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EN2342QI

器件型号:EN2342QI
器件类别:半导体    其他集成电路(IC)   
文件大小:16253.25KB,共10页
厂商名称:ENPIRION
厂商官网:http://www.enpirion.com/
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器件描述

voltage regulators - switching regulators 12v, 4A powersoc converter

参数
Manufacturer: Altera
Product Category: Voltage Regulators - Switching Regulators
RoHS: Yes
Input Voltage MAX: 14 V
Switching Frequency: 1 MHz
Output Voltage: 750 mV to 5 V
Output Current: 4 A
Number of Outputs: 1 Output
Maximum Operating Temperature: + 85 C
Mounting Style: SMD/SMT
Package / Case: QFN-68
Brand: Enpirion
Input Voltage: 4.5 V to 14 V
Input Voltage MIN: 4.5 V
Minimum Operating Temperature: - 40 C
Operating Temperature Range: - 40 C to + 85 C
Packaging: Reel
Series: Enpirion
Shutdown: Shutdown
Factory Pack Quantity: 250
Supply Voltage - Min: 4.5 V
Topology: Buck
Type: Synchronous Step Down Converter

EN2342QI器件文档内容

                                                                                 Enpirion Power Datasheet

                                                                                            EN2342QI 4A PowerSoC
                                                                                         Voltage Mode Synchronous
                                                                               PWM Buck with Integrated Inductor

Description                                                          Features

The EN2342QI is a Power System on a Chip                              Integrated Inductor, MOSFETs, Controller
(PowerSoC) DC-DC converter. It integrates MOSFET                      Wide Input Voltage Range: 4.5V 14V
switches, small-signal control circuits, compensation                Guaranteed 4A IOUT at 85C with No Airflow
and an integrated inductor in an advanced 8x11x3mm                   Frequency Synchronization (External Clock)
QFN module. It offers high efficiency, excellent line                1% Initial VOUT Accuracy
and load regulation over temperature and up to the                   High Efficiency (Up to 95%)
full 4A load range. The EN2342QI operates over a                      Output Enable Pin and Power OK signal
wide input voltage range and is specifically designed                Programmable Soft-Start Time
to meet the precise voltage and fast transient                        Pin Compatible with the EN2340/60/62QI
requirements of high-performance products. The                        Under Voltage Lockout Protection (UVLO)
EN2342 features frequency synchronization to an                      Thermal Soft-Shutdown Protection
external clock, power OK output voltage monitor,                      Over Current and Short Circuit Protection
programmable soft-start along with thermal and over                   RoHS Compliant, MSL Level 3, 260oC Reflow
current protection. The device's advanced circuit
design, ultra high switching frequency and proprietary               Applications
integrated inductor technology delivers high-quality,
ultra compact, non-isolated DC-DC conversion.                         FPGA Applications, Core, IO, Transceiver
                                                                      Space Constrained Applications
The Altera Enpirion solution significantly helps in                   Output Voltage Ripple Sensitive Applications
system design and productivity by offering greatly                   Beat Frequency Sensitive Applications
simplified board design, layout and manufacturing                     Servers, Embedded Computing Systems,
requirements. In addition, overall system level
reliability is improved given the small number of                        LAN/SAN Adapter Cards, RAID Storage Systems,
components required with the Altera Enpirion                             Industrial Automation, Test and Measurement,
solution.                                                                and Telecommunications

All Altera Enpirion products are RoHS compliant,
halogen free and are compatible with lead-free
manufacturing environments.

                        22nF        0.22F                                                             Efficiency vs. Output Current

VIN                     PG BTMP VDDB BGND                            VOUT                      95
                                                                                               90
                        PVIN        VOUT                                                       85
                                                                                               80
        RVB             EN2342QI                           COUT                EFFICIENCY (%)  75
       4.75k                                                                                   70
                    ON  ENABLE                                   RA  CA                        65                         Actual Solution Size
              OFF                                                                              60                                  200mm2
22F                                                                                           55
1206                    AVINO                                                                  50      CONDITIONS
                        AVIN                                                                           VIN = 12.0V
                  1F                                                RCA                            0  Dual Supply
       1F                                            VFB
                                                                                                             VOUT = 5.0V
                        SS           PGND
                        PGND        RCLX                                                                     VOUT = 1.8V
                        FQADJ AGND
              47nF                                               RB

                              RFS   RCLX                                                               0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
                                                                                                               OUTPUT CURRENT (A)

              Figure 1. Simplified Application Circuit                         Figure 2. Highest Efficiency in Smallest Solution Size
                                                                                                                    www.altera.com/enpirion

09520                                                            May 21, 2014                                                                   Rev B
                                                                                                                                                    EN2342QI

Ordering Information

Part Number   Package Markings TAMBIENT Rating (C)             Package Description
  EN2342QI                                           68-pin (8mm x 11mm x 3mm) QFN T&R
              EN2342QI      -40 to +85

EVB-EN2342QI  EN2342QI                               QFN Evaluation Board

       Packing and Marking Information: www.altera.com/support/reliability/packing/rel-packing-and-marking.html

Pin Assignments (Top View)

       68 NC
             67 NC
                    66 NC
                           65 NC
                                   64 NC
                                          63 NC(SW)
                                                62 NC(SW)
                                                       61 NC(SW)
                                                               60 AGND
                                                                     59 NC
                                                                            58 FQADJ
                                                                                    57 RCLX
                                                                                          56 SS
                                                                                                 55 EAOUT
                                                                                                        54 VFB
                                                                                                               53 AGND
                                                                                                                      52 AGND
                                                                                                                             51 AVIN
                                                                                                                                    50 ENABLE
                                                                                                                                           49 POK

NC 1                                                 KEEP OUT                                                                                       48 S_OUT
NC 2                                                                                                                                                47 S_IN
NC 3                                                       69                                                                                       46 BGND
NC 4                                                     PGND                                                                                       45 VDDB
NC 5                                                                                                                                                44 BTMP
NC 6          KEEP OUT                                                     KEEP OUT                                                                 43 PG
NC 7                                                                                                                                                42 AVINO
NC 8                                                                                                                                                41 PVIN
NC 9                                                                                                                                                40 PVIN
NC 10                                                                                                                                               39 PVIN
NC 11                                                                                                                                               38 PVIN
NC 12                                                                                                                                               37 PVIN
NC 13                                                                                                                                               36 PVIN
NC 14                                                                                                                                               35 PVIN

       NC 15
              VOUT 16
                     VOUT 17
                            VOUT 18
                                   VOUT 19
                                          VOUT 20
                                                 VOUT 21
                                                        VOUT 22
                                                               VOUT 23
                                                                      VOUT 24

                                                                            NC 25
                                                                                   NC 26
                                                                                           NC(SW) 27
                                                                                                  NC(SW) 28
                                                                                                         PGND 29
                                                                                                                PGND 30
                                                                                                                      PGND 31
                                                                                                                              PGND 32
                                                                                                                                    PGND 33
                                                                                                                                           PGND 34

                                                    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. All pins
including NC pins 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 12 for details.
NOTE C: White `dot' on top left is pin 1 indicator on top of the device package.

09520                       May 21, 2014             www.altera.com/enpirion, Page 2

                                                                                                    Rev B
                                                               EN2342QI Datasheet

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

  1-15,     NC NC    NO CONNECT These pins may be internally connected. Do not connect them to each
25-26,              other or to any other electrical signal. Failure to follow this guideline may result in device
59, 64-   VOUT O     damage.
         NC(SW) NC
   68     PGND G     Regulated converter output. Connect these pins to the load and place output capacitor
16-24               between these pins and PGND pins 29-34.
27-28,    PVIN P
61-63               NO CONNECT These pins are internally connected to the common switching node of the
29-34   AVINO O     internal MOSFETs. They are not to be electrically connected to any external signal, ground,
35-41               or voltage. Failure to follow this guideline may result in damage to the device.
            PG I/O
   42     BTMP I/O   Input/output power ground. Connect these pins to the ground electrode of the input and
          VDDB O     output filter capacitors. See VOUT and PVIN pin descriptions for more details.
   43     BGND G     Input power supply. Connect to input power supply. Decouple with input capacitor to
   44      S_IN I    PGND pins 29-34.
   45    S_OUT O     Internal 3.3V linear regulator output. Connect this pin to AVIN (Pin 51) for applications
   46      POK O     where operation from a single input voltage (PVIN) is required. If AVINO is being used,
   47                place a 1F, X5R/X7R, capacitor between AVINO and AGND as close as possible to
         ENABLE I    AVINO.
   48      AVIN P
          AGND G     PMOS gate. Place a 22nF, X5R/X7R, capacitor between this pin and BTMP. A 560 may
   49      VFB I/O   be used between PVIN and PG to assist in filtering the input rail in noisy systems.
                     Bottom plate ground. See pin 43 description.
   50    EAOUT O
            SS I/O   Internal regulated voltage used for the internal control circuitry. Place a 0.22F, X5R/X7R,
   51                capacitor between this pin and BGND.
52, 53,   RCLX I/O   Ground for VDDB. See pin 45 description.

   60    FQADJ I/O   Digital synchronization input. This pin accepts either an input clock to phase lock the
   54     PGND       internal switching frequency or a S_OUT signal from another EN2342QI. Leave this pin
   55                floating if not used.
   56
                     Digital synchronization output. PWM signal is output on this pin. Leave this pin floating if
   57                not used.
                     Power OK is an open drain transistor (pulled up to AVIN or similar voltage) used for power
   58                system state indication. POK is logic high when VOUT is within -10% of VOUT nominal.
                     Leave this pin floating if not used.
   69                Output enable. Applying a logic high to this pin enables the output and initiates a soft-start.
                     Applying a logic low disables the output. ENABLE logic cannot be higher than AVIN (refer to
                     Absolute Maximum Ratings). Do not leave floating.
                     3.3V Input power supply for the controller. Place a 1F, X5R/X7R, capacitor between AVIN
                     and AGND.
                     Analog ground. This is the ground return for the controller. All AGND pins need to be
                     connected to a quiet ground.

                     External feedback input. The feedback loop is closed through this pin. A voltage divider at
                     VOUT is used to set the output voltage. The mid-point of the divider is connected to VFB. A
                     phase lead network from this pin to VOUT is also required to stabilize the loop.

                     Optional error amplifier output. Allows for customization of the control loop.
                     Soft-start node. The soft-start capacitor is connected between this pin and AGND. The
                     value of this capacitor determines the startup time.

                     Over-current protection. Placement of a resistor on this pin will adjust the 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.
                     Adding a resistor (RFS) to this pin will adjust the switching frequency of the EN2342QI. See
                     Table 1 for suggested resistor values on RFS for various PVIN/VOUT combinations to
                     maximize efficiency. Do not leave floating.
                     Not a perimeter pin. Device thermal pad to be connected to the system GND plane for heat-
                     sinking purposes.

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09520                May 21, 2014                                                Rev B
                                                                                       EN2342QI

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.

                              PARAM ETER                  SYM BOL      M IN    M AX    UNITS
Voltages on : PVIN, VOUT, PG                                           -0.5      15       V
Voltages on: ENABLE, POK                                      TSTG     -0.3               V
Dual Supply PVIN Rising and Falling Slew Rate (Note 1)     TJ-ABS Max        AVIN+0.3
Single Supply PVIN Rising and Falling Slew Rate (Note 1)               3.0       25     V/ms
Pin Voltages AVINO, AVIN, S_IN, S_OUT                                -0.5      10     V/ms
Pin Voltages VFB, SS, EAOUT, RCLX, FQADJ, VDDB, BTMP                 -65      6.0
Storage Temperature Range                                                       2.75      V
Maximum Operating Junction Temperature                                          150       V
Reflow Temp, 10 Sec, MSL3 JEDEC J-STD-020A                                      150       C
ESD Rating (based on Human Body Model)                                          260       C
ESD Rating (based on CDM)                                                                 C
                                                                               2000       V
                                                                                500       V

Recommended Operating Conditions                          SYM BOL      M IN  M AX      UNITS
                                                             PVIN      4.5    14          V
                               PARAM ETER                    AVIN      3.0    5.5         V
Input Voltage Range                                         VOUT      0.75    5          V
AVIN: Controller Supply Voltage                              IOUT             4          A
Output Voltage Range (Note 2)                                 TA      -40   +85          C
Output Current                                                TJ      -40   +125         C
Operating Ambient Temperature
Operating Junction Temperature

Thermal Characteristics

                              PARAM ETER                  SYM BOL            TYP       UNITS
Thermal Resistance: Junction to Ambient (0 LFM) (Note 3)       JA             18        C/W
Thermal Resistance: Junction to Case (0 LFM)                   JC              2        C/W
Thermal Shutdown                                              TSD            150
Thermal Shutdown Hysteresis                                   TSDH            35          C
                                                                                          C

Note 1: PVIN rising and falling slew rates cannot be outside of specification. After the device is powered, the input
voltage transients should be kept under 1V peak-to-peak under all conditions. A noisy input rail will affect device
performance. For accurate power up sequencing, use a fast ENABLE logic (>3V/100s) after both AVIN and PVIN is high.

Note 2: Dropout: Maximum VOUT  VIN - 2.5V

Note 3: Based on 2oz. external copper layers and proper thermal design in line with EIJ/JEDEC JESD51-7 standard for
high thermal conductivity boards.

Electrical Characteristics

NOTE: VIN=12V, Minimum and Maximum values are over operating ambient temperature range (-40C  TA  +85C)
unless otherwise noted. Typical values are at TA = 25C.

PARAMETER  SYMBOL           TEST CONDITIONS                            MIN TYP MAX UNITS

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                                                                                           EN2342QI

PARAMETER                 SYMBOL             TEST CONDITIONS                 MIN    TYP    MAX     UNITS

Operating Input Voltage      PVIN     UVLO is not asserted                    4.5   2.75    14.0       V
Controller Input Voltage     AVIN     UVLO is asserted                        3.0   2.35     5.5       V
AVIN UVLO Rising          AVINUVLOR                                           2.5    400     3.0       V
AVIN UVLO Falling         AVINOVLOF   PVIN=12V, AVIN=3.3V, ENABLE=0V          2.1            2.6       V
AVIN UVLO Hysteresis        AVINHYS   PVIN=12V, AVIN=3.3V, ENABLE=0V                  7      15       mV
AVIN Pin Input Current         IAVIN                                         0.742   3.3              mA
Internal LDO Output         AVINO                                               5     2    0.7575      V
                             IPVINS                                                  300   0.765      mA
Shut-Down Supply             IAVINS                                          0.735  0.750             A
Current                                                                        -5   0.750     5
                          VFB         VIN = 12V, ILOAD = 0, TA = 25C Only                             V
Feedback Pin Voltage                                                           10    3.2     68
                          VFB         4.5V  VIN  14V; 0A  ILOAD  4A             0    47       4        V
Feedback Pin Voltage                                                         4.15
                          IFB         VFB pin input leakage current                   6     0.95      nA
Feedback Pin Input                    (Note 4)                                0.0    100   AVIN
Leakage Current                                                              1.25                     ms
                          tRISE       CSS = 47nF (Note 5 and Note 6)                 200     1.8
VOUT Rise Time                                                                0.9     8      0.8      nF
Soft-Start Capacitor      CSS_RANGE                                                   4      2.5
Range                                                                         1.8    1.0     0.8       A
Output Current Range      IOUT                                                1.8            2.5       A
Over Current Trip Level                                                              90      0.4
Short Circuit Average     IOCP        PVIN=12V, VOUT=1.2V                                  AVIN       mA
Input Current                                                                                 1
Disable Threshold         IIN_AVG_OCP Short = 10m (Note 7)                                             V
ENABLE Threshold                                                                                       V
ENABLE Hysteresis          VDISABLE   ENABLE pin logic Low                                            mV
ENABLE Lockout Time         VENABLE   ENABLE pin logic High                                           ms
ENABLE Input Current        ENHYS                                                                     A
Switching Frequency       TENLOCKOUT  370k internal pull-down (Note 4)                               MHz
External SYNC Clock         IENABLE   RFS =3k
Frequency Lock Range                  Range of SYNC clock frequency (See                             MHz
S_IN Threshold Low          FSW     Table 1)
S_IN Threshold High                 S_IN clock logic low level (Note 4)                              V
S_OUT Threshold Low      FPLL_LOCK  S_IN clock logic high level (Note 4)                             V
S_OUT Threshold High                S_OUT clock logic low level (Note 4)                             V
POK Lower Threshold        VS_IN_LO   S_OUT clock logic high level (Note 4)                            V
POK Output low Voltage      VS_IN_HI  VOUT / VOUT_NOM                                                 %
POK Output Hi Voltage     VS_OUT_LO   With 4mA current sink into POK                                   V
POK VOH Leakage            VS_OUT_HI  PVIN range: 4.5V  VIN  14V                                       V
Current                     POKLT
                             VPOKL                                                                    A
                             VPOKH

                          IPOKL       POK High (Note 4)

Note 4: Parameter not production tested but is guaranteed by design.
Note 5: Rise time calculation begins when AVIN > VUVLO and ENABLE = HIGH.
Note 6: VOUT Rise Time Accuracy does not include soft-start capacitor tolerance.
Note 7: Output short circuit condition was performed with load impedance that is greater than or equal to 10m.

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                                                                                                                            Rev B
                                                                                                                                                                    EN2342QI

Typical Performance Curves

                             Efficiency vs. Output Current                                                                                  Efficiency vs. Output Current

EFFICIENCY (%)      95       VOUT = 5.0V  CONDITIONS                                                    EFFICIENCY (%)      100             VOUT = 5.0V             CONDITIONS
                    90       VOUT = 3.3V  VIN = 12.0V                                                                        95             VOUT = 3.3V             VIN = 8.0V
                    85       VOUT = 2.5V  AVIN = 3.3V                                                                        90             VOUT = 2.5V             ACVOINND=IT3I.O3VNS
                    80       VOUT = 1.2V  Dual Supply                                                                        85             VOUT = 1.2V             DVIuNa=l S8.u0pVply
                    75       VOUT = 1.0V                                                                                     80             VOUT = 1.2V
                    70                                                                                                       75
                    65       0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4                                                                         70             0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
                    60                  OUTPUT CURRENT (A)                                                                   65                      OUTPUT CURRENT (A)
                    55                                                                                                       60
                    50                                                                                                       55
                                                                                                                             50
                         0                                                                                                        0

                             Efficiency vs. Output Current                                                                                       Efficiency vs. Output Current

                    100                                                                                                                 95
                     95
                     90                                                                                                                 90
                     85
                     80                                                                                                                 85
                     75
EFFICIENCY (%)       70                                                                                                 EFFICIENCY (%)  80
                     65
                     60                                                                                                                 75             CONDITIONS
                     55
                     50                                                                                                                 70             VIN = 12.0V
                          0
                             VOUT = 2.5V  CONDITIONS                                                                                                                                         DUAL SUPPLY VOUT = 5.0V
                             VOUT = 1.2V  ADCVVVIIuONNIaN==Nl DS85=..Iu00T3pVVI.Op3lVNyS
                             VOUT = 1.0V                                                                                                65

                                                                                                                                                                                             SINGLE SUPPLY VOUT = 5.0V

                                                                                                                                        60

                                                                                                                                                                                             DUAL SUPPLY VOUT = 1.0V

                                                                                                                                        55

                                                                                                                                                                                             SINGLE SUPPLY VOUT = 1.0V

                                                                                                                                        50

                             0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4                                                                                        0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
                                      OUTPUT CURRENT (A)
                                                                                                                                            OUTPUT CURRENT (A)

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

                    1.010                                                                                                   3.310

OUTPUT VOLTAGE (V)  1.008    VIN = 5V                                                                   OUTPUT VOLTAGE (V)  3.308           VIN = 8V     CONDITIONS
                                                                                                                            3.306           VIN = 12V    VOUT_NOM = 3.3V
                    1.006    VIN = 8V                                                                                       3.304

                    1.004    VIN = 12V

                    1.002                                                                                                   3.302

                    1.000                                                                                                   3.300

                    0.998                                                                                                   3.298

                    0.996                                                                                                   3.296

                    0.994                 CONDCIOTINODNISTIONS                                                              3.294
                    0.992                 VOUT_VNIONM==51.0.0VV
                                                                                                                            3.292

                    0.990                                                                                                   3.290
                            0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0                                                                     0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

                                               OUTPUT CURRENT (A)                                                                                      OUTPUT CURRENT (A)

09520                                                                                     May 21, 2014                                      www.altera.com/enpirion, Page 6

                                                                                                                                                                                           Rev B
                                                                                                                                                 EN2342QI

Typical Performance Curves (Continued)

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

OUTPUT VOLTAGE (V)  1.020        CONDITIONS                 Load = 0A                OUTPUT VOLTAGE (V)  3.320        CONDITIONS                 Load = 0A
                    1.015        VOUT_NOM = 1.0V            Load = 1A                                    3.315        VOUT_NOM = 3.3V            Load = 1A
                    1.010                                   Load = 2A                                    3.310                                   Load = 2A
                    1.005                                   Load = 3A                                    3.305                                   Load = 3A
                                                            Load = 4A                                    3.300                                   Load = 4A
                                                                                                         3.295
                    1.000

                                                                                                         3.290

                    0.995                                                                                3.285

                    0.990                                                                                3.280

                           2     4       6        8 10 12 14 16                                                 2     4       6        8 10 12 14 16

                                         INPUT VOLTAGE (V)                                                                    INPUT VOLTAGE (V)

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 = 8V                                                                             VIN = 10V
                                 VOUT_NOM = 1.2V                                                                      VOUT_NOM = 1.2V

                    1.201                                                                                1.201

                    1.200                                   LOAD = 0A                                    1.200                                   LOAD = 0A
                    1.199                                   LOAD = 1A                                    1.199                                   LOAD = 1A
                    1.198                                   LOAD = 2A                                    1.198                                   LOAD = 2A
                    1.197                                   LOAD = 3A                                    1.197                                   LOAD = 3A
                    1.196                                   LOAD = 4A                                    1.196                                   LOAD = 4A

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

                                    AMBIENT TEMPERATURE ( C)                                                             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 = 12V                                                                            VIN = 14V
                                 VOUT_NOM = 1.2V                                                                      VOUT_NOM = 1.2V

                    1.201                                                                                1.201

                    1.200                                   LOAD = 0A                                    1.200                                   LOAD = 0A
                    1.199                                   LOAD = 1A                                    1.199                                   LOAD = 1A
                    1.198                                   LOAD = 2A                                    1.198                                   LOAD = 2A
                    1.197                                   LOAD = 3A                                    1.197                                   LOAD = 3A
                    1.196                                   LOAD = 4A                                    1.196                                   LOAD = 4A

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

                                    AMBIENT TEMPERATURE ( C)                                                             AMBIENT TEMPERATURE ( C)

09520                                                                  May 21, 2014                                              www.altera.com/enpirion, Page 7

                                                                                                                                                                                Rev B
                                                                                           EN2342QI

Typical Performance Characteristics

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

       VOUT          CONDITIONS                                              VOUT          CONDITIONS
       (AC Coupled)  VIN = 12V                                               (AC Coupled)  VIN = 12V
                     VOUT = 1V                                                             VOUT = 1V
                     IOUT = 2A                                                             IOUT = 2A
                     CIN = 2 x 22F (1206)                                                 CIN = 2 x 22F (1206)
                     COUT = 2 x 47 F (1206)                                               COUT = 2 x 47 F (1206)

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

       VOUT          CONDITIONS                                              VOUT          CONDITIONS
       (AC Coupled)  VIN = 12V                                               (AC Coupled)  VIN = 12V
                     VOUT = 1V                                                             VOUT = 1V
                     IOUT = 4A                                                             IOUT = 4A
                     CIN = 2 x 22F (1206)                                                 CIN = 2 x 22F (1206)
                     COUT = 2 x 47 F (1206)                                               COUT = 2 x 47 F (1206)

       Enable Startup/Shutdown Waveform (0A)                                 Enable Startup/Shutdown Waveform (4A)

       ENABLE                                                                ENABLE

       VOUT                                                                  VOUT

       POK     CONDITIONS                                                    POK
       LOAD    VIN = 12V, VOUT = 1.0V, No Load, Css = 47nF                   LOAD
               CIN = 2 x 22F (1206), COUT = 2 x 47 F (1206)
                                                                                     CONDITIONS
                                                                                     VIN = 12V, VOUT = 1.0V, LOAD = 4A, Css = 47nF
                                                                                     CIN = 2 x 22F (1206), COUT = 2 x 47 F (1206)

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                                                                                                                    EN2342QI

Typical Performance Characteristics (Continued)

             Load Transient from 50mA to 2A                                 Load Transient from 50mA to 4A

       VOUT = 1V                                                      VOUT = 1V
       (AC Coupled)                                                   (AC Coupled)
       20mV / DIV                                                     50mV / DIV

       LOAD          CONDITIONS                                       LOAD          CONDITIONS
                     VIN = 12V, VOUT = 1V                                           VIN = 12V, VOUT = 1V
                     CIN = 22F (1206)                                              CIN = 22F (1206)
                     COUT = 2 x 22F (0805)                                         COUT = 2 x 22F (0805)
                     Small Solution Size Configuration                              Small Solution Size Configuration

                Load Transient from 2A to 4A                               Load Transient from 50mA to 4A

       VOUT = 1.8V                                                    VOUT = 1.8V
       (AC Coupled)                                                   (AC Coupled)
       100mV / DIV                                                    100mV / DIV

       LOAD

                     CONDITIONS                                       LOAD          CONDITIONS
                     VIN = 12V, VOUT = 1.8V                                         VIN = 12V, VOUT = 1.8V
                     CIN = 22F (1206)                                              CIN = 22F (1206)
                     COUT = 2 x 22F (0805)                                         COUT = 2 x 22F (0805)
                     Small Solution Size Configuration                              Small Solution Size Configuration

             Load Transient from 50mA to 3A                                Load Transient from 50mA to 3A

       VOUT = 3.3V                                                    VOUT = 3.3V
       (AC Coupled)                                                   (AC Coupled)
       100mV / DIV                                                    100mV / DIV

       LOAD          CONDITIONS                                       LOAD          CONDITIONS
                     VIN = 12V, VOUT = 3.3V                                         VIN = 12V, VOUT = 3.3V
                     CIN = 22F (1206)                                              CIN = 22F (1206)
                     COUT = 2 x 22F (0805)                                         COUT = 2 x 47F (1206)
                     Small Solution Size Configuration                              Best Performance Configuration

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                                                                                                                                      EN2342QI

Functional Block Diagram

                                               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

       FQADJ                          (-)      Compensation                                                                           BGND
                                         PWM       Network                                                                            PGND
                                         Comp                                                                                         VDDB

                                      (+)                                                                                             EAOUT

               PLL/Sawtooth
                 Generator

                                                                 (-)                                                                  VFB
                                                            Error

                                                            Amp                   Power
                                                                (+)

       SS                                                                         Good                                                POK

                                                                                  Logic                         300k

       ENABLE                            Soft Start                   Voltage Reference Generator

               370k                                                                                  Band Gap
                                                                                                     Reference
                     EN2342QI

                                                                      AVIN        AGND

                                               Figure 4: Functional Block Diagram

Functional Description                                                the use of small size input and output filter
                                                                      capacitors, as well as a wide loop bandwidth within
Synchronous Buck Converter                                            a small foot print.

The EN2342QI is a highly integrated synchronous,                      Protection Features:
buck converter with integrated controller, power
MOSFET switches and inductor. The nominal input                       The power supply has the following protection
voltage (PVIN) range is 4.5V to 14V and can                           features:
support up to 4A of continuous output current. The                     Over-Current and Short Circuit Protection
output voltage is programmed using an external                         Thermal Soft-Shutdown with Hysteresis.
resistor divider network. The control loop utilizes a                  Under-Voltage Lockout Protection
Type IV Voltage-Mode compensation network and
maximizes on a low-noise PWM topology. Much of                        Additional Features:
the compensation circuitry is internal to the device.
However, a phase lead capacitor is required along                      Switching Frequency Synchronization.
with the output voltage feedback resistor divider to                   Programmable Soft-Start
complete the Type IV compensation network.. The                        Power OK Output Monitoring
high switching frequency of the EN2342QI enables
                                                                                                  www.altera.com/enpirion, Page 10

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Modes of Operation                                                                                                                EN2342QI

The EN2342QI is designed to be powered by either                                   Enable Operation
a single input supply (PVIN) or two separate
supplies: one for PVIN and the other for AVIN. The                                 The ENABLE pin provides a means to enable
EN2342QI is not "hot pluggable." Refer to the PVIN                                 normal operation or to shut down the device. A
Slew Rate specification on page 4.                                                 logic high will enable the converter into normal
                                                                                   operation. When the ENABLE pin is asserted (high)
Single Input Supply Application (PVIN Only):                                       the device will undergo a normal soft-start. A logic
                                                                                   low will disable the converter. A logic low will power
                        22nF        0.22F                                         down the device in a controlled manner and the
                                                                                   device is subsequently shut down. The ENABLE
VIN                     PG BTMP VDDB BGND                            VOUT          signal has to be low for at least the ENABLE
                                                                                   Lockout Time (8ms) in order for the device to be re-
                        PVIN        VOUT                                           enabled. To ensure accurate startup sequencing
                                                                                   the ENABLE/DISABLE signal should be faster than
        RVB             EN2342QI                           COUT                    1V/100s. A slower ENABLE/DISABLE signal may
       4.75k                                                                       result in a delayed startup and shutdown response.
                    ON  ENABLE                                   RA  CA            Do not leave ENABLE floating.
              OFF
22F                                                                               Pre-Bias Precaution
1206                    AVINO
                        AVIN                                                       The EN2342QI is not designed to be turned on into
                  1F                                                RCA           a pre-biased output voltage. Be sure the output
       1F                                            VFB                          capacitors are not charged or the output of the
                                                                                   EN2342QI is not pre-biased when the EN2342QI is
              47nF      SS           PGND                        RB                first enabled.
                        PGND        RCLX
                        FQADJ AGND                                                 Frequency Synchronization

                              RFS   RCLX                                           The switching frequency of the EN2342QI can be
                                                                                   phase-locked to an external clock source to move
       Figure 5: Single Input Supply Schematic                                     unwanted beat frequencies out of band. The
                                                                                   internal switching clock of the EN2342QI can be
In single input supply mode, the EN2342QI only                                     phase locked to a clock signal applied to the S_IN
requires one input voltage rail (typically 12V). The                               pin. An activity detector recognizes the presence of
EN2342QI has an internal linear regulator that                                     an external clock signal and automatically phase-
converts PVIN to 3.3V. The output of the linear                                    locks the internal oscillator to this external clock.
regulator is provided on the AVINO pin once the                                    Phase-lock will occur as long as the input clock
device is enabled. AVINO should be connected to                                    frequency is in the range of 0.9MHz to 1.8MHz. The
AVIN. Also, in this single supply application, place a                             external clock frequency must be within 10% of
resistor (RVB) between VDDB and AVIN, as shown                                     the nominal switching frequency set by the RFS
in Figure 5. Altera recommends RVB=4.75k.                                          resistor. It is recommended to use a synchronized
                                                                                   clock frequency close to the typical frequency
Dual Input Supply Application (PVIN and AVIN):                                     recommendations in Table 1. A 3.01k resistor
                                                                                   from FQADJ to ground is recommended for clock
                        22nF        0.22F                                         frequencies within 10% of 1MHz. When no clock
                                                                                   is present, the device reverts to the free running
VIN                     PG BTMP VDDB BGND                            VOUT          frequency of the internal oscillator set by the RFS
                                                                                   resistor.
                        PVIN        VOUT                                           The efficiency performance of the EN2342QI for
                                                                                   various PVIN/VOUT combinations can be optimized
                        EN2342QI                                                   by adjusting the switching frequency. Table 1
                                                                                   shows recommended RFS values for various
                    ON  ENABLE                             COUT  RA                PVIN/VOUT combinations in order to optimize
              OFF       AVINO                                                      performance of the EN2342QI.
22F                    AVIN                                         CA
1206                                                                                                           www.altera.com/enpirion, Page 11
       VAVIN                                          VFB

                                                                     RCA

       1F

              47nF      SS           PGND                        RB
                        PGND        RCLX
                        FQADJ AGND

                              RFS   RCLX

          Figure 6: Dual Input Supply Schematic

In dual input supply mode, two input voltage rails
are required (typically 12V for PVIN and 3.3V for
AVIN). Refer to Figure 6 for the recommended
schematic for a dual input supply application.
Since AVINO is not used, it can be left open.

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                                 Rfs vs. SW Frequency                                                                            EN2342QI

                           1.80                                                   POK Operation

SWITCHING FREQUENCY (MHz)  1.70                                                   The POK signal is an open drain signal (requires a
                                                                                  pull up resistor to AVIN or similar voltage) from the
                           1.60                                                   converter indicating the output voltage is within the
                                                                                  specified range. Typically, a 100k or lower
                           1.50                                                   resistance is used as the pull-up resistor. The POK
                                                                                  signal will be logic high (AVIN) when the output
                           1.40                                                   voltage is above 90% of the programmed voltage
                                                                                  level. If the output voltage is below this point, the
                           1.30                                                   POK signal will be a logic low. The POK signal can
                                                                                  be used to sequence down-stream converters by
                           1.20                                                   tying to their enable pins.

                           1.10                                                   Over-Current Protection (OCP)

                           1.00                                                   The current limit function is achieved by sensing
                                                                                  the current flowing through a high-side sense
                           0.90                CONDITIONS                         PFET. If the current exceeds the OCP threshold,
                           0.80                                                   the switching cycle is terminated and an OCP
                           0.70                VIN = 6V to 12V                    counter is incremented. If the counter value
                                               VOUT = 0.8V to 5.0V                reaches 32 OCP cycles, the device will shut down
                                                                                  as described below. If there are 8 consecutive
                           0.60                                                   cycles that do not exceed the OCP threshold, the
                                                                                  counter will reset. Once the OCP counter has
                                 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30       reached 32 cycles, the MOSFET switches will tri-
                                                                                  state and the soft start capacitor will be discharged.
                                 RFS RESISTOR VALUE (k)                           After approximately 32ms the device will attempt a
                                                                                  restart. If the OCP condition persists, the device
Figure 7. Typical RFS vs. Switching Frequency                                     will enter a hiccup mode until the OCP condition is
                                                                                  removed. The OCP trip point depends on PVIN,
PVIN                             VOUT    RFS   Typical fsw                        VOUT, RCLX, RFS and is meant to protect the
                                 5.0V    30k    1.48 MHz                          device from damage. OCP is not an adjustable
4.5V                             3.3V    15k    1.38 MHz                          threshold. For a list of RCLX values, see Table 2.
  to                             2.5V    10k     1.3 MHz
14V                              1.8V   4.87k   1.15 MHz
                                 1.5V   3.01k    1.0 MHz
                                 1.2V   3.01k    1.0 MHz
                                 <1.0V  3.01k    1.0 MHz

            Table 1: Recommended RFS Values                                       PVIN   VOUT  RCLX                   RFS
                                                                                        5.0V   68.1k                  30k
Spread Spectrum Mode                                                              4.5V  3.3V   61.9k                  22k
                                                                                    to  2.5V                          10k
The external clock frequency may be swept                                         14V          56.2k                 4.87k
between 0.9MHz and 1.8MHz at repetition rates of                                        1.8V   54.9k                 3.01k
up to 10 kHz in order to reduce EMI frequency                                           1.5V   53.6k                 3.01k
components.                                                                             1.2V   46.4k                 3.01k
                                                                                        1.0V   38.3k
Soft-Start Operation
                                                                                  Table 2: Recommended RCLX Values
Soft start is a means to ramp the output voltage
gradually upon start-up. The output voltage rise                                  Note: Do not leave RCLX floating.
time is controlled by the choice of soft-start
capacitor, which is placed between the SS pin (pin                                Thermal Overload Protection
56) and the AGND pin (pin 52). During start-up of
the converter, the reference voltage to the error                                 Thermal shutdown circuit will disable device
amplifier is linearly increased to its final level by an                          operation when the junction temperature exceeds
internal current source of approximately 10A. The                                approximately 150C. The device will go through a
soft-start time is measured from when VIN > VUVLOR                                soft-shutdown and allow the output to discharge in
and ENABLE pin voltage crosses its logic high                                     a controlled manner. This prevents excessive
threshold to when VOUT reaches its programmed
value. The total soft-start time can be calculated by:                                                        www.altera.com/enpirion, Page 12

Soft Start Time (ms): TSS  Css [nF] x 0.067

Typical soft-start time is approximately 3.2ms with
SS capacitor value of 47nF.

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output ringing in the event of a thermal fault                                                        EN2342QI
condition. After a thermal shutdown event, when
the junction temperature drops by approximately        the specified minimum voltage. Hysteresis, input
35C, the converter will re-start with a normal soft-  de-glitch and output leading edge blanking ensures
start.                                                 high noise immunity and prevents false UVLO
                                                       triggers.
Input Under-Voltage Lock-out (UVLO)
                                                                                            VOUT
Internal circuits ensure that the converter will not
start switching until the AVIN input voltage is above              VOUT

Application Information                                                        COUT  RA     CA

Output Voltage Programming and Loop                                                                                    RCA
Compensation                                                           VFB

The EN2342QI uses a Type IV Voltage Mode                                                    VFB = 0.75V
compensation network. Type IV Voltage Mode
control is a proprietary Altera Enpirion control                PGND                 RB  =  VFB x RA
scheme that maximizes control loop bandwidth to                                             VOUT - VFB
deliver excellent load transient responses and         EN2342QI
maintain output regulation with pin point accuracy.
For ease of use, most of this network has been              Figure 8: VOUT Resistor Divider & Compensation
customized and is integrated within the device                            Components. See Table 6 for details.
package.
The EN2342QI output voltage is programmed using        Input Capacitor Selection
a simple resistor divider network (RA and RB). The
feedback voltage at VFB is nominally 0.75V. RA         The EN2342QI requires a 22F/1206 input
depends on Table 6 and RB can be calculated            capacitor. Low-cost, low-ESR ceramic capacitors
based on Figure 8. The values recommended for          should be used as input capacitors for this
COUT, CA, and RCA make up the external                 converter. The dielectric must be X5R or X7R
compensation of the EN2342QI. It will vary with        rated. Y5V or equivalent dielectric formulations
each PVIN and VOUT combination to optimize on          must not be used as these lose too much
performance. The EN2342QI solution can be              capacitance with frequency, temperature and bias
optimized for either smallest size or highest          voltage. In some applications, lower value
performance. Please see Table 6 for a list of          capacitors are needed in parallel with the larger,
recommended RA, CA, RCA, and COUT values for           capacitors in order to provide high frequency
each solution. Since VFB is a sensitive node, do       decoupling. Table 3 contains a list of
not touch the VFB node while the device is in          recommended input capacitors.
operation as doing so may introduce parasitic
capacitance into the control loop that causes the
device to behave abnormally and damage may
occur.

                                                       Recommended Input Capacitors

                                                       De s cr iption    M FG               P/N

                                                       22F, 16V,

                                                       X5R, 10%,       Murata  GRM31CR61C226ME15
                                                       1206

                                                       22F, 16V,

                                                       X5R, 20%, Taiyo Yuden EMK316ABJ226ML-T

                                                       1206

                                                             Table 3: Recommended Input Capacitors

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                                                                                                                                Rev B
Output Capacitor Selection                                                                            EN2342QI

As seen from Table 6, the EN2342QI has been            good to add margin by using a value that is 80% of
optimized for use with either two 47F/1206 or two     the calculated output capacitance value.
22F/0805 output capacitors. Low ESR ceramic
capacitors are required with X5R or X7R rated          COUT_MAX = ITOTAL * dt / dv * 0.8
dielectric formulation. Y5V or equivalent dielectric
formulations must not be used as these lose too        COUT_MAX = Maximum allowable output capacitance
much capacitance with frequency, temperature and       ITOTAL = Max output current of device minus the load
bias voltage. Table 5 contains a list of               during startup
recommended output capacitors. In some                 dv = Change in voltage (which is 0 to VOUT)
applications, extra bulk capacitance is required at
the load. In this case, up to 1000F of bulk           dt = Soft-start time (ms)  Css [nF] x 0.067
capacitance may be used at the load as long as the
minimum ESR between the device output and the          The output capacitance can also influence the
bulk capacitance is maintained. Table 4 shows the      output ripple. Output ripple voltage is determined by
recommended compensation components for                the aggregate output capacitor impedance.
applications that require bulk capacitance at the      Capacitor impedance, denoted as Z, is comprised
load.                                                  of capacitive reactance, effective series resistance,
                                                       ESR, and effective series inductance, ESL
                                                       reactance.

PVIN (V)   VOUT (V)    Min. ESR    Com pensation       Placing output capacitors in parallel reduces the
4.5 to 14     2.5         4m                           impedance and will hence result in lower ripple
                          9m     COUT = 2x47F/1206    voltage.
   10      0.6 to 1.5     7m     Bulk Cap  1000F
           1.5 to 2.5    12m                                                1 = 1 + 1 + ... + 1
   <10     0.6 to 1.5     9m           CA = 100pF      ZTotal Z1 Z 2                      Zn
           1.5 to 2.5                  RA = 250k
                                       RCA = 5k

Table 4: Minimum ESR for Bulk Capacitance at Load      Recommended Output Capacitors

Note that when bulk capacitors are used the                 De s cr iption      M FG                     P/N
converter must work harder during startup in order                          Murata        GRM31CR6 0J4 76 ME19 L
to raise the output voltage from zero volts into       47F, 6.3V, X5R,
regulation. If there is too much output capacitance,   20%, 1206
the device can hit current limit before it is able to
raise the output into regulation. If current limit is  47F, 10V, X5R,      Taiyo         LMK316BJ476ML- T
reached the device stops switching, the output will    20%, 1206            Yuden
be discharged and the cycle repeats itself
indefinitely. The equation below can be used to        22F, 10V, X5R,      Panasonic ECJ-2FB1A226M
estimate the maximum output capacitance allowed        20%, 0805
based on current limit. Since the maximum output
capacitance in the calculation does not account for    22F, 10V, X5R,      Taiyo         LMK212BJ226MG- T
temperature or part to part variations, it is always   20%, 0805            Yuden

                                                       Table 5: Recommended Output Capacitors

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                                                                                          EN2342QI

                      Low VOUT Ripple                             Smallest Solution Size

                      CIN = 1 x 22F/1206

                      COUT = 2 x 47F/1206                        CIN = 1 x 22F/1206
                      RA= 180/(Vout0.5) k                         COUT = 2 x 22F/0805

                      RCA  Nominal Nominal                                 RCA  Nominal   Nominal
                      (k)                                                  (k)   Ripple   Deviation
PVIN   VOUT  CA (pF)       Ripple Deviation               RA (k)  CA (pF)         (mV)
                                                                                             (mV)
                           (mV)             (mV)

       1.0V  10       30   5                47            75      27       0.1  10        34

       1.2V  12       27   6                48            43      39       0.1  13                               33

       1.5V  15       27   5                53            56      39       0.1  15                               38

14V    1.8V  22       27   6                54            56      39       0.1  18                               41

       2.5V  27       24   8                55            51      39       0.1  26                               59

       3.3V  39       18   11               63            51      33       0.1  35                               63

       5.0V  47       8.2  18               97            75      22       5.1  42        115

       1.0V  18       22   4                48            27      47       0.1  10        35

       1.2V  22       22   5                49            75      47       0.1  13                               37

       1.5V  27       20   5                53            75      47       0.1  15                               38

12V    1.8V  33       20   6                54            75      47       0.1  17                               44

       2.5V  47       18   7                54            56      47       0.1  25                               59

       3.3V  56       15   10               66            51      39       0.1  32                               63

       5.0V  56       10   16               99            75      22       5.1  39        128

       1.0V  33       18   3                45            27      82       0.1  9         35

       1.2V  39       18   4                46            30      100      0.1  13                               39

       1.5V  47       18   5                54            30      100      0.1  14                               43

10V    1.8V  56       16   6                56            30      100      0.1  17                               50

       2.5V  68       12   7                57            75      56       0.1  26                               70

       3.3V  82       10   9                68            56      47       0.1  30                               83

       5.0V  100      4.3  14               98            75      33       5.1  33        140

       1.0V 100       8.2  3                51            100     100      0.1  10        41

       1.2V  100      8.2  4                51            100     100      0.1  12                               43

       1.5V  100      8.2  4                54            100     100      0.1  14                               46

8.0V   1.8V  100      8.2  5                57            100     100      0.1  16                               53

       2.5V  100      8.2  6                64            91      82       0.1  23                               71

       3.3V  100      8.2  8                70            75      56       0.1  25                               85

       5.0V  100      8.2  10               110           75      56       5.1  30        127

       1.0V 100       8.2  3                60            100     100      0.1  9         46

       1.2V  100      8.2  4                63            100     100      0.1  12                               51

6.6V   1.5V  100      8.2  4                65            100     100      0.1  14                               56
       1.8V  100      8.2  5
                                            68            100     100      0.1  16                               61

       2.5V  100      8.2  5                75            100     100      0.1  19                               83

       3.3V  100      8.2  6                85            91      82       0.1  22        106

       1.0V 100       8.2  3                73            100     100      0.1  9         56

       1.2V  100      8.2  3                75            100     100      0.1  11                               63

5V     1.5V  100      8.2  4                76            100     100      0.1  13                               70

       1.8V  100      8.2  4                80            100     100      0.1  13                               78

       2.5V  100      8.2  4                88            100     100      0.1  14                               98

Table 6:RA, CA, and RCA Values for Various PVIN/VOUT Combinations: Low VOUT Ripple vs. Smallest Solution Size. See

           Figure 8. Use the equation in Figure 8 to calculate RB (for low VOUT ripple option). Output Ripple is measured at
           no load and Nominal Deviation is for a 2A load transient step in one direction. 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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                                                                                                                            Rev B
Thermal Considerations                                                                                                     EN2342QI

Thermal considerations are important power supply                           For VIN = 12V, VOUT = 3.3V at 4A,   91%
design facts that cannot be avoided in the real
world. Whenever there are power losses in a                                  = POUT / PIN = 91% = 0.91
system, the heat that is generated by the power
dissipation needs to be accounted for. The Altera                           PIN = POUT /
Enpirion PowerSoC helps alleviate some of those                             PIN  13.2W / 0.9  14.51W
concerns.
                                                                            The power dissipation (PD) is the power loss in the
The Altera Enpirion EN2342QI DC-DC converter is                             system and can be calculated by subtracting the
packaged in an 8x11x3mm 68-pin QFN package.                                 output power from the input power.
The QFN package is constructed with copper lead
frames that have exposed thermal pads. The                                  PD = PIN POUT
exposed thermal pad on the package should be
soldered directly on to a copper ground pad on the                               14.51W 13.2W  1.31W
printed circuit board (PCB) to act as a heat sink.                          With the power dissipation known, the temperature
The recommended maximum junction temperature                                rise in the device may be estimated based on the
for continuous operation is 125C. Continuous                               theta JA value (JA). The JA parameter estimates
operation above 125C may reduce long-term                                  how much the temperature will rise in the device for
reliability. The device has a thermal overload                              every watt of power dissipation. The EN2342QI has
protection circuit designed to turn off the device at                       a JA value of 18 C/W without airflow.
an approximate junction temperature value of
150C.                                                                      Determine the change in temperature (T) based
                                                                            on PD and JA.
The EN2342QI is guaranteed to support the full 4A
output current up to 85C ambient temperature.                              T = PD x JA
The following example and calculations illustrate
the thermal performance of the EN2342QI.                                    T  1.31W x 18C/W = 23.5C  24C
                                                                            The junction temperature (TJ) of the device is
Example:                                                                    approximately the ambient temperature (TA) plus
                                                                            the change in temperature. We assume the initial
VIN = 12V                                                                   ambient temperature to be 25C.

VOUT = 3.3V                                                                 TJ = TA + T

IOUT = 4A                                                                   TJ  25C + 24C  49C
                                                                            The maximum operating junction temperature
First calculate the output power.                                           (TJMAX) of the device is 125C, so the device can
                                                                            operate at a higher ambient temperature. The
POUT = 3.3V x 4A = 13.2W                                                    maximum ambient temperature (TAMAX) allowed can
                                                                            be calculated.
Next, determine the input power based on the
efficiency () shown in Figure 9.                                            TAMAX = TJMAX PD x JA

                100      Efficiency vs. Output Current                               125C 24C  101C
                 90                                      91%
                 80                                                         The maximum ambient temperature the device can
EFFICIENCY (%)   70                                                         reach is 101C given the input and output
                 60                                                         conditions. Note that the efficiency will be slightly
                 50                                                         lower at higher temperatures and this calculation is
                 40                                                         an estimate.
                 30
                 20      VOUT = 3.3V  CONDITIONS
                 10                   VIN = 12.0V
                   0
                      0  0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
                                  OUTPUT CURRENT (A)

                Figure 9: Efficiency vs. Output Current

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                                                                EN2342QI

Engineering Schematic

       Figure 10: Engineering Schematic with Engineering Notes

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                                                                                      Rev B
                                                                                     EN2342QI

Layout Recommendation                                   Recommendation 4: The thermal pad underneath
                                                        the component must be connected to the system
Figure 11: Top Layer Layout with Critical Components    ground plane through as many vias as possible.
(Top View). See Figure 10 for corresponding schematic.  The drill diameter of the vias should be 0.33mm,
This layout only shows the critical components and      and the vias must have at least 1 oz. copper plating
top layer traces for minimum footprint in single-       on the inside wall, making the finished hole size
supply mode. Alternate circuit configurations &         around 0.20-0.26mm. Do not use thermal reliefs or
other low-power pins need to be connected and           spokes to connect the vias to the ground plane.
routed according to customer application. Please        This connection provides the path for heat
see the Gerber files at www.altera.com for details      dissipation from the converter.
on all layers.
Recommendation 1: Input and output filter               Recommendation 5: Multiple small vias (the same
capacitors should be placed on the same side of         size as the thermal vias discussed in
the PCB, and as close to the EN2342QI package           recommendation 4) should be used to connect
as possible. They should be connected to the            ground terminal of the input capacitor and output
device with very short and wide traces. Do not use      capacitors to the system ground plane. It is
thermal reliefs or spokes when connecting the           preferred to put these vias along the edge of the
capacitor pads to the respective nodes. The +V and      GND copper closest to the +V copper. These vias
GND traces between the capacitors and the               connect the input/output filter capacitors to the
EN2342QI should be as close to each other as            GND plane, and help reduce parasitic inductances
possible so that the gap between the two nodes is       in the input and output current loops. If vias cannot
minimized, even under the capacitors.                   be placed under the capacitors, then place them on
Recommendation 2: The PGND connections for              both sides of the slit in the top layer PGND copper.
the input and output capacitors on layer 1 need to
have a slit between them in order to provide some       Recommendation 6: AVIN is the power supply for
separation between input and output current loops.      the small-signal control circuits. AVINO powers
Recommendation 3: The system ground plane               AVIN in single supply mode. AVIN and AVINO
should be the first layer immediately below the         should have a decoupling capacitor close to each
surface layer. This ground plane should be              of their pins. Refer to Figure 11.
continuous and un-interrupted below the converter
and the input/output capacitors.                        Recommendation 7: The layer 1 metal under the
                                                        device must not be more than shown in Figure 11.
                                                        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.

                                                        Re comme ndation 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 Altera MySupport for any
                                                        remote sensing applications.

                                                        Recommendation 9: Keep RA, CA, RB, and RCA
                                                        close to the VFB pin (Refer to Figure 11). 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. Altera provides schematic and layout

                                                        reviews for all customer designs. Contact Altera

                                                        MySupport  for  detailed     support

                                                        (www.altera.com/mysupport).

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09520  May 21, 2014                                                                  Rev B
                                                    EN2342QI

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 12.

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 EN2342QI should be clear of any metal (copper pours, traces, or vias) except for
the thermal pad. The "shaded-out" area in Figure 12 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 12: Lead-Frame exposed metal (Bottom View)
       Shaded area highlights exposed metal that is not to be mechanically or electrically connected to the PCB.

09520  May 21, 2014  www.altera.com/enpirion, Page 19

                                                                      Rev B
                                         EN2342QI

Recommended PCB Footprint

                                             Figure 13: EN2342QI PCB Footprint (Top View)
The solder stencil aperture for the thermal pad (shown in blue) is based on Altera's manufacturing recommendations

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                                      EN2342QI

Package and Mechanical

                                       Figure 14: EN2342QI Package Dimensions (Bottom View)

    Packing and Marking Information: www.altera.com/support/reliability/packing/rel-packing-and-marking.html

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