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ADP1873ARMZ-06-R7

器件型号:ADP1873ARMZ-06-R7
器件类别:半导体    电源管理IC    稳压器与电压控制器    开关控制器   
厂商名称:ADI [Analog Devices Inc]
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器件描述

Switching Controllers Constant On-time & 0.6V Ref VTG

参数

产品属性属性值
Product AttributeAttribute Value
制造商:
Manufacturer:
Analog Devices Inc.
产品种类:
Product Category:
Switching Controllers
RoHS:YES
Topology:Buck
Number of Outputs:1 Output
Switching Frequency:300 kHz, 600 kHz, 1 MHz
Input Voltage:2.7 V to 5.5 V
Output Current:25 A
最小工作温度:
Minimum Operating Temperature:
- 40 C
最大工作温度:
Maximum Operating Temperature:
+ 125 C
封装:
Packaging:
Reel
系列:
Series:
ADP1873
商标:
Brand:
Analog Devices
Shutdown:Shutdown
NumOfPackaging:1
工厂包装数量:
Factory Pack Quantity:
1000

ADP1873ARMZ-06-R7器件文档内容

                                                                                                           Synchronous Current-Mode with

                                              Constant On-Time, PWM Buck Controller

Data Sheet                                                                                                                                       ADP1872/ADP1873

FEATURES                                                                                                                         TYPICAL APPLICATIONS CIRCUIT

Power input voltage as low as 2.75 V to 20 V                                                                                                                           VIN = 2.75V TO 20V

Bias supply voltage range: 2.75 V to 5.5 V

Minimum output voltage: 0.6 V                                                                                                    CC               VIN

0.6 V reference voltage with ±1.0% accuracy                                                                                             CC2      ADP1872/                    CIN

                                                                                                                                 RC              ADP1873

Supports all N-channel MOSFET power stages                                                                                                   COMP/EN           BST

                                                                                                                                 RTOP                                  CBST       Q1 L

Available in 300 kHz, 600 KHz, and 1.0 MHz options                                                                         VOUT              FB         DRVH                               VOUT

No current-sense resistor required                                                                                                   RBOT                                                  +

                                                                                                                                             GND               SW                 COUT

Power saving mode (PSM) for light loads (ADP1873 only)                                                                           CVDD2                                            Q2

                                                                                                                           VDD = 2.75V       VDD        DRVL

Resistor-programmable current-sense gain                                                                                   TO 5.5V                PGND                 RRES             LOAD

Thermal overload protection                                                                                                                                                                5A        08297-001

                                                                                                                                 CVDD

Short-circuit protection

Precision enable input                                                                                                                                 Figure 1.

Integrated bootstrap diode for high-side drive                                                                             100

140 µA shutdown supply current                                                                                                   VDD = 5.5V, VIN = 5.5V (PSM)          VDD = 5.5V, VIN = 5.5V

                                                                                                                           95

Starts into a precharged load                                                                                              90

Small, 10-lead MSOP package                                                                                                85

APPLICATIONS                                                                                               EFFICIENCY (%)  80                         VDD = 5.5V, VIN = 13.0V (PSM)

Telecom and networking systems                                                                                             75

                                                                                                                                        VDD = 5.5V, VIN = 16.5V (PSM)

Mid to high end servers                                                                                                    70

Set-top boxes                                                                                                              65                          TA = 25°C

DSP core power supplies                                                                                                    60                          VOUT = 1.8V
                                                                                                                                                       fSW = 300kHz

                                                                                                                           55                          WURTH INDUCTOR:

                                                                                                                           50                          744325120, L = 1.2µH, DCR = 1.8mΩ

                                                                                                                                                       INFINEON FETs:

                                                                                                                           45                          BSC042N03MS G (UPPER/LOWER)

                                                                                                                           100                    1k                   10k                     100k             08297-002

                                                                                                                                                  LOAD CURRENT (mA)

                                                                                                           Figure 2. ADP1872 Efficiency vs. Load Current (VOUT = 1.8 V, 300 kHz)

GENERAL DESCRIPTION

The ADP1872/ADP1873 are versatile current-mode, synchronous                                                Available in three frequency options (300 kHz, 600 kHz, and

step-down controllers that provide superior transient response,                                            1.0 MHz, plus the PSM option), the ADP1872/ADP1873 are

optimal stability, and current limit protection by using a constant                                        well suited for a wide range of applications. These ICs not only

on-time, pseudo-fixed frequency with a programmable current-                                               operate from a 2.75 V to 5.5 V bias supply, but can also accept a

sense gain, current-control scheme. In addition, these devices offer                                       power input as high as 20 V.

optimum performance at low duty cycles by using valley current-                                            In addition, an internally fixed, soft start period is included to limit

mode control architecture. This allows the ADP1872/ADP1873                                                 input in-rush current from the input supply during startup and

to drive all N-channel power stages to regulate output voltages                                            to provide reverse current protection during soft start for a pre-

as low as 0.6 V.                                                                                           charged output. The low-side current-sense, current-gain scheme

The ADP1873 is the power saving mode (PSM) version of the                                                  and integration of a boost diode, along with the PSM/forced pulse-

device and is capable of pulse skipping to maintain output                                                 width modulation (PWM) option, reduce the external part count

regulation while achieving improved system efficiency at light                                             and improve efficiency.

loads (see the Power Saving Mode (PSM) Version (ADP1873)                                                   The ADP1872/ADP1873 operate over the −40°C to +125°C

section for more information).                                                                             junction temperature range and are available in a 10-lead MSOP.

Rev. B

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ADP1872/ADP1873                                                                                                                               Data Sheet

TABLE OF CONTENTS

Features .............................................................................................. 1  Timer Operation ........................................................................ 21

Applications....................................................................................... 1      Pseudo-Fixed Frequency ........................................................... 22

Typical Applications Circuit............................................................ 1                 Applications Information .............................................................. 23

General Description ......................................................................... 1            Feedback Resistor Divider ........................................................ 23

Revision History ............................................................................... 2         Inductor Selection ...................................................................... 23

Specifications..................................................................................... 3      Output Ripple Voltage (ΔVRR) .................................................. 23

Absolute Maximum Ratings............................................................ 5                     Output Capacitor Selection....................................................... 23

Thermal Resistance ...................................................................... 5                Compensation Network ............................................................ 24

Boundary Condition.................................................................... 5                   Efficiency Consideration........................................................... 25

ESD Caution.................................................................................. 5            Input Capacitor Selection.......................................................... 26

Pin Configuration and Function Descriptions............................. 6                                 Thermal Considerations............................................................ 27

Typical Performance Characteristics ............................................. 7                        Design Example .......................................................................... 27

ADP1872/ADP1873 Block Digram.............................................. 17                              External Component Recommendations.................................... 30

Theory of Operation ...................................................................... 18              Layout Considerations ................................................................... 32

Startup.......................................................................................... 18       IC Section (Left Side of Evaluation Board)............................. 37

Soft Start ...................................................................................... 18       Power Section ............................................................................. 37

Precision Enable Circuitry ........................................................ 18                     Differential Sensing.................................................................... 37

Undervoltage Lockout ............................................................... 18                    Typical Application Circuits ......................................................... 38

Thermal Shutdown..................................................................... 18                   Dual-Input, 300 kHz High Current Application Circuit ...... 38

Programming Resistor (RES) Detect Circuit.......................... 19                                     Single-Input, 600 kHz Application Circuit ............................. 38

Valley Current-Limit Setting .................................................... 19                       Dual-Input, 300 kHz High Current Application Circuit ...... 39

Hiccup Mode During Short Circuit......................................... 20                               Outline Dimensions ....................................................................... 40

Synchronous Rectifier................................................................ 21                   Ordering Guide .......................................................................... 40

Power Saving Mode (PSM) Version (ADP1873).................... 21

REVISION HISTORY

7/12—Rev. A to Rev. B                                                                                      Changes to Table 9.......................................................................... 31

Changed RON = 15 mΩ/100 kΩ Valley Current Level Value from                                                 Changes to Figure 82...................................................................... 32

7.5 to 3.87; Table 6 .......................................................................... 20         Changes to Figure 83...................................................................... 33

Changes to Ordering Guide .......................................................... 40                    Changes to Figure 84...................................................................... 34

3/10—Rev. 0 to Rev. A                                                                                      Changes to Figure 85...................................................................... 35

                                                                                                           Changes to Figure 86...................................................................... 36

Changes to Figure 1 .......................................................................... 1           Changes to Differential Sensing Section and Figure 88 ............ 37

Changes to Table 1............................................................................ 3           Changes to Figure 89 and Figure 90............................................. 38

Changes to Table 2............................................................................ 5           Changes to Figure 91...................................................................... 39

Changes to Figure 59 Caption and Figure 60 Caption .............. 16                                       Updated Outline Dimensions ....................................................... 40

Changes to Figure 64...................................................................... 17              10/09—Revision 0: Initial Version

Changes to Timer Operation Section .......................................... 22

Changes to Table 7.......................................................................... 23

Changes to Inductor Section......................................................... 28

                                                            Rev. B | Page 2 of 40
Data Sheet                                                                                                          ADP1872/ADP1873

SPECIFICATIONS

All limits at temperature extremes  are guaranteed via correlation using standard statistical quality control (SQC).       VDD =  5  V,

BST − SW = 5 V, VIN = 13 V. The     specifications are valid for TJ = −40°C to +125°C, unless otherwise specified.

Table 1.

Parameter                           Symbol              Conditions                                                  Min    Typ       Max    Unit

POWER SUPPLY CHARACTERISTICS

High Input Voltage Range            VIN                 ADP1872ARMZ-0.3/ADP1873ARMZ-0.3 (300 kHz)                   2.75   12        20     V

                                                        ADP1872ARMZ-0.6/ADP1873ARMZ-0.6 (600 kHz)                   2.75   12        20     V

                                                        ADP1872ARMZ-1.0/ADP1873ARMZ-1.0 (1.0 MHz)                   3.0    12        20     V

Low Input Voltage Range             VDD                 CIN = 1 µF to PGND, CIN = 0.22 µF to GND

                                                        ADP1872ARMZ-0.3/ADP1873ARMZ-0.3 (300 kHz)                   2.75   5         5.5    V

                                                        ADP1872ARMZ-0.6/ADP1873ARMZ-0.6 (600 kHz)                   2.75   5         5.5    V

                                                        ADP1872ARMZ-1.0/ADP1873ARMZ-1.0 (1.0 MHz)                   3.0    5         5.5    V

Quiescent Current                   IQ_DD + IQ_BST      FB = 1.5 V, no switching                                           1.1              mA

Shutdown Current                    IDD, SD + IBST, SD  COMP/EN < 285 mV                                                   140       215    µA

Undervoltage Lockout                UVLO                Rising VDD (See Figure 34 for temperature variation)               2.65             V

UVLO Hysteresis                                         Falling VDD from operational state                                 190              mV

SOFT START

Soft Start Period                                       See Figure 57                                                      3.0              ms

ERROR AMPLIFER

FB Regulation Voltage               VFB                 TJ = 25°C                                                          600              mV

                                                        TJ = −40°C to +85°C                                         595.5  600       605.4  mV

                                                        TJ = −40°C to +125°C                                        594.2  600       606.5  mV

Transconductance                    GM                                                                              300    515       730    µs

FB Input Leakage Current            IFB, LEAK           FB = 0.6 V, COMP/EN = released                                     1         50     nA

CURRENT-SENSE AMPLIFIER GAIN

Programming Resistor (RES)                              RES = 47 kΩ ± 1%                                            2.7    3         3.3    V/V

Value from DRVL to PGND

                                                        RES = 22 kΩ ± 1%                                            5.5    6         6.5    V/V

                                                        RES = none                                                  11     12        13     V/V

                                                        RES = 100 kΩ ± 1%                                           22     24        26     V/V

SWITCHING FREQUENCY                                     Typical values measured at 50% time points with

                                                        0 nF at DRVH and DRVL; maximum values are

                                                        guaranteed by bench evaluation1

ADP1872ARMZ-0.3/                                                                                                           300              kHz

ADP1873ARMZ-0.3 (300 kHz)

On-Time                                                 VIN = 5 V, VOUT = 2 V, TJ = 25°C                            1120   1200      1280   ns

Minimum On-Time                                         VIN = 20 V                                                         145       190    ns

Minimum Off-Time                                        84% duty cycle (maximum)                                           320       385    ns

ADP1872ARMZ-0.6/                                                                                                           600              kHz

ADP1873ARMZ-0.6 (600 kHz)

On-Time                                                 VIN = 5 V, VOUT = 2 V, TJ = 25°C                            500    520       580    ns

Minimum On-Time                                         VIN = 20 V, VOUT = 0.8 V                                           82        110    ns

Minimum Off-Time                                        65% duty cycle (maximum)                                           320       385    ns

ADP1872ARMZ-1.0/                                                                                                           1.0              MHz

ADP1873ARMZ-1.0 (1.0 MHz)

On-Time                                                 VIN = 5 V, VOUT = 2 V, TJ = 25°C                            285    312       340    ns

Minimum On-Time                                         VIN = 20 V                                                         60        85     ns

Minimum Off-Time                                        45% duty cycle (maximum)                                           320       385    ns

                                                        Rev. B | Page 3 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                               Data Sheet

Parameter                                     Symbol        Conditions                                            Min   Typ   Max                                   Unit

OUTPUT DRIVER CHARACTERISTICS

High-Side Driver

Output Source Resistance                                    ISOURCE = 1.5 A, 100 ns, positive pulse (0 V to 5 V)        2     3.5                                   Ω

Output Sink Resistance                                      ISINK = 1.5 A, 100 ns, negative pulse (5 V to 0 V)          0.8   2                                     Ω

Rise Time2                                    tr, DRVH      BST − SW = 4.4 V, CIN = 4.3 nF (see Figure 59)              25                                          ns

Fall Time2                                    tf, DRVH      BST − SW = 4.4 V, CIN = 4.3 nF (see Figure 60)              11                                          ns

Low-Side Driver

Output Source Resistance                                    ISOURCE = 1.5 A, 100 ns, positive pulse (0 V to 5 V)        1.7   3                                     Ω

Output Sink Resistance                                      ISINK = 1.5 A, 100 ns, negative pulse (5 V to 0 V)          0.75  2                                     Ω

Rise Time2                                    tr, DRVL      VDD = 5.0 V, CIN = 4.3 nF (see Figure 60)                   18                                          ns

Fall Time2                                    tf, DRVL      VDD = 5.0 V, CIN = 4.3 nF (see Figure 59)                   16                                          ns

Propagation Delays

DRVL Fall to DRVH Rise2                       ttpdh, DRVH   BST − SW = 4.4 V (see Figure 59)                            22                                          ns

DRVH Fall to DRVL Rise2                       ttpdh, DRVL   BST − SW = 4.4 V (see Figure 60)                            24                                          ns

SW Leakage Current                            ISW, LEAK     BST = 25 V, SW = 20 V, VDD = 5.5 V                                110                                   µA

Integrated Rectifier

Channel Impedance                                           ISINK = 10 mA                                               22                                          Ω

PRECISION ENABLE THRESHOLD

Logic High Level                                            VIN = 2.9 V to 20 V, VDD = 2.75 V to 5.5 V            235   285   330                                   mV

Enable Hysteresis                                           VIN = 2.9 V to 20 V, VDD = 2.75 V to 5.5 V                  35                                          mV

COMP VOLTAGE

COMP Clamp Low Voltage                        VCOMP (LOW)   From disable state, release COMP/EN pin to enable     0.47                                              V

                                                            device (2.75 V ≤ VDD ≤ 5.5 V)

COMP Clamp High Voltage                       VCOMP (HIGH)  (2.75 V ≤ VDD ≤ 5.5 V)                                            2.55                                  V

COMP Zero Current Threshold                   VCOMP_ZCT     (2.75 V ≤ VDD ≤ 5.5 V)                                      1.15                                        V

THERMAL SHUTDOWN                              TTMSD

Thermal Shutdown Threshold                                  Rising temperature                                          155                                         °C

Thermal Shutdown Hysteresis                                                                                             15                                          °C

Hiccup Current Limit Timing                                                                                             6                                           ms

1 The maximum specified values are with the closed loop measured at 10% to 90% time points (see Figure 59 and Figure 60), CGATE = 4.3 nF and upper- and lower-side

MOSFETs being Infineon BSC042N03MS G.

2 Not automatic test equipment (ATE) tested.

                                                            Rev. B | Page 4 of 40
Data Sheet                                                                                       ADP1872/ADP1873

ABSOLUTE MAXIMUM                RATINGS

Table 2.                                                            Absolute maximum ratings apply individually only, not in

Parameter                       Rating                              combination. Unless otherwise specified, all other voltages are

VDD to GND                      −0.3 V to +6 V                      referenced to PGND.

VIN to PGND                     −0.3 V to +28 V                     THERMAL RESISTANCE

FB, COMP/EN to GND              −0.3 V to (VDD + 0.3 V)             θJA is specified for the worst-case conditions, that is, a device

DRVL to PGND                    −0.3 V to (VDD + 0.3 V)             soldered in a circuit board for surface-mount packages.

SW to PGND                      −0.3 V to +28 V

SW to PGND                      −2 V pulse (20 ns)                  Table 3. Thermal Resistance

BST to SW                       −0.6 V to (VDD + 0.3 V)             Package Type                 θJA                         Unit

BST to PGND                     −0.3 V to +28 V                     θJA (10-Lead MSOP)

DRVH to SW                      −0.3 V to VDD                       2-Layer Board                213.1                       °C/W

PGND to GND                     ±0.3 V                              4-Layer Board                171.7                       °C/W

Operating Junction Temperature  −40°C to +125°C

Range

Storage Temperature Range       −65°C to +150°C                     BOUNDARY CONDITION

Soldering Conditions            JEDEC J-STD-020                     In determining the values given in Table 2 and Table 3, natural

Maximum Soldering Lead          300°C                               convection was used to transfer heat to a 4-layer evaluation board.

Temperature (10 sec)

Stresses above those listed under Absolute Maximum Ratings          ESD CAUTION

may cause permanent damage to the device. This is a stress

rating only; functional operation of the device at these or any

other conditions above those indicated in the operational

section of this specification is not implied. Exposure to absolute

maximum rating conditions for extended periods may affect

device reliability.

                                                                    Rev. B | Page 5 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                         Data Sheet

PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS

                                                 VIN      1                  10  BST

                                                 COMP/EN  2  ADP1872         9   SW

                                                 FB       3  TOP VIEW        8   DRVH

                                                 GND      4  (Not to Scale)  7   PGND  08297-003

                                                 VDD      5                  6   DRVL

                                                 Figure 3. Pin Configuration

Table 4. Pin Function Descriptions

Pin No.  Mnemonic  Description

1        VIN       High Input Voltage. Connect VIN to the drain of the upper-side MOSFET.

2        COMP/EN   Output of the Internal Error Amplifier/IC Enable. When this pin functions as EN, applying 0 V to this pin disables the IC.

3        FB        Noninverting Input of the Internal Error Amplifier. This is the node where the feedback resistor is connected.

4        GND       Analog Ground Reference Pin of the IC. All sensitive analog components should be connected to this ground

                   plane (see the Layout Considerations Section).

5        VDD       Bias Voltage Supply for the ADP1872/ADP1873 Controller (Includes the Output Gate Drivers). A bypass capacitor

                   of 1 µF directly from this pin to PGND and a 0.1 µF across VDD and GND are recommended.

6        DRVL      Drive Output for the External Lower Side, N-Channel MOSFET. This pin also serves as the current-sense gain

                   setting pin (see Figure 68).

7        PGND      Power GND. Ground for the lower side gate driver and lower side, N-channel MOSFET.

8        DRVH      Drive Output for the External Upper Side, N-Channel MOSFET.

9        SW        Switch Node Connection.

10       BST       Bootstrap for the Upper Side MOSFET Gate Drive Circuitry. An internal boot rectifier (diode) is connected

                   between VDD and BST. A capacitor from BST to SW is required. An external Schottky diode can also be

                   connected between VDD and BST for increased gate drive capability.

                                                          Rev. B | Page 6 of 40
Data Sheet                                                                                                                                                                              ADP1872/ADP1873

TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS

            100  VDD = 5.5V, VIN = 13V (PSM)                                                                                                100  VDD = 5.5V, VIN = 13V (PSM)            VDD = 5.5V, VIN = 5.5V

            95   VVDIND==156..55VV, (PSM)                                  VDD = 5.5V, VIN = 5.5V                                           95        VDD = 5.5V, VIN = 5.5V (PSM)

            90                                                                                                                              90

            85                                                                                                                              85

                                                                                                                                            80

            80   VDD = 5.5V,                              VDD = 3.6V, VIN  =  5.5V                                                          75

(%)         75   VIN = 5.5V                                                                                                     (%)         70   VDD = 5.5V,                                             VDD = 3.6V, VIN = 5.5V
                                                                                                                                                 VIN = 16.5V
                 (PSM)                            VDD = 5.5V, VIN = 13V                                                                     65   (PSM)                          VDD = 5.5V, VIN = 13V
EFFICIENCY  70                                                                                                                  EFFICIENCY
                                                 VDD = 3.6V, VIN = 13V                                                                      60
            65
                                                                                                                                            55                                  VDD = 5.5V, VIN = 16.5V
                                               VDD = 5.5V, VIN = 16.5V
            60                                                                                                                              50

            55                                 VDD = 3.6V, VIN = 16.5V                                                                      45

            50                                                                                                                              40

            45                                                                                                                              35

            40                                                                                                                              30

                                           WURTH IND: 744355147, L = 0.47µH, DCR: 0.80mΩ                                                    25                       WURTH IND: 744355147, L = 0.47µH, DCR: 0.80mΩ

            35                             INFINEON FETs: BSC042N03MS G (UPPER/LOWER)                                                       20                       INFINEON FETs: BSC042N03MS G (UPPER/LOWER)

            30                             TA = 25°C                                                                                        15                       TA = 25°C

            100                            1k                     10k                           100k  08297-004                             100                      1k                            10k                           100k  08297-007

                                           LOAD CURRENT (mA)                                                                                                         LOAD CURRENT (mA)

                         Figure 4. Efficiency—300 kHz, VOUT = 0.8 V                                                                                     Figure 7. Efficiency—600 kHz, VOUT = 0.8 V

            100  VDD  =  5.5V, VIN = 5.5V (PSM)                         VDD = 5.5V, VIN = 5.5V                                              100  VDD  = 5.5V, = VIN = 5.5(PSM)          VDD = 5.5V, VIN = 5.5V

            95                                                                                                                              95

            90                                                                                                                              90

            85                                                                                                                              85

            80                                   VDD = 5.5V, VIN = 16.5V (PSM)                                                              80                                  VDD = 5.5V, VIN = 16.5V

(%)         75                                 VDD = 5.5V, VIN = 16.5V                                                          (%)         75                               VDD = 5.5V, VIN = 16.5V (PSM)

EFFICIENCY  70                                                                                                                  EFFICIENCY  70

            65                       VDD = 5.5V, VIN = 13V (PSM)                                                                            65

            60                                                                                                                              60                    VDD = 5.5V, VIN = 13V (PSM)

            55                    VDD = 3.6V, VIN = 3.6V                                                                                    55

            50                    VDD = 5.5V, VIN = 13V                                                                                     50          VDD = 3.6V, VIN = 5.5V

            45                                                                                                                              45

            40                VDD = 3.6V, VIN = 5.5V                                                                                        40        VDD = 5.5V, VIN = 13V

            35                             WURTH IND: 744325120, L = 1.2µH, DCR: 1.8mΩ                                                      35                       WURTH IND: 744325120, L = 1.2µH, DCR: 1.8mΩ

            30                             INFINEON FETS: BSC042N03MS G (UPPER/LOWER)                                                       30                       INFINEON FETS: BSC042N03MS G (UPPER/LOWER)

            25                             TA = 25°C                                                                                        25                       TA = 25°C

            100                            1k                     10k                           100k  08297-005                             100                      1k                            10k                           100k  08297-008

                                           LOAD CURRENT (mA)                                                                                                         LOAD CURRENT (mA)

                         Figure 5. Efficiency—300 kHz, VOUT = 1.8 V                                                                                     Figure 8. Efficiency—600 kHz, VOUT = 1.8 V

            100                                                                                                                             100  VDD = 5.5V,                 VDD = 3.6V,VIN = 13V

            95   VDD = 5.5V, VIN  =  16.5V (PSM)                                                                                            95   VIN = 13V (PSM)

            90                                                                                                                              90

            85                                                                                                                              85                       VDD = 5.5V, VIN = 13V

            80   VDD = 5.5V,                                                                                                                80                       VDD = 5.5V, VIN = 16.5V (PSM)

(%)         75   VIN = 16V                                                                                                      (%)         75
                 (PSM)
                                                                                                                                                                     VDD = 3.6V, VIN = 16.5V
EFFICIENCY  70                                                                                                                  EFFICIENCY  70

            65                                                                                                                              65                VDD =  5.5V, VIN = 16.5V

            60                             VDD = 2.7V     VDD = 3.6V            VDD = 5.5V                                                  60

            55                                 13VIN      13VIN                     13VIN                                                   55

            50                                 16.5VIN    16.5VIN                   16.5VIN                                                 50

            45                                                                                                                              45

            40                             WURTH IND: 7443551200, L = 2µH,      DCR: 2.6mΩ                                                  40                       WURTH IND: 7443551200, L = 2µH,            DCR: 2.6mΩ

            35                             INFINEON FETs: BSC042N03MS G         (UPPER/LOWER)                                               35                       INFINEON FETs: BSC042N03MS G               (UPPER/LOWER)

            30                             TA = 25°C                                                                                        30                       TA = 25°C

            100                            1k                     10k                           100k  08297-006                             100                      1k                            10k                           100k  08297-009

                                           LOAD CURRENT (mA)                                                                                                         LOAD CURRENT (mA)

                         Figure 6. Efficiency—300 kHz, VOUT = 7 V                                                                                       Figure 9. Efficiency—600 kHz, VOUT = 5 V

                                                                                                      Rev. B | Page  7  of  40
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                100  VDD = 5.5V, VIN = 13V (PSM)                                                                                      0.8030

                95                VDD = 5.5V,             VDD = 5.5V, VIN = 5.5V                                                      0.8025

                90                VIN = 5.5V (PSM)                                                                                    0.8020

                85                                                                                                                    0.8015

                80                                                                                                OUTPUT VOLTAGE (V)  0.8010

                75

EFFICIENCY (%)  70   VDD = 5.5V,                                                                                                      0.8005

                65   VIN = 16.5V                                                                                                      0.8000
                     (PSM)
                                                    VDD = 5.5V, VIN = 16.5V
                60                                                                                                                    0.7995
                                                    VDD = 5.5V, VIN = 13V
                55                                                                                                                    0.7990
                                                                                                                                                                             VIN = 13V              VIN = 16.5V
                50                                                                                                                    0.7985                                          +125°C                +125°C
                                               VDD = 3.6V, VIN = 5.5V
                45                                                                                                                                                                    +25°C                 +25°C
                                                                                                                                      0.7980                                          –40°C                 –40°C
                40
                                          VDD = 3.6V, VIN = 3.6V                                                                      0.7975
                35
                                                                                                                                                 VIN = 5.5V
                30                             WURTH IND: 744303012, L = 0.12µH, DCR: 0.33mΩ                                          0.7970           +125°C

                25                             INFINEON FETs: BSC042N03MS G (UPPER/LOWER)                                             0.7965           +25°C

                20                             TA = 25°C                                                                              0.7960           –40°C

                100                            1k                          10k                   100k  08297-010                              0  2000        4000    6000    8000     10,000  12,000  14,000        16,000  08297-013

                                               LOAD CURRENT (mA)                                                                                                   LOAD CURRENT (mA)

                            Figure 10. Efficiency—1.0 MHz, VOUT = 0.8 V                                                               Figure 13. Output Voltage Accuracy—300 kHz, VOUT = 0.8 V

                100  VDD = 5.5V,          VDD  =  5.5V, VIN = 5V (PSM)                                                                1.821

                95   VIN = 16.5V  (PSM)

                90                                                                                                                    1.816

                85                                                                  VDD = 5.5V,

                80   VDD = 5.5V,                                                    VIN = 5V                      OUTPUT VOLTAGE (V)  1.811

                75   VIN = 13V                            VDD = 5.5V, VIN = 16.5V

EFFICIENCY (%)  70   (PSM)                                VDD = 3.6V, VIN = 13V

                65                                  VDD = 3.6V, VIN = 16.5V                                                           1.806

                60                                VDD = 5.5V, VIN = 13V

                55                                                                                                                    1.801

                50

                45                                                                                                                    1.796

                40

                35                                                                                                                                     VIN = 5.5V          VIN = 13V          VIN = 16.5V

                30                             WURTH IND: 744303022, L = 0.22µH, DCR: 0.33mΩ                                          1.791                    +125°C        +125°C                 +125°C

                25                             INFINEON FETs: BSC042N03MS G (UPPER/LOWER)                                                                      +25°C         +25°C                  +25°C
                                                                                                                                                               –40°C         –40°C                  –40°C
                20                             TA = 25°C                                                                              1.786

                100                            1k                          10k                   100k  08297-011                              0  1500  3000    4500    6000  7500     9000  10,500  12,000  13,500  15,000  08297-014

                                               LOAD CURRENT (mA)                                                                                                   LOAD CURRENT (mA)

                            Figure 11. Efficiency—1.0 MHz, VOUT = 1.8 V                                                               Figure     14. Output Voltage Accuracy—300 kHz, VOUT = 1.8                    V

                100  VDD  = 5.5V, VIN  =  5V  (PSM) VDD = 5.5V, VIN = 16.5V  (PSM)                                                    7.000                            VDD = 3.6V, VIN = 13V

                95                                                                                                                                                     VDD = 3.6V, VIN = 16.5V

                90                                                                                                                    6.995

                85                                                                                                                    6.990

                80        VDD = 5V,                                                                               (V)

                75        VIN = 13V                                                                                                   6.985

EFFICIENCY (%)  70                                  VDD = 5V, VIN = 16.5V                                         OUTPUT VOLTAGE

                65                                                                                                                    6.980

                60

                55                                                                                                                    6.975

                50                                                                                                                    6.970

                45

                40                                                                                                                    6.965

                35

                30                             WURTH IND: 744325072, L = 0.72µH, DCR: 1.65mΩ                                          6.960            +125°C          VDD = 5.5V, VIN = 13V

                25                             INFINEON FETs: BSC042N03MS G (UPPER/LOWER)                                                              +25°C           VDD = 5.5V, VIN = 16.5V

                20                             TA = 25°C                                                                              6.955            –40°C

                100                                       1k                                     10k   08297-012                              0  1000  2000    3000    4000  5000  6000     7000    8000    9000 10,000     08297-015

                                               LOAD CURRENT (mA)                                                                                                   LOAD CURRENT (mA)

                            Figure        12. Efficiency—1.0 MHz, VOUT = 4 V                                                          Figure 15. Output Voltage Accuracy—300 kHz, VOUT = 7 V

                                                                                                       Rev. B | Page 8 of 40
Data Sheet                                                                                                                                                                                          ADP1872/ADP1873

                    1.801                                                                                                                                    1.810

                    1.800                                                                                                                                    1.809

                    1.799                                                                                                                                    1.808

                    1.798                                                                                                                                    1.807

(V)                 1.797                                                                                                              (V)                   1.806

VOLTAGE             1.796                                                                                                              VOLTAGE               1.805

                                                                                                                                                             1.804

                    1.795

OUTPUT                                                                                                                                 OUTPUT                1.803

                    1.794                                                                                                                                    1.802

                    1.793                                                                                                                                    1.801

                    1.792                                                                                                                                    1.800

                    1.791           VIN = 5.5V          VIN = 13V          VIN = 16.5V                                                                       1.799            VIN = 5.5V    VIN = 13V             VIN = 16.5V

                                           +125°C             +125°C             +125°C                                                                                             +125°C          +125°C             +125°C

                    1.790                  +25°C              +25°C              +25°C                                                                       1.798                  +25°C           +25°C              +25°C

                                           –40°C              –40°C              –40°C                                                                                              –40°C           –40°C              –40°C

                    1.789                                                                                08297-016                                           1.797                                                                             08297-019

                           0  1500  3000    4500   6000  7500      9000  10,500  12,000  13,500  15,000                                                              0  1500  3000  4500    6000  7500  9000   10,500  12,000  13,500  15,000

                                                LOAD CURRENT (mA)                                                                                                                         LOAD CURRENT (mA)

                    Figure    16. Output Voltage Accuracy—600 kHz, VOUT = 1.8                    V                                                           Figure     19. Output Voltage Accuracy—1.0 MHz, VOUT = 1.8                V

                    5.044                                                                                                                                    4.050

                    5.042                                                                                                                                    4.045

                                                                                                                                                             4.040

                    5.040                                                                                                                                    4.035

(V)                 5.038                                                                                                              (V)                   4.030

                    5.036                                                                                                                                    4.025

VOLTAGE                                                                                                                                VOLTAGE               4.020

                    5.034                                                                                                                                    4.015

                    5.032                                                                                                                                    4.010

OUTPUT              5.030                                                                                                              OUTPUT                4.005

                                                                                                                                                             4.000

                    5.028                                                                                                                                    3.995

                    5.026                                                                                                                                    3.990

                    5.024                                                                                                                                    3.985                  VIN = 13V           VIN = 16.5V

                                    +125°C         VDD = 5.5V, VIN = 13V                                                                                     3.980                          +125°C             +125°C

                    5.022           +25°C          VDD = 5.5V, VIN = 16.5V                                                                                   3.975                          +25°C              +25°C

                                    –40°C                                                                                                                                                   –40°C              –40°C

                    5.020                                                                                08297-017                                           3.970                                                                             08297-020

                           0  1000  2000    3000   4000  5000    6000    7000    8000    9000 10,000                                                                 0  800   1600  2400    3200  4000  4800   5600    6400    7200    8000

                                                LOAD CURRENT (mA)                                                                                                                         LOAD CURRENT (mA)

                    Figure 17. Output Voltage Accuracy—600 kHz, VOUT = 5 V                                                                                   Figure 20. Output Voltage Accuracy—1.0 MHz, VOUT = 4 V

                    0.807                                                                                                                                    0.6030

                              VIN = 5.5V

                    0.806           +125°C                                                                                                                   0.6025

                                    +25°C

                                    –40°C                                                                                                                    0.6020

                    0.805                                                                                                              FEEDBACK VOLTAGE (V)

OUTPUT VOLTAGE (V)                                                                                                                                           0.6015

                    0.804                                                                                                                                    0.6010

                    0.803                                                                                                                                    0.6005

                    0.802                                                                                                                                    0.6000

                    0.801                                                                                                                                    0.5995

                                                                                                                                                             0.5990

                    0.800

                                                   VIN = 13V         VIN = 16.5V                                                                             0.5985           VDD = 2.7V, VIN = 2.7V, 3.6V

                    0.799                                +125°C            +125°C                                                                            0.5980           VDD = 3.6V, VIN = 3.6V TO 16.5V

                                                         +25°C             +25°C                                                                                              VDD = 5.5V, VIN = 5.5V, 13V, 16.5V

                    0.798                                –40°C             –40°C                                                                             0.5975

                           0  2000        4000    6000   8000      10,000  12,000  14,000        16,000  08297-018                                           –40.0            –7.5          25.0        57.5           90.0            122.5   08297-021

                                                LOAD CURRENT (mA)                                                                                                                          TEMPERATURE (°C)

                    Figure 18. Output Voltage Accuracy—1 MHz, VOUT = 0.8 V                                                                                              Figure 21. Feedback Voltage vs. Temperature

                                                                                                         Rev.       B  |  Page  9  of  40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                                                                                Data Sheet

                 335         VDD = 5.5V              +125°C                     NO LOAD                                                    340              VIN = 5.5V               +125°C

                 325         VDD = 3.6V              +25°C                                                                                 325              VIN = 13V                +25°C

                                                     –40°C                                                                                                  VIN = 16.5V              –40°C

                 315                                                                                                                       310

                 305                                                                                                                       295

(kHz)            295                                                                                                      (kHz)            280

FREQUENCY        285                                                                                                      FREQUENCY

                                                                                                                                           265

                 275

                 265                                                                                                                       250

                 255                                                                                                                       235

                 245                                                                                                                       220

                 235                                                                                                                       205

                 225                                                                              08297-022                                190                                                                                                  08297-025

                 10.8  11.0  11.2  11.4  11.6  11.8  12.0     12.2  12.4  12.6  12.8  13.0  13.2                                                0     2000        4000   6000        8000    10,000      12,000  14,000      16,000

                                                     VIN (V)                                                                                                             LOAD CURRENT (mA)

                       Figure 22. Switching Frequency vs. High Input Voltage,                                                              Figure 25. Frequency vs. Load Current, 300 kHz, VOUT = 0.8 V

                                         300 kHz, ±10% of 12 V

                 650         VDD = 5.5V              +125°C                                                                                360              VIN = 5.5V               +125°C

                                                                                NO LOAD

                             VDD = 3.6V              +25°C                                                                                 350              VIN = 13V                +25°C

                                                     –40°C                                                                                                  VIN = 16.5V              –40°C

                 600                                                                                                                       340

FREQUENCY (kHz)                                                                                                           FREQUENCY (kHz)  330

                 550                                                                                                                       320

                                                                                                                                           310

                 500                                                                                                                       300

                                                                                                                                           290

                 450                                                                                                                       280

                                                                                                                                           270

                 400                                                                              08297-023                                260                                                                                                  08297-026

                 10.8  11.0  11.2  11.4  11.6  11.8  12.0     12.2  12.4  12.6  12.8  13.0  13.2                                                0     2000  4000  6000         8000  10,000  12,000  14,000  16,000  18,000  20,000

                                                     VIN (V)                                                                                                             LOAD CURRENT (mA)

                       Figure 23. Switching Frequency vs. High Input Voltage,                                                              Figure 26.       Frequency vs. Load Current, 300 kHz, VOUT = 1.8 V

                             600 kHz, VOUT = 1.8 V, ±10% of 12 V

                 1000        VDD = 5.5V              +125°C                                                                                358              VIN   = 13V              +125°C

                                                                                NO LOAD                                                    354

                 950         VDD = 3.6V              +25°C                                                                                                  VIN   = 16.5V            +25°C

                                                     –40°C                                                                                 350                                       –40°C

                                                                                                                                           346

                 900                                                                                                                       342

                                                                                                                          FREQUENCY (kHz)  338

FREQUENCY (kHz)  850                                                                                                                       334

                 800                                                                                                                       330

                                                                                                                                           326

                 750                                                                                                                       322

                                                                                                                                           318

                 700                                                                                                                       314

                                                                                                                                           310

                 650                                                                                                                       306

                                                                                                                                           302

                 600                                                                                                                       298

                                                                                                                                           294

                 550                                                                              08297-024                                290                                                                                       08297-027

                 10.8  11.0  11.2  11.4  11.6  11.8  12.0     12.2  12.4  12.6  12.8  13.0  13.2                                                   0  800   1600  2400   3200  4000  4800    5600  6400  7200  8000  8800    9600

                                                     VIN (V)                                                                                                               LOAD CURRENT            (mA)

                       Figure 24. Switching Frequency vs. High Input Voltage,                                                                   Figure 27. Frequency vs. Load Current, 300 kHz, VOUT = 7 V

                                         1.0 MHz, ±10% of 12 V

                                                                                                  Rev. B | Page 10 of 40
Data Sheet                                                                                                                                                                            ADP1872/ADP1873

                 700              VIN  = 5.5V              +125°C                                                                                   1300           VIN = 5.5V         +125°C

                 670              VIN  = 13V               +25°C                                                                                    1125           VIN = 13V          +25°C

                 640              VIN  = 16.5V             –40°C                                                                                                   VIN = 16.5V        –40°C

                 610                                                                                                                                1150

                 580                                                                                                                                1075

(kHz)            550                                                                                                               (kHz)

                 520                                                                                                                                1000

FREQUENCY        490                                                                                                               FREQUENCY        925

                 460                                                                                                                                850

                 430

                 400                                                                                                                                775

                 370                                                                                                                                700

                 340

                 310                                                                                                                                625

                 280                                                                                                                                550

                 250                                                                                                                                475

                 220

                 190                                                                                                  08297-028                     400                                                                               08297-031

                      0     2000        4000    6000       8000    10,000      12,000  14,000      16,000                                                 0  2000  4000         6000  8000    10,000  12,000  14,000          16,000

                                                LOAD  CURRENT (mA)                                                                                                              LOAD CURRENT (mA)

                 Figure 28. Frequency vs. Load Current, 600 kHz, VOUT = 0.8 V                                                                       Figure 31. Frequency vs. Load Current, VOUT = 1.0 MHz, 0.8 V

                 815              VIN = 5.5V                                                                                                        1450           VIN = 5.5V

                 795              VIN = 13V                                                                                                                        VIN = 13V

                 775              VIN = 16.5V                                                                                                       1375           VIN = 16.5V

                 755                                                                                                                                1300

                 735                                                                                                                                1225                                      MIN-OFF TIME

FREQUENCY (kHz)  715                                                                                                               FREQUENCY (kHz)                                            ENCROACHMENT

                 695                                                                                                                                1150

                 675                                                                                                                                1075

                 655                                                                                                                                1000

                 635                                                                                                                                925

                 615

                 595                                                                                                                                850

                 575                                                                                                                                775

                 555                                                                                                                                700

                 535                                                                       +125°C                                                   625                                                               +125°C

                 515                                                                       +25°C                                                                                                                      +25°C

                                                                                           –40°C                                                    550                                                               –40°C

                 495                                                                                                  08297-029                           0  2000  4000  6000   8000  10,000  12,000  14,000  16,000  18,000  20,000  08297-032

                      0     2000  4000  6000         8000  10,000  12,000  14,000  16,000  18,000  20,000

                                                LOAD CURRENT (mA)                                                                                                               LOAD CURRENT (mA)

                 Figure 29. Frequency vs. Load Current, 600 kHz, VOUT = 1.8 V                                                                       Figure 32.     Frequency vs. Load Current, 1.0 MHz, VOUT = 1.8 V

                 705              VIN   = 13V              +125°C                                                                                   1450

                                  VIN   = 16.5V            +25°C                                                                                                   VIN = 13V          +125°C

                 698                                       –40°C                                                                                    1400           VIN = 16.5V        +25°C

                 691                                                                                                                                                                  –40°C

                 684                                                                                                                                1350

FREQUENCY (kHz)  677

                 670                                                                                                               FREQUENCY (kHz)  1300

                 663                                                                                                                                1250

                 656

                 649                                                                                                                                1200

                 642

                 635                                                                                                                                1150

                 628

                 621                                                                                                                                1100

                 614                                                                                                                                1050

                 607

                 600                                                                                       08297-030                                1000

                         0  800   1600  2400   3200  4000  4800    5600  6400  7200  8000  8800    9600                                                   0  800   1600  2400   3200  4000    4800    5600    6400    7200    8000    08297-033

                                                 LOAD CURRENT (mA)                                                                                                              LOAD CURRENT (mA)

                      Figure 30. Frequency vs. Load Current, 600 kHz, VOUT =5 V                                                                           Figure 33. Frequency vs. Load Current, 1.0 MHz, VOUT = 4 V

                                                                                                           Rev. B | Page 11 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                                                                    Data  Sheet

                        2.658                                                                                                                680            VDD = 2.7V

                        2.657                                                                                                                630            VDD = 3.6V

                                                                                                                                                            VDD = 5.5V

                        2.656                                                                                                                580

                        2.655                                                                                         (ns)                   530

UVLO (V)                                                                                                              MINIMUM OFF-TIME       480

                        2.654

                                                                                                                                             430

                        2.653

                                                                                                                                             380

                        2.652                                                                                                                330

                        2.651                                                                                                                280

                        2.650                                                                                                                230

                        2.649                                                                 08297-034                                      180                                                                     08297-037

                             –40  –20          0     20   40         60    80    100    120                                                       –40  –20  0           20       40       60  80   100   120

                                                     TEMPERATURE (°C)                                                                                                   TEMPERATURE (°C)

                                       Figure 34. UVLO vs. Temperature                                                                                 Figure 37. Minimum Off-Time vs. Temperature

                        100                                    VDD = 2.7V        +125°C                                                      680                                                         +125°C

                        95                                     VDD = 3.6V        +25°C                                                       630                                                         +25°C

                                                               VDD = 5.5V        –40°C                                                                                                                   –40°C

                        90                                                                                                                   580

MAXIMUM DUTY CYCLE (%)  85                                                                                            MINIMUM OFF-TIME (ns)

                        80                                                                                                                   530

                        75                                                                                                                   480

                        70                                                                                                                   430

                        65                                                                                                                   380

                        60                                                                                                                   330

                        55

                        50                                                                                                                   280

                        45                                                                                                                   230

                        40                                                                    08297-035                                      180                                                                     08297-038

                        300       400          500   600       700       800     900    1000                                                      2.7  3.1     3.5          3.9      4.3      4.7  5.1          5.5

                                                     FREQUENCY (kHz)                                                                                                        VDD (V)

                                  Figure 35. Maximum Duty Cycle vs. Frequency                                                                Figure 38. Minimum Off-Time vs. VDD (Low Input Voltage)

                        84             VDD  =  3.6V       +125°C                                                                             800       VDD = 2.7V                +125°C

                        82             VDD  =  5.5V       +25°C                                                                                                                  +25°C

                        80                                –40°C                                                                              720       VDD = 3.6V                –40°C

                        78                                                                                                                             VDD = 5.5V

MAXIMUM DUTY CYCLE (%)  76

                        74                                                                                                                   640

                        72                                                                                            RECTIFIER DROP (mV)

                        70                                                                                                                   560

                        68

                        66

                        64                                                                                                                   480

                        62

                        60                                                                                                                   400

                        58

                        56

                        54                                                                                                                   320

                        52

                        50                                                                                                                   240

                        48

                        46

                        44                                                                                                                   160

                        42

                        40                                                                    08297-036                                      80

                             3.6  4.8  6.0     7.2   8.4  9.6  10.8  12.0  13.2  14.4  15.6                                                  300       400  500             600      700      800  900   1000        08297-039

                                                          VIN (V)                                                                                                       FREQUENCY (kHz)

                        Figure 36. Maximum Duty Cycle vs. High Voltage Input (VIN)                                                                     Figure 39. Internal Rectifier Drop vs. Frequency

                                                                                              Rev. B | Page 12 of 40
Data Sheet                                                                                                                                                             ADP1872/ADP1873

                                 1280  VIN  =  5.5V         1MHz                         TA =  25°C

                                 1200  VIN  =  13V          300kHz                                                                                                        OUTPUT VOLTAGE

                                 1120  VIN  =  16.5V

                                 1040                                                                                                1

RECTIFIER DROP (mV)              960

                                 880

                                 800                                                                                                                                      INDUCTOR CURRENT

                                 720                                                                                                 2

                                 640

                                 560

                                 480                                                                                                                                      SW NODE

                                 400                                                                                                 3

                                 320

                                 240                                                                                                                                      LOW SIDE

                                 160                                                                                                 4

                                 80                                                                  08297-040                          CH1  50mV    BW   CH2  5A Ω    M400ns      A  CH2     3.90A  08297-043

                                 2.7   3.1        3.5  3.9  4.3            4.7           5.1    5.5                                     CH3  10V     BW   CH4  5V      T  35.8%

                                                       VDD (V)

Figure 40. Internal Boost Rectifier Drop vs. VDD (Low Input Voltage)                                                             Figure 43.  Power Saving Mode (PSM) Operational Waveform, 100 mA

                                                       over VIN Variation

                                 720        300kHz          +125°C

                                            1MHz            +25°C                                                                                                         OUTPUT VOLTAGE

                                 640                        –40°C

                                                                                                                                     1

                                 560                                                                                                                                      INDUCTOR CURRENT

RECTIFIER DROP (mV)              480

                                 400                                                                                                 2

                                 320                                                                                                                                             SW NODE

                                 240                                                                                                 3

                                 160                                                                                                                                             LOW SIDE

                                                                                                                                     4

                                 80                                                                  08297-041                          CH1  50mV    BW   CH2  5A Ω    M4.0µs      A  CH2     3.90A  08297-044

                                 2.7   3.1        3.5  3.9  4.3            4.7           5.1    5.5                                     CH3  10V     BW   CH4  5V      T  35.8%

                                                       VDD (V)

                                       Figure 41. Internal Boost Rectifier Drop vs. VDD                                                      Figure 44. PSM Waveform at Light Load, 500 mA

                                 80                               300kHz                 +125°C                                                                           OUTPUT VOLTAGE

                                 72                               1MHz                   +25°C                                       4
                                                                                         –40°C
BODY DIODE CONDUCTION TIME (ns)
                                 64

                                 56

                                 48                                                                                                                                       INDUCTOR CURRENT

                                 40

                                 32

                                                                                                                                     1

                                 24                                                                                                                                       SW NODE

                                 16                                                                                                  3

                                 8                                                                   08297-042                          CH1  5A   Ω                    M400ns      A  CH3     2.20V  08297-045

                                 2.7   3.1        3.5  3.9  4.3            4.7           5.1    5.5                                     CH3  10V     CH4  100mV    BW  T  30.6%

                                                       VDD (V)

Figure 42. Lower Side MOSFET Body Conduction Time vs. VDD (Low Input Voltage)                                                                Figure 45. CCM Operation at Heavy Load, 18 A

                                                                                                                                                     (See Figure 91 for Application Circuit)

                                                                                                     Rev. B     |  Page  13  of  40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                                Data Sheet

                                      OUTPUT VOLTAGE

2                                                                                                         4

                                                                                                                               OUTPUT VOLTAGE

                                      20A STEP                                                                                 20A STEP

1                                                                                                         1                    LOW SIDE

                                                     SW NODE

3                                                                                                         2

                                                                                                                                                               SW NODE

                                                     LOW SIDE

4                                                                                                         3

   CH1  10A  Ω  CH2  200mV  BW  M2ms            A    CH1   3.40A   08297-046                                 CH1  10A  Ω  CH2  5V         M2ms         A       CH1  6.20A        08297-049

   CH3  20V     CH4  5V            T  75.6%                                                                  CH3  20V     CH4  200mV  BW     T  15.6%

   Figure 46. Load Transient Step—PSM Enabled, 20 A                                                       Figure 49. Load Transient Step—Forced PWM at Light Load, 20 A

                (See Figure 91 Application Circuit)                                                                       (See Figure 91 Application Circuit)

                                   OUTPUT VOLTAGE                                                            OUTPUT VOLTAGE

2                                                                                                         4

   20A POSITIVE STEP

                                                                                                             20A POSITIVE STEP

1                               SW NODE                                                                   1                                            LOW SIDE

3                                                                                                         2

                                                                                                                  SW NODE

        LOW SIDE

4                                                                                                         3

   CH1  10A Ω   CH2  200mV  BW  M20µs           A    CH1   3.40A   08297-047                                 CH1  10A Ω   CH2  5V         M20µs        A       CH1  6.20A        08297-050

   CH3  20V     CH4  5V         T     30.6%                                                                  CH3  20V     CH4  200mV  BW  T     43.8%

Figure 47. Positive Step During Heavy Load Transient Behavior—PSM  Enabled,                        Figure 50. Positive Step During Heavy Load Transient Behavior—Forced PWM

   20 A, VOUT = 1.8 V (See Figure 91 Application Circuit)                                                 at Light Load, 20 A, VOUT = 1.8 V (See Figure 91 Application Circuit)

                                                                                                          2                                  OUTPUT VOLTAGE

2                                     OUTPUT VOLTAGE

                                                                                                                                             20A NEGATIVE STEP

                                      20A NEGATIVE STEP                                                   1

1                                                                                                            SW NODE

                                             SW NODE

3

                                                                                                          3

                                             LOW SIDE                                                                    LOW

4                                                                                                         4              SIDE

   CH1  10A Ω   CH2  200mV  BW  M20µs           A    CH1   3.40A   08297-048                                 CH1  10A Ω   CH2  200mV  BW  M10µs        A       CH1  5.60A        08297-051

   CH3  20V     CH4  5V         T     48.2%                                                                  CH3  20V     CH4  5V         T     23.8%

Figure 48. Negative Step During Heavy Load Transient Behavior—PSM  Enabled,                        Figure 51. Negative Step During Heavy Load Transient Behavior—Forced PWM

             20 A (See Figure 91 Application Circuit)                                                        at Light Load, 20 A (See Figure 91 Application Circuit)

                                                                              Rev. B  |  Page  14  of 40
Data Sheet                                                                                                                                  ADP1872/ADP1873

                                 OUTPUT VOLTAGE                                                                                             OUTPUT VOLTAGE

1                                                                                                          1

                                 INDUCTOR CURRENT

2

                                     LOW SIDE                                                                                               INDUCTOR CURRENT

                                                                                                           2

4                                                                                                                                           LOW SIDE

                                                                                                           4

                                     SW NODE                                                                                                SW NODE

3                                                                                                          3

   CH1  2V   BW  CH2  5A   Ω  M4ms      A             CH1  920mV  08297-052                                   CH1  2V   BW  CH2  5A  Ω      M4ms         A  CH1   720mV    08297-055

   CH3  10V      CH4  5V      T  49.4%                                                                        CH3  10V      CH4  5V         T  41.6%

Figure 52. Output Short-Circuit Behavior Leading to Hiccup Mode                                               Figure 55. Power-Down Waveform During Heavy Load

1                                                                                                                                    OUTPUT VOLTAGE

   OUTPUT VOLTAGE

                                                                                                           1

                                                                                                                                 INDUCTOR CURRENT

   INDUCTOR CURRENT

2                                                                                                          2

                                                                                                                                         SW NODE

   SW NODE

3                                                                                                          3

                                                                                                                                         LOW SIDE

   LOW SIDE

4                                                                                                          4

   CH1  5V   BW  CH2  10A  Ω  M10µs     A             CH2  8.20A  08297-053                                   CH1  50mV     BW  CH2  5A  Ω  M2µs         A  CH2   3.90A    08297-056

   CH3  10V      CH4  5V      T  36.2%                                                                        CH3  10V  BW      CH4  5V     T  35.8%

   Figure 53. Magnified Waveform During Hiccup Mode                                                        Figure 56. Output Voltage Ripple Waveform During PSM Operation

                                                                                                                                     at Light Load, 2 A

   OUTPUT VOLTAGE

1                                                                                                             OUTPUT VOLTAGE

                                                                                                           1

                                 INDUCTOR CURRENT

                                                                                                              LOW SIDE

2                                                                                                          4

   LOW SIDE

4                                                                                                             SW NODE

                                                                                                           3

   SW NODE                                                                                                    INDUCTOR CURRENT

3                                                                                                          2

   CH1  2V   BW  CH2  5A   Ω  M2ms      A             CH1  720mV  08297-054                                   CH1  1V   BW      CH2  5A  Ω  M1ms         A  CH1   1.56V    08297-057

   CH3  10V      CH4  5V      T  32.8%                                                                        CH3  10V  BW      CH4  2V     T  63.2%

   Figure 54. Start-Up Behavior at Heavy Load, 18 A, 300 kHz                                                       Figure 57. Soft Start and RES Detect Waveform

                 (See Figure 91 Application Circuit)

                                                                             Rev.  B  |  Page  15  of  40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                                                                            Data Sheet

    LOW SIDE                      TA = 25°C                                                                                              570                                                                    VDD = 5.5V

                                                                                                                                                                                                                VDD = 3.6V

                                                                                                                                                                                                                VDD = 2.7V

                                                                                                                                         550

4                                                                                                                 TRANSCONDUCTANCE (µS)  530

                                                     HIGH SIDE                                                                           510

                                                     SW NODE                                                                             490

                                                                                                                                         470

23

M                                                                                                                                        450

    HS MINUS

    SW

                                                                                                                                         430                                                                                 08297-061

                     CH2      5V  M40ns              A  CH2     4.20V    08297-058                                                             –40  –20  0              20       40          60       80        100  120

    CH3  5V          CH4      2V  T  29.0%                                                                                                                         TEMPERATURE (°C)

    MATH  2V   40ns

    Figure 58. Output Drivers and SW Node Waveforms                                                                                            Figure 61. Transconductance (GM) vs. Temperature

                                                              TA = 25°C                                                                  680                                                                         +125°C

    LOW SIDE                      16ns (tf, DRVL)                                                                                                                                                                    +25°C

                                                                                                                                         630                                                                         –40°C

         22ns (tpdh, DRVH)                                                                                        TRANSCONDUCTANCE (µS)  580

4

                                                   HIGH SIDE                                                                             530

                                                                                                                                         480

                                             25ns (tr, DRVH)

    SW NODE                                                                                                                              430

23

                                                                                                                                         380

M   HS MINUS

    SW

                     CH2      5V  M40ns              A  CH2     4.20V                                                                    330                                                                                 08297-062

    CH3  5V          CH4      2V  T  29.0%                               08297-059                                                             2.7  3.0  3.3       3.6      3.9      4.2         4.5       4.8  5.1  5.4

    MATH  2V   40ns                                                                                                                                                              VDD (V)

Figure 59. Upper Side Driver Rising and Lower Side Falling Edge Waveforms                                                                           Figure 62. Transconductance (GM) vs. VDD

          (CGATE = 4.3 nF (Upper/Lower Side MOSFET),

          QTOTAL = 27 nC (VGS = 4.4 V (Q1), VGS = 5 V (Q3))

                                                                                                                                         1.30

             18ns (tr, DRVL)                         LOW SIDE                                                                            1.25

                                                                                                                                         1.20

                                                                                                              QUIESCENT CURRENT (mA)     1.15

4                                                                                                                                        1.10                               +125°C

    HIGH SIDE                     24ns (tpdh, DRVL)                                                                                      1.05

                                                                                                                                                                                 +25°C

                                                                                                                                         1.00

                                                                                                                                         0.95                                    –40°C

    HS MINUS

    SW                            11ns (tf, DRVH)                                                                                        0.90

                                                        SW NODE                                                                          0.85

23

M                                                                                                                                        0.80

    TA = 25°C                                                                                                                            0.75

                     CH2      5V  M20ns              A  CH2     4.20V                                                                    0.70                                                                                08297-163

    CH3  5V          CH4      2V  T  39.2%                               08297-060                                                       2.7        3.1       3.5           3.9         4.3           4.7       5.1  5.5

    MATH  2V   20ns                                                                                                                                                         VDD (V)

Figure 60. Upper Side Driver Falling and Lower Side Rising Edge Waveforms                                                                           Figure 63. Quiescent Current vs. VDD (VIN = 13 V)

          (CGATE = 4.3 nF (Upper/Lower Side MOSFET),

          QTOTAL = 27 nC (VGS = 4.4 V (Q1), VGS = 5 V (Q3))

                                                                                    Rev.  B  |  Page  16  of  40
Data Sheet                                                                                                 ADP1872/ADP1873

ADP1872/ADP1873 BLOCK DIGRAM

                                                 PRECISION ENABLE             TO ENABLE        ADP1872/

            COMP/EN                                    BLOCK                  ALL BLOCKS       ADP1873

            VDD                                  BIAS         tON                                          VIN

                                                 BLOCK

                                                                              FILTER

                                                                         VDD          VDD                  BST

                                    REF_ZERO

                     ISS

                                    SS           PFM                                                       DRVH

                                    COMP

                                                                    STATE             DRIVERS              SW

                     CSS                                            MACHINE                    300kΩ

                          SS_REF    ERROR

                                    AMP                                                                    DRVL

            FB

                                                                                                      8kΩ

                          0.6V                   PWM                                                       PGND

                                                              IREV

                                                              COMP

                          VREG

                          LOWER                  CS                                            800kΩ

                          COMP                   AMP

                          CLAMP

                                                              ADC             CS GAIN

                          REF_ZERO               CS GAIN SET                  PROGRAMMING

                                                        GND                                                      08297-063

                                    Figure  64.  ADP1872/ADP1873 Block        Diagram

                                                 Rev. B | Page 17 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                             Data Sheet

THEORY OF OPERATION

The ADP1872/ADP1873 are versatile current-mode, synchronous                                                    ADP1872/ADP1873

step-down controllers that provide superior transient response,                                           FB

optimal stability, and current limit protection by using a constant                                            VDD

on-time, pseudo-fixed frequency with a programmable current-

sense gain, current-control scheme. In addition, these devices offer                                                            SS

optimum performance at low duty cycles by using valley current-                                                ERROR            0.6V

mode control architecture. This allows the ADP1872/                                                   COMP/EN  AMPLIFIER

ADP1873 to drive all N-channel power stages to regulate output                                        CC       PRECISION

voltages as low as 0.6 V.                                                                             RC  CC2  ENABLE

STARTUP                                                                                                                         TO ENABLE

                                                                                                                                ALL BLOCKS

The ADP1872/ADP1873 have an input low voltage pin (VDD) for                                                    285mV                               08297-064

biasing and supplying power for the integrated MOSFET drivers. A

bypass capacitor should be located directly across the VDD (Pin 5)                             Figure 65. Release COMP/EN Pin to Enable the ADP1872/ADP1873

and PGND (Pin 7) pins. Included in the power-up sequence is

the biasing of the current-sense amplifier, the current-sense gain                             COMP/EN

circuit (see the Programming Resistor (RES) Detect Circuit

section), the soft start circuit, and the error amplifier.                                     >2.4V           HICCUP MODE INITIALIZED

                                                                                               2.4V            MAXIMUM CURRENT (UPPER CLAMP)

The current-sense blocks provide valley current information

(see the Programming Resistor (RES) Detect Circuit section)

and are a variable of the compensation equation for loop stability

(see the Compensation Network section). The valley current                                     1.0V            ZERO CURRENT

information is extracted by forcing 0.4 V across the DRVL output                                               USABLE RANGE ONLY AFTER SOFT START

and the PGND pin, which generates a current depending on the                                                   PERIOD IF CONTUNUOUS CONDUCTION

                                                                                                               MODE OF OPERATION IS SELECTED.

resistor across DRVL and PGND in a process performed by the                                    500mV           LOWER CLAMP

RES detect circuit. The current through the resistor is used to set

the current-sense amplifier gain. This process takes approximately                             285mV           PRECISION ENABLE THRESHOLD                     08297-065

800 µs, after which the drive signal pulses appear at the DRVL                                 0V              35mV HYSTERESIS

and DRVH pins synchronously and the output voltage begins to                                              Figure 66. COMP/EN Voltage Range

rise in a controlled manner through the soft start sequence.           UNDERVOLTAGE LOCKOUT

The rise time of the output voltage is determined by the soft start    The undervoltage lockout (UVLO) feature prevents the part

and error amplifier blocks (see the Soft Start section). At the        from operating both the upper side and lower side MOSFETs

beginning of a soft start, the error amplifier charges the external    at extremely low or undefined input voltage (VDD) ranges.

compensation capacitor, causing the COMP/EN pin to rise above the      Operation at an undefined bias voltage may result in the incorrect

enable threshold of 285 mV, thus enabling the ADP1872/ADP1873.         propagation of signals to the high-side power switches. This, in

SOFT START                                                             turn, results in invalid output behavior that can cause damage

The ADP1872/ADP1873 have digital soft start circuitry, which           to the output devices, ultimately destroying the device tied at

involves a counter that initiates an incremental increase in current,  the output. The UVLO level has been set at 2.65 V (nominal).

by 1 µA, via a current source on every cycle through a fixed internal  THERMAL SHUTDOWN

capacitor. The output tracks the ramping voltage by producing          The thermal shutdown is a self-protection feature to prevent the IC

PWM output pulses to the upper side MOSFET. The purpose is to          from damage due to a very high operating junction temperature.

limit the in-rush current from the high voltage input supply (VIN)     If the junction temperature of the device exceeds 155°C, the

to the output (VOUT).                                                  part enters the thermal shutdown state. In this state, the device

PRECISION ENABLE CIRCUITRY                                             shuts off both the upper side and lower side MOSFETs and

The ADP1872/ADP1873 employ precision enable circuitry. The             disables the entire controller immediately, thus reducing the

enable threshold is 285 mV typical with 35 mV of hysteresis.           power consumption of the IC. The part resumes operation after

The devices are enabled when the COMP/EN pin is released,              the junction temperature of the part cools to less than 140°C.

allowing the error amplifier output to rise above the enable

threshold (see Figure 65). Grounding this pin disables the

ADP1872/ADP1873, reducing the supply current of the devices

to approximately 140 µA. For more information, see Figure 66.

                                                                       Rev. B | Page 18 of 40
Data Sheet                                                                                                                                  ADP1872/ADP1873

PROGRAMMING RESISTOR (RES) DETECT CIRCUIT                                     VALLEY CURRENT-LIMIT SETTING

Upon startup, one of the first blocks to become active is the RES             The architecture of the ADP1872/ADP1873 is based on valley

detect circuit. This block powers up before soft start begins. It             current-mode control. The current limit is determined by three

forces a 0.4 V reference value at the DRVL output (see Figure 67)             components: the RON of the lower side MOSFET, the error amplifier

and is programmed to identify four possible resistor values: 47 kΩ,           output voltage swing (COMP), and the current-sense gain. The

22 kΩ, open, and 100 kΩ.                                                      COMP range is internally fixed at 1.4 V. The current-sense gain

The RES detect circuit digitizes the value of the resistor at the             is programmable via an external resistor at the DRVL pin (see

DRVL pin (Pin 6). An internal ADC outputs a 2-bit digital code                the Programming Resistor (RES) Detect Circuit section). The

that is used to program four separate gain configurations in the              RON of the lower side MOSFET can vary over temperature and

current-sense amplifier (see Figure 68). Each configuration                   usually has a positive TC (meaning that it increases with

corresponds to a current-sense gain (ACS) of 3 V/V, 6 V/V, 12 V/V,            temperature); therefore, it is recommended to program the

24 V/V, respectively (see Table 5 and Table 6). This variable is used         current-sense gain resistor based on the rated RON of the

for the valley current-limit setting, which sets up the appropriate           MOSFET at 125°C.

current-sense gain for a given application and sets the compensation          Because the ADP1872/ADP1873 are based on valley current

necessary to achieve loop stability (see the Valley Current-Limit             control, the relationship between ICLIM and ILOAD is

Setting and Compensation Network sections).                                                                               1   KI  

                 ADP1872                                                                              I CLIM    I LOAD            2

                                              Q1

                          DRVH                                                where:

                            SW                                                ICLIM is the desired valley current limit.

                                              Q2                              ILOAD is the current load.

                          DRVL                                                KI is the ratio between the inductor ripple current and the

                                       RRES       08297-066                   desired average load current (see Figure 10). Establishing KI

                          CS GAIN

                PROGRAMMING                                                   helps to determine the inductor value (see the Inductor

          Figure 67. Programming Resistor Location                            Selection section), but in most cases, KI = 0.33.

            CS                                               SW

            AMP                                                                                                                             RIPPLE  CURRENT  =  ILOAD

                                                             PGND                                                                                               3

                       ADC                                                                                       LOAD CURRENT

          CS GAIN SET                  0.4V

          DRVL                                                                                                           VALLEY CURRENT LIMIT                          08297-068

                                                                                                      Figure 69. Valley Current Limit to Average Current Relation

                RES                                                08297-067  When the desired valley current limit (ICLIM) has been determined,

Figure 68. RES Detect Circuit for Current-Sense Gain Programming              the current-sense gain can be calculated by

                                                                                                      I CLIM    1.4 V

Table 5. Current-Sense Gain Programming                                                                          ACS  RON

Resistor                           ACS (V/V)

47 kΩ                              3                                          where:

22 kΩ                              6                                          ACS is the current-sense gain multiplier (see Table 5 and Table 6).

Open                               12                                         RON is the channel impedance of the lower side MOSFET.

100 kΩ                             24                                         Although the ADP1872/ADP1873 have only four discrete current-

                                                                              sense gain settings for a given RON variable, Table 6 and Figure 70

                                                                              outline several available options for the valley current setpoint

                                                                              based on various RON values.

                                                                              Rev. B | Page 19 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                                       Data Sheet

Table               6. Valley    Current Limit Program1                                               The valley current limit is programmed as outlined in Table 6

                                               Valley Current Level                                   and Figure 70. The inductor chosen must be rated to handle the

RON                 47 kΩ                22 kΩ        Open             100 kΩ                         peak current, which is equal to the valley current from Table 6

(mΩ)                ACS = 3      V/V     ACS = 6 V/V  ACS = 12 V/V     ACS = 24 V/V                   plus the peak-to-peak inductor ripple current (see the Inductor

1.5                                                                    38.9                           Selection section). In addition, the peak current value must be

2                                                                      29.2                           used to compute the worst-case power dissipation in the MOSFETs

2.5                                                                    23.3                           (see Figure 71).

3                                                     39.0             19.5                                                                                           49A

3.5                                                   33.4             16.7                                                          MAXIMUM DC LOAD
                                                                                                                                     CURRENT

4.5                                                   26.0             13

5                                                     23.4             11.7                                                          39.5A                  ∆I = 65%

                                                                                                      INDUCTOR                                              OF 37A              COMP
                                                                                                      CURRENT                                                                   OUTPUT
5.5                                                   21.25            10.6                                                  35A                                           37A

10                                       23.3         11.7             5.83                                                          ∆I = 45%   32.25A

15                  31.0                 15.5         7.75             3.87                                        ∆I = 33%          OF 32.25A

                                                                                                                   OF 30A    30A

18                  26.0                 13.0         6.5              3.25

                                                                                                                                                                                       2.4V

1 Refer to Figure 70 for more information and a graphical representation.

                                                                                                                   VALLEY CURRENT LIMIT
                                                                                                                   THRESHOLD (SET FOR 25A)

                    39                                                                                                                                                          COMP

                    37                                                                                                                                                     OUTPUT

                    35                                                                                                                                                          SWING

                    33                                                 RES = 47kΩ

     (A)            31                                                 ACS = 3V/V

     CURRENT LIMIT  29

                    27                                                                                                                                                                       08297-070

                    25

                    23                                                                                0A                                                                               1V

                    21                                                                                Figure 71. Valley Current-Limit Threshold in Relation to Inductor Ripple Current

                    19                                                 RES = 22kΩ

     VALLEY         17                         RES = NO RES            ACS = 6V/V

                    15                            ACS = 12V/V                                         HICCUP MODE DURING SHORT CIRCUIT

                    13

                    11                                                                                A current-limit violation occurs when the current across the

                    9      RES = 100kΩ                                                                source and drain of the lower side MOSFET exceeds the current-

                    7      ACS = 24V/V

                    5                                                                                 limit setpoint. When 32 current-limit violations are detected,

                    3                                                                      08297-069  the controller enters idle mode and turns off the MOSFETs for

                        1  2  3  4    5  6  7  8  9  10 11 12  13  14  15 16 17 18 19  20

                                                  RON (mΩ)                                            6 ms, allowing the converter to cool down. Then, the controller

     Figure 70. Valley Current-Limit Value vs. RON of the Lower Side MOSFET                           re-establishes soft start and begins to cause the output to ramp

                                 for Each Programming Resistor (RES)                                  up again (see Figure 72). While the output ramps up, COMP is

                                                                                                      monitored to determine if the violation is still present. If it is still

                                                                                                      present, the idle event occurs again, followed by the full-chip

                                                                                                      power-down sequence. This cycle continues until the violation

                                                                                                      no longer exists. If the violation disappears, the converter is

                                                                                                      allowed to switch normally, maintaining regulation.

                                                                       REPEATED CURRENT LIMIT
                                                                       VIOLATION DETECTED

                                                            HS

                                                                                                      A PREDETERMINED NUMBER      SOFT START IS
                                                                                                      OF PULSES IS COUNTED TO REINITIALIZED TO
                                                      CLIM                                            ALLOW THE CONVERTER         MONITOR IF THE

                                                                                                      TO COOL DOWN                   VIOLATION
                                                                                                                                  STILL EXISTS

                                                      ZERO                                                                                       08297-071
                                                     CURRENT

                                                                Figure 72. Idle Mode Entry Sequence Due to Current-Limit Violations

                                                                                           Rev. B | Page 20 of 40
Data Sheet                                                                                                           ADP1872/ADP1873

SYNCHRONOUS RECTIFIER                                                            As soon as the forward current through the lower side MOSFET

The ADP1872/ADP1873 employ an internal lower side MOSFET                         decreases to a level where

driver to drive the external upper side and lower side MOSFETs.                               10 mV = IQ2 × RON(Q2)

The synchronous rectifier not only improves overall conduction                   the zero-cross comparator (or IREV comparator) emits a signal to

efficiency but also ensures proper charging to the bootstrap                     turn off the lower side MOSFET. From this point, the slope of the

capacitor located at the upper side driver input. This is beneficial             inductor current ramping down becomes steeper (see Figure 75)

during startup to provide sufficient drive signal to the external                as the body diode of the lower side MOSFET begins to conduct

upper side MOSFET and attain fast turn-on response, which is                     current and continues conducting current until the remaining

essential for minimizing switching losses. The integrated upper                  energy stored in the inductor has been depleted.

and lower side MOSFET drivers operate in complementary                                                          ANOTHER tON EDGE IS

fashion with built-in anticross conduction circuitry to prevent                                                 TRIGGERED WHEN VOUT

unwanted shoot-through current that may potentially damage the                                                  FALLS BELOW REGULATION

MOSFETs or reduce efficiency as a result of excessive power loss.                             SW                                                   tON

POWER SAVING MODE (PSM) VERSION (ADP1873)

The power saving mode version of the ADP1872 is the ADP1873.

The ADP1873 operates in the discontinuous conduction mode                                                                            HS AND LS

(DCM) and pulse skips at light load to midload currents. It                                   LS                                     IN IDLE MODE

outputs pulses as necessary to maintain output regulation. Unlike

the continuous conduction mode (CCM), DCM operation

prevents negative current, thus allowing improved system                                                        ZERO-CROSS COMPARATOR

efficiency at light loads. Current in the reverse direction through                           ILOAD             DETECTS 10mV OFFSET AND

                                                                                                                TURNS OFF LS

this pathway, however, results in power dissipation and therefore

a decrease in efficiency.                                                                     0A                                                        08297-074

                                                                                                                     10mV = RON × ILOAD

HS     tON                                                                       Figure 75. 10 mV Offset to Ensure Prevention of Negative Inductor Current

                                                                                 The system remains in idle mode until the output voltage drops

                                                                                 below regulation. A PWM pulse is then produced, turning on the

                                                                                 upper side MOSFET to maintain system regulation. The ADP1873

                                     HS AND LS ARE OFF                           does not have an internal clock; therefore, it switches purely as a

LS                                   OR IN IDLE MODE                             hysteretic controller, as described in this section.

            tOFF

                                                                                 TIMER OPERATION

                                                                                 The ADP1872/ADP1873 employ a constant on-time architecture,

                               AS THE INDUCTOR                                   which provides a variety of benefits, including improved load

                               CURRENT APPROACHES

ILOAD                          ZERO CURRENT, THE STATE                           and line transient response when compared with a constant

                               MACHINE TURNS OFF THE

                               LOWER SIDE MOSFET.                                (fixed) frequency current-mode control loop of comparable

0A                                                                    08297-072

                                                                                 loop design. The constant on-time timer, or tON timer, senses

       Figure 73. Discontinuous Mode of Operation (DCM)                          the high input voltage (VIN) and the output voltage (VOUT) using

                                                                                 SW waveform information to produce an adjustable one-shot

To minimize the chance of negative inductor current buildup,                     PWM pulse that varies the on-time of the upper side MOSFET in

an on-board, zero-cross comparator turns off all upper side                      response to dynamic changes in input voltage, output voltage, and

and lower side switching activities when the inductor current                    load current conditions to maintain regulation. It then generates

approaches the zero current line, causing the system to enter                    an on-time (tON) pulse that is inversely proportional to VIN.

idle mode, where the upper side and lower side MOSFETs are                                           K  VOUT

turned off. To ensure idle mode entry, a 10 mV offset, connected                              t ON   VIN

in series at the SW node, is implemented (see Figure 74).

            ZERO-CROSS                                                           where K is a constant that is trimmed using an RC timer product

       COMPARATOR              SW                                                for the 300 kHz, 600 kHz, and 1.0 MHz frequency options.

                                         IQ2

                               10mV

                           LS        Q2         08297-073

       Figure 74. Zero-Cross Comparator with 10 mV of Offset

                                                                      Rev. B | Page 21 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                    Data Sheet

tON                                     VDD          VIN               To illustrate this feature more clearly, this section describes

                                                                       one such load transient event—a positive load step—in detail.

                            C                                          During load transient events, the high-side driver output pulse

                                     I                                 width stays relatively consistent from cycle to cycle; however,

                                                                       the off-time (DRVL on-time) dynamically adjusts according to

                        SW                                             the instantaneous changes in the external conditions mentioned.

                        INFORMATION

                                        R (TRIMMED)        08297-075   When a positive load step occurs, the error amplifier (out of

                                                                       phase of the output, VOUT) produces new voltage information

                  Figure 76. Constant On-Time Timer                    at its output (COMP). In addition, the current-sense amplifier

The constant on-time (tON) is not strictly constant because it varies  senses new inductor current information during this positive

with VIN and VOUT. However, this variation occurs in such a            load transient event. The error amplifier’s output voltage

way as to keep the switching frequency virtually independent           reaction is compared to the new inductor current information

of VIN and VOUT.                                                       that sets the start of the next switching cycle. Because current

The tON timer uses a feedforward technique, applied to the constant    information is produced from valley current sensing, it is sensed

on-time control loop, making it pseudo-fixed frequency to a first      at the down ramp of the inductor current, whereas the voltage

order. Second-order effects, such as dc losses in the external power   loop information is sensed through the counter action upswing

MOSFETs (see the Efficiency Consideration section), cause some         of the error amplifier’s output (COMP).

variation in frequency vs. load current and line voltage. These        The result is a convergence of these two signals (see Figure 77),

effects are shown in Figure 22 to Figure 33. The variations in         which allows an instantaneous increase in switching frequency

frequency are much reduced compared with the variations                during the positive load transient event. In summary, a positive

generated when the feedforward technique is not used.                  load step causes VOUT to transient down, which causes COMP to

The feedforward technique establishes the following relationship:      transient up and therefore shortens the off time. This resulting

                                                                       increase in frequency during a positive load transient helps to

fSW = 1/K                                                              quickly bring VOUT back up in value and within the regulation

where fSW is the controller switching frequency (300 kHz,              window.

600 kHz, and 1.0 MHz).                                                 Similarly, a negative load step causes the off time to lengthen in

The tON timer senses VIN and VOUT to minimize frequency variation      response to VOUT rising. This effectively increases the inductor

with VIN and VOUT as previously explained. This provides a             demagnetizing phase, helping to bring VOUT to within regulation.

pseudo-fixed frequency, see the Pseudo-Fixed Frequency section         In this case, the switching frequency decreases, or experiences a

for additional information. To allow headroom for VIN/VOUT             foldback, to help facilitate output voltage recovery.

sensing, the following two equations must be adhered to. For           Because the ADP1872/ADP1873 has the ability to respond

typical applications where VDD is 5 V, these equations are not         rapidly to sudden changes in load demand, the recovery period

relevant; however, for lower VDD, care may be required.                in which the output voltage settles back to its original steady

VDD ≥ VIN/8 + 1.5                                                      state operating point is much quicker than it would be for a

VDD ≥ VOUT/4                                                           fixed-frequency equivalent. Therefore, using a pseudo-fixed

                                                                       frequency, results in significantly better load transient

PSEUDO-FIXED FREQUENCY                                                 performance than using a fixed frequency.

The ADP1872/ADP1873 employ a constant on-time control

scheme. During steady state operation, the switching frequency

stays relatively constant, or pseudo-fixed. This is due to the one-

shot tON timer that produces a high-side PWM pulse with a fixed                                     LOAD CURRENT

                                                                                                            DEMAND

duration, given that external conditions such as input voltage,

output voltage, and load current are also at steady state. During                                   CS AMP

                                                                                                    OUTPUT

load transients, the frequency momentarily changes for the

duration of the transient event so that the output comes back                                       ERROR AMP

within regulation quicker than if the frequency were fixed or if                                    OUTPUT                 VALLEY

                                                                                                                           TRIP POINTS

it were to remain unchanged. After the transient event is complete,                            PWM  OUTPUT     fSW   >fSW

the frequency returns to a pseudo-fixed value to a first-order.                                                                                    08297-076

                                                                                                    Figure 77. Load  Transient Response Operation

                                                                       Rev. B | Page 22 of 40
Data Sheet                                                                                                                                                         ADP1872/ADP1873

APPLICATIONS INFORMATION

FEEDBACK RESISTOR DIVIDER                                                                                 Table                   7. Recommended Inductors

The required resistor divider network can be determine for a                                              L                       DCR   ISAT         Dimensions

given VOUT value because the internal band gap reference (VREF)                                           (µH)                    (mΩ)  (A)          (mm)          Manufacturer             Model No.

is fixed at 0.6 V. Selecting values for RT and RB determines the                                          0.12                    0.33  55           10.2 × 7      Würth Elektronic         744303012

                                                                                                          0.22                    0.33  30           10.2 × 7      Würth Elektronic         744303022

minimum output load current of the converter. Therefore, for a                                            0.47                    0.8   50           14.2 × 12.8   Würth Elektronic         744355147

given value of RB, the RT value can be determined by                                                      0.72                    1.65  35           10.5 × 10.2   Würth Elektronic         744325072

                                         (VOUT − 0.6   V)                                                 0.9                     1.6   28           13 × 12.8     Würth Elektronic         744355090

RT                             =  RB  ×                                                                   1.2                     1.8   25           10.5 × 10.2   Würth Elektronic         744325120

                                               0.6 V                                                      1.0                     3.3   20           10.5 × 10.2   Würth Elektronic         7443552100

INDUCTOR SELECTION                                                                                        1.4                     3.2   24           14 × 12.8     Würth Elektronic         744318180

                                                                                                          2.0                     2.6   22           13.2 × 12.8   Würth Elektronic         7443551200

The inductor value is inversely proportional to the inductor                                              0.8                           27.5                       Sumida                   CEP125U-0R8

ripple current. The peak-to-peak ripple current is given by

∆I L                           =  KI  × I LOAD     ≈  I LOAD                                              OUTPUT RIPPLE VOLTAGE (ΔVRR)

                                                       3                                                  The output ripple voltage is the ac component of the dc output

where KI is typically 0.33.                                                                               voltage during steady state. For a ripple error of 1.0%, the output

The equation for the inductor value is given by                                                           capacitor value needed to achieve this tolerance can be determined

L = (VIN − VOUT ) × VOUT                                                                                  using the following equation. (Note that an accuracy of 1.0% is

                                                                                                          only possible during steady state conditions, not during load

                                  ∆I L × f SW         VIN                                                 transients.)

where:                                                                                                                            ΔVRR = (0.01) × VOUT

VIN is the high voltage input.                                                                            OUTPUT CAPACITOR SELECTION

VOUT is the desired output voltage.                                                                       The primary objective of the output capacitor is to facilitate

fSW is the controller switching frequency (300 kHz, 600 kHz,                                              the reduction of the output voltage ripple; however, the output

and 1.0 MHz).                                                                                             capacitor also assists in the output voltage recovery during load

When selecting the inductor, choose an inductor saturation rating                                         transient events. For a given load current step, the output voltage

that is above the peak current level and then calculate the                                               ripple generated during this step event is inversely proportional

inductor current ripple (see the Valley Current-Limit Setting                                             to the value chosen for the output capacitor. The speed at which

section and Figure 78).                                                                                   the output voltage settles during this recovery period depends

                           52                                                                             on where the crossover frequency (loop bandwidth) is set. This

                           50

                           48                                                ΔI = 50%                     crossover frequency is determined by the output capacitor, the

                           46

PEAK INDUCTOR CURRENT (A)  44                                         ΔI = 40%                            equivalent series resistance (ESR) of the capacitor, and the

                           42                                                                             compensation network.

                           40

                           38

                           36                                                                             To calculate the small signal voltage ripple (output ripple

                           34

                           32                                                                             voltage) at the steady state operating point, use the following

                           30                                                    ΔI = 33%

                           28                                                                             equation:

                           26

                           24                                                                                                                  ×  8 ×                                   

                           22                                                                                                           = ∆IL                      1

                           20                                                                                                     [ ] COUT

                           18                                                                                                                              fSW  ×  ∆VRIPPLE  − (∆IL × ESR)

                           16

                           14

                           12                                                                             where ESR is the equivalent series resistance of the output

                           10

                           8                                                                   08297-077  capacitors.

                               6  8      10    12  14  16     18  20  22     24  26    28  30

                                                   VALLEY CURRENT LIMIT (A)                               To calculate the output load step, use the following equation:

                               Figure 78. Peak Current vs. Valley Current Threshold for                                                                            ∆I LOAD

                                  33%, 40%, and 50% of Inductor Ripple Current                                                    COUT  = 2×

                                                                                                                                               f SW  × (∆VDROOP − (∆ILOAD × ESR))

                                                                                                          where ΔVDROOP is the amount that VOUT is allowed to deviate for

                                                                                                          a given positive load current step (ΔILOAD).

                                                                                                          Rev. B | Page 23 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                                          Data Sheet

Ceramic capacitors are known to have low ESR. However, the                                       Error Amplifier Output Impedance (ZCOMP)

trade-off of using X5R technology is that up to 80% of its capaci-                               Assuming CC2 is significantly smaller than CCOMP, CC2 can be

tance may be lost due to derating because the voltage applied                                    omitted from the output impedance equation of the error amplifier.

across the capacitor is increased (see Figure 79). Although X7R                                  The transfer function simplifies to

series capacitors can also be used, the available selection is                                                                      RCOMP ( f CROSS +       f ZERO )

limited to only up to 22 µF.                                                                                             Z COMP  =

                        20                                                                                                                      f CROSS

                        10                                                                       and

                                                      X7R (50V)

                        0

CAPACITANCE CHARGE (%)  –10                                                                                              fCROSS  =  1   ×  fSW

                        –20                                                                                                         12

                        –30                                                                      where fZERO, the zero frequency, is set to be 1/4th of the crossover

                        –40                                                                      frequency for the ADP1872.

                        –50                                                                      Error Amplifier Gain (GM)

                                                      X5R (25V)

                        –60

                        –70                                                                      The error amplifier gain (transconductance) is

                                           X5R (16V)                                                                     GM = 500 µA/V

                        –80     10µF TDK 25V, X7R, 1210 C3225X7R1E106M

                        –90     22µF MURATA 25V, X7R, 1210 GRM32ER71E226KE15L                    Current-Sense Loop Gain (GCS)

–100                            47µF MURATA 16V, X5R, 1210 GRM32ER61C476KE15L

                             0     5       10         15         20     25        30  08297-078  The current-sense loop gain is

                                           DC VOLTAGE (VDC)

Figure 79. Capacitance vs. DC Voltage Characteristics for Ceramic Capacitors                                             GCS  =         1          (A/V)

Electrolytic capacitors satisfy the bulk capacitance requirements                                                                ACS    × RON

for most high current applications. Because the ESR of electrolytic                              where:

capacitors is much higher than that of ceramic capacitors, when                                  ACS (V/V) is programmable for 3 V/V, 6 V/V, 12 V/V, and 24 V/V

using electrolytic capacitors, several MLCCs should be mounted                                   (see the Programming Resistor (RES) Detect Circuit and Valley

in parallel to reduce the overall series resistance.                                             Current-Limit Setting sections).

COMPENSATION NETWORK                                                                             RON is the channel impedance of the lower side MOSFET.

Due to its current-mode architecture, the ADP1872/ADP1873                                        Crossover Frequency

require Type II compensation. To determine the component                                         The crossover frequency is the frequency at which the overall

values needed for compensation (resistance and capacitance                                       loop (system) gain is 0 dB (H = 1 V/V). It is recommended for

values), it is necessary to examine the converter’s overall loop                                 current-mode converters, such as the ADP1872, that the user

gain (H) at the unity gain frequency (fSW/10) when H = 1 V/V.                                    set the crossover frequency between 1/10th and 1/15th of the

                                                  × VOUT                                         switching frequency.

H                       = 1 V/V = GM       × GCS      VREF  × ZCOMP     × Z FILT                                                    1

                                                                                                                         fCROSS  =  12     fSW

Examining each variable at high frequency enables the unity                                      The relationship between CCOMP and fZERO (zero frequency) is

gain transfer function to be simplified to provide expressions

for the RCOMP and CCOMP component values.                                                                                f ZERO  =              1

Output Filter Impedance (ZFILT)                                                                                                     2π × RCOMP     × CCOMP

Examining the filter’s transfer function at high frequencies                                     The zero frequency is set to 1/4th of the crossover frequency.

simplifies to                                                                                    Combining all of the above parameters results in

Z FILTER                        =     1                                                                                  RCOMP   =         fCROSS        × 2πfCROSSCOUT  × VOUT

                                   sC OUT                                                                                           fCROSS + fZERO          GMGCS        VREF

at the crossover frequency (s = 2πfCROSS).                                                                               CCOMP   =                 1

                                                                                                                                    2 × π × RCOMP        ×  f ZERO

                                                                                                 Rev. B | Page 24 of 40
Data Sheet                                                                                                                                                ADP1872/ADP1873

EFFICIENCY CONSIDERATION                                                                                             800

                                                                                                                                    VDD = 2.7V

One of the important criteria to consider in constructing a dc-to-dc                                                 720            VDD = 3.6V

                                                                                                                                    VDD = 5.5V

converter is efficiency. By definition, efficiency is the ratio of the                                               640

output power to the input power. For high power applications at                                 RECTIFIER DROP (mV)  560

load currents up to 20 A, the following are important MOSFET

parameters that aid in the selection process:                                                                        480

  VGS : (TH) the MOSFET support voltage applied between the                                                         400

   gate and the source.                                                                                              320

  RDS : (ON) the MOSFET on resistance during channel                                                                240

   conduction.                                                                                                       160                                                  +125°C

  QG: the total gate charge                                                                                                                                              +25°C

                                                                                                                                                                          –40°C

  CN1: the input capacitance of the upper side switch                                                               80                                                                  08297-079

                                                                                                                     300         400  500        600      700    800  900        1000

  CN2: the input capacitance of the lower side switch                                                                                          FREQUENCY (kHz)

                                                                                                                     Figure 80. Internal Rectifier Voltage Drop vs. Switching Frequency

The following are the losses experienced through the external

component during normal switching operation:                             MOSFET Switching Loss

  Channel conduction loss (both the MOSFETs)                            The SW node transitions due to the switching activities of the

  MOSFET driver loss                                                    upper side and lower side MOSFETs. This causes removal and

  MOSFET switching loss                                                 replenishing of charge to and from the gate oxide layer of the

  Body diode conduction loss (lower side MOSFET)                        MOSFET, as well as to and from the parasitic capacitance

  Inductor loss (copper and core loss)                                  associated with the gate oxide edge overlap and the drain and

                                                                         source terminals. The current that enters and exits these charge

Channel Conduction Loss                                                  paths presents additional loss during these transition times.

During normal operation, the bulk of the loss in efficiency is due       This can be approximately quantified by using the following

to the power dissipated through MOSFET channel conduction.               equation, which represents the time in which charge enters and

Power loss through the upper side MOSFET is directly proportional        exits these capacitive regions.

to the duty cycle (D) for each switching period, and the power                                                       tSW-TRANS = RGATE × CTOTAL

loss through the lower side MOSFET is directly proportional to           where:

1 − D for each switching period. The selection of MOSFETs is             RGATE is the gate input resistance of the MOSFET.

governed by the amount of maximum dc load current that the               CTOTAL is the CGD + CGS of the external MOSFET used.

converter is expected to deliver. In particular, the selection of        The ratio of this time constant to the period of one switching cycle

the lower side MOSFET is dictated by the maximum load                    is the multiplying factor to be used in the following expression:

current because a typical high current application employs duty

cycles of less than 50%. Therefore, the lower side MOSFET is in                                                      PSW (LOSS)    t SW-TRANS   I LOAD  VIN 2

the on state for most of the switching period.                                                                                        t SW

   PN1, N2 (CL) = [D × RN1 (ON) + (1 − D) × RN2 ] (ON) ×  I  2           or

                                                             LOAD

MOSFET Driver Loss                                                                                                   PSW (LOSS) = fSW × RGATE × CTOTAL × ILOAD × VIN × 2

Other dissipative elements are the MOSFET drivers. The

contributing factors are the dc current flowing through the

driver during operation and the QGATE parameter of the external

MOSFETs.

      PDR(LOSS)  VDR 
                          fSWCupperFETVDR  IBIAS  

      VDD 
          fSWClowerFETVDD  IBIAS

where:

CupperFET is the input gate capacitance of the upper-side MOSFET.

ClowerFET is the input gate capacitance of the lower-side MOSFET.

VDR is the driver bias voltage (that is, the low input voltage (VDD)

minus the rectifier drop (see Figure 80)).

IBIAS is the dc current flowing into the upper- and lower-side drivers.

VDD is the bias voltage.

                                                                        Rev. B | Page 25 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                                               Data Sheet

Body Diode Conduction Loss                                                                                        INPUT CAPACITOR SELECTION

The ADP1872/ADP1873 employ anticross conduction circuitry                                                         The goal in selecting an input capacitor is to reduce or to minimize

that prevents the upper side and lower side MOSFETs from                                                          input voltage ripple and to reduce the high frequency source

conducting current simultaneously. This overlap control is                                                        impedance, which is essential for achieving predictable loop

beneficial, avoiding large current flow that may lead to                                                          stability and transient performance.

irreparable damage to the external components of the power                                                        The problem with using bulk capacitors, other than their physical

stage. However, this blanking period comes with the trade-off of                                                  geometries, is their large equivalent series resistance (ESR) and

a diode conduction loss occurring immediately after the                                                           large equivalent series inductance (ESL). Aluminum electrolytic

MOSFETs change states and continuing well into idle mode.                                                         capacitors have such high ESR that they cause undesired input

The amount of loss through the body diode of the lower side                                                       voltage ripple magnitudes and are generally not effective at high

MOSFET during the antioverlap state is given by                                                                   switching frequencies.

                                 PBODY (LOSS)    t BODY (LOSS)   ILOAD    VF  2                               If bulk capacitors are to be used, it is recommended to use multi-

                                                  tSW                                                             layered ceramic capacitors (MLCC) in parallel due to their low

where:                                                                                                            ESR values. This dramatically reduces the input voltage ripple

tBODY (LOSS) is the body conduction time (refer to Figure 81 for                                                  amplitude as long as the MLCCs are mounted directly across

dead time periods).                                                                                               the drain of the upper side MOSFET and the source terminal of

tSW is the period per switching cycle.                                                                            the lower side MOSFET (see the Layout Considerations section).

VF is the forward drop of the body diode during conduction.                                                       Improper placement and mounting of these MLCCs may cancel

(Refer to the selected external MOSFET data sheet for more                                                        their effectiveness due to stray inductance and an increase in

information about the VF parameter.)                                                                              trace impedance.

                                 80                                                       +125°C                                                                VOUT  VIN VOUT

                                                          1MHz                                                                 I CIN ,RMS     I LOAD,MAX  

                                 72                       300kHz                          +25°C                                                                         VOUT

BODY DIODE CONDUCTION TIME (ns)                                                           –40°C

                                 64                                                                               The maximum input voltage ripple and maximum input capacitor

                                 56                                                                               rms current occur at the end of the duration of 1 − D while the

                                 48                                                                               upper side MOSFET is in the off state. The input capacitor rms

                                                                                                                  current reaches its maximum at time D. When calculating the

                                 40                                                                               maximum input voltage ripple, account for the ESR of the input

                                 32                                                                               capacitor as follows:

                                 24                                                                                            VMAX, RIPPLE = VRIPP + (ILOAD, MAX × ESR)

                                 16                                                                               where:

                                 8                                                                                VRIPP is usually 1% of the minimum voltage input.

                                 2.7              3.4               4.1              4.8          5.5  08297-080  ILOAD, MAX is the maximum load current.

                                                                  VDD (V)                                         ESR is the equivalent series resistance rating of the input

Figure 81. Body Diode Conduction Time vs. Low Voltage Input (VDD)                                                 capacitor used.

Inductor Loss                                                                                                     Inserting VMAX, RIPPLE into the charge balance equation to calculate

During normal conduction mode, further power loss is caused                                                       the minimum input capacitor requirement gives

by the conduction of current through the inductor windings,                                                                                  ILOAD, MAX       D(1  D)

which have dc resistance (DCR). Typically, larger sized inductors                                                              C IN, min    VMAX, RIPPLE      fSW

have smaller DCR values.

The inductor core loss is a result of the eddy currents generated                                                 or

within the core material. These eddy currents are induced by the                                                                             ILOAD, MAX

changing flux, which is produced by the current flowing through                                                                C IN, min    4 fSWVMAX, RIPPLE

the windings. The amount of inductor core loss depends on the

core material, the flux swing, the frequency, and the core volume.                                                where D = 50%.

Ferrite inductors have the lowest core losses, whereas powdered iron

inductors have higher core losses. It is recommended to use shielded

ferrite core material type inductors with the ADP1872/ADP1873

for a high current, dc-to-dc switching application to achieve

minimal loss and negligible electromagnetic interference (EMI).

PDCR (LOSS) = DCR ×                                    I  2      +  Core   Loss

                                                          LOAD

                                                                                                       Rev. B | Page 26 of 40
Data Sheet                                                                                                                        ADP1872/ADP1873

THERMAL CONSIDERATIONS                                                For example, if the external MOSFET characteristics are θJA

The ADP1872/ADP1873 are used for dc-to-dc, step down, high            (10-lead MSOP) = 171.2°C/W, fSW = 300 kHz, IBIAS = 2 mA,

current applications that have an on-board controller and on-board    CupperFET = 3.3 nF, ClowerFET = 3.3 nF, VDR = 5.12 V, and VDD = 5.5 V,

MOSFET drivers. Because applications may require up to 20 A of        then the power loss is

load current delivery and be subjected to high ambient temperature                           PDR (LOSS) = [VDR × (fSWCupperFETVDR + IBIAS)] + [VDD ×

surroundings, the selection of external upper side and lower side                            (fSWClowerFETVDD + IBIAS)]

MOSFETs must be associated with careful thermal consideration                                = [5.12 × (300 × 103 × 3.3 × 10−9 × 5.12 + 0.002)] +

to not exceed the maximum allowable junction temperature                                     [5.5 × (300 × 103 ×3.3 × 10−9 × 5.5 + 0.002)]

of 125°C. To avoid permanent or irreparable damage if the                                    = 77.13 mW

junction temperature reaches or exceeds 155°C, the part enters        The rise in package temperature is

thermal shutdown, turning off both external MOSFETs, and                                     TR = θJA × PDR (LOSS)

does not re-enable until the junction temperature cools to 140°C                             = 171.2°C × 77.13 mW

(see the Thermal Shutdown section).                                                          = 13.2°C

The maximum junction temperature allowed for the ADP1872/             Assuming a maximum ambient temperature environment of 85°C,

ADP1873 ICs is 125°C. This means that the sum of the ambient          the junction temperature is

temperature (TA) and the rise in package temperature (TR), which

is caused by the thermal impedance of the package and the internal                           TJ = TR × TA = 13.2°C + 85°C = 98.2°C

power dissipation, should not exceed 125°C, as dictated by            which is below the maximum junction temperature of 125°C.

TJ = TR × TA                                                          DESIGN EXAMPLE

where:                                                                The ADP1872/ADP1873 are easy to use, requiring only a few

TJ is the maximum junction temperature.                               design criteria. For example, the example outlined in this section

TR is the rise in package temperature due to the power                uses only four design criteria: VOUT = 1.8 V, ILOAD = 15 A (pulsing),

dissipated from within.                                               VIN = 12 V (typical), and fSW = 300 kHz.

TA is the ambient temperature.                                        Input Capacitor

The rise in package temperature is directly proportional to its       The maximum input voltage ripple is usually 1% of the

thermal impedance characteristics. The following equation             minimum input voltage (11.8 V × 0.01 = 120 mV).

represents this proportionality relationship:

TR = θJA × PDR (LOSS)                                                                        VRIPP = 120 mV

where:                                                                                       VMAX, RIPPLE = VRIPP − (ILOAD, MAX × ESR)

θJA is the thermal resistance of the package from the junction to                            = 120 mV − (15 A × 0.001) = 45 mV

the outside surface of the die, where it meets the surrounding air.                          CIN, min  =     I LOAD, MAX      =         15 A

PDR (LOSS) is the overall power dissipated by the IC.                                                     4  fSWVMAX, RIPPLE     4 × 300 ×103 ×105 mV

The bulk of the power dissipated is due to the gate capacitance                              = 120 µF

of the external MOSFETs. The power loss equation of the               Choose five 22 µF ceramic capacitors. The overall ESR of five

MOSFET drivers (see the MOSFET Driver Loss section in the             22 µF ceramic capacitors is less than 1 mΩ.

Efficiency Consideration section) is                                                         IRMS = ILOAD/2 = 7.5 A

PDR (LOSS) = [VDR × (fSWCupperFETVDR + IBIAS)] + [VDD ×                                      PCIN = (IRMS)2 × ESR = (7.5A)2 × 1 mΩ = 56.25 mW

(fSWClowerFETVDD + IBIAS)]

where:                                                                Inductor

CupperFET is the input gate capacitance of the upper side MOSFET.     Determining inductor ripple current amplitude:

ClowerFET is the input gate capacitance of the lower side MOSFET.                                      I LOAD

IBIAS is the dc current (2 mA) flowing into the upper side and                               ∆I L  ≈      3    =5A

lower side drivers.                                                   so calculating for the inductor value

VDR is the driver bias voltage (that is, the low input voltage (VDD)

minus the rectifier drop (see Figure 80)).                                                   L = (VIN , MAX − VOUT ) ×           VOUT

VDD is the bias voltage                                                                                   ∆IL × fSW           VIN, MAX

                                                                                             =  (13.2 V − 1.8 V)     ×    1.8 V

                                                                                                5 V × 300 ×103            13.2 V

                                                                                             = 1.03 µH

                                                                     Rev. B | Page 27 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                      Data Sheet

The inductor peak current is approximately                        Choose five 270 µF polymer capacitors.

15 A + (5 A × 0.5) = 17.5 A                                       The rms current through the output capacitor is

Therefore, an appropriate inductor selection is 1.0 µH with                               I RMS    =  1×    1  (VIN ,MAX − VOUT ) ×         VOUT

DCR = 3.3 mΩ (7443552100) from Table 7 with peak current                                              2     3          L × f SW           VIN ,MAX

handling of 20 A.                                                                         = 1×        1  (13.2 V −1.8 V)          1.8 V

                =  DCR ×     2                                                               2           1 μF × 300 ×103       ×  13.2 V  = 1.49  A

PDCR (LOSS)               I  LOAD                                                                     3

= 0.003 × (15 A)2 = 675 mW                                        The power loss dissipated through the ESR of the output

Current Limit Programming                                         capacitor is

The valley current is approximately                                                       PCOUT = (IRMS)2 × ESR = (1.5 A)2 × 1.4 mΩ = 3.15 mW

15 A − (5 A × 0.5) = 12.5 A                                       Feedback Resistor Network Setup

Assuming a lower side MOSFET RON of 4.5 mΩ, choosing 13 A         It is recommended to use RB = 15 kΩ. Calculate RT as

as the valley current limit from Table 6 and Figure 70 indicates                                               (1.8  V − 0.6     V)

that a programming resistor (RES) of 100 kΩ corresponds to an                             RT    = 15     kΩ ×        0.6 V           =  30  kΩ

ACS of 24 V/V.

Choose a programmable resistor of RRES = 100 kΩ for a current-    Compensation Network

sense gain of 24 V/V.                                             To calculate RCOMP, CCOMP, and CPAR, the transconductance

Output Capacitor                                                  parameter and the current-sense gain variable are required. The

Assume a load step of 15 A occurs at the output and no more       transconductance parameter (GM) is 500 µA/V, and the current-

than 5% is allowed for the output to deviate from the steady      sense loop gain is

state operating point. The ADP1872’s advantage is, because the                            GCS    =       1       =      1          = 8.33 A/V

frequency is pseudo-fixed, the converter is able to respond                                           ACS RON        24 × 0.005

quickly because of the immediate, though temporary, increase      where ACS and RON are taken from setting up the current limit

in switching frequency.                                           (see the Programming Resistor (RES) Detect Circuit and Valley

ΔVDROOP = 0.05 × 1.8 V = 90 mV                                    Current-Limit Setting sections).

Assuming the overall ESR of the output capacitor ranges from      The crossover frequency is 1/12th of the switching frequency:

5 mΩ to 10 mΩ,                                                                            300 kHz/12 = 25 kHz

COUT     = 2×           ∆I LOAD                                   The zero frequency is 1/4th of the crossover frequency:

                   fSW  × (∆VDROOP )                                                      25 kHz/4 = 6.25 kHz

=  2  ×             15A                                                                                        fCROSS          × 2πfCROSSCOUT     × VOUT

         300    ×  103 × (90    mV)                                                       RCOMP       =

= 1.11 mF                                                                                                fCROSS   +  f ZERO          GMGCS           VREF

Therefore, an appropriate inductor selection is five 270 µF                               =              25 ×103           ×   2×  3.141× 25 ×103 ×1.11×10−3  ×  1.8

polymer capacitors with a combined ESR of 3.5 mΩ.                                            25    ×103 + 6.25 ×103                       500 ×10−6 × 8.3        0.6

                                                                                          = 100 kΩ

Assuming an overshoot of 45 mV, determine if the output                                                           1

capacitor that was calculated previously is adequate:                                     C COMP      =  2πRCOMP       f ZERO

COUT     =              (L × I 2LOAD )                                                                            1

            ((VOUT  ( ) ) − ∆VOVSHT )2 −      2                                           =
                                        VOUT
                                                                                             2  ×  3.14  ×100    × 103  ×  6.25   ×  103
      1×10−6 × (15 A)2
=                                                                                         = 250 pF
   (1.8 − 45 mV)2 − (1.8)2

= 1.4 mF

                                                                  Rev. B | Page 28 of 40
Data Sheet                                                                                                                             ADP1872/ADP1873

Loss Calculations                                                                                   PSW (LOSS) = fSW × RGATE × CTOTAL × ILOAD × VIN × 2

Duty cycle = 1.8/12 V = 0.15                                                                        = 300 × 103 × 1.5 Ω × 3.3 × 10−9 × 15 A × 12 × 2

RON (N2) = 5.4 mΩ                                                                                   = 534.6 mW

                                                                                                    [ ( )] PDR (LOSS) = VDR ×
tBODY(LOSS) = 20 ns (body conduction time)                                                                                 fSWCupperFETVDR + IBIAS           +

                                                                                                    [ ( )] VDD ×
VF = 0.84 V (MOSFET forward voltage)                                                                fSWClowerFETVDD + IBIAS

CIN = 3.3 nF (MOSFET gate input capacitance)                                                        = (5.12 × (300 × 103 × 3.3 × 10−9 × 5.12 + 0.002)) +

                                                                                                    (5.5 × (300 × 103 ×3.3 ×10−9 ×5.5 + 0.002))

QN1, N2 = 17 nC (total MOSFET gate charge)                                                          = 77.13 mW

RGATE = 1.5 Ω (MOSFET gate input resistance)                                                        PCOUT = (IRMS)2 × ESR = (1.5 A)2 × 1.4 mΩ = 3.15 mW

[ ] PN1, N2(CL)                                                 2                                                             2     =  0.003  ×  (15  A)2 =  675  mW
=                  D × RN1(ON) + (1 − D)× RN2(ON)         ×  I                                      PDCR (LOSS)  =  DCR ×  I
                                                                LOAD                                                          LOAD

= (0.15 × 0.0054 + 0.85 × 0.0054) × (15 A)2                                                         PCIN = (IRMS)2 × ESR = (7.5 A)2 × 1 mΩ = 56.25 mW

= 1.215 W                                                                                           PLOSS = PN1, N2 + PBODY (LOSS) + PSW + PDCR + PDR + PCOUT + PCIN

PBODY (LOSS)       =  t BODY (LOSS)  ×  I LOAD  × VF  ×2                                            = 1.215 W + 151.2 mW + 534.6 mW + 77.13 mW +

                      tSW                                                                           3.15 mW + 675 mW + 56.25 mW

= 20 ns × 300 × 103 × 15 A × 0.84 × 2                                                               = 2.62 W

= 151.2 mW

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ADP1872/ADP1873                                                                                                        Data Sheet

EXTERNAL COMPONENT RECOMMENDATIONS

The configurations listed in Table 8 are with fCROSS = 1/12 × fSW, fZERO = ¼ × fCROSS, RRES = 100 kΩ, RBOT = 15 kΩ, RON = 5.4 mΩ (BSC042N03MS G),

VDD = 5 V, and a maximum load current of 14 A.

The ADP1873 models listed in Table 8 are the PSM versions of the device.

Table 8. External Component Values

                          Marking Code

                                                VOUT  VIN                                            L1    RC    CCOMP  CPAR                       RTOP

SAP Model            ADP1872        ADP1873     (V)   (V)                 CIN (µF)  COUT (µF)        (µH)  (kΩ)  (pF)   (pF)                       (kΩ)

ADP1872ARMZ-0.3-R7/  LDT            LDF         0.8   13                  5 × 222   5 × 5603         0.72  47    740    74                         5.0

ADP1873ARMZ-0.3-R7   LDT            LDF         1.2   13                  5 × 222   4 × 5603         1.0   47    740    74                         15.0

                     LDT            LDF         1.8   13                  4 × 222   4 × 2704         1.0   47    571    57                         30.0

                     LDT            LDF         2.5   13                  4 × 222   3 × 2704         1.53  47    571    57                         47.5

                     LDT            LDF         3.3   13                  5 × 222   2 × 3305         2.0   47    571    57                         67.5

                     LDT            LDF         5     13                  4 × 222   3305             3.27  34    800    80                         110.0

                     LDT            LDF         7     13                  4 × 222   222 + (4 × 476)  3.44  34    800    80                         160.0

                     LDT            LDF         1.2   16.5                4 × 222   4 × 5603         1.0   47    740    74                         15.0

                     LDT            LDF         1.8   16.5                3 × 222   4 × 2704         1.0   47    592    59                         30.0

                     LDT            LDF         2.5   16.5                3 × 222   4 × 2704         1.67  47    592    59                         47.5

                     LDT            LDF         3.3   16.5                3 × 222   2 × 3305         2.00  47    592    59                         67.5

                     LDT            LDF         5     16.5                3 × 222   2 × 1507         3.84  34    829    83                         110.0

                     LDT            LDF         7     16.5                3 × 222   222 + 4 × 476    4.44  34    829    83                         160.0

ADP1872ARMZ-0.6-R7/  LDU            LDK         0.8   5.5                 5 × 222   4 × 5603         0.22  47    339    34                         5.0

ADP1873ARMZ-0.6-R7   LDU            LDK         1.2   5.5                 5 × 222   4 × 2704         0.47  47    326    33                         15.0

                     LDU            LDK         1.8   5.5                 5 × 222   3 × 2704         0.47  47    271    27                         30.0

                     LDU            LDK         2.5   5.5                 5 × 222   3 × 1808         0.47  47    271    27                         47.5

                     LDU            LDK         1.2   13                  3 × 222   5 × 2704         0.47  47    407    41                         15.0

                     LDU            LDK         1.8   13                  5 × 109   3 × 3305         0.47  47    307    31                         30.0

                     LDU            LDK         2.5   13                  5 × 109   3 × 2704         0.90  47    307    31                         47.5

                     LDU            LDK         3.3   13                  5 × 109   2 × 2704         1.00  47    307    31                         67.5

                     LDU            LDK         5     13                  5 × 109   1507             1.76  34    430    43                         110.0

                     LDU            LDK         1.2   16.5                3 × 109   4 × 2704         0.47  47    362    36                         15.0

                     LDU            LDK         1.8   16.5                4 × 109   2 × 3305         0.72  47    326    33                         30.0

                     LDU            LDK         2.5   16.5                4 × 109   3 × 2704         0.90  47    326    33                         47.5

                     LDU            LDK         3.3   16.5                4 × 109   3305             1.0   47    296    30                         67.5

                     LDU            LDK         5     16.5                4 × 109   4 × 476          2.0   34    415    41                         110.0

                     LDU            LDK         7     16.5                4 × 109   3 × 476          2.0   34    380    38                         160.0

ADP1872ARMZ-1.0-R7/  LDV            LDL         0.8   5.5                 5 × 222   4 × 2704         0.22  47    223    22                         5.0

ADP1873ARMZ-1.0-R7   LDV            LDL         1.2   5.5                 5 × 222   2 × 3305         0.22  47    223    22                         15.0

                     LDV            LDL         1.8   5.5                 3 × 222   3 × 1808         0.22  47    163    16                         30.0

                     LDV            LDL         2.5   5.5                 3 × 222   2704             0.22  47    163    16                         47.5

                     LDV            LDL         1.2   13                  3 × 109   3 × 3305         0.22  47    233    23                         15.0

                     LDV            LDL         1.8   13                  4 × 109   3 × 2704         0.47  47    210    21                         30.0

                     LDV            LDL         2.5   13                  4 × 109   2704             0.47  47    210    21                         47.5

                     LDV            LDL         3.3   13                  5 × 109   2704             0.72  47    210    21                         67.5

                     LDV            LDL         5     13                  4 × 109   3 × 476          1.0   34    268    27                         110.0

                     LDV            LDL         1.2   16.5                3 × 109   4 × 2704         0.47  47    326    33                         15.0

                     LDV            LDL         1.8   16.5                3 × 109   3 × 2704         0.47  47    261    26                         30.0

                     LDV            LDL         2.5   16.5                4 × 109   3 × 1808         0.72  47    233    23                         47.5

                     LDV            LDL         3.3   16.5                4 × 109   2704             0.72  47    217    22                         67.5

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Data Sheet                                                                                                                ADP1872/ADP1873

                               Marking Code

                                                                   VOUT      VIN                                    L1    RC       CCOMP        CPAR  RTOP

SAP Model                 ADP1872                    ADP1873       (V)       (V)   CIN (µF)      COUT (µF)          (µH)  (kΩ)     (pF)         (pF)  (kΩ)

                          LDV                        LDL           5         16.5  3 × 109       3 × 476            1.0   34       268          27    110.0

                          LDV                        LDL           7         16.5  3 × 109       222 + 476          1.0   34       228          23    160.0

1 See the Inductor Selection section (See Table 9).

2 22 µF Murata 25 V, X7R, 1210 GRM32ER71E226KE15L (3.2 mm × 2.5 mm × 2.5 mm).

3 560 µF Panasonic (SP-series) 2 V, 7 mΩ, 3.7 A EEFUE0D561LR (4.3 mm × 7.3 mm × 4.2 mm).

4 270 µF Panasonic (SP-series) 4 V, 7 mΩ, 3.7 A EEFUE0G271LR (4.3 mm × 7.3 mm × 4.2 mm).

5 330 µF Panasonic (SP-series) 4 V, 12 mΩ, 3.3 A EEFUE0G331R (4.3 mm × 7.3 mm × 4.2 mm).

6 47 µF Murata 16 V, X5R, 1210 GRM32ER61C476KE15L (3.2 mm × 2.5 mm × 2.5 mm).

7 150 µF Panasonic (SP-series) 6.3 V, 10 mΩ, 3.5 A EEFUE0J151XR (4.3 mm × 7.3 mm × 4.2 mm).

8 180 µF Panasonic (SP-series) 4 V, 10 mΩ, 3.5 A EEFUE0G181XR (4.3 mm × 7.3 mm × 4.2 mm).

9 10 µF TDK 25 V, X7R, 1210 C3225X7R1E106M.

Table 9. Recommended Inductors

L (µH)       DCR (mΩ)           ISAT (A)                  Dimension (mm)                         Manufacturer                      Model Number

0.12         0.33               55                        10.2 × 7                               Würth Elektronik                  744303012

0.22         0.33               30                        10.2 × 7                               Würth Elektronik                  744303022

0.47         0.8                50                        14.2 × 12.8                            Würth Elektronik                  744355147

0.72         1.65               35                        10.5 × 10.2                            Würth Elektronik                  744325072

0.9          1.6                28                        13 × 12.8                              Würth Elektronic                  744355090

1.2          1.8                25                        10.5 × 10.2                            Würth Elektronic                  744325120

1.0          3.3                20                        10.5 × 10.2                            Würth Elektronic                  7443552100

1.4          3.2                24                        14 × 12.8                              Würth Elektronic                  744318180

2.0          2.6                22                        13.2 × 12.8                            Würth Elektronic                  7443551200

0.8                             27.5                                                             Sumida                            CEP125U-0R8

Table 10. Recommended MOSFETs

                       RON                   ID      VDS      CIN        QTOTAL

VGS = 4.5 V            (mΩ)                  (A)     (V)      (nF)       (nC)      Package                Manufacturer             Model Number

Upper-Side MOSFET      5.4                   47      30       3.2        20        PG-TDSON8              Infineon                 BSC042N03MS G

(Q1/Q2)

                       10.2                  53      30       1.6        10        PG-TDSON8              Infineon                 BSC080N03MS G

                       6.0                   19      30                  35        SO-8                   Vishay                   Si4842DY

                       9                     14      30       2.4        25        SO-8                   International Rectifier  IRF7811

Lower-Side MOSFET      5.4                   47      30       3.2        20        PG-TDSON8              Infineon                 BSC042N03MS G

(Q3/Q4)

                       10.2                  82      30       1.6        10        PG-TDSON8              Infineon                 BSC080N03MS G

                       6.0                   19      30                  35        SO-8                   Vishay                   Si4842DY

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ADP1872/ADP1873                                                                                                                                           Data Sheet

LAYOUT CONSIDERATIONS

The performance of a dc-to-dc converter depends highly on                        Figure 82 shows the schematic of a typical ADP1872/ADP1873

how the voltage and current paths are configured on the printed                  used for a high power application. Blue traces denote high current

circuit board (PCB). Optimizing the placement of sensitive                       pathways. VIN, PGND, and VOUT traces should be wide and

analog and power components are essential to minimize output                     possibly replicated, descending down into the multiple layers.

ripple, maintain tight regulation specifications, and reduce                     Vias should populate, mainly around the positive and negative

PWM jitter and electromagnetic interference.                                     terminals of the input and output capacitors, alongside the source

                                                                                 of Q1/Q2, the drain of Q3/Q4, and the inductor.

LOW VOLTAGE INPUT                                                          HIGH VOLTAGE INPUT

VDD = 5.0V                                                                   VIN = 12V

                     JP1

                     CC                           ADP1872/                                          C3       C4  C5        C6        C7

                     571pF                                            C12                      22µF     22µF     22µF      22µF      22µF

CF                   RC                           ADP1873             100nF

                                1             VIN      BST        10         Q1           Q2

57pF                 47kΩ

                                2             COMP/EN         SW  9                                   1.0µH             VOUT = 1.8V, 15A

VOUT             R1  30kΩ       3             FB       DRVH       8

                     R2                                                                       R6        C20  +   C21    +  C22    +  C23    +

                     15kΩ                     GND      PGND                  Q3           Q4  2Ω      270µF      270µF     270µF     270µF

                                4                                 7                            C13

                                                                                               1.5nF

                                5             VDD      DRVL       6

                 C2        C1                                         R5                  MURATA:       (HIGH VOLTAGE INPUT CAPACITORS)

0.1µF                      1µF                                       100kΩ                    22µF, 25V, X7R, 1210 GRM32ER71E226KE15 L

                                                                                          PANASONIC: (OUTPUT CAPACITORS)

                                                                                              270µF (SP-SERIES) 4V, 7mΩ EEFUE0G271LR

                                                                                          INFINEON MOSFETs:

                                                                                              BSC042N03MS G (LOWER-SIDE)

                                                                                              BSC080N03MS G (UPPER-SIDE)                       08297-081

                                                                                          WURTH INDUCTORS:

                                                                                              1µH, 3.3mΩ, 20A 7443552100

Figure 82. ADP1872/ADP1873 High Current Evaluation Board Schematic (Blue Traces Indicate High Current Paths)

                                                                  Rev. B | Page 32 of 40
Data  Sheet                                                                                          ADP1872/ADP1873

      SENSITIVE ANALOG

      COMPONENTS

      LOCATED FAR

      FROM THE NOISY

      POWER SECTION.

                                                   SW

SEPARATE ANALOG GROUND

PLANE FOR THE ANALOG

COMPONENTS (THAT IS,

COMPENSATION AND

FEEDBACK RESISTORS).

                                                                                                     OUTPUT CAPACITORS

                                                                                                     ARE MOUNTED ON THE

BYPASS POWER CAPACITOR (C1)                                                                          RIGHTMOST AREA OF

FOR VREG BIAS DECOUPLING                                                                             THE EVB, WRAPPING

AND HIGH FREQUENCY                                                                                   BACK AROUND TO THE

CAPACITOR (C2) AS CLOSE AS                                                                           MAIN POWER GROUND

POSSIBLE TO THE IC.                                                                                  PLANE, WHERE IT MEETS

                                                                                                     WITH THE NEGATIVE

                                                                                                     TERMINALS OF THE

                             INPUT CAPACITORS                                                        INPUT CAPACITORS

                             ARE MOUNTED CLOSE

                             TO DRAIN OF Q1/Q2

                             AND SOURCE OF Q3/Q4.

                                                                                                                            08297-082

                             Figure 83. Overall Layout of the ADP1872 High Current Evaluation Board

                                                   Rev. B | Page 33 of 40
ADP1872/ADP1873                                                     Data Sheet

                                                         08297-083

                 Figure 84. Layer 2 of Evaluation Board

                 Rev. B | Page 34 of 40
Data  Sheet                                                                          ADP1872/ADP1873

                  TOP RESISTOR

                  FEEDBACK TAP

      VOUT SENSE TAP LINE EXTENDING BACK

      TO THE TOP RESISTOR IN THE FEEDBACK

      DIVIDER NETWORK (SEE FIGURE 82). THIS

      OVERLAPS WITH PGND SENSE TAP LINE

      EXTENDING BACK TO THE ANALOG

      PLANE (SEE FIGURE 86, LAYER 4 FOR

      PGND TAP).

                                                                                     08297-084

                                             Figure 85. Layer 3 of Evaluation Board

                                             Rev. B | Page 35 of 40
ADP1872/ADP1873                                                           Data Sheet

BOTTOM RESISTOR

TAP TO THE ANALOG

GROUND PLANE

                   PGND SENSE TAP FROM

                   NEGATIVE TERMINALS OF

                   OUTPUT BULK CAPACITORS.

                   THIS TRACK PLACEMENT

                   SHOULD BE DIRECTLY

                   BELOW THE VOUT SENSE

                   LINE FROM FIGURE 84.

                                                                          08297-085

                   Figure 86. Layer 4 (Bottom Layer) of Evaluation Board

                                            Rev. B | Page 36 of 40
Data Sheet                                                                                                                    ADP1872/ADP1873

IC SECTION (LEFT SIDE OF EVALUATION BOARD)

A dedicated plane for the analog ground plane (GND) should

be separate from the main power ground plane (PGND). With                                        SW

the shortest path possible, connect the analog ground plane to

the GND pin (Pin 4). This plane should only be on the top layer                                                                     VOUT

of the evaluation board. To avoid crosstalk interference, there

should not be any other voltage or current pathway directly

below this plane on Layer 2, Layer 3, or Layer 4. Connect the

negative terminals of all sensitive analog components to the

analog ground plane. Examples of such sensitive analog com-

ponents include the resistor divider’s bottom resistor, the high

frequency bypass capacitor for biasing (0.1 µF), and the

compensation network.

Mount a 1 µF bypass capacitor directly across the VDD pin                                   VIN                         PGND                                08297-086

(Pin 5) and the PGND pin (Pin 7). In addition, a 0.1 µF should        Figure 87. Primary Current Pathways During the On State of the Upper-Side

be tied across the VDD pin (Pin 5) and the GND pin (Pin 4).           MOSFET (Left Arrow) and the On State of the Lower-Side MOSFET (Right Arrow)

POWER SECTION                                                         DIFFERENTIAL SENSING

As shown in Figure 83, an appropriate configuration to localize       Because the ADP1872/ADP1873 operate in valley current-

large current transfer from the high voltage input (VIN) to the       mode control, a differential voltage reading is taken across the

output (VOUT) and then back to the power ground is to put the         drain and source of the lower-side MOSFET. The drain of the

VIN plane on the left, the output plane on the right, and the main    lower-side MOSFET should be connected as close as possible to

power ground plane in between the two. Current transfers from         the SW pin (Pin 9) of the IC. Likewise, the source should be

the input capacitors to the output capacitors, through Q1/Q2,         connected as close as possible to the PGND pin (Pin 7) of the

during the on state (see Figure 87). The direction of this current    IC. When possible, both of these track lines should be narrow

(yellow arrow) is maintained as Q1/Q2 turns off and Q3/Q4             and away from any other active device or voltage/current paths.

turns on. When Q3/Q4 turns on, the current direction continues to

be maintained (red arrow) as it circles from the bulk capacitor’s

power ground terminal to the output capacitors, through the                                 SW

Q3/Q4. Arranging the power planes in this manner minimizes

the area in which changes in flux occur if the current through

Q1/Q2 stops abruptly. Sudden changes in flux, usually at source                                                               PGND

terminals of Q1/Q2 and drain terminals of Q3/Q4, cause large

dV/dts at the SW node.

The SW node is near the top of the evaluation board. The SW

node should use the least amount of area possible and be away

from any sensitive analog circuitry and components because

this is where most sudden changes in flux density occur. When                               LAYER 1: SENSE LINE FOR SW        LAYER 1: SENSE LINE FOR PGND             08297-087

possible, replicate this pad onto Layer 2 and Layer 3 for thermal                           (DRAIN OF LOWER MOSFET)           (SOURCE OF LOWER MOSFET)

relief and eliminate any other voltage and current pathways directly  Figure 88. Drain/Source Tracking Tapping of the Lower-Side MOSFET for CS

beneath the SW node plane. Populate the SW node plane with                                  Amp Differential Sensing (Yellow Sense Line on Layer 2)

vias, mainly around the exposed pad of the inductor terminal          Differential sensing should also be applied between the

and around the perimeter of the source of Q1/Q2 and the drain         outermost output capacitor to the feedback resistor divider (see

of Q3/Q4. The output voltage power plane (VOUT) is at the right-      Figure 85 and Figure 86). Connect the positive terminal of the

most end of the evaluation board. This plane should be replicated,    output capacitor to the top resistor (RT). Connect the negative

descending down to multiple layers with vias surrounding the          terminal of the output capacitor to the negative terminal of the

inductor terminal and the positive terminals of the output bulk       bottom resistor, which connects to the analog ground plane as

capacitors. Ensure that the negative terminals of the output          well. Both of these track lines, as previously mentioned, should

capacitors are placed close to the main power ground (PGND),          be narrow and away from any other active device or voltage/

as previously mentioned. All of these points form a tight circle      current paths.

(component geometry permitting) that minimizes the area of

flux change as the event switches between D and 1 − D.

                                                                    Rev. B | Page 37 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                                                                    Data Sheet

TYPICAL APPLICATION CIRCUITS

DUAL-INPUT, 300 kHz HIGH CURRENT APPLICATION CIRCUIT

               LOW  VOLTAGE INPUT                                            HIGH VOLTAGE INPUT

                    VDD = 5.0V                                                 VIN = 12V

                                    JP1

                                    CC               ADP1872/                                            C3        C4        C5           C6          C7

                                    571pF                               C12                          22µF    22µF         22µF      22µF         22µF

                        CF          RC               ADP1873            100nF

                                              1  VIN        BST     10         Q1           Q2

                    57pF            47kΩ

                                              2  COMP/EN       SW   9                                      1.0µH                 VOUT = 1.8V, 15A

                    VOUT    R1 30kΩ           3  FB         DRVH    8

                                    R2                                                          R6           C20   +   C21       +  C22       +  C23         +

                                15kΩ             GND        PGND               Q3           Q4  2Ω         270µF       270µF        270µF        270µF

                                              4                     7                               C13

                                                                                                    1.5nF

                                              5  VDD        DRVL    6

                            C2       C1                                   R5                   MURATA:       (HIGH VOLTAGE INPUT CAPACITORS)

                        0.1µF        1µF                               100kΩ                    22µF, 25V, X7R, 1210 GRM32ER71E226KE15 L

                                                                                               PANASONIC: (OUTPUT CAPACITORS)

                                                                                                270µF (SP-SERIES) 4V, 7mΩ EEFUE0G271LR

                                                                                               INFINEON MOSFETs:

                                                                                                BSC042N03MS G (LOWER-SIDE)

                                                                                                BSC080N03MS G (UPPER-SIDE)                                              08297-088

                                                                                               WURTH INDUCTORS:

                                                                                                1µH, 3.3mΩ, 20A 7443552100

                              Figure 89. Application Circuit for 12 V Input, 1.8 V Output, 15 A, 300 kHz (Q2/Q4 No Connect).

SINGLE-INPUT,  600 kHz APPLICATION CIRCUIT

                                                                         HIGH VOLTAGE INPUT

                                                                               VIN = 5.5V

                                JP1

                                CC                ADP1872/                                           C3      C4        C5           C6           C7

                                271pF                               C12                         22µF         22µF      22µF         22µF      22µF

                    CF          RC                ADP1873           100nF

                                           1  VIN         BST   10             Q1          Q2

               27pF             47kΩ

                                           2  COMP/EN       SW  9                                    0.47µH                 VOUT = 2.5V, 15A

               VOUTR1       47.5kΩ         3  FB          DRVH  8

                                R2                                                              R6                     C20    +     C21    +     C22      +

                              15kΩ            GND         PGND                 Q3          Q4   2Ω                 180µF         180µF        180µF

                                           4                    7                               C13

                                                                                                1.5nF

                                           5  VDD         DRVL  6

                          C2        C1                                  R5                  MURATA:      (HIGH VOLTAGE INPUT CAPACITORS)

                    0.1µF       1µF                                100kΩ                       22µF, 25V, X7R, 1210 GRM32ER71E226KE15 L

                                                                                            PANASONIC: (OUTPUT CAPACITORS)

                                                                                               180µF (SP-SERIES) 4V, 10mΩ EEFUE0G181XR

                                                                                            INFINEON MOSFETs:

                                                                                               BSC042N03MS G (LOWER-SIDE)

                                                                                               BSC080N03MS G (UPPER-SIDE)                                    08297-089

                                                                                            WURTH INDUCTORS:

                                                                                               0.47µH, 0.8mΩ, 50A 744355147

                              Figure 90. Application Circuit for 5.5 V Input, 2.5 V Output, 15 A, 600 kHz (Q2/Q4 No Connect)

                                                                    Rev. B | Page 38 of 40
Data Sheet                                                                                                                ADP1872/ADP1873

DUAL-INPUT, 300 kHz HIGH CURRENT APPLICATION CIRCUIT

            LOW  VOLTAGE INPUT                                     HIGH VOLTAGE INPUT

                 VDD = 5V                                            VIN = 13V

                           JP1

                           CC               ADP1872/                                        C3       C4  C5           C6     C7

                           800pF                              C12                      22µF     22µF     22µF      22µF      22µF

                 CF        RC               ADP1873           100nF

                                     1  VIN      BST      10         Q1         Q2

                 80pF      33.5kΩ

                                     2  COMP/EN       SW  9                                   0.8µH             VOUT = 1.8V, 20A

                 VOUT  R1 30kΩ       3  FB       DRVH     8

                           R2                                                        R6         C20  +   C21    +  C22    +  C23    +

                           15kΩ         GND      PGND                Q3         Q4   2Ω       270µF      270µF     270µF     270µF

                                     4                    7                            C13

                                                                                       1.5nF

                                     5  VDD      DRVL     6

                       C2       C1                                                   MURATA:    (HIGH VOLTAGE INPUT CAPACITORS)

                 0.1µF          1µF                                                  22µF, 25V, X7R, 1210 GRM32ER71E226KE15 L

                                                                                     PANASONIC: (OUTPUT CAPACITORS)

                                                                                     270µF (SP-SERIES) 4V, 7mΩ EEFUE0G271LR

                                                                                     INFINEON MOSFETs:

                                                                                     BSC042N03MS G (LOWER-SIDE)

                                                                                     BSC080N03MS G (UPPER-SIDE)                        08297-090

                                                                                     WURTH INDUCTORS:

                                                                                     0.72µH, 1.65mΩ, 35A 744325072

                       Figure 91. Application Circuit for 13 V Input, 1.8 V Output, 20 A, 300 kHz (Q2/Q4 No Connect)

                                                             Rev. B | Page 39 of 40
ADP1872/ADP1873                                                                                                                    Data Sheet

OUTLINE DIMENSIONS

                                                                     3.10

                                                                     3.00

                                                                     2.90

                                               10                          6        5.15

                            3.10                                                    4.90

                            3.00                                                    4.65

                            2.90               1                           5

                            PIN 1

                            IDENTIFIER

                                               0.50                  BSC

                            0.95                                                                  15° MAX

                            0.85                                                    1.10 MAX

                            0.75

                            0.15                                                                      0.23  0.70

                                                                              0.30            6°            0.55

                            0.05                                              0.15            0°      0.13  0.40

                            COPLANARITY

                                  0.10                                                                            091709-A

                                               COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-BA

                                             Figure 92. 10-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]

                                                                                    (RM-10)

                                                                     Dimensions shown in millimeters

ORDERING GUIDE

Model1                      Temperature Range                        Package Description                                    Package Option  Branding

ADP1872ARMZ-0.3-R7          −40°C to +125°C                          10-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]              RM-10           LDT

ADP1872ARMZ-0.6-R7          −40°C to +125°C                          10-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]              RM-10           LDU

ADP1872ARMZ-1.0-R7          −40°C to +125°C                          10-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]              RM-10           LDV

ADP1872-0.3-EVALZ                                                    Forced PWM, 300 kHz Evaluation Board

ADP1872-0.6-EVALZ                                                    Forced PWM, 600 kHz Evaluation Board

ADP1872-1.0-EVALZ                                                    Forced PWM, 1 MHz Evaluation Board

ADP1873ARMZ-0.3-R7          −40°C to +125°C                          10-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]              RM-10           LDF

ADP1873ARMZ-0.6-R7          −40°C to +125°C                          10-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]              RM-10           LDK

ADP1873ARMZ-1.0-R7          −40°C to +125°C                          10-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]              RM-10           LDL

ADP1873-0.3-EVALZ                                                    Power Saving Mode, 300 kHz Evaluation Board

ADP1873-0.6-EVALZ                                                    Power Saving Mode, 600 kHz Evaluation Board

ADP1873-1.0-EVALZ                                                    Power Saving Mode, 1 MHz Evaluation Board

1 Z = RoHS Compliant Part.

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                            D08297-0-7/12(B)

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ADP1872-1.0-EVALZ   ADP1872-0.6-EVALZ      ADP1873ARMZ-0.6-R7  ADP1872ARMZ-0.3-R7  ADP1873ARMZ-1.0-R7

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