电子工程世界电子工程世界电子工程世界

产品描述

搜索
 

EN5310

器件型号:EN5310
厂商名称:ENPIRION
厂商官网:http://www.enpirion.com/
下载文档

器件描述

1A Voltage Mode Synchronous Buck PWM DC-DC Converter

文档预览

EN5310器件文档内容

                                                             EN5310

                                  1A Voltage Mode Synchronous Buck PWM
                                                                   DC-DC Converter

ENPIRION

Description                                                  Features

The EN5310 is a Power System on a Chip DC-DC                  1000mA output current capacity
converter. It is specifically designed to meet the            External inductor is NOT required
precise voltage and fast transient requirements of            Lead-Free packaging
present and future high-performance, low-power                5MHz operating frequency
processor, DSP, FPGA, memory boards and system                More than 90% efficient
level applications in a distributed power architecture.       VOUT accuracy of 2% over line, load and
Advanced circuit techniques, ultra high switching
frequency, and very advanced, high-density,                      temperature
integrated circuit and proprietary inductor technology       1/2 the board area of discrete component solutions
deliver high-quality, ultra compact, non-isolated DC-         Very fast transient response
DC conversion. Operating this converter requires only         All high speed switching signals contained inside
three external components that include small value
input and output ceramic capacitors and a soft-start             the part
capacitor.                                                    Wide input voltage range of 2.375V to 5.5V
                                                             Digital voltage selector with options for common
The EN5310 significantly helps in system design and
productivity by offering greatly simplified board                output voltages from 0.8V to 3.3V
design, layout and manufacturing requirements. In             External resistor divider and OVP option for
addition, a reduction in the number of vendors
required for the complete power solution helps to                programming output voltages from 0.9V to 4.0V
enable an overall system cost savings.                        Output enable pin and Power OK signal
                                                             Programmable soft-start time
                                                             Programmable over-current protection
                                                             Thermal shutdown, short circuit, over-voltage and

                                                                 under-voltage protection

Typical Application Circuit                                  Applications

VIN        PVIN        VS0        VID Output                  VOIP phones, video telephones
     10F                         Voltage Select             Broadband, networking, LAN/WAN, optical
           AVIN        VS1
                                                    VOUT         telecommunications equipment
                       VS2                22F                Point of load regulation for low-power processors,

           POK                                                   network processors, DSPs, FPGAs, and ASICs
                    VSENSE                                    Low voltage, distributed power architectures with

                                                                 2.5V, 3.3V or 5V rails

           SS          VOUT

                                                             Ordering Information

           15nF                                               Part Number  Temp Rating (C)  Package
                                                             EN5310DC
                       AGND PGND                             EN5310DC-T    0 to 70           36-pin DFN
                                                             EN5310DI
                                                             EN5310DI-T    0 to 70           36-pin DFN T&R
                                                             EN5310DC-E
                                                                           -40 to +85        36-pin DFN

                                                                           -40 to +85        36-pin DFN T&R

                                                                           DFN Evaluation Board

Rev 0.95 March 2005                                     1                                  www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005     EN5310

Pin Configuration

This diagram is a top-view of the component and represents the on-board layout requirements for the
landing pads and thermal connection points. Specific dimensions for the pads are presented on page 10.
Pin 1 of the device is signified by the white dot marked on the top of the device.

Block Diagram

                       2  www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005                                                                   EN5310

Typical Efficiency

VIN = 3.3V and VOUT = 2.5V

                              100%

        90%

        80%

        70%

        60%

        50%

        40%                         200      400  600           800     1000      1200
               0

                                             Output Current (mA)

Absolute Maximum Ratings

CAUTION: Stresses in excess of the absolute maximum ratings can cause permanent damage to the device.
Exposure to absolute maximum ratings for extended periods can adversely affect device reliability.

                       PARAMETER                                SYMBOL MIN MAX UNITS

Input Supply Voltage                                            VIN     -0.5 6.5        V
Input Voltage Enable
Input Voltage VS0, VS1 & VS2 (Note 1)                                 -0.5 VIN        V

                                                                        -0.5 2.8        V

Storage Temperature Range                                       TSTG    -65 150         C

Operating Junction Temperature                                    TJ              150   C

MSL per JEDEC J-STD-020A Level 3 (Note 2)                                         240   C

ESD Rating (based on Human Body Model)                                            2000  V

NOTES:

1. VS0, VS1 and VS2 pins have an internal pull-up resistor, only ground potentials should be placed on them as required.

2. Evaluation for MSL3 at 255C in process.

Thermal Characteristics                                         SYMBOL  TYPICAL UNITS
                                                                    JA
                                  PARAMETER                         JC        36        C/W
           Thermal Resistance: Junction to Ambient (0 LFM)
           (Note 3)                                                           6         C/W
           Thermal Resistance: Junction to Case (0 LFM)
NOTES:

     3. Based on a four-layer board and proper thermal design.

                                                  3                                     www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005                                                             EN5310

Electrical Characteristics

NOTE: VIN=3.3V and over operating temperature range unless otherwise noted. Typical values are at TA =
25C.

PARAMETER SYMBOL                 TEST CONDITIONS                      MIN TYP MAX                                UNITS
                                                                                                                    V
Operating Input        VIN                                            2.375                                5.5     mA
Voltage                                                                                                            mA

Quiescent Supply       IQ        No switching, AVIN = 3.3V,                  15                                   MHz
Current                          PVIN = 3.3V, ENABLE=0V                                                            C

No-Load Operating      INL       Includes PWM, gate drive and                35                                     V
Current                          inductor ripple current.                                                           %
                                                                                                                   mV
Switching              FOSC                                                  5                                     mV
Frequency                                                                                                          mV
                                                                                                                   mV
Thermal Overload       TJ                                                    160                                    %
Trip Point
                                                                                                                   mV
VOUT
                                                                                                                   mA
Range                  VOUT Using external voltage divider            0.9
                                                                                                                    V
Accuracy               VOUT Over line, load and temperature                                                2.0      V

Line Regulation        VOUT VIN = 2.5 to 5.0 volts                           3                                      V
                                                                                                                    V
Load Regulation        VOUT ILOAD = 0 to 1A                                  3

Temperature            VOUT      TA= 0 to 70C                               TBD
Regulation             VOUT      TA= -40 to 85C                             TBD

Transient Response (IOUT = 0% to 100% or 100% to 0% of Rated Load)

Peak Deviation         VOUT VIN = 5V, 1.2V < VOUT < 3.3V                     2                             5

Output Voltage Ripple

                                 VIN = 5.0V, VOUT = 1.2V, IOUT = 1A,

Peak-to-peak           VOUT-PP COUT = 20uF, 2 x 10F X5R or X7R              12

                                 ceramic capacitors

Maximum Continuous Output Current (Note 4)

Output Current         IOUT                                                                                1000

Enable Operation

Disable Threshold      VDISABLE  Max voltage to ensure the converter                                       0.8
                                 is disabled

Enable Threshold       VENABLE   Min voltage to ensure the converter  1.8
                                 is enabled

Power OK Operation

POK low voltage        VPOK IPOK = 1mA                                                                     0.4

Max POK Voltage        VPOK Supply voltage applied to POK                                                  5.5

NOTES:

4. Maximum output current may need to be de-rated, based on operating condition, to meet TJ requirements.

                                                     4                            www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005                                                     EN5310

Pin Descriptions

PIN NAME                                                        FUNCTION

1       NC             NO CONNECT Do not electrically connect this pin to PCB. See Note 5.

2       XFB            External feedback voltage input. Option for programming the output voltage with a
                       resistor divider on VOUT.

3       VSENSE         Remote voltage sense input. Connect this pin to the load voltage at the point to be
                       regulated.

4       NC             NO CONNECT Do not electrically connect this pin to PCB. See Note 5.

5       NC             NO CONNECT Do not electrically connect this pin to PCB. See Note 5.

6 ENABLE Enable input. An input high enables operation. An input low disables operation.

7       NC             NO CONNECT Do not electrically connect this pin to PCB. See Note 5.

                       Over-Voltage set-point input. When using an external voltage divider and the XFB pin. When

8       XOV            VS0, VS1 and VS2 are left OPEN or pulled high, an additional voltage divider separate from
                       the XFB pin is required to set the OVP set-point. In this mode, the OVP function is disabled if

                       this voltage divider is not present.

9

10      PGND Power ground for the power stage circuits.
11

12

13

14

15      VOUT Voltage and power output.

16

17

18

19      NC             NO CONNECT Do not electrically connect this pin to PCB. See Note 5.

20

21      PGND Power ground for the power stage circuits.
22

23

24      NC             NO CONNECT Do not electrically connect this pin to PCB. See Note 5.

25

26      PVIN Power voltage input for the power stage circuits.
27

28

29      VS2            Voltage select line 2 input. See Table 1.

30      ROCP Over-Current trip point adjust input. Used for adjusting the OCP trip point.

31      VS1            Voltage select line 1 input. See Table 1.

32      AVIN Analog voltage input for the controller circuits.

33      AGND Analog ground for the controller circuits.

34      VS0            Voltage select line 0 input. See Table 1.

35      POK            Power OK is an open drain transistor for power system state indication.

36      SS             Soft-Start node. A capacitor is connected between this pin and AGND.

NOTES:

5. This pin is used for engineering test purposes and reserved for future use. Solder, but do not electrically connect this pin to

    the PCB.

                                                             5            www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005                                                                                     EN5310

Theory of Operation                                         Use an appropriate resistor ratio such that the desired
                                                            output voltage across the resistor pair causes the XFB
Synchronous Buck Converter                                  pin to be 0.8V at the nominal set-point. It is
The EN5310 is a synchronous, pin programmable               recommended that the resistor values used should be
power supply with integrated power MOSFET                   in the 20K-40K range. Contact Enpirion Applications
switches and inductor. The nominal input voltage            Support for more specific information. If Over-
range is 2.5-5.0V. The output can be set to common          Voltage protection is required, the output of a second
voltages by connecting appropriate combinations of 3        divider to XOV should be set such that 0.96V is
voltage selection pins to ground. If different voltage      present at the desired trip point. By design, if both
levels are required, provision is also made to allow        resistor dividers are the same, the OV trip-point will
external programming. The feedback control loop is          be 20% above the nominal output voltage.
voltage-mode and the part uses a low-noise PWM
topology. Up to 1A of output current can be drawn              VIN          PVIN  VOUT                            VOUT
from this converter. The 5MHz operating frequency                  10F     AVIN                                  22F
enables the use of small-size output capacitors.
                                                                            POK   XOV
The power supply also has protection features such as:
    Programmable over-current protection (to                                        SS
         protect the IC from excessive load current)                                                 XFB
    Thermal shutdown (to protect the converter
         from getting too hot)                                           15 nF
    Over-voltage protection that stops the PWM
         switching and turns on the lower N-MOSFET                                    AGND PGND
         at 120% of the programmed output voltage in
         order to protect the load from an OV               Table 1: Output Voltage Select Table
         condition.
    Under-voltage lockout circuit to disable the             VS2* VS1* VS0* Output Voltage
         converter output when the input voltage is less
         than approximately 2.2V                               0         0        0                       3.3V

Additional features include:                                   0         0        1                       2.5V

    Soft-start circuit, limiting the in-rush current         0         1        0                       1.8V
         when the converter is powered up.
                                                               0         1        1                       1.5V
    Power good circuit indicating whether the
         output voltage is within 90%-120% of the              1         0        0                       1.25V
         programmed voltage.
                                                               1         0        1                       1.2V
Output Voltage Programming
The EN5310 output voltage is programmed using one              1         1        0                       0.8V**
of two methods. Common output voltages are
achieved by tying one or more of the three Voltage             1         1        1 User Selectable
Select pins (VS0, VS1 & VS2) to ground (see Table
1). If all three are left floating, the output voltage and               ** 0.8V ref only, not guaranteed performance
over voltage thresholds are determined by the voltages
presented at the XFB and XOV pins respectively.             * The VS0, VS1 and VS2 pins are defaulted to a `1'
These voltages should be set by way of resistor
dividers between VOUT to GND with the midpoint              with an internal pull-up resistor. Only connect
going to XFB and XOV.
                                                            these pins to AGND if a `0' is required. If a `1' is

                                                            required, then leave the pin floating.

                                                            Capacitor Selection
                                                            The EN5310 needs about 10-20uF of input
                                                            capacitance. Low-cost, low-ESR ceramic capacitors
                                                            can be used as input capacitors for this converter and
                                                            it is strongly recommended that they be rated X5R or
                                                            X7R. In some applications, lower value capacitors are
                                                            needed in parallel with the larger, lossy capacitors in
                                                            order to provide high frequency decoupling.

                                                            6                                             www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005                                          EN5310

The EN5310 has been optimized for use with about            Over-Current Protection
20F of ceramic output capacitance. It is strongly          The cycle-by-cycle current limit function is achieved
recommended that these be low-cost, low-ESR,                by sensing the current flowing through the sense P-
ceramic capacitors rated X5R or X7R. (See the               MOSFET and a signal generated by a differential
Enpirion application note on ripple comparison for          amplifier with a preset over-current threshold. During
optimum selection of number and value of these              a particular cycle, if the over-current threshold is
capacitors based on ripple requirements.) In order to       exceeded, the power P-MOSFET is turned off and the
eliminate high-frequency switching spikes on the            power N-MOSFET is turned on to protect the P-
output ripple, usually a low-value, low-ESR ceramic         MOSFET. If the over-current condition is removed,
capacitor is used in parallel with the larger capacitors    the over-current protection circuit will enable the
right at the load.                                          PWM operation. If the over-current condition persists,
                                                            the converter will eventually go through a full soft-
Enable Operation                                            start cycle. This circuit is designed to provide high
The ENABLE pin provides a means to shut down the            noise immunity.
power FET switching or enable normal operation. A
logic low will disable the converter and cause it to        It is possible to adjust the over-current set point by
shut down. A logic high will enable the converter into      connecting a resistor between ROCP and GND
normal operation.                                           (increase the trip point) or PVIN (decrease the trip
                                                            point). The voltage at the ROCP pin is designed to be
Soft-Start Operation                                        0.8V. (see application note for details)
The SS pin in conjunction with a small capacitor
between this pin and AGND provides the soft start           Over-Voltage Protection
function to limit the in-rush current during start-up.      When the output voltage exceeds 120% of the
During start-up of the converter the reference voltage      programmed output voltage, the PWM operation
to the error amplifier is gradually increased to its final  stops, the lower N-MOSFET is turned on and the
level by an internal current source of typically 10uA.      POK signal goes low. When the output voltage drops
The whole soft-start procedure is designed to take 1ms      below 95% of the programmed output voltage, normal
- 3ms with a 15-30nF soft start capacitor, but can be       PWM operation resumes and POK returns to its high
programmed by capacitor selection using the                 state.
following equation:
                                                            Thermal Overload Protection
Rise Time: TR = Css*80k                                     Thermal shutdown will disable operation once the
                                                            Junction temperature exceeds approximately 160C.
POK Operation                                               Once the junction temperature drops by approx 25C,
The POK signal is an open drain signal from the             the converter will re-start with a normal soft-start.
converter indicating the output voltage is within the
specified range. The POK signal will be a logic high        Low Input Voltage Operation
when the output voltage is within 90% - 120% of the         Circuitry is provided to ensure that when the input
programmed output voltage. If the output voltage goes       voltage is below the specified voltage range, the
outside of this range, the POK signal will be a logic       operation of the converter is controlled and
low until the output voltage has returned to within this    predictable. Circuits for hysteresis, input de-glitch and
range. In the event of an over-voltage condition the        output leading edge blanking are included to ensure
POK signal will go low and will remain in this              high noise immunity and prevent false tripping.
condition until the output voltage has dropped to 95%
of the programmed output voltage before returning to        Compensation
the high state (see also Over Voltage Protection)           The EN5310 is internally compensated through the
                                                            use of a type 3 compensation network and is
                                                            optimized for use with about 20F of output
                                                            capacitance and will provide excellent loop bandwidth
                                                            and transient performance for most applications. (See

                                                            7  www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005                                      EN5310

the section on Capacitor Selection for details on       The placement of the input decoupling capacitors
recommended capacitor types.) In some cases             between PVIN and PGND is very critical. These
modifications to the compensation may be required.      components should be placed such that they have the
For more information, contact Enpirion Applications     lowest inductance traces to PVIN and PGND.
Engineering support.
                                                        There are two thermal pads underneath the device.
Layout Considerations                                   The centrally located pad is PGND, and, depending on
The EN5310 Layout Guidelines application note           the number of layers of the PC board, it needs to be
provides more details on specific layout                connected to a thermal plane in order to conduct heat
recommendations for this part. The following are        away from the device. Note that if any of the thermal
general layout guidelines to consider.                  planes is also connected to AGND, the impedance
                                                        between this point and the GND connection of the
The CMOS chip inside the EN5310 has two grounds:        load needs to be minimized in order to get the best
AGND for the controller, and PGND for the power         possible load regulation. The pad opposite the VOUT
stage. These two grounds need to be connected           pins is connected to VOUT. This VOUT pad should be
outside the package at one point through a low-         connected to a top layer copper area as large as
impedance trace. The connection should be made such     possible to conduct more heat away from the package.
that the impedance between the connection point and     This will also help minimize the trace length to the
the AGND pad on the package is minimized. Since         output filter caps.
the internal voltage sensing circuit is based on AGND,
the connection of the two grounds should also be        Pin 19 is a connected to a noisy internal node and is
made such that the best voltage regulation can be       brought out for test purposes only. Keep all sensitive
achieved. The soft-start capacitor, the voltage         signal traces as far as possible from this pin. Ideally,
programming resistors, and any other external control   on the top layer there should be no traces or vias
component should be tied to AGND.                       underneath the package between this pin and the VOUT
                                                        thermal pad.

                                                        8  www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005                         EN5310

Packaging Information

Mechanical Drawing and Nominal Dimensions

Bottom View

                                           9  www.enpirion.com
Rev 0.95 March 2005      EN5310

Landing Pad Information
The Enpirion iPOWERTM DFN package is footprint compatible with the JEDEC standard 36-pin TSSOP

package code DD. The reference document and board layout diagram appear below.

JEDEC Solid State Technology Association TSSOP (Plastic Thin Shrink Small Outline Package)
standardized package code DD. This TSSOP standard package is defined in the JEDEC document
MO-153, Issue F, dated 05/01, which defines 57 variations on package size, lead pitch, and lead
count.

Contact Information

Enpirion, Inc.
685 Route 202/206
Suite 305
Bridgewater, NJ 08807
Phone: 908-575-7550
Fax: 908-575-0775

Enpirion reserves the right to make changes in circuit design and/or specifications at any time without notice. Information furnished by Enpirion is believed to be
accurate and reliable. Enpirion assumes no responsibility for its use or for infringement of patents or other third party rights, which may result from its use. Enpirion
products are not authorized for use in nuclear control systems, as critical components in life support systems or equipment used in hazardous environment without the
express written authority from Enpirion.

                       10  www.enpirion.com
This datasheet has been downloaded from:
             www.EEworld.com.cn

                 Free Download
           Daily Updated Database
      100% Free Datasheet Search Site
  100% Free IC Replacement Search Site
     Convenient Electronic Dictionary

               Fast Search System
             www.EEworld.com.cn

                                                 All Datasheets Cannot Be Modified Without Permission
                                                                Copyright Each Manufacturing Company
小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 大学堂 TI培训 Datasheet 电子工程

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2020 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved