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ECJ-2FB1A226M

器件型号:ECJ-2FB1A226M
厂商名称:ENPIRION
厂商官网:http://www.enpirion.com/
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器件描述

9A Voltage Mode Synchronous Buck PWM

ECJ-2FB1A226M器件文档内容

                                            EN23F0QI
15A Voltage Mode Synchronous Buck PWM

  DC-DC Converter with Integrated Inductor

Description                                             Features

The EN23F0QI is a Power System on a Chip                Integrated Inductor, MOSFETs, Controller
(PowerSoC) DC-DC converter. It integrates MOSFET         Total Solution Size Estimate 308mm2
switches, small-signal control circuits, compensation    Wide Input Voltage Range: 4.5V 14V
and an integrated inductor in an advanced                2% VOUT Accuracy (Over Line/Load/Temperature)
12x13x3mm QFN module. It offers high efficiency,         Master/Slave Configuration for Parallel Operation
excellent line and load regulation. The EN23F0QI
operates over a wide input voltage range and is                  o Up to 4 Devices with 48A capability
specifically designed to meet the precise voltage and    Frequency Synchronization (External Clock)
fast transient requirements of high-performance          Output Enable Pin and Power OK Signal
products. The EN23F0QI features frequency                Programmable Soft-Start Time
synchronization to an external clock, power OK          Under Voltage Lockout Protection (UVLO)
output voltage monitor, programmable soft-start along    Programmable Over Current Protection
with thermal and over current protection. The device's   Thermal Shutdown and Short Circuit Protection
advanced circuit design, ultra high switching            RoHS compliant, MSL level 3, 260oC reflow
frequency and proprietary integrated inductor
technology delivers high-quality, ultra compact, non-   Applications
isolated DC-DC conversion.
                                                         Space Constrained Applications
The Enpirion solution significantly helps in system      Distributed Power Architectures
design and productivity by offering greatly simplified   Output Voltage Ripple Sensitive Applications
board design, layout and manufacturing                   Beat Frequency Sensitive Applications
requirements. In addition, overall system level
reliability is improved given the small number of       Servers, Embedded Computing Systems,
components required with the Enpirion solution.
                                                            LAN/SAN Adapter Cards, RAID Storage Systems,
All Enpirion products are RoHS compliant and lead-          Industrial Automation, Test and Measurement,
free manufacturing environment compatible.                  and Telecommunications

                                                                             Efficiency vs. Output Current

                                                                        100

                                                                        90

                                                                        80

                                                        EFFICIENCY (%)  70

                                                                        60

                                                                        50

                                                                        40

                                                                        30   VOUT = 3.3V  CONDITIONS

                                                                        20   VOUT = 1.8V  VIN = 12.0V
                                                                                          AVIN = 3.3V
                                                                             VOUT = 1.2V
                                                                        10                Dual Supply

                                                                        0
                                                                           0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

                                                                                            OUTPUT CURRENT (A)

Figure 1. Simplified Applications Circuit               Figure 2. Highest Efficiency in Smallest Solution Size
                 (Footprint Optimized)

                                                                                          www.enpirion.com
                                                                 EN23F0QI

Ordering Information

Part Number  Package Markings             Temp Rating (C)                   Package Description
EN23F0QI          EN23F0QI                    -40 to +85       92-pin (12mm x 13mm x 3mm) QFN T&R
                   EN23F0QI                                 QFN Evaluation Board
EN23F0QI-E

Packing and Marking Information: http://www.enpirion.com/resource-center-packing-and-marking-information.htm

Pin Assignments (Top View)

                                                       Figure 3: Pin Out Diagram (Top View)

NOTE A: NC pins are not to be electrically connected to each other or to any external signal, ground, or voltage.
However, they must be soldered to the PCB. Failure to follow this guideline may result in part malfunction or damage.
NOTE B: Shaded area highlights exposed metal below the package that is not to be mechanically or electrically
connected to the PCB. Refer to Figure 14 for details.
NOTE C: White `dot' on top left is pin 1 indicator on top of the device package.

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                                                                                                        EN23F0QI

Pin Description

I/O Legend: P=Power   G=Ground NC=No Connect                       I=Input O=Output  I/O=Input/Output

PIN      NAME I/O                                                 FUNCTION

  1-24,               NO CONNECT These pins may be internally connected. Do not connect them to each
36, 81
25-35   NC NC other or to any other electrical signal. Failure to follow this guideline may result in device
37-39,
83-92                damage.
40-46
47-63   VOUT    O    Regulated converter output. Connect these pins to the load and place output capacitor
                      between these pins and PGND pins 40-42.
   64
                      NO CONNECT These pins are internally connected to the common switching node of the
   65
   66    NC(SW) NC internal MOSFETs. They are not to be electrically connected to any external signal, ground,
   67
   68                 or voltage. Failure to follow this guideline may result in damage to the device.
   69
   70    PGND    G    Input/Output power ground. Connect these pins to the ground electrode of the input and
   71                 output filter capacitors. See VOUT and PVIN pin descriptions for more details.

   72    PVIN    P    Input power supply. Connect to input power supply. Decouple with input capacitor to PGND
   73                 pins 43-46.
   74
   75                 Internal 3.3V linear regulator output. Connect this pin to AVIN (Pin 73) for applications

   76    AVINO   O    where operation from a single input voltage (PVIN) is required. If AVINO is being used,
                      place a 1F, X5R/X7R, capacitor between AVINO and AGND as close as possible to
   77
                      AVINO.
   78
         PG I/O Place a 0.1F, X7R, capacitor between this pin and BTMP.
   79
         BTMP I/O See pin 65 description.
   80
   82    VDDB    O    Internal regulated voltage used for the internal control circuitry. Place a 1F, X7R, capacitor
   93                 between this pin and BGND.

         BGND G See pin 67 description.

         S_IN    I    Digital Input. This pin accepts either an input clock to phase lock the internal switching
                      frequency or a S_OUT signal from another EN23F0QI. Leave this pin floating if not used.

         S_OUT O Digital Output. PWM signal is output on this pin. Leave this pin floating if not used.

                      Power OK is an open drain transistor (pulled up to AVIN or similar voltage) used for power

         POK O system state indication. POK is logic high when VOUT is -10% of VOUT nominal. Leave

                      this pin floating if not used.

         ENABLE  I    Input Enable. Applying a logic high to this pin enables the output and initiates a soft-start.
                      Applying a logic Low disables the output. Do not leave this pin floating.

         AVIN    P    3.3V Input power supply for the controller. Place a 0.1F, X7R, capacitor between AVIN
                      and AGND.

         AGND    G    Analog Ground. This is the ground return for the controller. Needs to be connected to a
                      quiet ground.

         M/S     I    A logic level low configures the device as Master and a logic level high configures the
                      device as a Slave. Connect to ground in standalone mode.

                      External Feedback Input. The feedback loop is closed through this pin. A voltage divider at

         VFB I/O VOUT is used to set the output voltage. The mid-point of the divider is connected to VFB. A

                      phase lead capacitor from this pin to VOUT is also required to stabilize the loop.

         EAIN    O    Optional Error Amplifier Input. Allows for customization of the control loop for performance
                      optimization. Leave this pin floating if unused.

                      Soft-Start node. The soft-start capacitor is connected between this pin and AGND. The

         SS I/O value of this capacitor determines the startup time. See Soft-Start Operation in the

                      Functional Description section for details.

                      Programmable over-current protection. Placement of a resistor on this pin will adjust the

         RCLX    I/O  over-current protection threshold. See Table 2 for the recommended RCLX Value to set
                      OCP at the nominal value specified in the Electrical Characteristics table. No current limit

                      protection when this pin is left floating.

         FADJ           Adding a resistor (RFS) to this pin will adjust the switching frequency of the EN23F0QI. See
                 I/O Table 1 for suggested resistor values on RFS for various PVIN/VOUT combinations to

                        maximize efficiency. Do not leave this pin floating.

         CGND G Connect to GND plane at all times.

         PGND    G    Not a perimeter pin. Device thermal pad to be connected to the system GND plane for heat-
                      sinking purposes.

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                                                                                         EN23F0QI

Absolute Maximum Ratings

CAUTION: Absolute Maximum ratings are stress ratings only. Functional operation beyond the recommended operating
conditions is not implied. Stress beyond the absolute maximum ratings may impair device life. Exposure to absolute
maximum rated conditions for extended periods may affect device reliability.

                              PARAMETER                    SYMBOL       MIN MAX          UNITS
Voltages on : PVIN, VOUT                                                                    V
Pin Voltages AVINO, AVIN, ENABLE, POK, S_IN, S_OUT, M/S      TSTG     -0.5       15       V
Pin Voltages VFB, SS, EAIN, RCLX, FADJ                    TJ-ABS Max                      V
PVIN Slew Rate                                                          2.5        6.0
Storage Temperature Range                                                                 V/ms
Maximum Operating Junction Temperature                                  -0.5       2.75     C
Reflow Temp, 10 Sec, MSL3 JEDEC J-STD-020A                                                  C
ESD Rating (based on Human Body Model)                                  0.3        3        C
ESD Rating (based on CDM)                                                                   V
                                                                        -65        150      V

                                                                                   150

                                                                                   260

                                                                                   2000

                                                                                   500

Recommended Operating Conditions

                     PARAMETER                             SYMBOL       MIN   MAX        UNITS
                                                              PVIN      4.5   14.0          V
Input Voltage Range                                           AVIN      2.5    5.5          V
                                                               VOUT     0.75   3.3          V
AVIN: Controller Supply Voltage                                IOUT             15          A
                                                                TA      -40    +85          C
Output Voltage Range (Note 1)                                   TJ      -40   +125          C

Output Current

Operating Ambient Temperature

Operating Junction Temperature

Thermal Characteristics

                              PARAMETER                    SYMBOL             TYP        UNITS
Thermal Shutdown                                               TSD            160           C
Thermal Shutdown Hysteresis                                    TSDH            35           C
Thermal Resistance: Junction to Ambient (0 LFM) (Note 2)        JA             13
Thermal Resistance: Junction to Case (0 LFM)                    JC                        C/W
                                                                                1         C/W

Note 1: RCLX resistor value may need to be raised for VOUT > VIN 2.5V to increase current limit threshold. Contact
techsupport@enpirion.com for details.

Note 2: Based on 2oz. external copper layers and proper thermal design in line with EIJ/JEDEC JESD51-7 standard for
high thermal conductivity boards.

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                                                                                           EN23F0QI

Electrical Characteristics

NOTE: VIN=12V, Minimum and Maximum values are over operating ambient temperature range unless otherwise noted.
Typical values are at TA = 25C.

PARAMETER                  SYMBOL         TEST CONDITIONS                   MIN TYP MAX UNITS

Operating Input Voltage    PVIN                                             4.5        14.0   V

Controller Input Voltage   AVIN                                             2.5        5.5    V

PVIN Under Voltage         UVLOPVIN       Voltage above which UVLO is not        2            V
Lock-out                                  asserted

AVIN Under Voltage         AVINUVLOR      Voltage above which UVLO is not        2.3          V
Lock-out rising                           asserted

AVIN Under Voltage         AVINOVLOF      Voltage below which UVLO is            2.1          V
Lock-out falling                          asserted

AVIN Pin Input Current       IAVIN                                               14           mA
                           AVINO
Internal Linear Regulator                                                        3.3          V
Output Voltage

Shut-Down Supply           IPVINS PVIN=12V, AVIN=3.3, ENABLE=0V                  300          A

Current                    IAVINS PVIN=12V, AVIN=3.3, ENABLE=0V                  50           A

Feedback Pin Voltage            VFB       Feedback Node Voltage at:         0.594 0.60 0.606  V
                                          VIN = 12V, ILOAD = 0, TA = 25C
Feedback Pin Voltage            VFB       Feedback Node Voltage at:         0.588 0.60 0.612  V
                                          4.5V  VIN  14V
Feedback pin Input               IFB      0A  ILOAD  15A, TA = -40 to 85C  -5         5       nA
Leakage Current                           VFB pin input leakage current
                                tRISE     (Note 3)                          1.96 2.8 3.64      ms
VOUT Rise Time                            CSS = 47nF
                            CSS_RANGE     (Note 3, Note 4 and Note 5)            47            nF
Soft Start Capacitor
Range                        IOUT_CONT    Reference Table 3                 0          15       A
Continuous Output               IOCP      4.5V  VIN  14V;                                       A
Current                                   4.5V  VIN  14V;                        22.5           V
Over Current Trip Level    VENABLE_HIGH                                                         V
ENABLE Logic High          VENABLE_LOW    180k Pull Down (Note 3)           1.8        AVIN    ms
ENABLE Logic Low           TENLOCKOUT     RFADJ =3k                                            A
ENABLE Lockout Time                       Range of SYNC clock frequency     0          0.6    MHz
ENABLE pin Input              IENABLE     S_IN Clock Logic Low Level                          MHz
Current                         FSW       S_IN Clock Logic High Level            8              V
Switching Frequency                       S_OUT Clock Logic Low Level                           V
External SYNC Clock         FPLL_LOCK     S_OUT Clock Logic High Level           4              V
Frequency Lock Range         VS_IN_LO     Percentage of Nominal Output                          V
S_IN Threshold Low          VS_IN_HI    Voltage for POK to be Low              1.0
S_IN Threshold High       VS_OUT_LO                                                          %
S_OUT Threshold Low        VS_OUT_HI                                      0.8        1.6
S_OUT Threshold
High                          POKLT                                                    0.8

POK Lower Threshold                                                         1.8        2.5

                                                                                       0.8

                                                                            1.8        2.5

                                                                                 90

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                                                                                                 EN23F0QI

PARAMETER               SYMBOL            TEST CONDITIONS                         MIN   TYP   MAX UNITS

POK Output low Voltage  VPOKL             With 4mA Current Sink into POK          1.8V   100  0.4   V
                        VPOKH             PVIN range: 4.5V  VIN  15V
POK Output Hi Voltage                                                                         AVIN  V
                        IPOKL             POK High (Note 3)
POK pin VOH leakage                                                                           1     A
current

M/S Pin Logic Low       VT-LOW            Tie Pin to GND                                      0.8V  V
M/S Pin Logic High      VT-HIGH
                                          Pull up to AVIN Through an External                       V
                                          Resistor REXT

M/S Pin Input Current   IM/S              VIN = 5.0V, REXT = 24.9k                                  A

Note 3: Parameter not production tested but is guaranteed by design.

Note 4: Rise time calculation begins when AVIN > VUVLO and ENABLE = HIGH.
Note 5: VOUT Rise Time Accuracy does not include soft-start capacitor tolerance.

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                                                                                                                                  EN23F0QI

Typical Performance Curves

                                  Efficiency vs. Output Current                                             Efficiency vs. Output Current

                            100                                                                       100

                            90                                                                        90

                            80                                                                        80

EFFICIENCY (%)              70                                            EFFICIENCY (%)              70

                            60                                                                        60

                            50                                                                        50

                            40                                                                        40

                            30             VOUT = 3.3V  CONDITIONS                                    30             VOUT = 3.3V  CONDITIONS

                            20             VOUT = 1.8V  VIN = 12.0V                                   20             VOUT = 1.8V  VIN = 10.0V
                                                        AVIN = 3.3V                                                  VOUT = 1.2V  AVIN = 3.3V
                                           VOUT = 1.2V
                            10                          Dual Supply                                   10                          Dual Supply

                            0                                                                         0
                               0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15                                     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

                                                OUTPUT CURRENT (A)                                                        OUTPUT CURRENT (A)

MAXIMUM OUTPUT CURRENT (A)                 Output Current De-rating       MAXIMUM OUTPUT CURRENT (A)                 Output Current De-rating

                            15.0                                                                      15.0

                            14.0                                                                      14.0

                            13.0                                                                      13.0

                            12.0                                                                      12.0

                            11.0                                                                      11.0

                            10.0                                                                      10.0  CONDITIONS
                                                                                                       9.0
                            9.0   CONDITIONS                                                           8.0  VIN = 10V
                                  VIN = 12V                                                            7.0  TJMAX = 125 C
                                                                                                       6.0  JA = 13 C/W
                            8.0 TJMAX = 125 C                                                               13x12x3mm QFN         VOUT = 1.2V
                                                                                                                                  VOUT = 1.8V
                            7.0   JA = 13 C/W           VOUT = 1.2V                                         No Air Flow           Series1
                                  13x12x3mm QFN         VOUT = 1.8V
                                                        VOUT = 3.3V
                            6.0 No Air Flow

                            5.0                                                                       5.0
                                                                                                           25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
                                  25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
                                                                                                                          AMBIENT TEMPERATURE ( C)
                                  AMBIENT TEMPERATURE ( C)

                                  Output Current De-rating                                                  Output Current De-rating

MAXIMUM OUTPUT CURRENT (A)        with Air Flow (200fpm)                  MAXIMUM OUTPUT CURRENT (A)        with Air Flow (400fpm)

                            15.0                                                                      15.0

                            14.0                                                                      14.0

                            13.0                                                                      13.0

                            12.0                                                                      12.0

                            11.0                                                                      11.0

                            10.0 CONDITIONS                                                           10.0 CONDITIONS

                            9.0 VIN = 12V                                                             9.0 VIN = 12V

                            8.0 TJMAX = 125 C                                                         8.0 TJMAX = 125 C
                                  JA = 10.5 C/W         VOUT = 1.2V                                         JA = 9 C/W            VOUT = 1.2V
                            7.0   13x12x3mm QFN         VOUT = 1.8V                                   7.0   13x12x3mm QFN         VOUT = 1.8V
                                                        VOUT = 3.3V                                                               VOUT = 3.3V
                            6.0 Air Flow (200fpm)                                                     6.0 Air Flow (400fpm)

                            5.0                                                                       5.0

                                  25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85                                    25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

                                  AMBIENT TEMPERATURE ( C)                                                  AMBIENT TEMPERATURE ( C)

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                                                                                                                                                  EN23F0QI

Typical Performance Curves

                                   Output Current De-rating                                                               Output Current De-rating

MAXIMUM OUTPUT CURRENT (A)                 with Heat Sink                         MAXIMUM OUTPUT CURRENT (A)         with Heat Sink and Air Flow (200fpm)

                            15.0                                                                              15.0

                            14.0                                                                              14.0

                            13.0                                                                              13.0

                            12.0   CONDITIONS                                                                 12.0 CONDITIONS
                            11.0   VIN = 12V
                            10.0   TJMAX = 125 C                                                              11.0        VIN = 12V
                             9.0   JA = 12 C/W                                                                10.0        TJMAX = 125 C
                             8.0   13x12x3mm QFN                                                                          JA = 9.5 C/W
                             7.0   No Air Flow                                                                 9.0        13x12x3mm QFN
                             6.0
                             5.0   Heat Sink - Wakefield   VOUT = 1.2V                                        8.0 Air Flow (200fpm)               VOUT = 1.2V
                                                           VOUT = 1.8V                                                                            VOUT = 1.8V
                                   Thermal Solutions       VOUT = 3.3V                                        7.0         Heat Sink - Wakef ield  VOUT = 3.3V
                                                                                                                          Thermal Solutions
                                   P/N 651-B
                                                                                                              6.0 P/N 651-B

                                                                                                              5.0

                                  25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85                                            25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

                                   AMBIENT TEMPERATURE ( C)                                                               AMBIENT TEMPERATURE ( C)

                                   Output Current De-rating                                                          Output Voltage vs. Output Current

MAXIMUM OUTPUT CURRENT (A)         with Heat Sink and Air Flow (400fpm)                                       1.005

                            15.0                                                  OUTPUT VOLTAGE (V)          1.004       VIN = 8V

                            14.0                                                                              1.003       VIN = 10V

                            13.0                                                                              1.002       VIN = 12V

                            12.0 CONDITIONS                                                                   1.001

                            11.0   VIN = 12V                                                                  1.000
                            10.0   TJMAX = 125 C
                                   JA = 8 C/W                                                                 0.999
                             9.0   13x12x3mm QFN

                            8.0 Air Flow (400fpm)                                                             0.998

                            7.0    Heat Sink - Wakef ield  VOUT = 1.2V                                        0.997                               CONDCIOTINODNISTIONS
                                   Thermal Solutions       VOUT = 1.8V                                        0.996                               VOUT_VNIONM==51.0.0VV
                                                           VOUT = 3.3V
                            6.0 P/N 651-B

                            5.0                                                                               0.995
                                                                                                                       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
                                  25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
                                                                                                                                         OUTPUT CURRENT (A)
                                   AMBIENT TEMPERATURE ( C)

                                   Output Voltage vs. Output Current                                                      Output Voltage vs. Output Current

                            1.205                                                                             1.805

OUTPUT VOLTAGE (V)          1.204  VIN = 8V                                       OUTPUT VOLTAGE (V)          1.804       VIN = 8V

                            1.203  VIN = 10V                                                                  1.803       VIN = 10V

                            1.202  VIN = 12V                                                                  1.802       VIN = 12V

                            1.201                                                                             1.801

                            1.200                                                                             1.800

                            1.199                                                                             1.799

                            1.198                                                                             1.798       CONDITIONS
                                                                                                              1.797       VOUT_NOM = 1.8V
                            1.197                          CONDCIOTINODNISTIONS                               1.796       Note: Air flow or heat sink may be required for
                            1.196                          VOUT_VNIONM==51.0.2VV                              1.795       higher currents. See derating curves.

                            1.195                                                                                      0  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
                                     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15                                                             OUTPUT CURRENT (A)

                                                       OUTPUT CURRENT (A)

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Typical Performance Curves

                           Output Voltage vs. Output Current                                                                    Output Voltage vs. Temperature

                    2.505                                                                                           1.204       CONDITIONS
                                                                                                                    1.203       VIN = 8V
OUTPUT VOLTAGE (V)  2.504       VIN = 8V                                             OUTPUT VOLTAGE (V)             1.202       VOUT_NOM = 1.2V

                    2.503       VIN = 10V

                    2.502       VIN = 12V

                    2.501                                                                                           1.201

                    2.500                                                                                           1.200

                    2.499                                                                                           1.199                               LOAD = 0A
                                                                                                                    1.198                               LOAD = 4A
                    2.498 CONDITIONS                                                                                1.197                               LOAD = 8A
                                                                                                                                                        LOAD = 12A
                    2.497       VOUT_NOM = 2.5V
                    2.496       Note: Air flow or heat sink may be required for
                                higher currents. See derating curves.

                    2.495                                                                                           1.196

                           0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15                                                           -40     -15      10      35      60       85

                                     OUTPUT CURRENT (A)                                                                            AMBIENT TEMPERATURE ( C)

OUTPUT VOLTAGE (V)  1.204       Output Voltage vs. Temperature                       OUTPUT VOLTAGE (V)             1.204       Output Voltage vs. Temperature
                    1.203                                                                                           1.203
                    1.202       CONDITIONS                                                                          1.202       CONDITIONS
                                VIN = 10V                                                                                       VIN = 12V
                                VOUT_NOM = 1.2V                                                                                 VOUT_NOM = 1.2V

                    1.201                                                                                           1.201

                    1.200                                                                                           1.200

                    1.199                          LOAD = 0A                                                        1.199                               LOAD = 0A
                    1.198                          LOAD = 4A                                                        1.198                               LOAD = 4A
                    1.197                          LOAD = 8A                                                        1.197                               LOAD = 8A
                                                   LOAD = 12A                                                                                           LOAD = 12A

                    1.196                                                                                           1.196

                           -40  -15        10  35        60                      85                                        -40     -15      10      35      60       85

                                AMBIENT TEMPERATURE ( C)                                                                           AMBIENT TEMPERATURE ( C)

                    1.204       Output Voltage vs. Temperature                       INDIVIDUAL OUTPUT CURRENT (A)       Parallel Current Share Breakdown
                    1.203
                    1.202       CONDITIONS                                                                          20
                                VIN = 14V
OUTPUT VOLTAGE (V)              VOUT_NOM = 1.2V                                                                     17.5        MASTER
                                                                                                                      15        SLAVE
                    1.201                                                                                                       IDEAL
                                                                                                                    12.5

                    1.200                                                                                           10

                    1.199                          LOAD = 0A                                                        7.5                                 CONDITIONS
                    1.198                          LOAD = 4A                                                          5                                 EN23F0QI
                    1.197                          LOAD = 8A
                                                   LOAD = 12A                                                       2.5                                 VIN = 12V
                                                                                                                      0                                 VOUT = 1.2V
                                                                                                                          0
                    1.196

                           -40  -15        10  35        60                      85                                             5       10      15      20  25       30

                                AMBIENT TEMPERATURE ( C)                                                                           TOTAL OUTPUT CURRENT (A)

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Typical Performance Characteristics                                                                     EN23F0QI

             Enable Startup/Shutdown Waveform (0A)               Enable Startup/Shutdown Waveform (5A)

ENABLE                                                           ENABLE

VOUT                                                             VOUT
                                                                 POK
POK
                                                                 LOAD
                     CONDITIONS                                                           CONDITIONS
       VIN = 12V, VOUT = 3.3V, Load = 0A, Css = 47nF
       CIN = 3x22F(1206), COUT = 3x47F(0805)+3x22F(0805)                 VIN = 12V, VOUT = 3.3V, Load = 5A, Css = 47nF
LOAD                                                                        CIN = 3x22F(1206), COUT = 3x47F(0805)+3x22F(0805)

Enable Startup/Shutdown Waveform (10A)                           Enable Startup/Shutdown Waveform (15A)

ENABLE                                                           ENABLE

VOUT                                                             VOUT
POK                                                              POK

LOAD                                                             LOAD
                         CONDITIONS                                                       CONDITIONS

           VIN = 12V, VOUT = 3.3V, Load = 10A, Css = 47nF                   VIN = 12V, VOUT = 3.3V, Load = 15A, Css = 47nF
           CIN = 3x22F(1206), COUT = 3x47F(0805)+3x22F(0805)             CIN = 3x22F(1206), COUT = 3x47F(0805)+3x22F(0805)

           Power Up Waveform (0A)                                           Power Up Waveform (5A)

PVIN                                                             PVIN

VOUT                                                             VOUT
POK                                                              POK

LOAD                                                             LOAD
                       CONDITIONS                                                       CONDITIONS

        VIN = 12V, VOUT = 3.3V, Load = 0A, Css = 47nF,                    VIN = 12V, VOUT = 3.3V, Load = 5A, Css = 47nF,
        CIN = 3x22F(1206), COUT = 3x47F(0805) + 3x22F(0805)            CIN = 3x22F(1206), COUT = 3x47F(0805) + 3x22F(0805)

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                                                                                                                                EN23F0QI

Typical Performance Characteristics                              Output Ripple at 20MHz Bandwidth

                       Power Up Waveform (15A)

                                                                 VOUT = 1V              LOAD = 0A
                                                                 (AC Coupled)

PVIN                                                             VOUT = 1.8V
                                                                 (AC Coupled)
VOUT
POK                                                                VOUT = 3.3V
                                                                   (AC Coupled)
LOAD
                       CONDITIONS                                   20mV / DIV
                                                                               CONDIT IONS
         VIN = 12V, VOUT = 3.3V, Load = 15A, Css = 47nF,
         CIN = 3x22F(1206), COUT = 3x47F(0805) + 3x22F(0805)  VIN = 12V, CIN = 3x22F (1206), COUT = 3x47F + 100F (1206)

Output Ripple at 20MHz Bandwidth                                 Output Ripple at 500MHz Bandwidth

VOUT = 1V     LOAD = 10A                                         VOUT = 1V              LOAD = 0A
(AC Coupled)                                                     (AC Coupled)

VOUT = 1.8V                                                      VOUT = 1.8V
(AC Coupled)                                                     (AC Coupled)

VOUT = 3.3V                                                     VOUT = 3.3V
(AC Coupled)                                                    (AC Coupled)

   20mV / DIV                                                     20mV / DIV

             CONDIT IONS                                                      CONDIT IONS
VIN = 12V, CIN = 3x22F (1206), COUT = 3x47F + 100F (1206)     VIN = 12V, CIN = 3x22F (1206), COUT = 3x47F + 100F (1206)

Output Ripple at 500MHz Bandwidth                                Output Ripple at 500MHz Bandwidth

VOUT = 1V     LOAD = 2A                                          VOUT = 1V              LOAD = 6A
(AC Coupled)                                                     (AC Coupled)

VOUT = 1.8V                                                      VOUT = 1.8V
(AC Coupled)                                                     (AC Coupled)

VOUT = 3.3V                                                      VOUT = 3.3V
(AC Coupled)                                                     (AC Coupled)

20mV / DIV                                                       20mV / DIV

              CONDIT IONS                                                      CONDIT IONS
VIN = 12V, CIN = 3x22F (1206), COUT = 3x47F + 100F (1206)     VIN = 12V, CIN = 3x22F (1206), COUT = 3x47F + 100F (1206)

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Typical Performance Characteristics                                                                  EN23F0QI

Output Ripple at 500MHz Bandwidth                              Load Transient from 0 to 5A (VOUT =1V)

VOUT = 1V     LOAD = 10A                                       VOUT
(AC Coupled)                                                   (AC Coupled)

VOUT = 1.8V
(AC Coupled)

VOUT = 3.3V                                                    LOAD                   CONDITIONS
(AC Coupled)                                                                          VIN = 12V, VOUT = 1.0V
                                                                                      CIN = 3 x 22F (1206)
20mV / DIV                                                                           COUT = 3 x 47F (0805) + 3 x 22F (0805)
                                                                                      Using Best Performance Configuration
              CONDIT IONS
VIN = 12V, CIN = 3x22F (1206), COUT = 3x47F + 100F (1206)

Load Transient from 0 to 10A (VOUT =1V)                        Load Transient from 0 to 15A (VOUT =1V)

VOUT                                                           VOUT
(AC Coupled)                                                   (AC Coupled)

LOAD          CONDITIONS                                       LOAD                   CONDITIONS
              VIN = 12V, VOUT = 1.0V                                                  VIN = 12V, VOUT = 1.0V
              CIN = 3 x 22F (1206)                                                   CIN = 3 x 22F (1206)
              COUT = 3 x 47F (0805) + 3 x 22F (0805)                                COUT = 3 x 47F (0805) + 3 x 22F (0805)
              Using Best Performance Configuration                                    Using Best Performance Configuration

Load Transient from 0 to 5A (VOUT =3.3V)                       Load Transient from 0 to 10A (VOUT =3.3V)

VOUT                                                           VOUT
(AC Coupled)                                                   (AC Coupled)

LOAD          CONDITIONS                                       LOAD                   CONDITIONS
              VIN = 12V, VOUT = 3.3V                                                  VIN = 12V, VOUT = 3.3V
              CIN = 3 x 22F (1206)                                                   CIN = 3 x 22F (1206)
              COUT = 3 x 47F (0805) + 3 x 22F (0805)                                COUT = 3 x 47F (0805) + 3 x 22F (0805)
              Using Best Performance Configuration                                    Using Best Performance Configuration

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Typical Performance Characteristics                                                            EN23F0QI

              Load Transient from 0 to 15A (VOUT =3.3V)  Load Transient from 0 to 5A (VOUT =3.3V)

                   VOUT                                  VOUT
                   (AC Coupled)                          (AC Coupled)

LOAD  CONDITIONS                                         LOAD          CONDITIONS
      VIN = 12V, VOUT = 3.3V                                           VIN = 12V, VOUT = 3.3V
      CIN = 3 x 22F (1206)                                            CIN = 3 x 22F (1206)
      COUT = 3 x 47F (0805) + 3 x 22F (0805)                         COUT = 3 x 47F (1206) + 100F (1206)
      Using Best Performance Configuration                             Using Best Performance Configuration

Load Transient from 0 to 10A (VOUT =3.3V)                Load Transient from 0 to 15A (VOUT =3.3V)

VOUT                                                     VOUT
(AC Coupled)                                             (AC Coupled)

LOAD  CONDITIONS                                         LOAD          CONDITIONS
      VIN = 12V, VOUT = 3.3V                                           VIN = 12V, VOUT = 3.3V
      CIN = 3 x 22F (1206)                                            CIN = 3 x 22F (1206)
      COUT = 3 x 47F (1206) + 100F (1206)                            COUT = 3 x 47F (1206) + 100F (1206)
      Using Best Performance Configuration                             Using Best Performance Configuration

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                                                                                                                           EN23F0QI

Functional Block Diagram

                                                 M/S S_OUT S_IN          BTMP        PG              PVIN

                 UVLO                            Digital I/O     To PLL                                            Linear  AVINO
            Thermal Limit                                                                                       Regulator
            Current Limit

                                                                         Gate Drive                                        NC(SW)
                                                                                                                           VOUT

FADJ                                     (-)     Compensation                                                              BGND
                                            PWM      Network                                                               PGND
                                           Comp                                                                            VDDB
                                                                                                                           EAIN
                                         (+)
                                                                                                                           VFB
                  PLL/Sawtooth
                    Generator                                                                                              POK

                                                                   (-)               Compensation
                                                              Error                      Network
                                                              Amp
                                                                                         Power
                                                                   (+)                    Good
                                                                                          Logic
ENABLE                                                                                               300k
        SS  180k

                           Soft Start                                   Voltage Reference Generator

                                                                                     Band Gap
                                                                                     Reference

                                                                        AVIN  AGND

                                                 Figure 4: Functional Block Diagram

Functional Description                                                  wide loop bandwidth within a small foot print.

Synchronous Buck Converter                                              Protection Features:

The EN23F0QI is a highly integrated synchronous,                        The power supply has the following protection
buck converter with integrated controller, power                        features:
MOSFET switches and integrated inductor. The                            Programmable Over-Current Protection
nominal input voltage (PVIN) range is 4.5V to 14V                        Thermal Shutdown with Hysteresis
and can support up to 15A of continuous output                           Under-Voltage Lockout Protection
current. The output voltage is programmed using
an external resistor divider network. The control                       Additional Features:
loop utilizes a Type IV Voltage-Mode compensation
network and maximizes on a low-noise PWM                                 Switching Frequency Synchronization
topology. Much of the compensation circuitry is                         Programmable Soft-Start
internal to the device. However, a phase lead                            Power OK Output Monitoring
capacitor is required along with the output voltage
feedback resistor divider to complete the Type IV                       Power Up Sequence
compensation network.. The high switching
frequency of the EN23F0QI enables the use of                            The EN23F0QI is designed to be powered by either
small size input and output capacitors, as well as a                    a single input supply (PVIN) or two separate

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supplies: one for PVIN and the other for AVIN.                                                             EN23F0QI
Single Input Supply Application (PVIN):
                                                            schematic for a dual input supply application.
        Figure 5. Single Supply Applications Circuit
The EN23F0QI has an internal linear regulator that          For dual input supply applications, the sequencing
converts PVIN to 3.3V. The output of the linear             of the two input supplies, PVIN and AVIN, is very
regulator is provided on the AVINO pin once the             important. During power up, neither ENABLE nor
device is enabled. AVINO should be connected to             PVIN should be asserted before AVIN. There are
AVIN on the EN23F0QI. In this application, the              two common acceptable turn-on/off sequences for
following external components are required: Place           the device. ENABLE can be tied to AVIN and come
a 1F, X5R/X7R, capacitor between AVINO and                 up with it, and PVIN can be ramped up and down
AGND as close as possible to AVINO. Place a                 as needed. Alternatively, PVIN can be brought high
0.1F, X5R/X7R, capacitor between AVIN and                  after AVIN is asserted, and the device can be
AGND as close as possible to AVIN. In addition,             turned on and off by toggling the ENABLE pin.
place a resistor (RVB) between VDDB and AVIN, as            PVIN may be applied before AVIN if ENABLE is
shown in Figure 5. Enpirion recommends                      toggled after both PVIN and AVIN is applied.
RVB=4.75k. In this application, ENABLE cannot be
asserted before PVIN. If no external enable signal          Enable Operation
is used, tying ENABLE to AVIN meets this
requirement.                                                The ENABLE pin provides a means to enable
Dual Input Supply Application (PVIN and AVIN):              normal operation or to shut down the device. A
                                                            logic high will enable the converter into normal
           Figure 6: Dual Input Supply Application Circuit  operation. When the ENABLE pin is asserted (high)
In this application, place a 0.1F, X7R, capacitor          the device will undergo a normal soft-start, allowing
between AVIN and AGND as close as possible to               the output voltage to rise monotonically into
AVIN. Refer to Figure 6 for a recommended                   regulation. A logic low will disable the converter and
                                                            the device will power down in a controlled manner.
                                                            The ENABLE signal has to be low for at least the
                                                            ENABLE Lockout Time (8ms) in order for the
                                                            device to be re-enabled.

                                                            Pre-Bias Precaution

                                                            The EN23F0QI is not designed to be turned on into

                                                            a pre-biased output voltage. Be sure the output
                                                            capacitors are not charged or the output of the
                                                            EN23F0QI is not pre-biased when the EN23F0QI
                                                            is first enabled.

                                                            Frequency Synchronization

                                                            The switching frequency of the EN23F0QI can be
                                                            phase-locked to an external clock source to move
                                                            unwanted beat frequencies out of band. The
                                                            internal switching clock of the EN23F0QI can be
                                                            phase locked to a clock signal applied to the S_IN
                                                            pin. An activity detector recognizes the presence of
                                                            an external clock signal and automatically phase-
                                                            locks the internal oscillator to this external clock.
                                                            Phase-lock will occur as long as the input clock
                                                            frequency is in the range of 0.8MHz to 1.6MHz.
                                                            When no clock is present, the device reverts to the
                                                            free running frequency of the internal oscillator.
                                                            Adding a resistor (RFS) to the FADJ pin will adjust
                                                            the switching frequency. If a 3K resistor is placed
                                                            on FADJ the nominal switching frequency of the
                                                            EN23F0QI is 1MHz. Figure 7 shows the typical RFS
                                                            resistor value versus switching frequency.

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                                                                                            EN23F0QI

                                  Rfs vs. SW Frequency               value.

                           1.800                                     POK Operation

SWITCHING FREQUENCY (MHz)  1.600                                     The POK signal is an open drain signal (requires a
                                                                     pull up resistor to AVIN or similar voltage) from the
                           1.400                                     converter indicating the output voltage is within the
                                                                     specified range. Typically, a 100k or lower
                           1.200                                     resistance is used as the pull-up resistor. The POK
                                                                     signal will be logic high (AVIN) when the output
                           1.000                                     voltage is above 90% of the programmed voltage
                                                                     level. If the output voltage is below this point, the
                           0.800         CONDITIONS                  POK signal will be a logic low. The POK signal can
                                         VIN = 6V to 12V             be used to sequence down-stream converters by
                                         VOUT = 0.8V to 3.3V         tying to their enable pins.

                           0.600                                     Over-Current Protection (OCP)

                                  0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22     The current limit function is achieved by sensing
                                                                     the current flowing through a sense PFET. When
                                  RFS RESISTOR VALUE (k)             the sensed current exceeds the current limit, both
                                                                     power FETs are turned off for the rest of the
                           Figure 7. RFS versus Switching Frequency  switching cycle. If the over-current condition is
                                                                     removed, the over-current protection circuit will re-
The efficiency performance of the EN23F0QI for                       enable PWM operation. If the over-current condition
various VOUTs can be optimized by adjusting the                      persists, the circuit will continue to protect the load.
switching frequency. Table 1 shows recommended                       The OCP trip point is nominally set as specified in
RFS values for various VOUTs in order to optimize                    the Electrical Characteristics table. In the event the
performance of the EN23F0QI.                                         OCP circuit trips consistently in normal operation,
                                                                     the device enters a hiccup mode. While in hiccup
                           PVIN   VOUT                     RFS       mode, the device is disabled for a short while and
                           12V     1.0V                     3k       restarted with a normal soft-start. The hiccup time
                                   1.2V                   3.3k       is approximately 32ms. This cycle can continue
                                   1.8V                   4.87k      indefinitely as long as the over current condition
                                   2.5V                    10k       persists.
                                   3.3V                    15k       The OCP trip point can be programmed to trip at a
                                                                     lower level via the RCLX pin. The value of the
             Table 1: Recommended RFS Values                         resistor connected between RCLX and ground will
                                                                     determine the OCP trip point. Generally, the higher
Spread Spectrum Mode                                                 the RCLX value, the higher the current limit
                                                                     threshold. Note that if RCLX pin is left open the
The external clock frequency may be swept                            output current will be unlimited and the device will
between 0.8MHz and 1.6MHz at repetition                              not have current limit protection. Reference Table 2
rates of up to 10 kHz in order to reduce EMI                         for a list of recommended resistor values on RCLX
frequency components.                                                that will set the OCP trip point at the typical value of
                                                                     22.5A, also specified in the Electrical
Soft-Start Operation                                                 Characteristics table.

Soft start is a means to ramp the output voltage
gradually upon start-up. The output voltage rise
time is controlled by the choice of soft-start
capacitor, which is placed between the SS pin (pin
78) and the AGND pin (pin 74).

         Rise Time (ms): TR  Css [nF] x 0.06                             VOUT Range         RCLX Value
                                                                     0.6V < VOUT  0.9V         36.5k
During start-up of the converter, the reference                      0.9V < VOUT  1.2V         38.4k
voltage to the error amplifier is linearly increased to              1.2V < VOUT  2.0V         40.2k
its final level by an internal current source of                     2.0V < VOUT  5.0V         45.3k
approximately 10A. Typical soft-start rise time is
~2.8ms with SS capacitor value of 47nF. The rise                     Table 2: Recommended RCLX Values vs. VOUT
time is measured from when VIN > VUVLOR and
ENABLE pin voltage crosses its logic high
threshold to when VOUT reaches its programmed

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Thermal Overload Protection                                                                          EN23F0QI

Thermal shutdown circuit will disable device          fed to the Slave device at its S_IN input. The Slave
operation when the junction temperature exceeds       device acts like an extension of the power FETs in
approximately 150C. After a thermal shutdown         the Master. The inductor in the Slave prevents
event, when the junction temperature drops by         crow-bar currents from Master to Slave due to
approx 20C, the converter will re-start with a       timing delays. Parallel operation in dual supply
normal soft-start.                                    mode is shown in Figure 9. Single supply mode
                                                      operation may also be implemented similarly. Note
Input Under-Voltage Lock-Out (UVLO)                   that only critical components are shown. The red
                                                      text and red lines indicate the important parallel
Internal circuits ensure that the converter will not  operation connections and care should be taken in
start switching until the input voltage is above the  layout to ensure low impedance between those
specified minimum voltage. Hysteresis, input de-      paths. The parallel current matching is illustrated in
glitch and output leading edge blanking ensures       Figure 8.
high noise immunity and prevents false UVLO
triggers.                                             INDIVIDUAL OUTPUT CURRENT (A)       Parallel Current Share Breakdown

Master / Slave (Parallel) Operation:                                                 20

Up to four EN23F0QI devices may be connected in                                      17.5     MASTER
a Master/Slave configuration to handle larger load                                     15     SLAVE
currents. The maximum output current for each                                                 IDEAL
parallel device will need to be de-rated by 20                                       12.5
percent so that no devices will over current due to
current mis-match. The Master device's switching                                     10
clock may be phase-locked to an external clock
source via the S_IN pin or left open and use its                                     7.5                  CONDITIONS
default switching frequency. The device is placed in                                   5                  EN23F0QI
Master mode by pulling the M/S pin low or in Slave
mode by pulling M/S pin high. Note that the M/S pin                                  2.5                  VIN = 12V
is also pulled low for standalone mode. In Master                                      0                  VOUT = 1.2V
mode, the internal PWM signal is output on the                                             0
S_OUT pin. This PWM signal from the Master is                                                 5  10   15  20  25                30

                                                                                                 TOTAL OUTPUT CURRENT (A)

                                                                                           Figure 8. Parallel Current Matching

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                                                                 EN23F0QI

Figure 9. Parallel Operation Illustration

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                                                                                                 EN23F0QI

Application Information                                   Recommended Input Capacitors
Output Voltage Programming and Loop
Compensation                                              Description       MFG                  P/N

The EN23F0QI uses a Type IV Voltage Mode                  22F, 16V, X5R,   Murata  GRM31CR61C226ME15
compensation network. Type IV Voltage Mode                10%, 1206
control is a proprietary Enpirion control scheme that
maximizes control loop bandwidth to deliver               22F, 16V, X5R, Taiyo     EMK316ABJ226ML-T
excellent load transient responses and maintain
output regulation with pin point accuracy. For ease       20%, 1206         Yuden
of use, most of this network has been customized
and is integrated within the device package. The          22F, 25V, X5R,   Murata  GRM32ER61E226KE15L
EN23F0QI output voltage is programmed using a             10%, 1210
simple resistor divider network (RA and RB). The
feedback voltage at VFB is nominally 0.6V. RA is          22F, 25V, X5R, Taiyo     TMK325BJ226MM-T
predetermined based on Table 5 and RB can be
calculated based on Figure 10. The values                 20%, 1210         Yuden
recommended for COUT, CA, RCA and REA make up
the external compensation of the EN23F0QI. It will        Table 3: Recommended Input Capacitors
vary with each PVIN and VOUT combination to
optimize on performance. The EN23F0QI solution            Output Capacitor Selection
can be optimized for either smallest size or highest
performance. Please see Table 5 for a list of             As seen from Table 5, the EN23F0QI has been
recommended RA, CA, RCA, REA and COUT values for          optimized for use with three 47F/1206 plus one
each solution.                                            100F/1206 for best performance. For smallest
                                                          solution size, various combinations of output
     Figure 10: VOUT Resistor Divider & Compensation      capacitance may be used. See Table 5 for details.
                    Components. See Table 5 for details.  Low ESR ceramic capacitors are required with X5R
                                                          or X7R rated dielectric formulation. Y5V or
Input Capacitor Selection                                 equivalent dielectric formulations must not be
                                                          used as these lose too much capacitance with
The EN23F0QI requires three 22F/1206 input               frequency, temperature and bias voltage. Table
capacitor. Low-cost, low-ESR ceramic capacitors           4 contains a list of recommended output capacitors.
should be used as input capacitors for this
converter. The dielectric must be X5R or X7R              Output ripple voltage is determined by the
rated. Y5V or equivalent dielectric formulations          aggregate output capacitor impedance. Capacitor
must not be used as these lose too much                   impedance, denoted as Z, is comprised of
capacitance with frequency, temperature and               capacitive reactance, effective series resistance,
bias voltage. In some applications, lower value           ESR, and effective series inductance, ESL
capacitors are needed in parallel with the larger,        reactance.
capacitors in order to provide high frequency
decoupling. Table 3 contains a list of recommended        Placing output capacitors in parallel reduces the
input capacitors.                                         impedance and will hence result in lower ripple
                                                          voltage.

                                                                            1 = 1 + 1 + ... + 1
                                                                       Z Total Z1 Z 2  Zn

                                                          Recommended Output Capacitors

                                                               Description      MFG                  P/N
                                                          47F, 6.3V, X5R,             GRM31CR60J476ME19L
                                                          20%, 1206         Murata     LMK316BJ476ML-T
                                                                                       ECJ-2FB1A226M
                                                          47F, 10V, X5R,   Taiyo      LMK212BJ226MG-T
                                                          20%, 1206         Yuden

                                                          22F, 10V, X5R,   Panasonic
                                                          20%, 0805
                                                                            Taiyo
                                                          22F, 10V, X5R,   Yuden
                                                          20%, 0805

                                                          100F, 6.3V, X5R, Murata     GRM31CR60J107ME39L

                                                          20%, 1206         Taiyo      JMK316BJ107ML-T
                                                                            Yuden

                                                          Table 4: Recommended Output Capacitors

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                                                                                          EN23F0QI

             Best Performance                                    Smallest Solution Size

             CIN = 3 x 22F/1206                                 CIN = 3 x 22F/1206

      COUT = 3x47F (1206) + 100F(1206)                   VOUT  1.8V, COUT = 22F/0805 + 2x47F/0805
                                                               3.3V > VOUT> 1.8V, COUT = 3x47F/1206

                    RA = 200 k                                       RA = 100 k
              CA RCA REA
PVIN  VOUT   (pF) (k) (k)       Ripple    Deviation  PVIN VOUT CA RCA REA Ripple Deviation
(V)    (V)   15 19 0            (mV)        (mV)
       1.0V   12 22 0            25.6          23    (V) (V) (pF) (k) (k) (mV)            (mV)
14V    1.2V   12 22 0                          35
       1.5V   10 24 0             24           42          1.0V 12 36 Open 15             78
12V    1.8V   18 14 56           26.4          45
       2.5V   12 14 56           28.4          78          1.2V 12 36 Open 18             93
10V    3.3V   18 16 0            31.6         114
       1.0V   15 19 0            37.3          31    14V   1.5V  12  36 Open          22  104
8V    1.2V   15 19 0            21.6          38          1.8V  12  36 Open          25  130
       1.5V   12 22 0            22.7          39
6.6V   1.8V   22 12 56           25.2          41          2.5V 15 27 Open 32             162
       2.5V   15 12 56           25.8          84
5V    3.3V   18 14 0             30          116          3.3V 10 27 Open 46             200
       1.0V   18 14 0            30.8          37
       1.2V   18 16 0            18.8          41          1.0V 22 27 Open 15             84
       1.5V   15 19 0            20.4          42
       1.8V   27 10 56            22           46          1.2V 22 27 Open 18             97
       2.5V   22 10 56           23.6          90
       3.3V   22 10 0            26.5         122    12V   1.5V 18 27 Open 21             118
       1.0V   22 13 0            28.9        17.2
       1.2V   18 15 0            17.2        18.7          1.8V 18 27 Open 24             130
       1.5V   18 15 0            18.7        20.1
       1.8V   39 6 56            20.1        20.9          2.5V 22 27 Open 30             172
       2.5V   27 6 56            20.9        23.6
       3.3V   27 10 0            23.6        22.8          3.3V 15 27 Open 43             213
       1.0V   27 10 0            22.8        13.8
       1.2V   22 13 0            13.8        15.2          1.0V 56 20 Open 15             85
       1.5V   22 13 0            15.2        16.4
       1.8V   47 4 56            16.4        19.6          1.2V 47 20 Open 17             100
       2.5V   39 4 56            19.6        20.4
       3.3V   33 10 0            20.4        21.1    10V   1.5V  39  20 Open          20  120
       1.0V   33 10 0            21.1        12.4          1.8V  33  20 Open          22  140
       1.2V   27 13 0            12.4        13.4
       1.5V   27 13 0            13.4        14.3          2.5V 33 20 Open 29             177
       1.8V   68 1 56            14.3        15.4
       2.5V                      15.4        15.5          3.3V 22 20 Open 41             230
                                 15.5
                                                           1.0V 200 10 Open 14            83

                                                           1.2V 200 10 Open 16            90

                                                     8V 1.5V 150 10 Open 19               107

                                                           1.8V 82 10 Open 20             138

                                                           2.5V 68 10 Open 27             178

                                                           3.3V 39 10 Open 36             239

                                                           1.0V 200 10 Open 13            99

                                                           1.2V 200 10 Open 15            105

                                                     6.6V  1.5V 200 10 Open 17            118

                                                           1.8V 150 10 Open 19            138

                                                           2.5V 100 10 Open 24            183

                                                           3.3V 56 10 Open 32             250

                                                           1.0V 200 10 Open 12            123

                                                           1.2V 200 10 Open 13            132

                                                           1.5V 200 10 Open 16            145
                                                     5V 1.8V 200 10 Open 17
                                                                                          156

                                                           2.5V 100 10 Open 20            216

      3.3V 47 1 56 12.9                   12.9             3.3V 100 10 Open 21            253

Table 5: RA, CA, RCA and REA Values for Various PVIN/VOUT Combinations: Best Performance vs. Smallest Solution
            Size. Use the equations in Figure 10 to calculate RB.

Note 6: Output ripple is measured at no load and nominal deviation is for a 15A load transient step.
Note 7: For compensation values of output voltage in between the specified output voltages, choose compensation values
of the lower output voltage setting.

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Thermal Considerations                                                                                        EN23F0QI

Thermal considerations are important power supply              For VIN = 12V, VOUT = 1.2V at 15A,   80%
design facts that cannot be avoided in the real
world. Whenever there are power losses in a                     = POUT / PIN = 80% = 0.8
system, the heat that is generated by the power
dissipation needs to be accounted for. The Enpirion            PIN = POUT /
PowerSoC helps alleviate some of those concerns.
                                                               PIN  18W / 0.8  22.5W
The Enpirion EN23F0QI DC-DC converter is
packaged in an 8x11x3mm 68-pin QFN package.                    The power dissipation (PD) is the power loss in the
The QFN package is constructed with copper lead                system and can be calculated by subtracting the
frames that have exposed thermal pads. The                     output power from the input power.
exposed thermal pad on the package should be
soldered directly on to a copper ground pad on the             PD = PIN POUT
printed circuit board (PCB) to act as a heat sink.
The recommended maximum junction temperature                        22.5W 18W  4.5W
for continuous operation is 125C. Continuous
operation above 125C may reduce long-term                     With the power dissipation known, the temperature
reliability. The device has a thermal overload                 rise in the device may be estimated based on the
protection circuit designed to turn off the device at          theta JA value (JA). The JA parameter estimates
an approximate junction temperature value of                   how much the temperature will rise in the device for
150C.                                                         every watt of power dissipation. The EN23F0QI has
                                                               a JA value of 13 C/W without airflow.
The EN23F0QI is guaranteed to support the full 4A
output current up to 85C ambient temperature.                 Determine the change in temperature (T) based
The following example and calculations illustrate              on PD and JA.
the thermal performance of the EN23F0QI.
                                                               T = PD x JA
Example:
                                                               T  4.5W x 13C/W = 58.5C  59C
VIN = 12V
                                                               The junction temperature (TJ) of the device is
VOUT = 1.2V                                                    approximately the ambient temperature (TA) plus
                                                               the change in temperature. We assume the initial
IOUT = 15A                                                     ambient temperature to be 25C.

First calculate the output power.                              TJ = TA + T

POUT = 1.2V x 15A = 18W                                        TJ  25C + 59C  84C

Next, determine the input power based on the                   The maximum operating junction temperature
efficiency () shown in Figure 11.                              (TJMAX) of the device is 125C, so the device can
                                                               operate at a higher ambient temperature. The
                     Efficiency vs. Output Current             maximum ambient temperature (TAMAX) allowed can
                                                               be calculated.
                100
                                                               TAMAX = TJMAX PD x JA
                90
                                                                        125C 59C  66C
                80
                                                               The maximum ambient temperature the device can
EFFICIENCY (%)  70                                             reach is 66C given the input and output conditions.
                                                               Note that the efficiency will be slightly lower at
                60                                             higher temperatures and this calculation is an
                                                               estimate.
                50

                40

                30   VOUT = 3.3V  CONDITIONS

                20   VOUT = 1.8V  VIN = 12.0V
                                  AVIN = 3.3V
                     VOUT = 1.2V
                10                Dual Supply

                0
                   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

                                    OUTPUT CURRENT (A)

                     Figure 11: Efficiency vs. Output Current

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                                                                 EN23F0QI

Engineering Schematic

Figure 12: Critical Components Engineering Schematic

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Layout Recommendation                                                                                 EN23F0QI

Figure 13: Top Layer of Engineering Board (Top View).  on the inside wall, making the finished hole size
Recommendation 1: Input and output filter              around 0.20-0.26mm. Do not use thermal reliefs or
capacitors should be placed on the same side of        spokes to connect the vias to the ground plane.
the PCB, and as close to the EN23F0QI package          This connection provides the path for heat
as possible. They should be connected to the           dissipation from the converter.
device with very short and wide traces. Do not use
thermal reliefs or spokes when connecting the          Recommendation 5: Multiple small vias (the same
capacitor pads to the respective nodes. The +V and     size as the thermal vias discussed in
GND traces between the capacitors and the              recommendation 4) should be used to connect
EN23F0QI should be as close to each other as           ground terminal of the input capacitor and output
possible so that the gap between the two nodes is      capacitors to the system ground plane. It is
minimized, even under the capacitors.                  preferred to put these vias along the edge of the
Recommendation 2: The PGND connections for             GND copper closest to the +V copper. These vias
the input and output capacitors on layer 1 need to     connect the input/output filter capacitors to the
have a slit between them in order to provide some      GND plane, and help reduce parasitic inductances
separation between input and output current loops.     in the input and output current loops. If vias cannot
Recommendation 3: The system ground plane              be placed under the capacitors, then place them on
should be the first layer immediately below the        both sides of the slit in the top layer PGND copper.
surface layer. This ground plane should be
continuous and un-interrupted below the converter      Recommendation 6: AVIN is the power supply for
and the input/output capacitors.                       the small-signal control circuits. It should be
Recommendation 4: The thermal pad underneath           connected to the input voltage at a quiet point. In
the component must be connected to the system          Figure 13 this connection is made at the input
ground plane through as many vias as possible.         capacitor.
The drill diameter of the vias should be 0.33mm,
and the vias must have at least 1 oz. copper plating   Recommendation 7: The layer 1 metal under the
                                                       device must not be more than shown in Figure 13.
                                                       Refer to the section regarding Exposed Metal on
                                                       Bottom of Package. As with any switch-mode
                                                       DC/DC converter, try not to run sensitive signal or
                                                       control lines underneath the converter package on
                                                       other layers.

                                                       Recommendation 8: The VOUT sense point should
                                                       be just after the last output filter capacitor. Keep the
                                                       sense trace short in order to avoid noise coupling
                                                       into the node. Contact Enpirion Technical Support
                                                       for any remote sensing applications.

                                                       Recommendation 9: Keep RA, CA, RB, and RCA
                                                       close to the VFB pin (Refer to Figure 13). The VFB
                                                       pin is a high-impedance, sensitive node. Keep the
                                                       trace to this pin as short as possible. Whenever
                                                       possible, connect RB directly to the AGND pins 52
                                                       and 53 instead of going through the GND plane.

                                                       Recommendation 10: Follow all the layout
                                                       recommendations as close as possible to optimize
                                                       performance. Enpirion provides schematic and
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Design Considerations for Lead-Frame Based Modules

Exposed Metal on Bottom of Package

Lead-frames offer many advantages in thermal performance, in reduced electrical lead resistance, and in
overall foot print. However, they do require some special considerations.

In the assembly process lead frame construction requires that, for mechanical support, some of the lead-frame
cantilevers be exposed at the point where wire-bond or internal passives are attached. This results in several
small pads being exposed on the bottom of the package, as shown in Figure 14.

Only the thermal pad and the perimeter pads are to be mechanically or electrically connected to the PC board.
The PCB top layer under the EN23F0QI should be clear of any metal (copper pours, traces, or vias) except for
the thermal pad. The "shaded-out" area in Figure 14 represents the area that should be clear of any metal on
the top layer of the PCB. Any layer 1 metal under the shaded-out area runs the risk of undesirable shorted
connections even if it is covered by soldermask.

The solder stencil aperture should be smaller than the PCB ground pad. This will prevent excess solder from
causing bridging between adjacent pins or other exposed metal under the package. Please consult the
Enpirion Manufacturing Application Note for more details and recommendations.

                                  Figure 14: Lead-Frame exposed metal (Bottom View)
Shaded area highlights exposed metal that is not to be mechanically or electrically connected to the PCB.

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Recommended PCB Footprint

Figure 15: EN23F0QI PCB Footprint (Top View)

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Package and Mechanical

                                          Figure 16: EN23F0QI Package Dimensions (Bottom View)
    Packing and Marking Information: http://www.enpirion.com/resource-center-packing-and-marking-information.htm

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