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                                                                       Application Note 1790

ISL8225MEVAL3Z 30A, Single Output Evaluation Board
Setup Procedure

The ISL8225M is a complete, dual step-down switching mode        Recommended Equipment
DC/DC module. The dual outputs can easily be paralleled for
single-output, high-current use. It is easy to apply this         0V to 20V power supply with at least 10A source current
high-power, current-sharing DC/DC power module to                   capability
power-hungry datacom, telecom, and FPGA applications. All
that is needed in order to have a complete, 30A design ready      Electronic load capable of sinking current up to 30A
for use are the ISL8225M, a few passive components, and
VOUT setting resistors.                                           Digital multimeters (DMMs)

The ease of use virtually eliminates design and manufacturing    100MHz quad-trace oscilloscope
risks while dramatically improving time to market.
                                                                 Quick Start
The simplicity of the ISL8225M is its off-the-shelf, unassisted
implementation. Patented module structure allows for higher      The inputs are J1 (VIN) and J2 (GND). The outputs are J3 (VOUT)
power density and better efficiency than competing solutions.    and J4 (GND). Refer to Figure 1 for connections.
Patented current sharing in multi-phase operation greatly
reduces ripple currents, BOM costs, and complexity.               1. Connect a power supply capable of sourcing at least 10A to
                                                                      the input (VIN J1 and GND J2) of the ISL8225MEVAL3Z
The ISL8225MEVAL3Z evaluation board enables a single                  evaluation board, with a voltage between 4.5V to 20V.
output by paralleling two phases to deliver 30A continuous            Connect an electronic load or the device to be powered to
load current. The ISL8225M supports input voltage from 4.5V           the output (VOUT J3 and GND J4) of the board. All
to 20V and the output voltage ranges from 0.6V to 6V. With the        connections, especially the low voltage, high current VOUT
single resistor modification, the output voltage can be easily        lines, should be able to carry the desired load current and
adjusted to different voltages.                                       should be made as short as possible.

Related Resources                                                 2. Turn on the power supply. Measure the output voltage, VOUT,
                                                                      which should be at 1.2V if the board is working properly.
                 See how-to
                 video at                                         3. The ISL8225MEVAL3Z is manufactured with a default VOUT
                                               value of 1.2V; if different output voltages are desired, board
                 evid01                                               resistors can be exchanged to provide the desired VOUT.
                                                                      Please refer to the table printed on the backside of the
                                                                      evaluation board or Table 1 on page 2 for RVSET resistor values,
                                                                      which can be used to produce different output voltages.

      +           +                                                      LOAD    +
VIN V                                                                  (0A~30A)
                    4.5V TO 20V                                                   V VOUT
       -          -                                                              -

                                 FIGURE 1. ISL8225MEVAL3Z BOARD IMAGE

December 3, 2012  1              CAUTION: These devices are sensitive to electrostatic discharge; follow proper IC Handling Procedures.
                                                                       Copyright Intersil Americas Inc. 2012. All Rights Reserved.

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                                                                 All other trademarks mentioned are the property of their respective owners.
                              Application Note 1790

For 12V VIN, and VOUT more than 1.5V, the switching frequency          This evaluation board is designed for running 30A @ 1.2V at
will need to be adjusted, as shown in Table 1; no frequency            room temperature without additional cooling systems needed.
adjustments are necessary for VOUT below 1.5V. For 5V VIN, the         However, if the output voltage is increased or the board is
frequency does not need to be adjusted and the module default          operated at elevated temperatures, then the available current is
frequency can be used at any allowed VOUT. If the output voltage       derated. Refer to the derated current curves in the datasheet to
is set to more than 1.8V, the output current will need to be           determine the output current available.
derated to allow for safe operation at elevated ambient
temperatures. Please refer to the derating curves in the               For layout of designs using the ISL8225M, the thermal
ISL8225M datasheet.                                                    performance can be improved by adhering to the following
                                                                       design tips:
For VIN < 5.5V, please tie VIN directly to VCC for best efficiency.
Also, it is preferred that the EN/FF voltage be over 1.5V in order      1. Use the top and bottom layers to carry the large current.
to achieve better stability.                                                VOUT1, VOUT2, Phase 1, Phase 2, PGND, VIN1 and VIN2
                                                                            should have large, solid planes. Place enough thermal vias to
TABLE 1. RESISTANCE SETTING FOR DIFFERENT OUTPUT VOLTAGES                   connect the power planes in different layers under and
            AND OPERATING FREQUENCY (R3 = 1k)                               around the module.

VOUT  RVSET       FREQUENCY    RFSET ()                                 2. Phase 1 and Phase 2 pads are switching nodes that generate
(V)   ()             (kHz)   (VIN = 12V)                                   switching noise. Keep these pads under the module. For
                                                                            noise-sensitive applications, it is recommended to keep
1.0   1500           Default    Default                                     phase pads only on the top and inner layers of the PCB; do not
                                                                            place phase pads exposed to the outside on the bottom layer
1.2   Default     Default     Default                                       of the PCB. To improve the thermal performance, the phase
                                                                            pads can be extended in the inner layer, as shown in Phase 1
1.5   665         Default     Default                                       and Phase 2 pads on layer 3 (Figure 6) for this 30A evaluation
                                                                            board. Make sure that layer 2 and layer 4 have the GND layers
2.5   316         650         249k                                          to cover the extended areas of phase pads at layer 3 to avoid
                                                                            noise coupling.
3.3   221         800         124k
                                                                        3. To avoid noise coupling, we recommend adding 470pF
5.0   137         950         82.5k                                         capacitors on all COMP pins of each module for multiple
                                                                            module operations.
5.5   121         950         82.5k
                                                                        4. If the ambient temperature is high or the board space is
Evaluation Board Information                                                limited, airflow is needed to dissipate more heat from the
                                                                            modules. A heat sink can also be applied to the top side of the
The evaluation board size is 3 inch x 3 inch. It is a 4-layer board,        module to further improve the thermal performance (heat
containing 2-ounce copper on the top and bottom layers and                  sink recommendation: Aavid Thermalloy, part number
1-ounce copper on all internal layers. The board can be used as a           375424B00034G,
30A reference design. Refer to the "Layout" section beginning on
page 4. The board is made up of FR4 material and all
components, including the solder attachment, are lead-free.

Thermal Considerations and Current Derating

For high current applications, board layout is very critical in order
to make the module operate safely and deliver maximum
allowable power. To carry large currents, the board layout needs
to be carefully designed to maximize thermal performance. To
achieve this, select enough trace width, copper weight and the
proper connectors.

               2                                                       AN1790.0

                                                                       December 3, 2012
                            ISL8225MEVAL3Z Board Schematic

                                                                                                              VCC                                SYNC         RFSET                                                                       ISL8225M

                                                                                                         TP3                                TP4                   DNP                                                         SINGLE OUTPUT DUAL PHASE 30A

                                                                                                    TP1                   C6                                S1                                     C16
                            4.5V TO 20V                                                                                                                                                           470PF


3                                                                                                                                                                                                                             SGND


                                 C1                                                                                  E              9                   8       7       6       5       4      3       2                  S1


                            GND                                                                                                     PGND    VIN2                VCC     SGND    SYNC    VMON2  MODE    COMP2                                   VCCR4

                            J2                                                                           PHASE2                                                                                                                                    IN3.3K
                                                                                                                                                                                                                       1                     PGOOD
                                                                                                                                                                                                       VSEN2-                                   TP10
                                                                                                                 10                 PHASE2                                                             VSEN2+  26
                                                      TP2                                                                                                               M1                             VOUT2   25                                                       TP6 1.2V @ 30A
                                       E                                                                                                                                                                                                                                                  C12VOUT
                                                                                                                 11            N/C          ISL8225MIRZ PGOOD 24                                                                                                                                  100UF                                                Application Note 1790
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    C13            J3
                                                                                                                                                                                                            23                                                                                              100UF
                                                                                                                 12                 PHASE1                                                             VOUT1                                                                                                 C14C9
                                                                                                         PHASE1                                                                                                                                                                                                       100UF
                                 GND_S1 EGND                                                                                                                                                           VSEN1+  22                                                                                                      C15OPEN
                                                                                                                                                                                                       VSEN1-  21                               1K
                                 S1           E                                                                                     PGND                VIN1    EN/FF1  EN/FF2  CLKOUT  VMON1  ISHARE  COMP1                                    1K


                                                                                                                                    13                  14      15      16      17      18     19      20                                                                                                                               GND



                                                                                                                                            R1                                                 C8                                                                                      TP7
                                                                                                                                                 6.04K                                              470PF



                                                                                                                               C7                                                                                             DRAWN BY:                   DATE:         ENGINEER:                                                       DATE:

                                                                                                                                    1000PF                                                                                                   TIM KLEMANN    10/18/2012              JIAN YIN

                                                                                                                                             R2                                                                                                           DATE:

                                                                                                                                                2.05K                                                                                                     DATE:

                                                                                                                                                        SGND                                                                  RELEASED BY:                              TITLE:

                                                                                                                                                                     TP9                                                                                                             ISL8225M

                                                                                                                                            S1                                                                                UPDATED BY:                               EVALUATION BOARD

                                                                                                                               FIGURE 2. ISL8225MEVAL3Z BOARD SCHEMATIC                                                                                                 SCHEMATIC

December 3, 2012  AN1790.0
                                  Application Note 1790


        FIGURE 3. TOP COMPONENTS                         FIGURE 4. TOP LAYER

        FIGURE 5. LAYER 2                                FIGURE 6. LAYER 3

                  4                                                                                              AN1790.0
                                                                                                      December 3, 2012
                        Application Note 1790

Layout (Continued)


                    5                                AN1790.0

                                                     December 3, 2012
                            Bill of Materials

                            PART NUMBER                                                                                  PACKAGE  JEDEC TYPE  MANUFACTURER  DESCRIPTION
                                                  REF DES QTY. VALUE TOL. VOLTAGE POWER TYPE

                            108-0740-001          J1-J4  4                      CONN BAN-JACK                                                 Johnson       Standard type banana jack

                            10TPB330M             C15    1 330F 20% 10V        SMD CAP_7343_149                                              SANYO-POSCAP Standard solid electrolytic chip tantalum SMD

                            5002                  TP1-TP10 10                   THOLE MTP500X                                                 Keystone      Miniature white test point 0.100 pad 0.040 Thole

6                           EEE1EA471P            C1     1 470F 20% 25V        SMD CAPAE_393X402                                             Panasonic     Aluminum electrolytic S series type V capacitor
                                                                                                                                                            (RoHS compliant)

                            GRM32ER71E226KE15L C2-C5 4 22F 10% 25V             1210 CAP_1210                                                 Murata        Ceramic chip capacitor

                            H1045-00102-50V10-T   C7     1 1000pF 10% 50V       603 CAP_0603                                                  Generic       Multilayer capacitor

                            H1045-00471-50V10     C8, C16 2 470pF 10% 50V       603 CAP_0603                                                  Generic       Multilayer capacitor

                            H1045-00475-6R3V10-T  C6     1 4.7F 10% 6.3V       603 CAP_0603                                                  Generic       Multilayer capacitor                                           Application Note 1790

                            H1045-OPEN            C9     1 OPEN 5% OPEN         603 CAP_0603                                                  Generic       Multilayer capacitor

                            H1046-00476-6R3V20-T C10     1 47F 20% 6.3V        805 CAP_0805                                                  Generic       Multilayer capacitor

                            H1065-00107-6R3V20-T C12-C14 3 100F 20% 6.3V       1206 CAP_1206                                                 Generic       Multilayer capacitor

                            H1065-OPEN            C11    1 OPEN 5% OPEN         1206 CAP_1206                                                 Generic       Multilayer capacitor

                            H2505-DNP-DNP-1       RFSET 1 DNP 1%           DNP  603 RES_0603                                                  Generic       Metal film chip resistor (do not populate)

                            H2511-02051-1/10W1-T R2      1 2.05k 1%        1/10W 603 RES_0603                                                 Generic       Thick filmchip resistor

                            H2511-01001-1/16W1 R3, RVSET 2 1k 1%           1/16W 603 RES_0603                                                 Generic       Thick filmchip resistor

                            H2511-03301-1/16W5    R4     1 3.3k 5%         1/16W 603 RES_0603                                                 Generic       Thick filmchip resistor

                            H2511-06041-1/16W1    R1     1 6.04k 1%        1/10W 603 RES_0603                                                 Generic       Thick filmchip resistor

                            ISL8225MIRZ           M1     1                      QFN QFN26_670X670_ISL8225M Intersil                                         Dual 15A DC/DC power module

                            NOTE: Resistance accuracy of feedback resistor divider R1/R2 can affect the output accuracy. Please use high accuracy resistance (i.e. 0.5% or 0.1%) to meet the output accuracy requirement.

December 3, 2012  AN1790.0
                                                        Application Note 1790

ISL8225MEVAL3Z Efficiency Curves Test conditions at +25C and no air flow.

95                                1.8VOUT                                                                                           100
                2.5VOUT                                                                                                                                  2.5VOUT

85                                                                                                                                  90
                                                                                                                    EFFICIENCY (%)801.2VOUT 1.2VOUT 1.5VOUT

                    1VOUT                                                                                                           85   1VOUT



65                                                                                                                                  75

60                                                                                                                                  700  5      10  15                          20  25  30

    0  5                   10     15                20  25  30

                           LOAD CURRENT (A)                                                                                                     LOAD CURRENT (A)

FIGURE 9. EFFICIENCY CURVES FOR 12V INPUT                                                                                           FIGURE 10. EFFICIENCY CURVES FOR 5V INPUT

Intersil Corporation reserves the right to make changes in circuit design, software and/or specifications at any time without notice. Accordingly, the reader is
                                        cautioned to verify that the Application Note or Technical Brief is current before proceeding.

                                           For information regarding Intersil Corporation and its products, see

                               7                                                                                                                                                        AN1790.0

                                                                                                                                                                                    December 3, 2012
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