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EL711DI

器件型号:EL711DI
厂商名称:ENPIRION
厂商官网:http://www.enpirion.com/
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器件描述

1A Fast Transient DC-DC Buck Converter

EL711DI器件文档内容

                                                                                              EL711DI
                                                  1A Fast Transient DC-DC Buck Converter

                                                             With Integrated Silicon Magnetics

Description                                               Features

The EL711DI is the first of a brand new Linear Direct      Output Current up to 1000mA
Replacement (LDRTM) buck regulator family designed         High Efficiency
for the economical replacement of Low Drop-Out             3 x 4.5 x 0.9 mm DFN package
(LDO) linear voltage regulators. The EL711DI is a          Ultra-Fast Transient Response
1000mA Power System-on-Chip, (PowerSoC) switch-            2% Initial Output Voltage Accuracy
mode DC-DC regulator with integrates MOSFETs,             Input Voltage Range: 2.7V to 5.5V
controller, compensation circuit and a proprietary on-    Output Voltage Range 0.6V to VIN VDO
chip silicon inductor. Utilizing a 3x4.5x0.9mm DFN         18MHz Switching Frequency for Ultra Low Ripple
package, the EL711DI offers high efficiency at an
excellent solution size and is a cost-effective               (8mVpp)
alternative to LDOs. With an 18MHz switching               100% IC-level Reliability in a PowerSoC Solution
frequency, the EL711DI is the fastest in-class buck
regulator with the lowest output ripple. Due to its all-   Short-Circuit, UVLO and Thermal Protection
silicon PowerSoC construction, the EL711DI also
offers superior reliability over standard discrete         RoHS compliant, MSL level 3, 260 C reflow
DCDC solutions.
The EL711DI showcases Enpirion's proprietary              Applications
monolithic magnetics-on-silicon inductor technology
and is designed to meet the demand of high                Voltage Rails Using LDO with Thermal Issues
performance digital ASICs, DSPs, and FPGAs found          Cost-Effective Compliance Energy Star Initiative
in servers, routers, switches, and base stations.          High Density Applications with Limited LDO
Enpirion's PowerSoC solution improves system
design and productivity by offering simple board              Footprint
layout, small solution size, low cost, high efficiency,    Very Low Noise and Noise Sensitive Applications
ultra-fast transient response and high performance.       CPU, GPU, DSP, FPGA or Memory Core Voltage

                                                                               Efficiency vs. Output Current

                                                                          100

                                                                          90

                                                                          80

                                                          EFFICIENCY (%)  70

                                                                          60

                                                                          50   VOUT = 2.5V

                                                                          40   VOUT = 1.8V

                                                                          30   VOUT = 1.5V

                                                                          20   VOUT = 1.2V  CONDITIONS

                                                                          10   VOUT = 1.0V  VIN = 3.6V

                                                                          0
                                                                             0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

                                                                               OUTPUT CURRENT (A)

       Figure 1. Simplified Applications Circuit          Figure 2. Highest Efficiency in Smallest Solution Size

07889                                             November 28, 2012                         www.enpirion.com

                                                                                                                   Rev: A
                                                                 EL711DI

Ordering Information

Part Number  Package Markings             TAMBIENT Rating (C)                   Package Description
   EL711DI            L711                      -40 to +85        16-pin (3.0mm x 4.5mm x 0.9mm) DFN T&R
                      L711                                      DFN Evaluation Board
EL711DI-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: White `dot' on top left is pin 1 indicator on top of the device package.

Pin Description

   PIN      NAME                                                     FUNCTION

     1        PVIN  Input power supply. Connect to input power supply and place input filter capacitor(s) between
     2       PGND   this pin and the PGND pin. Refer to Layout Recommendations section for details.
     4       BGND   Power ground. Connect this pin to the ground electrode of the output filter capacitor(s).
     8       VOUT
    13       AGND   Connect to GND plane at all times.
                    Regulated converter output. Connect to the load and place output filter capacitor(s) between
    14         VFB  this pin and the PGND pin. Refer to Layout Recommendations section for details.

    15        AVIN  Analog ground. This is the quiet ground for the internal control circuits and the ground return
            ENABLE  for external feedback voltage divider.
    16              This is the external feedback input pin. A resistor divider connects from the output to AGND.
3, 5, 6,7,     NC   The mid-point of the resistor divider is connected to VFB. A feed-forward capacitor (CA) is
9, 10, 11,          required parallel to the upper feedback resistor (RA). The output voltage regulation is based on
             PGND   the VFB node voltage equal to 0.6V.
    12              Analog input voltage for the control circuits. Connect this pin to the input power supply (PVIN)
    17              at a quiet point.
                    Device enable pin. A high level or floating this pin enables the device while a low level disables
                    the device. A voltage ramp from another power converter may be applied for precision enable.
                    Refer to Power Up Sequencing.
                    NO CONNECT: These pins must be soldered to PCB but not electrically connected to each
                    other or to any external signal, voltage, or ground. These pins may be connected internally.
                    Failure to follow this guideline may result in device damage.
                    Not a perimeter pin. Device thermal pad to be connected to the ground electrode of the input
                    filter capacitor(s) with a wide trace. From that point, vias conduct heat to the system GND
                    plane. Refer to Layout Recommendation section.

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07889                                      November 28, 2012                                              Rev: A
                                                                                      EL711DI

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

Supply Voltage: PVIN, AVIN, VOUT                              VIN   -0.3     6.0         V
Voltages on: ENABLE                                                 -0.3  VIN+ 0.3       V
                                                            TJ-ABS  -0.3                 V
Voltages on: VFB                                             TSTG            2.7         C
Maximum Operating Junction Temperature                              -65     150          C
Storage Temperature Range                                                   150          C
Reflow Temp, 10 Sec, MSL3 JEDEC J-STD-020C                                  260

ESD Rating (based on Human Body Model)                                          2000  V

ESD Rating (Charge Device Model)                                                500   V

Recommended Operating Conditions

                     PARAMETER                           SYMBOL     MIN   MAX         UNITS

Input Voltage Range                                           VIN   2.7     5.5           V
                                                             VOUT   0.6   VIN-VDO         V
Output Voltage Range (Note 1)                                 TA    -40                  C
                                                                    -40     +85          C
Operating Ambient Temperature                                 TJ           +125

Operating Junction Temperature

Thermal Characteristics

                              PARAMETER                  SYMBOL           TYP         UNITS

Thermal Resistance: Junction to Ambient 0 LFM (Note 2)       JA           60          C/W
Thermal Overload Trip Point                                  TJ-TP        +155           C
Thermal Overload Trip Point Hysteresis                                                   C
                                                                           15

Note 1: VDO (dropout voltage) is defined as (ILOAD x Max Dropout Resistance) / 0.375. Maximum VOUT = VIN - VDO. Low VIN
operation beyond the dropout region is not guaranteed. Please refer to Electrical Characteristics Table and Typical
Performance Curves.

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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                                                                                                EL711DI

Electrical Characteristics

NOTE: VIN=5.5V, 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      VIN                                                   2.7         5.5      V
Voltage Range

Under Voltage Lock-  VUVLO_R                                               2.35  2.5   2.65     V
out VIN Rising
                     VUVLO_F                                               2.2   2.35  2.5      V
Under Voltage Lock-  RDO
out VIN Falling    VFB      Input to Output Resistance                         340   500      m
                              TA = 25C
Drop Out Resistance                                                        0.588 0.600 0.612    V

VFB Voltage Initial
Accuracy

Operating Output     VOUT     Note 1                                       0.6         VIN-VDO  V
Voltage Range

Line Regulation      VOUT_LINE 2.7V  VIN  5.5V                                   0.2            %/V

Load Regulation      VOUT_LOAD 0A  ILOAD  1A                                     0.2            %/A

Temperature Variation VOUT_TEMPL -40C  TA  +85C                                24             ppm/C

Output Current       IOUT     Note 1                                       0           1.0      A

                              Subject to Dropout Voltage Limit

Shut-down Current    ISD      ENABLE = Low                                       1.5            A

Over Current                  2.7V  VIN  5.5V
                              0.6V  VOUT  3.3V
Protection (OCP)     ILIM                                                  1.5   2.2            A

Threshold

Feedback Pin Input   IFB      Note 3                                             <100            nA
Current
                                                                                 <100             V
Enable Pin Logic Low VENLO                                                 0     18.5   0.3       V
                                                                                 850   AVIN      nA
Enable Pin Logic High VENHI                                                1.4                  MHz
                                                                                                 s
Enable Pin Current   IENABLE  Note 3

Operating Frequency FOSC

VOUT Rise Time       TRISE                (Note 3 and 4)

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

Note 4: Rise time calculation begins when AVIN > VUVLO and ENABLE = HIGH.

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07889                                      November 28, 2012                                                              Rev: A
                                                                                                                                     EL711DI

Typical Performance Curves

                           Efficiency vs. Output Current                                                         Efficiency vs. Output Current

                90                                                                                        100

                80                                                                                        90

                70                                                                                        80

EFFICIENCY (%)  60                                                                    EFFICIENCY (%)      70

                50                                                                                        60

                40                                                                                        50     VOUT = 2.5V

                                                             VIN = 3.3V                                   40     VOUT = 1.8V

                30   VIN = 4.3V                                                                           30     VOUT = 1.5V

                20   VIN = 5.0V CONDITIONS                                                                20     VOUT = 1.2V  CONDITIONS

                10   VIN = 5.5V                                          VOUT = 1.8V                      10     VOUT = 1.0V  VIN = 3.3V

                0                                                                                            0
                   0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1                                                      0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

                     OUTPUT CURRENT (A)                                                                                          OUTPUT CURRENT (A)

                     Efficiency vs. Output Current                                                                   Efficiency vs. Output Current

                100                                                                                       90

                90                                                                                        80

                80                                                                                        70

EFFICIENCY (%)  70                                                                    EFFICIENCY (%)      60

                60                                                                                        50

                50   VOUT = 2.5V                                                                                 VOUT = 3.3V

                40   VOUT = 1.8V                                                                          40     VOUT = 2.5V

                30   VOUT = 1.5V                                                                          30     VOUT = 1.8V

                20   VOUT = 1.2V                                                                          20     VOUT = 1.5V

                                                                         CONDITIONS                              VOUT = 1.2V  CONDITIONS
                                                                                                                 VOUT = 1.0V  VIN = 4.2V
                10   VOUT = 1.0V                                         VIN = 3.6V                       10

                0                                                                                         0
                   0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
                                                                                                               0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

                     OUTPUT CURRENT (A)                                                                          OUTPUT CURRENT (A)

                           Efficiency vs. Output Current                                                          Output Voltage vs. Output Current

                90                                                                                        1.220

                80                                                                    OUTPUT VOLTAGE (V)  1.215

                70                                                                                        1.210

EFFICIENCY (%)  60                                                                                        1.205

                50                                                                                        1.200

                     VOUT = 3.3V

                40   VOUT = 2.5V

                30   VOUT = 1.8V                                                                          1.195

                20   VOUT = 1.5V                                                                          1.190               CONDITIONS
                                                                                                          1.185               VIN = 3.3V
                10   VOUT = 1.2V                                         CONDITIONS                              VOUT = 1.2V
                     VOUT = 1.0V                                         VIN = 5.0V

                0                                                                                         1.180
                                                                                                                   0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
                     0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
                                                                                                                                    OUTPUT CURRENT (mA)
                     OUTPUT CURRENT (A)

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07889                                                                                  November 28, 2012                                                               Rev: A
                                                                                                                            EL711DI

Typical Performance Curves (Continued)

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

                    1.220                                                                 1.820

OUTPUT VOLTAGE (V)  1.215                                             OUTPUT VOLTAGE (V)  1.815

                    1.210                                                                 1.810

                    1.205                                                                 1.805

                    1.200                                                                 1.800

                    1.195                                                                 1.795

                    1.190       VOUT = 1.2V          CONDITIONS                           1.790        VOUT = 1.8V          CONDITIONS
                    1.185                            VIN = 5.0V                           1.785                             VIN = 3.3V

                    1.180                                                                 1.780
                             0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1                               0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

                                              OUTPUT CURRENT (mA)                                                   OUTPUT CURRENT (mA)

                            Output Voltage vs. Output Current                             1.240        Output Voltage vs. Temperature
                                                                                          1.230
                    1.820                                                                 1.220        CONDITIONS
                                                                                                       VIN = 3.3V
OUTPUT VOLTAGE (V)  1.815                                             OUTPUT VOLTAGE (V)               VOUT_NOM = 1.2V

                    1.810

                    1.805                                                                 1.210

                    1.800                                                                 1.200
                                                                                          1.190
                    1.795                                                                 1.180                             LOAD = 0mA
                                                                                          1.170                             LOAD = 200mA
                    1.790       VOUT = 1.8V          CONDITIONS                           1.160                             LOAD = 400mA
                    1.785                            VIN = 5.0V                                                             LOAD = 800mA
                                                                                                  -40                       LOAD = 1000mA

                    1.780                                                                              -15          10  35  60             85
                             0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
                                                                                                       AMBIENT TEMPERATURE ( C)
                                              OUTPUT CURRENT (mA)

OUTPUT VOLTAGE (V)  1.240       Output Voltage vs. Temperature        OUTPUT VOLTAGE (V)  1.840        Output Voltage vs. Temperature
                    1.230                                                                 1.830
                    1.220                LOAD = 0mA                                       1.820        CONDITIONS
                    1.210                LOAD = 200mA                                                  VIN = 3.3V
                    1.200                LOAD = 400mA                                                  VOUT_NOM = 1.8V
                                         LOAD = 800mA
                                         LOAD = 1000mA                                    1.810

                    1.190                        CONDITIONS                               1.800                             LOAD = 0mA
                    1.180                        VIN = 5V                                 1.790                             LOAD = 200mA
                    1.170                        VOUT_NOM = 1.2V                          1.780                             LOAD = 400mA
                                                                                          1.770                             LOAD = 800mA
                                                                                          1.760                             LOAD = 1000mA

                    1.160                                                                         -40

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

                                AMBIENT TEMPERATURE ( C)                                               AMBIENT TEMPERATURE ( C)

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07889                                                              November 28, 2012                                                                         Rev: A
                                                                                                                           EL711DI

Typical Performance Curves (Continued)

                                 Output Voltage vs. Temperature                                         Output Voltage vs. Input Voltage

                    1.840                LOAD = 0mA                                              1.820
                    1.830                LOAD = 200mA
OUTPUT VOLTAGE (V)  1.820                LOAD = 400mA                        OUTPUT VOLTAGE (V)  1.815
                    1.810                LOAD = 800mA
                    1.800                LOAD = 1000mA                                           1.810

                                                                                                 1.805

                                                                                                 1.800

                                                                                                 1.795

                                                                                                 1.790

                    1.790                                                                        1.785

                                                                                                 1.780

                    1.780                     CONDITIONS                                         1.775  CONDITIONS
                                              VIN = 5V                                           1.770  Load = 0A
                    1.770                     VOUT_NOM = 1.8V                                    1.765

                    1.760        -15  10  35             60      85                              1.760
                            -40                                                                          3.3 3.5 3.7 3.9 4.1 4.3 4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5

                                 AMBIENT TEMPERATURE ( C)                                               INPUT VOLTAGE (V)

                           Output Voltage vs. Input Voltage                                             Output Voltage vs. Input Voltage

                    1.820                                                                        1.820

OUTPUT VOLTAGE (V)  1.815                                                    OUTPUT VOLTAGE (V)  1.815

                    1.810                                                                        1.810

                    1.805                                                                        1.805

                    1.800                                                                        1.800

                    1.795                                                                        1.795

                    1.790                                                                        1.790

                    1.785                                                                        1.785

                    1.780                                                                        1.780

                    1.775                 CONDITIONS                                             1.775  CONDITIONS
                    1.770                 Load = 2600mA                                          1.770  Load = 2100m0mAA
                    1.765                                                                        1.765

                    1.760                                                                        1.760
                            3.3 3.5 3.7 3.9 4.1 4.3 4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5                              3.3 3.5 3.7 3.9 4.1 4.3 4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5

                                      INPUT VOLTAGE (V)                                                 INPUT VOLTAGE (V)

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                                                                                                            EL711DI

Typical Performance Characteristics                                                                 Enable Shutdown Waveform (0A)

                     Enable Startup Waveform (0A)                                             ENABLE                CONDITIONS
                                                                                                      VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V, Load = 0A
                                                                         CONDITIONS
                                                          VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V, Load = 0A  VOUT

                 ENABLE

                  VOUT

LOAD                                                                                          LOAD

        Enable Startup Waveform (1A)                                                                Enable Shutdown Waveform (1A)

                                                     CONDITIONS                               ENABLE                CONDITIONS
                                       VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V, Load = 1A                             VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V, Load = 1A

ENABLE                                                                                        VOUT

VOUT                                                                                                 LOAD

LOAD

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

                                                          CONDITIONS                          ENABLE                CONDITIONS
                                           VIN = 5V, VOUT = 1.8V, Load = 0A                           VIN = 5V, VOUT = 1.8V, Load = 0A

ENABLE                                                                                        VOUT

VOUT                                                                                                 LOAD

LOAD

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                                                                                                   EL711DI

Typical Performance Characteristics (Continued)

      Enable Startup Waveform (1A)                                                           Enable Shutdown Waveform (1A)

                                                  CONDITIONS          ENABLE                               CONDITIONS
                                    VIN = 5V, VOUT = 1.8V, Load = 1A                         VIN = 5V, VOUT = 1.8V, Load = 1A

ENABLE                                                                VOUT

VOUT

LOAD                                                                                         LOAD

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

VOUT = 1.8V   CONDITIONS                                              VOUT = 1.8V                  CONDITIONS
(AC Coupled)  VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V                                 (AC Coupled)                 VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V
10mV / DIV    No Load                                                 10mV / DIV                   Load = 1A

                                                                      Load
                                                                      500mA / DIV

Load
500mA / DIV

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

VOUT = 1.8V   CONDITIONS                                              VOUT = 1.8V                  CONDITIONS
(AC Coupled)  VIN = 5V, VOUT = 1.8V                                   (AC Coupled)                 VIN = 5V, VOUT = 1.8V
10mV / DIV    Load = 0A                                               10mV / DIV                   Load = 1A

                                                                      Load
                                                                      500mA / DIV

Load
500mA / DIV

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                                                                                   EL711DI

Typical Performance Characteristics (Continued)

     Load Transient from 0 to 500mA                   Load Transient from 0 to 1A

VOUT = 1.8V                                      VOUT = 1.8V
(AC Coupled)                                     (AC Coupled)
50mV / DIV                                       50mV / DIV

Load         CONDITIONS                          Load                   CONDITIONS
500mA / DIV  VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V             500mA / DIV            VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V
             CIN = 4.7F (0603)                                         CIN = 4.7F (0603)
             COUT = 10F (0603) + 0.22F (0402)                         COUT = 10F (0603) + 0.22F (0402)

     Load Transient from 0 to 500mA                   Load Transient from 0 to 1A

VOUT = 1.8V                                      VOUT = 1.8V
(AC Coupled)                                     (AC Coupled)
20mV / DIV                                       20mV / DIV

Load         CONDITIONS                          Load                   CONDITIONS
500mA / DIV  VIN = 5V, VOUT = 1.8V               500mA / DIV            VIN = 5V, VOUT = 1.8V
             CIN = 4.7F (0603)                                         CIN = 4.7F (0603)
             COUT = 10F (0603) + 0.22F (0402)                         COUT = 10F (0603) + 0.22F (0402)

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Functional Block Diagram                                                                                                                                    EL711DI

                                                                                                                                                      PVIN       VOUT
                                                                                                                                                                  PGND
     UVLO                                  Logic          P-Drive                                                                                                 BGND
Thermal Limit                             Control       Gate Drive                                                                                                VFB
Current Limit
                                                          N-Drive
                 (+)
                     PWM
                    Comp

                 (-)

                                          Compensation
                                              Network

Sawtooth
Generator

                                                           (-)
                                                   Error
                                                   Amp

                                                            (+)

                                                                 Soft Start

                                          VREF

                                          AVIN AGND              ENABLE

                                          Figure 4: Functional Block Diagram

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                                                                                  EL711DI

Functional Description

Functional Overview                                    emissions from DC-DC converters. The unique,
                                                       leading-edge integrated inductor technology
The EL711DI integrates MOSFET switches, the            provides the optimal solution to complexity, output
PWM controller, gate-drive, controller                 ripple, and costs that plague low power DC-DC
compensation, and a magnetics-on-silicon inductor      converter design with a viable LDO alternative.
into a small 3.0mm x 4.5mm x 0.9mm DFN
package. Advanced package design, along with the       Controller Topology
high level of integration, provides low output ripple
and noise. The EL711DI uses voltage mode               The EL711DI utilizes on-chip Type III Voltage-Mode
control for high noise immunity and load matching      control. Voltage-Mode control is properly
to advanced sub-90nm digital-chip loads. An            impedance matched to digital loads in the sub-
external resistor divider is used to set the output    90nm process technologies that are used in today's
voltage over the 0.6V to 5.0V range. The EL711DI       advanced ICs. It also provides a high degree of
provides exceptional power density for a 1000mA        noise immunity at light load currents so that low
DC-DC converter solution.                              ripple and high accuracy are maintained over the
                                                       entire load range. The very high switching
The key enabler of this revolutionary integration is   frequency allows for a very wide control loop
                                                       bandwidth and hence excellent transient
Enpirion's proprietary high speed power MOSFET         performance.

technology combined with Enpirion's latest

advanced  magnetics-on-silicon            inductor     Soft Start

technology. The advanced MOSFET switches are

implemented in deep sub-micron CMOS generating         Internal soft start circuits limit in-rush current when
                                                       the device starts up from a power down condition or
very low switching loss at ultra-high switching        when the "ENABLE" pin is asserted "high". Digital
                                                       control circuitry limits the VOUT ramp rate to levels
frequencies while allowing monolithic integration.     that are safe for the Power MOSFETS and the
                                                       integrated inductor.
The semiconductor process allows seamless

integration of all switching, control, and inductive

energy storage functions.

The proprietary magnetic-on-silicon technology         The EL711DI has a pre-set, fixed VOUT ramp time.
provides high-density, high-inductance in a very       Therefore, the ramp rate will vary with the output
small footprint on a silicon die. Enpirion magnetics
are carefully matched to the control and               voltage setting. VOUT ramp time is given in the
compensation circuits yielding an optimal solution     Electrical Characteristics Table.
with assured performance over the entire operating
range.                                                 Due to this fixed startup ramp time, large and
                                                       excessive bulk capacitance on the output of the
Protection features include under-voltage lock-out     device can cause an over-current trip condition at
(UVLO), over-current protection (OCP), short circuit   startup. The maximum total capacitance on the
protection, and thermal overload protection.           output, including the output filter capacitor and bulk
                                                       and decoupling capacitances, at the load, is given
                                                       as:

Integrated Inductor: Low-Loss, Low                                COUT_TOTAL_MAX (F) = 718 / VOUT (V)
Noise
                                                       The nominal value for COUT is 10F. See the
The EL711DI utilizes a proprietary low loss            applications section for more details.
integrated inductor technology. The integration of
the inductor greatly simplifies the power supply       Over-Current  and          Short-Circuit
design process. Its inductor on silicon is
manufactured with ultra-low loss alloys capable of     Protections (OCP and SCP)
operating in the 10-20 MHz regime. Alloy shielding
and compact die construction of the inductor silicon   The current limit function is achieved by sensing
die reduces the conducted and radiated noise that      the current flowing in the high-side switch through a
can couple into the traces of the printed circuit      sense P-MOSFET which is compared to a
board. Further, the package layout is optimized to     reference current. When this level is exceeded the
reduce the electrical path length for the high di/dt   high-side P-FET is turned off and the low-side N-
currents that are a major source of radiated           FET is turned on, pulling VOUT low. This condition is
                                                       maintained for approximately 0.2 0.5 ms followed
                                                       by a normal soft start procedure. If the over-current

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condition still persists after soft start, this hiccup                                                    EL711DI
cycle will repeat itself indefinitely until the over-
current condition is removed.                            before AVIN. Tying all three pins together meets
                                                         these requirements.
        Hiccup Mode Over-Current Protection
                                                         Pre-Bias Precaution
         VOUT = 1.0V
         500mV / DIV                                     The EL711DI is not designed to be turned on into a
                                                         pre-biased output voltage. Be sure the output
             Output Current                              capacitors are not charged or the output of the
             2A / DIV                                    EL711DI is not pre-biased when the EL711DI is
                                                         first enabled.
          Figure 5. Hiccup Over-Current Protection
                                                         Enable
Under-Voltage-Lockout (UVLO)
                                                         The ENABLE pin provides a means to enable
During initial power-up the under-voltage-lockout        normal operation or to shut down the device. A
circuit will hold-off the switching circuitry until the  logic high will enable the converter into normal
input voltage reaches a sufficient level to insure       operation. When the ENABLE pin is asserted (high)
proper operation. If the voltage drops below the         the device will undergo a normal soft-start, allowing
UVLO threshold, the lockout circuitry will again         the output voltage to rise monotonically into
disable switching. Hysteresis is included to prevent     regulation. A logic low will disable the converter and
chattering between states.                               the device will power down in a controlled manner.
                                                         Floating the ENABLE pin will cause the regulator to
Power-Up Sequencing                                      be in an indeterminate state. The ENABLE should
                                                         not be left floating.
During power-up, ENABLE should not be asserted
before PVIN, and PVIN should not be asserted             Thermal Shutdown

                                                         When excessive power is dissipated in the chip, the
                                                         junction temperature rises. Once the junction
                                                         temperature exceeds the internal thermal shutdown
                                                         temperature, the thermal shutdown circuit turns off
                                                         the converter output voltage thus allowing the
                                                         device to cool down. When the junction
                                                         temperature decreases by 15C, the device will
                                                         initiate a normal startup process. This process will
                                                         repeat itself if the thermal overload condition is not
                                                         removed.

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                                                                                          EL711DI

Application Information                                         4.7F, 10V, X5R,     MFG                 P/N
                                                                10%, 0603         Murata  GRM188R61A475KE15D
Output Voltage Programming
                                                                4.7F, 10V, X5R,  Taiyo   LMK107BBJ475MKLT
              Figure 6: Typical Application Circuit             10%, 0603         Yuden

The EL711DI uses a simple resistor divider to set               4.7F, 10V, X5R,  AVX     0603ZD475KAT2A
the output voltage. In Figure 6, use 100k for the               10%, 0603
upper resistor (RA). The value of the bottom
resistor, RB in k is then given by:                             0.1F, 10V, X5R,  Taiyo   LMK105BJ104KV-F
                                                                10%, 0402         Yuden
                                                             ,
                                                                Table 1. Recommended Input Capacitors
          Figure 7: Feedback Resistor Network
                                                                Output Filter Capacitor Selection
where, VFB = 0.6V nominal and VOUT is the desired
output voltage. A 22pF MLCC capacitor is required               The output filter is designed as an impedance
in parallel with Ra for proper control loop                     network to provide both bulk (low frequency)
compensation.                                                   filtering as well as impedance attenuation (high
                                                                frequency) switching noise filtering. While only
Input Filter Capacitor Selection                                physical capacitors comprise the network, its high
                                                                frequency equivalent circuit including ESR and ESL
The input capacitor, CIN, should be at least 4.7F in           are taken into account in the design. For bulk
a 0603 MLCC capacitor case. It must be either X5R               charge and stability requirements, the minimum
or X7R or of an equivalent dielectric formulation.              value of COUT must be 10F in a minimum 0603
Since Y5V or equivalent dielectric formulations                 MLCC capacitor case. Peak-to-peak ripple
severely lose capacitance with frequency, bias, and             magnitude can be further reduced as needed by
temperature, they are NOT suitable for high                     adding additional 10F 0603 and 0.22F 0402
frequency switch-mode DC-DC converter input filter              MLCC capacitors.
applications such as the EL711DI.
                                                                The maximum output filter capacitance permitted
                                                                directly at the output pins of the device depends on
                                                                VOUT and is calculated by the equation in the Soft
                                                                Start section. VOUT must be sensed at the last
                                                                output filter capacitor at the EL711DI output pins.
                                                                Wherever the sense location, it should not be at a
                                                                point where an additional secondary LC filter is
                                                                inadvertently created for example by placement of
                                                                capacitors at a distance from one another where
                                                                the intervening trace forms adequate inductance.
                                                                Down-stream filtering past the sense point is
                                                                perfectly acceptable and will not pose any stability
                                                                concerns. In fact the added benefit of the
                                                                EL711DI's high operating frequency is that the
                                                                extra trace inductance will provide further ripple and
                                                                noise attenuation to exceptionally low levels. Of
                                                                course proper hardware design practices must be
                                                                followed to avoid resonances that naturally
                                                                increase noise levels in ANY switch-mode power
                                                                supply system.

                                                                Additional bulk capacitance for decoupling and
                                                                bypass can be placed at the point-of-load as long
                                                                as there is sufficient separation between the VOUT
                                                                sense point and that bulk capacitance.

                                                                Excess total capacitance on the output (Output

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                                                                                   EL711DI

Filter + Bulk) will cause an over-current condition at  10F, 10V, X5R,       MFG                 P/N
startup. Refer to the section on Soft-Start for the     10%, 0603          Murata  GRM188R61A106KE69D
maximum total capacitance on the output.
                                                        10F, 10V, X5R,    Taiyo   LMK107BBJ106MALT
The output capacitor must have an X5R or X7R or         10%, 0603          Yuden
equivalent dielectric formulation. Y5V or equivalent
dielectric formulations exhibit severe, unacceptable    10F, 10V, X5R,    AVX     0603ZD106MAT2A
loss of capacitance with frequency, bias, and           20%, 0603
temperature, as much as 50% or more. They are
NOT suitable for high frequency, switch-mode, DC-       0.22F, 10v, X5R,  Taiyo   LMK105BJ224KV-F
DC converter output filter applications such as the     10%, 0402          Yuden
EL711DI.
                                                        Table 2. Recommended Output Capacitors

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                                                                                   EL711DI

Thermal Considerations                                      PIN = POUT /

Thermal considerations are important power supply           PIN  1.8W / 0.76  2.37W
design facts that cannot be avoided in the real
world. Whenever there are power losses in a                 The power dissipation (PD) is the power loss in the
system, the heat that is generated by the power             system and can be calculated by subtracting the
dissipation needs to be accounted for. The Enpirion         output power from the input power.
PowerSoC helps alleviate some of those concerns.
                                                            PD = PIN POUT
The Enpirion EL711DI DC-DC converter is
packaged in a 3x4.5x0.9mm 16-pin DFN package.                    2.37W 1.8W  0.57W
The DFN package is constructed with copper lead
frames that have exposed thermal pads. The                  With the power dissipation known, the temperature
exposed thermal pad on the package should be                rise in the device may be estimated based on the
soldered directly on to a copper ground pad on the          theta JA value (JA). The JA parameter estimates
printed circuit board (PCB) to act as a heat sink.          how much the temperature will rise in the device for
The recommended maximum junction temperature                every watt of power dissipation. The EL711DI has a
for continuous operation is 125C. Continuous               JA value of 60 C/W without airflow.
operation above 125C may reduce long-term
reliability. The device has a thermal overload              Determine the change in temperature (T) based
protection circuit designed to turn off the device at       on PD and JA.
an approximate junction temperature value of
155C.                                                      T = PD x JA

The following example and calculations illustrate           T  0.57W x 60C/W = 34.2C  34C
the thermal performance of the EL711DI.
                                                            The junction temperature (TJ) of the device is
Example:                                                    approximately the ambient temperature (TA) plus
                                                            the change in temperature. We assume the initial
VIN = 3.3V                                                  ambient temperature to be 25C.

VOUT = 1.8V                                                 TJ = TA + T

IOUT = 1000mA                                               TJ  25C + 34C  59C

First calculate the output power.                           The maximum operating junction temperature
                                                            (TJMAX) of the device is 125C, so the device can
POUT = 1.8V x 1A = 1.8W                                     operate at a higher ambient temperature. The
                                                            maximum ambient temperature (TAMAX) allowed can
Next, determine the input power based on the                be calculated.
efficiency () shown in Figure 8.
                                                            TAMAX = TJMAX PD x JA
                           Efficiency vs. Output Current
                                                                     125C 34C  91C
                90
                                                            The maximum ambient temperature the device can
                80                                          reach is 85C given the input and output conditions.
                                                            Note that the efficiency will be slightly lower at
                70                                          higher temperatures and this calculation is an
                                                            estimate.
EFFICIENCY (%)  60

                50

                40

                30

                20  CONDITIONS

                10  VIN = 3.3V

                    VOUT = 1.8V

                0
                   0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

                    OUTPUT CURRENT (A)

            Figure 8: Efficiency vs. Output Current

For VIN = 3.3V, VOUT = 1.8V at 1A,   76%
= POUT / PIN = 76% = 0.76

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                                                                   EL711DI

Engineering Schematic

Figure 9: Engineering Schematic for Layout Recommendation Section

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Layout Recommendation                                                                                    EL711DI

  Figure 10: Top Layout with Critical Components Only   Recommendation 3: The system ground plane
(Top View). See Figure 9 for corresponding schematic.  should be the first layer immediately below the
                                                        surface layer. This ground plane should be
This layout only shows the critical components and      continuous and un-interrupted below the input
top layer traces for minimum footprint in single-       capacitor and the traces leading up to the device.
supply mode with ENABLE tied to AVIN. Alternate         There needs to be a copper void in layers 1, 2, and
ENABLE configurations need to be connected and          layer 3 under the inductor portion of the EL711.
routed according to customer application. Please        Please see the Gerber files for exact details.
see the Gerber files at www.enpirion.com for details
on all layers. Due to the high switching                Recommendation 4: Multiple small vias should be
frequency, the layout for this part is very             used to connect ground terminal of the input
critical. To ensure success for this product,           capacitor and output capacitors to the system
these layout recommendations and the Enpirion           ground plane. These vias connect the input/output
Gerbers must be followed exactly.                       filter capacitors to the GND plane, and help reduce
Recommendation 1: Input and output filter               parasitic inductances in the input and output current
capacitors should be placed on the same side of         loops.
the PCB, and as close to the EL711 package as
possible. They should be connected to the device        Recommendation 5: AVIN is the power supply for
with very short and wide traces. Do not use thermal     the small-signal control circuits. It should be
reliefs or spokes when connecting the capacitor         connected to the input voltage at a quiet point. In
pads to the respective nodes. The +V and GND            our recommended layout this connection is made
traces between the capacitors and the EL711             on the back side at the input vias just above CIN.
should be as close to each other as possible so         See the Gerber files for exact details. There is also
that the gap between the two nodes is minimized,        a need for a decoupling capacitor CAVIN right next
even under the capacitors.                              to the AVIN and AGND pins.
Recommendation 2: The PGND connections for
the input and output capacitors on layer 1 need to      Recommendation 6: In order to avoid
be separated with the input ground connected            unnecessary ground loops, the copper from the
directly to the thermal pad. The output ground          AGND pin should only connect to CAVIN, RB, and
should be connected directly to the PGND (pin 2).       the via going to the ground plane.
Both input and output ground should have vias to
the system ground planes below. The trace from          Recommendation 7: The layer 1 metal under the
the thermal pad to the input capacitor also carries     device must not be more than shown in Figure 10.
heat from the thermal pad to the ground plane           As with any switch-mode DC/DC converter, try not
through the vias next to CIN.                           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. In our recommended layout this trace
                                                        is on the back side. Please see the Gerber files.

                                                        Recommendation 9: Keep RA, CA, and RB close to
                                                        the VFB pin (Refer to Figure 10). 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 AGND instead of going
                                                        through the GND plane.

                                                        Recommendation 10: Follow all the layout
                                                        recommendations and the Gerber files exactly to
                                                        optimize performance. Verify with Enpirion any
                                                        deviations from our layout recommendations.
                                                        Contact Enpirion Applications Engineering for
                                                        detailed support (techsupport@enpirion.com).

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                                                                 EL711DI

Recommended PCB Footprint

Figure 11: EL711DI PCB Footprint (Top View)

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                                                                 EL711DI

Package and Mechanical

                                       Figure 12: EL711DI Package Dimensions (Bottom View)
Packing and Marking Information: http://www.enpirion.com/resource-center-packing-and-marking-information.htm

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