Input Voltage VIN 3.0 - 13.2 V
Output Voltage VOUT 0.8 - 3.3 V
Output Current IOUT - - 40 A
Operating Frequency fsw 300 - 1000 kHzOperating Duty Cycle D - - 85 %
Block Temperature TBLK -40 - 125 °C
Electrical Specifications @ VDD = 5V (unless otherwise specified):Parameter Symbol Min Typ Max Units Conditions
Block Power Loss � PLOSS - 9.4 11.7 W VIN=12V, VOUT=1.3V
Turn On Delay � td(on) - 63 - IOUT=40A, fSW=1MHz
Turn Off Delay � td(off) - 26 - L = 0.3µH
VIN Quiescent Current IQ-VIN - - 1.0 mA Enable = 0V, VIN=12V
VDD Quiescent Current IQ-VDD - 10 - µA Enable = 0V, VDD=5V
Under-Voltage Lockout UVLO
Start Threshold VSTART 4.2 4.4 4.5 V
Hysteresis VHvs-UVLO - 150 - mV
Enable ENABLE
Input Voltage High VIH 2.1 - - V
Input Voltage Low VIL - - 0.8Power Ready PRDY
Logic Level High VOH 4.5 4.6 - V VDD=4.6V, ILoad=10mA
Logic Level Low VOL - 0.1 0.2 VDD <UVLO Threshold, ILoad = 1mA
PWM Input PWM
Logic Level High VOH 2.1 - - V
Logic Level Low VOL - - 0.8
ns
![Page 3: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/3.jpg)
����������� 2
�������
������� &���� 0��� /�� ������
������� )��� ��������� ���� *)��. /�� �����: �
����
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
��������#��������-�!
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Output Current (A)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Pow
er L
oss
(W)
Maximum
Typical
VIN = 12VVOUT = 1.3V
fsw = 1MHz
TBLK = 125°C
L = 0.30µH
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
PCB Temperature (°C)
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
Out
put C
urre
nt (
A)
Safe Operating
Area
VIN = 12VVOUT = 1.3V
fsw = 1MHz
L = 0.30µH
Tx
![Page 4: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/4.jpg)
������������
�������
������� 7�� *;
�� �������. /�� ��!����"
������� <������%�� &���� 0��� /�� ��!����"
������� <������%�� &���� 0��� /�� ; ������� <������%�� &���� 0��� /�� ;
��
���������� �����������
������� <������%�� &���� 0��� /�� 7���������
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Input Voltage (V)
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
SO
A T
emp A
djustment (°C
)
0.96
1.00
1.04
1.08
1.12
1.16
1.20
1.24
1.28
Pow
er L
oss
(Nor
mal
ized
)
VOUT = 1.3VIOUT = 40A
fsw = 1MHz
L = 0.3µHTBLK = 125°C
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9
Output Inductance (µH)
0.98
1.00
1.02
1.04
1.06
Pow
er L
oss
(Nor
mal
ized
)
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
SO
A T
emp A
djustment (°C
)
VIN = 12V
VOUT = 1.3VIOUT = 40A
fsw = 1MHz
TBLK = 125°C
0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6
Output Voltage (V)
0.96
1.00
1.04
1.08
1.12
1.16
Pow
er L
oss
(Nor
mal
ized
)
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
SO
A T
emp A
djustment (°C
)
VIN = 12VIOUT = 40A
fsw = 1MHz
L = 0.30µHTBLK = 125°C
300 400 500 600 700 800 900 1000
Switching Frequency (kHz)
40
50
60
70
80
90
100
Ave
rage
I DD
(mA
)
Does not includePRDY currentTBLK = 25°C
200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Switching Frequency (kHz)
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
Pow
er L
oss
(Nor
mal
ized
)
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
SO
A T
emp A
djustment (°C
)
VIN = 12VVOUT = 1.3V
IOUT = 40A
L = 0.30µHTBLK = 125°C
![Page 5: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/5.jpg)
����������� 9
�������
������������ ������� ������� ������������
�$��./0� ��#$��"��#������#�'���)�������$����)�������"���(�����������'�1�$���))�'���������)���(����������"�����"�#�2�)�1��������#)�(���� ��#$�"�)����� ��3���"��#������$���2�)�1�����)���$����)�#��2)����'$����$���������'���$��� $�$��#�����"��"���2��������$���#��(�$��"���
��������
�! ���'���)���(������������#����������������$��*�4���#������������
�! ���'�������"�)�)���(����$�������������"�#���$��./0"����
�! ���'���$���5��)�)���(����$�������"����(�$������"�))���'�$�$��./0�"�������$��67���� ���$��#�����'$�"$$��$���5��)�)��������$��67��������$��./0�"����
� ���� ��������������� ������������������������ �������������
To calculate power loss for a given set of operating conditions, the following procedure should be followed:Determine the maximum current for each iP2003A and obtain the maximum power loss from Fig 1. Use the curves inFigs. 3, 4, 5 and 6 to obtain normalized power loss values that match the operating conditions in the application. Themaximum power loss under the operating conditions is then the product of the power loss from Fig. 1 and the normal-ized values.
To calculate the SOA for a given set of operating conditions, the following procedure should be followed:Determine the maximum PCB temperature and Case temperature at the maximum operating current of each iP2003A.Obtain the SOA temperature adjustments that match the operating conditions in the application from Figs. 3, 4, 5 and6. Then, add the sum of the SOA temperature adjustments to the Tx axis intercept in Fig 2.
The example below explains how to calculate maximum power loss and SOA.
��������
����� ���� ����� �/�#��������8�9�0 3#��:�)� ��8���: /�#��:�)� ��8�� �:.'�����8�,��;<5 3��"���8�� �=<���������������������������8����-�>�������8�����-�
��������� ��������������������
��� ��! ��������#�'���)��������?��� ��! &����)�5���#�'���)����(����#����)� ��≈�� ,%��� �9! &����)�5���#�'���)����(�����#����)� ��≈�� �9��� ��! &����)�5���#�'���)����(���(�����"1�≈�� ,9��� ��! &����)�5���#�'���)����(������"�����)���≈�� ���
��)"�)������������*�'���+����(��� ����"�������8���?���� ,%���� �9���� ,9���� ����≈��� ,�?
12010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1100
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
PCB Temperature (ºC)
Ou
tpu
t C
urr
ent
(A)
SafeOperating
AreaVIN = 12VVOUT = 1.3VfSW = 1MHz
L=0.3uH
Case Temperature (ºC)
TX
![Page 6: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/6.jpg)
�����������=
�������
td(on) td(off)
PWM
VSW
90%
10%
90%
10%
����� � &���� 0��� ���� ������ �����!� ������ >������
��������� ����������������
��� ��! ./0����#�������0�@�����(����#����)� ��≈�7� �-���� �9! ./0����#�������0�@�����(�����#����)� ��≈�� �-���� ��! ./0����#�������0�@�����(���(�����"1�≈�7� �-���� ��! ./0����#�������0�@�����(������"�����)���≈�� ��-�
�����������"�#���#���@�����8�7�� �-��A�� �-��7�� �-��A�� ��-��≈�� %�-�
0����� ������
�8����-��B�����
�8����-�C
�$��(�))�'� �����#)���$�'��$�'�$��./0�"����������@�����(���������"�������(�� %�-�
02468
1012141618202224262830323436384042
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
PCB Temperature (ºC)
Ou
tpu
t C
urr
ent
(A)
SafeOperating
AreaVIN = 12VVOUT = 1.3VfSW = 1MHz
L=0.3uH
TX
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
��������������� ��
V SW P GND
PRDY ENABLE
V DD A
A DC V Average
Input Voltage
(V IN )
Average Input
Current (I IN )
Average Output Current (I OUT )
Averaging Circuit
V Average Output Voltage (V OUT )
DCV Average VDD
Voltage (V DD )
A
Average VDD
Current (I DD )
i P2003A
P IN = V IN Average x I IN Average P DD = V DD Average x I DD Average P OU T = V OUT Average x I OU T Average P LOSS = (P IN + P DD ) - P OUT
V IN PWM
![Page 7: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/7.jpg)
����������� ?
�������
One of the most critical elements of proper PCB layout with iP2003A is the placement of the external input
bypass capacitors and the routing of the connecting power tracks.
�#$�%���&���������
It is recommended that the designer uses the following guidelines:
1. The diagram below suggests the addition of the input bypass capacitors either on the top side ofthe PCB (capacitors C1-C6) or top and bottom side (C7, C8), if placement on the bottom side isfeasible. The amount of the input capacitors is based on the input ripple current handlingrequirement of the iP2003A. To support 12A input RMS current, based on 12V input, 1.3V and40A output and 1MHz, the iP2003A will require enough input ceramic capacitors to support theinput RMS AC current. These capacitors must be placed as close to the iPOWIR device aspossible.
2. In the diagram below, observe the routing of the power tracks that connect the external bypasscapacitors.
3. Provide a mid-layer solid ground plane with connections to the top through vias.4. Refer to IR application note AN-1029a to determine the size of the vias and the copper weight
and thickness when designing the PCB.
![Page 8: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/8.jpg)
�����������@
�������
'��(()�� ��� ���� ����
0.15 [.006] C
2. DIMENSIONS ARE SHOWN IN MILLIMETERS [INCHES].3. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETER
1. DIMENSIONING & TOLERANCING PER ASME Y14.5M-1994.
NOTES:
B A
0.15 [.006] C
2X
2XTOP VIEW
PACKAGE BODY.
5 PRIMARY DATUM C IS SEATING PLANE.
6 BILATERAL TOLERANCE ZONE IS APPLIED TO EACH SIDE OF THE
6
6
ORIENTATIONCORNER ID
11.00[.433]
9.00[.354]
2.31 [.0909]2.13 [.0839]
4. LAND DES IGNATION PER JESD MO 222, SPP-010.
(6)
(8)Y
X
(7)X
Y
Y
(5)Y
X
X
(2),(3)
X
Y 2.032
4.953
3.429
3.048
3.429
5.334
3.429
1.778
1.1430
1.1016
(1)2.1016
1.1430
(4) 1.1430
1.2192
X
Y
Y
X
LAYOUT NOTES:
1. LAND PATTERN ON USER’S PCB SHOULD BE AN IDENTICAL MIRROR IMAGE OF THE PATTERN SHOWN IN THE BOTTOM VIEW.2. LANDS SHOULD BE SOLDER MASK DEFINED.
C
5S IDE VIEW
(9),(10) X
Y
1.016
0.635
3.91
16
8.50
9
1.90
50
0.35
56
0BOTTOM VIEW
7.1773
3.253
0.332
8.6124
2.2243
1.2337
8.9248
6.9567
VDD
1.3593
ENABLE4.5183
0
PGND
VIN
VSW
PGND
VSWS2
VSWS1
PRDY
PWM
'��(*)� �����������
�� ���������� ����
0508
iP2003A
2.5 [0.10]
2.0 [0.08]
6B7D
![Page 9: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/9.jpg)
����������� +
�������
������������������ ������������������������������ ��������������� ��������������������� ��������������� �����������
�"#����������$������%&'(��� )�������* ���+,��-���.�/�� �-������� ����� �,������ ��� �� ��� ��� &���� 0��� ��� )�� ���/�� �� ��� ���� ����� �� /������� �� ��� ������4��� ���������� ��� ������� ��/�������� ��� ������ ��� )��� ��������� ���� �� ��� �&�57' ��������
�"#������0���,����� ���� ��1 ���� �2���,�,�����������3�1��%�������������>������� �,��������� �� ��� ���� �,�� )�� ����� ��� ��� �� �� ����/���
�"#��� ��(� --��)�)������4�'�������� ����)�(�� ���0��)�������1 ��'�������� ����(���1���5��0����)�60������������� ����� ��������� ������%����� �� ��� ��"��� ������ ��� �������� �&��7' 31� ��� 01� �������� ��������� ������� ������6 ���������� ��� ������� ��� ���������� ����������� ��� �������" �������������� ������� ��������� �������� & 3 ��"��� ���������6 �������6 ��� /�� ������������ �����������6 �� ���� �����������6 ���� ��� �����6 ������6 �������� ��� ��������� ����������������
�"#���!���%���-�7�������8��6�$ ���1 ������� ����+�,� � �$������
'(8����������(�1������)������1 ���������
Fig. 12: Tape & Reel Information
1. OUTLINE CONFORMS TO EIA-481 & EIA-541.
iP2003A, LGA
NOTES:
12mmFEED DIRECTION
24mm0508
iP2003A6B7D
iP2003A6B7D0508
![Page 10: ip2003a](https://reader038.fdocuments.net/reader038/viewer/2022100800/577ccd0d1a28ab9e788b5cce/html5/thumbnails/10.jpg)
������������
�������
����������������� ���������� ���������� ���� ���
'(�&%(6�9.�:;�(+.(3� -22 A����� )��6 (� )������6 ��������� +�-�96 B)� ���C *2�. -9-4?�9�� �,C *2�. -9-4?+�2
;���� �� �� ����������� ��� ����� ������� �������������8�9
Fig. 13: Part Marking
The recommended reflow peak temperature is 220°C to 225°C. The total furnance time is approximately 5minutes with approximately 10 seconds at the peak temperature.
Fig.14: Recommended solder profile and stencil design
iP2003A6B7D0508
2. DIMENSIONS ARE SHOWN IN MILLIMETERS.3. THIS OPENING IS BASED ON USING 150 MICRON STENCIL.
1. THIS VIEW IS STENCIL SQUEEGEE VIEW
NOTES:
IF US ING DIFFERENT THICKNESS STENCIL, THIS OPENING
F
HY
X
GX
Y
Y
EY
X
X
B,C
X
Y 1.9304
4.8514
3.3274
2.9464
3.3274
5.2324
3.3274
1.6764
0.9906
0.9492
A1.9492
0.9906
D 0.9906
1.0668
X
Y
Y
X
I,J X
Y
0.9144
0.5334
A
B
C
D
E
F
G
HI
J
NEEDS TO BE ADJUSTED ACCORDINGLYSTENCIL DESIGN