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1002AS

器件型号:1002AS
器件类别:无源元件   
厂商名称:Monolithic Power Systems (MPS)
厂商官网:https://www.monolithicpower.com
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1002AS器件文档内容

                                      TM                                  MP2109

The Future of Analog IC Technology TM                 Dual 1.2MHz, 800mA Synchronous
                                                                         Step-Down Converter
DESCRIPTION
                                                      FEATURES
The MP2109 contains two independent 1.2MHz
constant frequency, current mode, PWM                  Up to 95% Efficiency
step-down converters. Each converter                   1.2MHz Constant Switching Frequency
integrates a main switch and a synchronous             800mA Load Current on Each Channel
rectifier for high efficiency without an external      2.5V to 6V Input Voltage Range
Schottky diode. The MP2109 is ideal for                Output Voltage as Low as 0.6V
powering portable equipment that runs from a          100% Duty Cycle in Dropout
single cell Lithium-Ion (Li+) battery. Each            Current Mode Control
converter can supply 800mA of load current             Short Circuit Protection
from a 2.5V to 6V input voltage. The output            Thermal Fault Protection
voltage can be regulated as low as 0.6V. The          <0.1A Shutdown Current
MP2109 can also run at 100% duty cycle for             Internally Compensated
low dropout applications.                              Space Saving 10-Pin QFN Package

EVALUATION BOARD REFERENCE                            APPLICATIONS

Board Number         Dimensions                        Cellular and Smart Phones
EV2109DQ-00A    1.5"X x 1.0"Y x 0.5"Z                  Microprocessors and DSP Core Supplies
                                                       PDAs
                                                       MP3 Players
                                                       Digital Still and Video Cameras
                                                       Portable Instruments

                                                      "MPS" and "The Future of Analog IC Technology" are Trademarks of Monolithic
                                                      Power Systems, Inc.

TYPICAL APPLICATION

   VIN1/IN2                     8    3                   OFF ON                         100     VOUT=3.3V
2.5V to 6V                                              VOUT2                            95
                             IN1   IN2                  1.2V                             90
OFF ON         1                                  6    800mA                            85
                                                                                         80
                    EN1                    EN2        MP2109_S01                         75
                                                                                         70
VOUT1           10 SW1 MP2109 SW2 5                                     EFFICIENCY (%)   65
   1.8V                                                                                  60
                                                                                         55
800mA                                                                                    50
                                                                                             0
                2 FB1                 FB2 7

                       GND1 GND2

                       9           4

                                                                                                 500               1000

                                                                                                LOAD CURRENT (mA)

                                                                                                           MP2109_EC01

MP2109 Rev.1.3                        www.MonolithicPower.com                                                           1

2/21/2006       MPS Proprietary Information. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited.

                                       2006 MPS. All Rights Reserved.
                TM

                           MP2109 DUAL 1.2MHz 800mA SYNCHRONOUS STEP-DOWN CONVERTER

PACKAGE REFERENCE                                               ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (1)

                       TOP VIEW                                 VIN1/IN2 to GND ............................ 0.3V to +6.5V
                                                                VSW1/SW2 to GND................... 0.3V to VIN + 0.3V
             EN1 1              10 SW1                          VFB1/FB2, VEN1/EN2 to GND ............. 0.3V to +6.5V
             FB1 2               9 GND1                         Junction Temperature.............................+150C
              IN2 3              8 IN1                          Lead Temperature ..................................+260C
           GND2 4                7 FB2                          Storage Temperature .............65C to +150C
            SW2 5                6 EN2
                                                                Recommended Operating Conditions (2)
             EXPOSED PAD   MP2109_PD02_QFN10
              ON BACKSIDE                                       Supply Voltage VIN1/IN2 ....................... 2.5V to 6V
                                                                Output Voltage VOUT1/OUT2 .................. 0.6V to 6V
Part Number* Package             Temperature                    Operating Temperature .............40C to +85C

MP2109DQ            QFN10      40C to +85C                   Thermal Resistance (3) JA JC
                (3mm x 3mm)
                                                                QFN10 (3mm x 3mm) ............. 50 ...... 12... C/W
* For Tape & Reel, add suffix Z (eg. MP2109DQZ)
                                                                Notes:
   For Lead Free, add suffix LF (eg. MP2109DQLFZ)            1) Exceeding these ratings may damage the device.
                                                                2) The device is not guaranteed to function outside of its

                                                                     operating conditions.
                                                                3) Measured on approximately 1" square of 1 oz copper.

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (4)

VIN1/IN2 = VEN1/EN2 = 3.6V, TA = +25C, unless otherwise noted.

Parameter                      Symbol Condition                                      Min Typ                           Max    Units
                                                                                                                        600    A
Each Converter Supply Current                 VEN1/EN2 = VIN1/IN2, VFB1/FB2 = 0.65V                         440                A
                                                                                                                         1
Each Converter Shutdown                       VEN1/EN2 = 0V, VIN1/IN2 = 6V                                  0.10       2.40     V
Current
                                                                                                                       0.612   mV
IN Under Voltage Lockout                      Rising Edge                            2.15 2.30                         0.618
Threshold                                                                                                               +50     V

IN Under Voltage Lockout                                                                                    55           +2    nA
Hysteresis                                                                                                              1.8     
                                                                                                                       1.49     
Regulated FB Voltage           VFB TA = +25C                                        0.588 0.600                               A
                                        40C  TA  +85C                             0.582 0.600                        1.5
                                                                                                                         +1     A
FB Input Bias Current            IFB          VFB1/FB2 = 0.65V                       50 0.5                                  MHz
PFET On Resistance                                                                              0.42                            C
                                              ISW1/SW2 = 100mA
                                                                                                                                V
NFET On Resistance                            ISW1/SW2 = 100mA                                0.26                            A
SW Leakage Current                                                                   2
PFET Current Limit                            VEN1/EN2 = 0V, VIN1/IN2 = 6V           0.9 1.3
                                              VSW1/SW2 = 0V or 6V
                                              Duty Cycle = 100%,
                                              Current Pulse Width < 1ms

Oscillator Frequency           fOSC                                                  0.99 1.24
                                                                                                150
Thermal Shutdown Trip

Threshold

EN Enable Threshold                           40C  TA  +85C                       0.3 0.96
EN Input Current                              VEN1/EN2 = 0V to 6V                    1

Notes:
4) Production test at +25C. Specifications over the temperature range are guaranteed by design and characterization.

MP2109 Rev.1.3                                        www.MonolithicPower.com                                                 2

2/21/2006                  MPS Proprietary Information. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited.

                                              2006 MPS. All Rights Reserved.
                TM

                           MP2109 DUAL 1.2MHz 800mA SYNCHRONOUS STEP-DOWN CONVERTER

TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS

VIN1/IN2 = 3.3V, VOUT1 = 1.8V, VOUT2 = 1.2V, L1/2 = 4.7H, CIN1/IN2 = 4.7F, COUT1/OUT2 = 10F, TA = +25C,
unless otherwise noted.

                    Efficiency vs                                                                                                           Feedback Voltage vs
                    Load Current                                                                                                            Temperature

                100                                                                                                                   0.606

                             VOUT1=1.8V                                                                                               0.604
                 90
                EFFICIENCY (%)                                                                                                        0.602
                                                                                                            FEEDBACK VOLTAGE (V)80VOUT2=1.2V
                                                                                                                                      0.600
                70
                                                                                                                                      0.598
                60
                                                                                                                                      0.596
                50     0.2                0.4                                                           0.6  0.8
                  0.0                                                                                                                 0.594
                                                                                                                                             -40 -20 0 +20 +40 +60 +80 +100
                       LOAD CURRENT (A)                                                                                                                 TEMPERATURE (C)

                                                                                                        MP2109-TPC01                                                                                                              MP2109-TPC02

                Load Transient                                                                                          Medium Load Operation                       Heavy Load Operation

                (IOUT=0mA to 500mA Step)                                                                                (IOUT=400mA)                                (IOUT=800mA)

   VOUT AC                                                                                                      VSW                                         VSW
100mV/div.                                                                                                   2V/div.                                     2V/div.

            IL                                                                                             VOUT AC                                     VOUT AC
   0.5A/div.                                                                                             20mV/div.                                   20mV/div.

       ILOAD                                                                                                        IL                                          IL
   0.5A/div.                                                                                            200mA/div.                                  500mA/div.

                                                                                                                        400ns/div                                   400ns/div

                                                                                          MP2109-TPC03                                MP2109-TPC04                                                                                              MP2109-TPC05

       Startup from Shutdown                                                                                            Short Circuit Protection                Short Circuit Recovery

  VEN                                                                                                                   (No Load)                               (No Load)
2V/div
                                                                                                        VOUT                                        VOUT
VOUT                                                                                                    1V/div                                      1V/div
1V/div

        IL                                                                                                      IL                                          IL
0.5A/div                                                                                                0.5A/div                                    0.5A/div

                                          MP2109-TPC06                                                                                MP2109-TPC07                                                                                              MP2109-TPC08

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PIN FUNCTIONS

Pin # Name Description

1          EN1  Channel 1 Enable Control Input. Drive EN1 above 1.5V to turn on the Channel 1. Drive EN1
                below 0.3V to turn it off (shutdown current < 0.1A).

2          FB1  Channel 1 Feedback Input. Connect FB1 to the center point of the external resistor divider. The
                feedback voltage is 0.6V.

3          IN2 Channel 2 Supply Input. Bypass to GND with a 2.2F or greater ceramic capacitor.

4 GND2 Ground 2.

5          SW2  Channel 2 Power Switch Output. Inductor connection to drains of the internal PFET and NFET
                switches.

6          EN2  Channel 2 Enable Control Input. Drive EN2 above 1.5V to turn on the Channel 2. Drive EN2
                below 0.3V to turn it off (shutdown current < 0.1A).

7          FB2  Channel 2 Feedback Input. Connect FB2 to the center point of the external resistor divider. The
                feedback voltage is 0.6V.

8          IN1 Channel 1 Supply Input. Bypass to GND with a 2.2F or greater ceramic capacitor.

9 GND1 Ground 1.

10         SW1  Channel 1 Power Switch Output. Inductor connection to drains of the internal PFET and NFET
                switches.

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OPERATION

  IN1/
   IN2

EN1/               BIAS                                                                     +
EN2                   &
                                                                                     IAMP
FB1/            VOLTAGE                                                               10X
FB2          REFERENCE                                                  CURRENT --
                                                                           SENSE
                0.6V                  ICS    +                               AMP
                                                           PWM
           FEEDBACK        +     SLOPE COMP                                       DH
               ERROR\                        +PWMCMP
                    AMP    EAMP       EAO                                                      MAIN
                                             --                                                SWITCH
                                                                                               (PCH)
                           --
                                                                                               SYNCHRONOUS
                                                                   PWM                         RECTIFIER        SW1/
                                                                CONTROL                        (NCH)            SW2

                          CC                    1.0MHz OSC        LOGIC
                         17pF               OSCILLATOR

                                                                               DL

                                                                                                                GND1/
                                                                                                                GND2

                                                                                                                MP2109_BD02

              Figure 1--Functional Block Diagram (Diagram represents of the MP2109)

The MP2109 has dual independent constant                        Current Mode PWM Control
frequency current mode PWM step-down                            Slope compensated current mode PWM control
converters. The MP2109 is optimized for low                     provides stable switching and cycle-by-cycle
voltage, Li-Ion battery powered applications                    current limit for superior load and line response
where high efficiency and small size are critical.              and protection of the internal main switch and
The MP2109 uses external resistor dividers to                   synchronous rectifier. Each channel switches at
set two output voltages independently from                      a constant frequency (1.2MHz) and regulates
0.6V to 6V. The device integrates both main                     the output voltage. During each cycle the PWM
switches and synchronous rectifiers, which                      comparator modulates the power transferred to
provides high efficiency and eliminates the                     the load by changing the inductor peak current
need for an external Schottky diode. The                        based on the feedback error voltage. During
MP2109 can achieve 100% duty cycle. The                         normal operation, the main switch is turned on
duty cycle D of each step-down converter is                     for a certain time to ramp the inductor current at
defined as:                                                     each rising edge of the internal oscillator, and
                                                                switched off when the peak inductor current is
      D    =  TON   fOSC   100%  =  VOUT   100%              above the error voltage. When the main switch
                                       VIN                      is off, the synchronous rectifier will be turned on
                                                                immediately and stay on until the next cycle
Where TON is the main switch on time, fOSC is                   starts.
the oscillator frequency (1.2MHz), VOUT is the
output voltage and VIN is the input voltage.

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Dropout Operation                                  Maximum Load Current
Each channel of the MP2109 allows the main         The MP2109 can operate down to 2.5V input
switch to remain on for more than one switching    voltage, however the maximum load current
cycle and increases the duty cycle while the       decreases at lower input due to large IR drop
input voltage is dropping close to the output      on the main switch and synchronous rectifier.
voltage. When the duty cycle reaches 100%,         The slope compensation signal reduces the
the main switch is held on continuously to         peak inductor current as a function of the duty
deliver current to the output up to the PFET       cycle to prevent sub-harmonic oscillations at
current limit. The output voltage then is the      duty cycles greater than 50%. Conversely the
input voltage minus the voltage drop across the    current limit increases as the duty cycle
main switch and the inductor.                      decreases.

Short Circuit Protection
The MP2109 has short circuit protection. When
any output is shorted to ground, the oscillator
frequency is reduced to prevent the inductor
current from increasing beyond the PFET
current limit. The PFET current limit is also
reduced to lower the short circuit current. The
frequency and current limit will return to the
normal values once the short circuit condition is
removed and the feedback voltage reaches
0.6V.

APPLICATION INFORMATION                            Inductor Selection
                                                   A 1H to 10H inductor with DC current rating
Output Voltage Setting                             at least 25% higher than the maximum load
The external resistor divider sets the output      current is recommended for most applications.
voltage. The feedback resistor R1 also sets the    For best efficiency, the inductor DC resistance
feedback loop bandwidth with the internal          shall be <200m. See Table 2 for
compensation capacitor (see Figure 1).             recommended inductors and manufacturers.
                                                   For most designs, the inductance value can be
Choose R1 around 300k for optimal transient        derived from the following equation:
response. R2 is then given by:
                                                                 ( ) L = VOUT VIN - VOUT
                R2 = R1
                       VOUT - 1                                                VIN IL fOSC
                        0.6V

Table 1--Resistor Selection vs. Output             Where IL is inductor ripple current. Choose
                Voltage Setting                    inductor ripple current approximately 30% of the
                                                   maximum load current, 800mA.
VOUT                  R1               R2
1.2V                                               The maximum inductor peak current is:
                300k (1%)        300k (1%)

1.5V            300k (1%)        200k (1%)                         IL(MAX)  = ILOAD              +  IL
                                                                                                     2
1.8V            300k (1%)        150k (1%)

2.5V            300k (1%)        95.3k (1%)        Under light load conditions below 100mA, larger
                                                   inductance is recommended for improved
                                                   efficiency. Table 3 lists inductors recommended
                                                   for this purpose.

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                               Table 2--Suggested Surface Mount Inductors

Manufacturer    Part Number            Inductance (H) Max DCR ()                 Saturation                 Dimensions
                                                                                  Current (A)               LxWxH (mm3)
     Coilcraft
       Toko     LP03310-222ML                   2.2            0.15                         1.1               3.3 x 3.3 x 1
                                                                                                             4.6 x 4.6 x 1.2
     Sumida     1002AS                          2.2            0.11                         1.14
                                                                                                               4 x 4 x 1.8
                CDRH3D16                        2.2            0.072                        1.20

           Table 3--Inductors for Improved Efficiency at 25mA, 50mA, under 100mA Load.

Manufacturer     Part Number           Inductance (H)         Max DCR ()         Saturation                IRMS (A)
                                                                                  Current (A)
     Coilcraft  DO1605T-103MX                     10                   0.3                                     0.9
     Murata      LQH4C100K04                      10                   0.2              1.0                    0.8
     Sumida         CR32-100                      10                   0.2              1.2                    0.7
     Sumida         CR54-100                      10                   0.1              1.0                    1.4
                                                                                        1.2

Input Capacitor Selection                                      Thermal Dissipation
The input capacitor reduces the surge current                  Power dissipation shall be considered when
drawn from the input and switching noise from                  both channels of the MP2109 provide maximum
the device. The input capacitor impedance at                   800mA output current to the loads at high
the switching frequency shall be less than input               ambient temperature with low input supply
source impedance to prevent high frequency                     voltage. If the junction temperature rises above
switching current passing to the input. Ceramic                150C, the MP2109 two channels will be shut
capacitors with X5R or X7R dielectrics are                     down.
highly recommended because of their low ESR
and small temperature coefficients. For most                   The junction-to-ambient thermal resistance of
applications, a 4.7F capacitor is sufficient.                 the 10-pin QFN (3mm x 3mm) RJA is 50C/W.
                                                               The maximum power dissipation is about 1.6W
Output Capacitor Selection                                     when the MP2109 is operating in a 70C
The output capacitor keeps output voltage                      ambient temperature environment.
ripple small and ensures regulation loop stable.
The output capacitor impedance shall be low at                                    PDMAX  =  150o C - 70o C  = 1.6W
the switching frequency. Ceramic capacitors                                                    50o C / W
with X5R or X7R dielectrics are recommended.
The output ripple VOUT is approximately:                       PC Board Layout
                                                               The high current paths (GND1/GND2, IN1/IN2
( ) VOUT                          ESR                          and SW1/SW2) should be placed very close to
           VOUT VIN - VOUT          +  8       1    C3    the device with short, direct and wide traces.
               VIN fOSC L                   fOSC           Input capacitors should be placed as close as
                                                               possible to the respective IN and GND pins.
                                                               The external feedback resistors shall be placed
                                                               next to the FB pins. Keep the switching nodes
                                                               SW1/SW2 short and away from the feedback
                                                               network.

MP2109 Rev.1.3                                  www.MonolithicPower.com                                                       7

2/21/2006       MPS Proprietary Information. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited.

                                                 2006 MPS. All Rights Reserved.
                 TM

                            MP2109 DUAL 1.2MHz 800mA SYNCHRONOUS STEP-DOWN CONVERTER

PACKAGE INFORMATION

Pin 1                  2.95          QFN10 (3mm x 3mm)                                                          Pin 1
                                                                                                                Identif ication
Identif ication        3.05                                                           0.35                      R0.200TY P
                                                                                      0.45
                                                                                                        1
                                                                     0.20 10
                                                                     0.30

                 2.95  QFN10L                                                                              2.000     2.35
                 3.05                                                                                       Ref      2.45
                       (3 x3mm)                                                                                   Exp.DAP

                                     0.500

                                     Bsc                      6                                         5

                       Top View                                                    1.65
                                                                                   1.75
                                                                                Exp. DAP

                                                                       BottomVie w

                       0.85                                            0.178
                       0.95                                            0.228

                             0.000-
                              0.050

                                     Side Vie w

                                 Note:
                                 1) Dimensions arein millimeters.

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2/21/2006              MPS Proprietary Information. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited.

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