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EVB-EN2340QI

器件型号:EVB-EN2340QI
器件类别:开发板/开发套件/开发工具   
厂商名称:ENPIRION
厂商官网:http://www.enpirion.com/
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器件描述

power management IC development tools eval for en2340qi

参数
Manufacturer: Altera
Product Category: Power Management IC Development Tools
RoHS: Yes
Product: Evaluation Boards
Type: Voltage Regulators - Switching Regulators
Tool Is For Evaluation Of: EN2340QI
Input Voltage: 4.5 V to 14 V
Output Voltage: 5 V
Brand: Enpirion
Output Current: 4 A
Part # Aliases: EN2340QI-E

EVB-EN2340QI器件文档内容

                                                                                             EN2340QI
                                                  4A Voltage Mode Synchronous Buck PWM
                                                   DC-DC Converter with Integrated Inductor

                                                                                            PowerSOC

Description                                             Features

The EN2340QI 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    2% VOUT Accuracy (Over Line/Load/Temperature)
and load regulation over temperature and up to the       High Efficiency (Up to 95%)
full 4A load range. The EN2340QI 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 EN2360QI (6A)
requirements of high-performance products. The          Under Voltage Lockout Protection (UVLO)
EN2340 features frequency synchronization to an          Programmable Over Current Protection
external clock, power OK output voltage monitor,         Thermal Shutdown 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.            Space Constrained Applications
                                                         Distributed Power Architectures
The Enpirion solution significantly helps in system      Output Voltage Ripple Sensitive Applications
design and productivity by offering greatly simplified   Beat Frequency Sensitive Applications
board design, layout and manufacturing
requirements. In addition, overall system level          Servers, Embedded Computing Systems,
reliability is improved given the small number of
components required with the Enpirion solution.             LAN/SAN Adapter Cards, RAID Storage Systems,
                                                            Industrial Automation, Test and Measurement,
All Enpirion products are RoHS compliant and lead-          and Telecommunications
free manufacturing environment compatible.

                                                                                           Efficiency vs. Output Current

                                                                  EFFICIENCY (%)  100                          Actual Solution Size
                                                                                   95                                  200mm2
                                                                                   90
                                                                                   85      CONDITIONS
                                                                                   80      VIN = 8.0V
                                                                                   75      AVIN = 3.3V
                                                                                   70      Dual Supply
                                                                                   65
                                                                                   60             VOUT = 5.0V
                                                                                   55
                                                                                   50      0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
                                                                                        0          OUTPUT CURRENT (A)

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

06878                                             April 16, 2012                                               www.enpirion.com

                                                                                                                                      Rev: B
                                                                                                        EN2340QI

Ordering Information

Part Number    Package Markings           Temp Rating (C)                   Package Description
  EN2340QI           EN2340QI                  -40 to +85        68-pin (8mm x 11mm x 3mm) QFN T&R
EN2340QI-E           EN2340QI                               QFN Evaluation Board

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

Pin Assignments (Top View)

               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                                   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

                                                       Figure 3: Pin Out Diagram (Top View)

NOTE A: NC pins are not to be electrically connected to each other or to any external signal, ground, or voltage.
However, they must be soldered to the PCB. Failure to follow this guideline may result in part malfunction or damage.
NOTE B: Shaded area highlights exposed metal below the package that is not to be mechanically or electrically
connected to the PCB. Refer to Figure 10 for details.
NOTE C: White `dot' on top left is pin 1 indicator on top of the device package.

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,                     NO CONNECT These pins may be internally connected. Do not connect them to each
25-26,  NC NC other or to any other electrical signal. Failure to follow this guideline may result in device
59, 64-
                            damage.
   68
         VOUT  O      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,               NO CONNECT These pins are internally connected to the common switching node of the
61-63
         NC(SW) NC internal MOSFETs. They are not to be electrically connected to any external signal, ground,

                      or voltage. Failure to follow this guideline may result in damage to the device.

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                                                                                                    EN2340QI

PIN       NAME I/O                          FUNCTION

29-34    PGND    G    Input/output power ground. Connect these pins to the ground electrode of the input and
35-41                 output filter capacitors. See VOUT and PVIN pin descriptions for more details.

   42     PVIN    P    Input power supply. Connect to input power supply. Decouple with input capacitor to
   43                  PGND pins 29-34.
   44
   45                  Internal 3V linear regulator output. Connect this pin to AVIN (Pin 51) for applications where
   46
   47     AVINO O operation from a single input voltage (PVIN) is required. If AVINO is being used, place a
   48
   49                  1F, X5R/X7R, capacitor between AVINO and AGND as close as possible to AVINO.
   50
   51     PG I/O Place a 0.1F, X5R/X7R, capacitor between this pin and BTMP.
52, 53,
   60     BTMP I/O See pin 43 description.
   54
   55     VDDB    O    Internal regulated voltage used for the internal control circuitry. Place a 1.0F, X7R,
   56                  capacitor between this pin and BGND.

   57     BGND G See pin 45 description.

   58     S_IN    I    Digital Input. This pin accepts either an input clock to phase lock the internal switching
                       frequency or a S_OUT signal from another EN2340QI. Leave this pin floating if not used.
   69
          S_OUT O Digital Output. PWM signal is output on this pin. Leave this pin floating if not used.

          POK     O    Power OK is an open drain transistor (pulled up to AVIN or similar voltage) used for power
                       system state indication. POK is logic high when VOUT is within -10% of VOUT nominal.

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

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

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

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

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

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

          EAOUT O Optional Error Amplifier output. Allows for customization of the control loop.

          SS      I/O  Soft-Start node. The soft-start capacitor is connected between this pin and AGND. The
                       value of this capacitor determines the startup time.

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

          RCLX I/O over-current protection threshold. See Table 2 for the recommended RCLX Value to set

                       OCP at the nominal value specified in the Electrical Characteristics table.

          FADJ           Adding a resistor (RFS) to this pin will adjust the switching frequency of the EN2340QI. See
                  I/O Table 1 for suggested resistor values on RFS for various PVIN/VOUT combinations to

                         maximize efficiency. Do not leave floating.

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

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                                                                                      EN2340QI

Absolute Maximum Ratings

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

                              PARAMETER                   SYMBOL       MIN    MAX     UNITS
Voltages on : PVIN, VOUT                                               -0.5     15       V
Voltages on: EN, POK, M/S                                     TSTG     -0.3              V
PVIN Slew Rate                                             TJ-ABS Max  0.3   VIN+0.3
Pin Voltages AVINO, AVIN, ENABLE, POK, S_IN, S_OUT                   2.5       3     V/ms
Pin Voltages VFB, SS, EAOUT, RCLX, FADJ                              -0.5    6.0       V
Storage Temperature Range                                              -65               V
Maximum Operating Junction Temperature                                         2.75      C
Reflow Temp, 10 Sec, MSL3 JEDEC J-STD-020A                                     150       C
ESD Rating (based on Human Body Model)                                         150       C
ESD Rating (based on CDM)                                                      260       V
                                                                              2000       V
                                                                               500

Recommended Operating Conditions

                     PARAMETER                            SYMBOL       MIN   MAX      UNITS
                                                             PVIN      4.5     14        V
Input Voltage Range                                          AVIN      2.5    5.5        V
                                                              VOUT     0.75    5         V
AVIN: Controller Supply Voltage                               IOUT             4         A
                                                               TA      -40    +85        C
Output Voltage Range (Note 1)                                  TJ      -40               C
                                                                             +125
Output Current

Operating Ambient Temperature

Operating Junction Temperature

Thermal Characteristics

                              PARAMETER                   SYMBOL             TYP      UNITS
Thermal Resistance: Junction to Ambient (0 LFM) (Note 2)       JA             18       C/W
Thermal Resistance: Junction to Case (0 LFM)                   JC              2       C/W
Thermal Shutdown                                              TSD            160
Thermal Shutdown Hysteresis                                   TSDH            35         C
                                                                                         C

Note 1: RCLX resistor value may need to be raised for VOUT > VIN 2.5V to increase current limit threshold.

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

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                                                                                                 EN2340QI

Electrical Characteristics

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

PARAMETER                 SYMBOL          TEST CONDITIONS                         MIN TYP MAX UNITS

Operating Input Voltage   PVIN                                                    4.5       14.0       V

Controller Input Voltage  AVIN                                                    2.5       5.5        V

AVIN Under Voltage        AVINUVLOR       Voltage above which UVLO is not              2.3             V
Lock-Out Rising                           asserted

AVIN Under Voltage        AVINOVLOF       Voltage below which UVLO is                  2.1             V
Lock-Out Falling                          asserted

AVIN pin Input Current     IAVIN                                                       7               mA
                          AVINO
Internal Linear                                                                        3.3             V
Regulator Output

Shut-Down Supply          IPVINS PVIN=12V, AVIN=3.3V, ENABLE=0V                        500             A
Current
                          IAVINS PVIN=12V, AVIN=3.3V, ENABLE=0V                        50              A
Feedback Pin Voltage
Feedback Pin Voltage      VFB             VIN = 12V, ILOAD = 0, TA = 25C Only    0.7425 0.750 0.7575  V

Feedback Pin Input        VFB             4.5V  VIN  14V; 0A  ILOAD  4A           0.735 0.750 0.765    V
Leakage Current
                          IFB             VFB pin input leakage current           -5        5          nA

                                          (Note 3)

VOUT Rise Time               tRISE        CSS = 47nF (Note 4 and Note 5)               3.2             ms
                          CSS_RANGE
Soft-Start Capacitor                                                              10   47   68         nF
Range

Maximum Continuous        IOUT_Max_Cont                                                     4          A
Output Current

Over Current Trip Level       IOCP        Reference Table 2                            6               A
Disable Threshold          VDISABLE       ENABLE pin logic Low
ENABLE Threshold            VENABLE       ENABLE pin logic High                   0.0       0.6        V
ENABLE Lockout Time       TENLOCKOUT
ENABLE Input Current        IENABLE       180k internal pull-down (Note 3)        1.8       AVIN       V
Switching Frequency                       RFS =3k
External SYNC Clock           FSW                                                      8               ms
Frequency Lock Range
                                                                                       4               A

                                                                                       1.0             MHz

                          FPLL_LOCK Range of SYNC clock frequency                 0.9       1.3        MHz

S_IN Threshold Low      VS_IN_LO S_IN clock logic low level                               0.8        V

S_IN Threshold High     VS_IN_HI S_IN clock logic high level                    1.8       2.5        V

S_OUT Threshold Low VS_OUT_LO S_OUT clock logic low level                                 0.8        V

S_OUT Threshold          VS_OUT_HI S_OUT clock logic high level                  1.8       2.5        V
High

POK Lower Threshold       POKLT           VOUT / VOUT_NOM                              90              %
                          VPOKL           With 4mA current sink into POK
POK Output low Voltage    VPOKH           PVIN range: 4.5V  VIN  14V                        0.4        V
POK Output Hi Voltage
POK pin VOH leakage        IPOKL          POK high                                          AVIN       V
current (Note 3)
                                                                                            1          A

Note 3: Parameter not production tested but is guaranteed by design.
Note 4: Rise time calculation begins when AVIN > VUVLO and ENABLE = HIGH.
Note 5: VOUT Rise Time Accuracy does not include soft-start capacitor tolerance.

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06878                                                 April 16, 2012                                                            Rev: B
                                                                                                                                    EN2340QI

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 = 1.8V  Dual Supply                                                          85      VOUT = 1.8V  DVIuNa=l S8.u0pVply
                    75       VOUT = 1.2V                                                                       80      VOUT = 1.2V
                    70       VOUT = 1.0V                                                                       75      VOUT = 1.0V
                    65                                                                                         70
                    60       0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4                                                           65      0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
                    55                  OUTPUT CURRENT (A)                                                     60               OUTPUT CURRENT (A)
                    50                                                                                         55
                                                                                                               50
                         0                                                                                          0

                             Efficiency vs. Output Current                                                             Output Voltage vs. Output Current

                    100                                                                                       1.010
                     95
                     90                                                                   OUTPUT VOLTAGE (V)  1.008    VIN = 5V
                     85
                     80                                                                                       1.006    VIN = 8V
                     75
EFFICIENCY (%)       70                                                                                       1.004    VIN = 12V
                     65
                     60                                                                                       1.002
                     55
                     50      VOUT = 3.3V                                                                      1.000
                          0  VOUT = 2.5V
                             VOUT = 1.8V                                                                      0.998
                             VOUT = 1.2V
                             VOUT = 1.0V  CONDITIONS                                                          0.996
                                          CVVADIIVuONNaIN==Nl DS85=I..uT003pVVI.Op3lNVyS
                                                                                                              0.994                 CONDCIOTINODNISTIONS
                                                                                                              0.992                 VOUT_VNIONM==51.0.0VV

                             0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4                                                          0.990
                                      OUTPUT CURRENT (A)                                                              0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

                                                                                                                                         OUTPUT CURRENT (A)

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

                    2.510                                                                                     3.310

OUTPUT VOLTAGE (V)  2.508    VIN = 5V     CONDITIONS                                      OUTPUT VOLTAGE (V)  3.308    VIN = 8V     CONDITIONS
                    2.506    VIN = 8V     VOUT_NOM = 2.5V                                                     3.306    VIN = 12V    VOUT_NOM = 3.3V
                    2.504    VIN = 12V                                                                        3.304

                    2.502                                                                                     3.302

                    2.500                                                                                     3.300

                    2.498                                                                                     3.298

                    2.496                                                                                     3.296

                    2.494                                                                                     3.294

                    2.492                                                                                     3.292

                    2.490                                                                                     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)

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06878                                                                                       April 16, 2012                                                                 Rev: B
                                                                                                                                       EN2340QI

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)

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                                                                               EN2340QI

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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                                                                               EN2340QI

Typical Performance Characteristics (Continued)

Load Transient from 0 to 2A                                      Load Transient from 0 to 4A

VOUT                                                             VOUT
(AC Coupled)                                                     (AC Coupled)

              CONDITIONS                                                       CONDITIONS
              VIN = 12V, VOUT = 1.2V                                           VIN = 12V, VOUT = 1.2V
              CIN = 2 x 22F (1206)                                            CIN = 2 x 22F (1206)
              COUT = 2 x 47F (1206)                                           COUT = 2 x 47F (1206)

LOAD                                                             LOAD

Load Transient from 0 to 2A                                      Load Transient from 0 to 4A

VOUT                                                             VOUT
(AC Coupled)                                                     (AC Coupled)

              CONDITIONS                                                       CONDITIONS
              VIN = 12V, VOUT = 2.5V                                           VIN = 12V, VOUT = 2.5V
              CIN = 2 x 22F (1206)                                            CIN = 2 x 22F (1206)
              COUT = 2 x 47F (1206)                                           COUT = 2 x 47F (1206)

LOAD                                                             LOAD

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                                                                              EN2340QI

Functional Block Diagram

                                          Figure 4: Functional Block Diagram

Functional Description                               frequency of the EN2340QI enables the use of
                                                     small size input and output capacitors, as well as a
Synchronous Buck Converter                           wide loop bandwidth within a small foot print.

The EN2340QI is a highly integrated synchronous,     Protection Features:
buck converter with integrated controller, power
MOSFET switches and integrated inductor. The         The power supply has the following protection
nominal input voltage (PVIN) range is 4.5V to 14V    features:
and can support up to 4A of continuous output         Programmable Over-Current Protection
current. The output voltage is programmed using       Thermal Shutdown with Hysteresis.
an external resistor divider network. The control    Under-Voltage Lockout Protection
loop utilizes a Type IV Voltage-Mode compensation
network and maximizes on a low-noise PWM             Additional Features:
topology. Much of the compensation circuitry is
internal to the device. However, a phase lead         Switching Frequency Synchronization.
capacitor is required along with the output voltage   Programmable Soft-Start
feedback resistor divider to complete the Type IV    Power OK Output Monitoring
compensation network.. The high switching

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                                                                        EN2340QI

Power Up Sequence                                                   Figure 5: Dual Input Supply (PVIN and AVIN)
                                                                            Recommended Schematic
The EN2340QI is designed to be powered by either
a single input supply (PVIN) or two separate            Frequency Synchronization
supplies: one for PVIN and the other for AVIN.
                                                        The switching frequency of the EN2340QI can be
Single Input Supply Application (PVIN):                 phase-locked to an external clock source to move
                                                        unwanted beat frequencies out of band. The
The EN2340QI has an internal linear regulator that      internal switching clock of the EN2340QI can be
converts PVIN to 3.0V. The output of the linear         phase locked to a clock signal applied to the S_IN
regulator is provided on the AVINO pin. AVINO           pin. An activity detector recognizes the presence of
should be connected to AVIN on the EN2340QI. In         an external clock signal and automatically phase-
this application, the following external components     locks the internal oscillator to this external clock.
are required: Place a 1F, X5R/X7R, capacitor           Phase-lock will occur as long as the input clock
between AVINO and AGND as close as possible to          frequency is in the range of 0.9MHz to 1.3MHz.
AVINO. Place a 0.1F, X5R/X7R, capacitor                When no clock is present, the device reverts to the
between AVIN and AGND as close as possible to           free running frequency of the internal oscillator.
AVIN. In addition, place a resistor (RVB) between       Adding a resistor (RFS) to the FADJ pin will adjust
VDDB and AVIN, as shown in Figure 1. Enpirion           the frequency lower. If a 3K resistor is placed on
recommends RVB=4.75k. In this application,              FADJ the nominal switching frequency of the
ENABLE cannot be asserted before PVIN. If no            EN2340QI is 1MHz. The efficiency performance of
external enable signal is used, tying ENABLE to         the EN2340QI for various PVIN/VOUT
AVIN meets this requirement.                            combinations can be optimized by adjusting the
                                                        switching frequency. Table 1 shows recommended
Dual Input Supply Application (PVIN and AVIN):          RFS values for various PVIN/VOUT combinations in
                                                        order to optimize performance of the EN2340QI.
In this application, place a 0.1F, X7R, capacitor
between AVIN and AGND as close as possible to           PVIN     VOUT    RFS
AVIN. Refer to Figure 5 for a recommended               12V       5.0V   15K
schematic for a dual input supply application.           5V       3.3V   15K
                                                                  2.5V   10K
For dual input supply applications, the sequencing                1.2V  1.65K
of the two input supplies, PVIN and AVIN, is very                 1.0V  1.3K
important. During power up, neither ENABLE nor                    2.5V  22.1K
PVIN should be asserted before AVIN. There are                    1.2V  4.87K
two common acceptable turn-on/off sequences for                   1.0V  3.01K
the device. ENABLE can be tied to AVIN and come
up with it, and PVIN can be ramped up and down          Table 1: Recommended RFS Values
as needed. Alternatively, PVIN can be brought high
after AVIN is asserted, and the device can be
turned on and off by toggling the ENABLE pin.

Enable Operation

The ENABLE pin provides a means to enable
normal operation or to shut down the device. A
logic high will enable the converter into normal
operation. When the ENABLE pin is asserted (high)
the device will undergo a normal soft-start. A logic
low will disable the converter. A logic low will power
down the device in a controlled manner and the
device is subsequently shut down. The ENABLE
signal has to be low for at least the ENABLE
Lockout Time (8ms) in order for the device to be re-
enabled.

Pre-Bias Operation

The EN2340QI is not designed to be turned on into
a pre-biased output voltage.

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Spread Spectrum Mode                                                                                     EN2340QI

The external clock frequency may be swept                 The OCP trip point is nominally set as specified in
between 0.9MHz and 1.3MHz at repetition                   the Electrical Characteristics table. In the event the
rates of up to 10 kHz in order to reduce EMI              OCP circuit trips consistently in normal operation,
frequency components.                                     the device enters a hiccup mode. While in hiccup
                                                          mode, the device is disabled for a short while and
Soft-Start Operation                                      restarted with a normal soft-start. The hiccup time
                                                          is approximately 32ms. This cycle can continue
Soft start is a means to ramp the output voltage          indefinitely as long as the over current condition
gradually upon start-up. The output voltage rise          persists.
time is controlled by the choice of soft-start            The OCP trip point can be programmed to trip at a
capacitor, which is placed between the SS pin (pin        lower level via the RCLX pin. The value of the
56) and the AGND pin (pin 52).                            resistor connected between RCLX and ground will
                                                          determine the OCP trip point. Generally, the higher
        Rise Time (ms): TR  Css [nF] x 0.067              the RCLX value, the higher the current limit
                                                          threshold. Note that if RCLX pin is left open the
During start-up of the converter, the reference           output current will be unlimited and the device will
voltage to the error amplifier is linearly increased to   not have current limit protection. Reference Table 2
its final level by an internal current source of          for a list of recommended resistor values on RCLX
approximately 10A. Typical soft-start rise time is       that will set the OCP trip point at the typical value of
~3.2ms with SS capacitor value of 47nF. The rise          6A, also specified in the Electrical Characteristics
time is measured from when VIN > VUVLOR and               table.
ENABLE pin voltage crosses its logic high
threshold to when VOUT reaches its programmed                  VOUT Range     RCLX Value
value.                                                    0.75V < VOUT  1.2V    31.6k
                                                          1.2V < VOUT  2.0V     33.2k
POK Operation                                             2.0V < VOUT  5.0V     36.5k

The POK signal is an open drain signal (requires a               Table 2: Recommended RCLX Values vs. VOUT
pull up resistor to AVIN or similar voltage) from the
converter indicating the output voltage is within the     Thermal Overload Protection
specified range. Typically, a 100k or lower
resistance is used as the pull-up resistor. The POK       Thermal shutdown circuit will disable device
signal will be logic high (AVIN) when the output          operation when the junction temperature exceeds
voltage is above 90% of the programmed VOUT. If           approximately 150C. After a thermal shutdown
the output voltage goes outside of this range, the        event, when the junction temperature drops by
POK signal will be a logic low.                           approx 20C, the converter will re-start with a
                                                          normal soft-start.
Over-Current Protection (OCP)
                                                          Input Under-Voltage Lock-Out (UVLO)
The current limit function is achieved by sensing
the current flowing through a sense PFET. When            Internal circuits ensure that the converter will not
the sensed current exceeds the current limit, both        start switching until the input voltage is above the
power FETs are turned off for the rest of the             specified minimum voltage. Hysteresis, input de-
switching cycle. If the over-current condition is         glitch and output leading edge blanking ensures
removed, the over-current protection circuit will re-     high noise immunity and prevents false UVLO
enable PWM operation. If the over-current condition       triggers.
persists, the circuit will continue to protect the load.

Application Information                                   components and the equations to calculate their
                                                          values. The values recommended for CA and RCA
Output Voltage Programming and Loop                       will vary with each PVIN and VOUT combination.
Compensation                                              The EN2340 solution can be optimized for either
                                                          smallest size or highest performance. Please see
The EN2340QI output voltage is programmed using           Table 5 for a list of recommended CA and RCA
a simple resistor divider network. A phase lead           values for each solution option.
capacitor (CA) plus a resistor (RCA) are required for
stabilizing the loop. Figure 6 shows the required

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06878                                       April 16, 2012                                                               Rev: B
                                                                                                  EN2340QI

The EN2340QI output voltage is determined by the           capacitors in order to provide high frequency
voltage presented at the VFB pin. This voltage is          decoupling. Table 3 contains a list of
set by way of a resistor divider between VOUT and          recommended input capacitors.
AGND with the midpoint going to VFB.
The EN2340QI uses a type IV compensation                   Recommended Input Capacitors
network. Most of this network is integrated.
However a phase lead capacitor and a resistor are          Description            MFG                     P/N
required in parallel with the upper resistor of the                         Murata
external feedback network (see Figure 6). Total            22F, 16V,                    GRM31CR61C226ME15
compensation is optimized for either low output            X5R, 10%,        Taiyo Yuden
ripple or small solution size, and will result in a wide   1206                          EMK316ABJ226ML-T
loop bandwidth and excellent load transient
performance for most applications. See Table 5 for         22F, 16V,
compensation values for both options based on              X5R, 20%,
input and output voltage conditions.                       1206
In some cases modifications to the compensation
may be required. The EN2340QI provides the                 Table 3: Recommended Input Capacitors
capability to modify the control loop response to
allow for customization for specific applications.         Output Capacitor Selection
For more information, contact Enpirion Applications
Engineering support (techsupport@enpirion.com).            As seen from Table 5, the EN2340QI has been
                                                           optimized for use with either two 47F/1206 or two
RA =   180                                (RA in k)        22F/0805 output capacitors. Low ESR ceramic
       VOUT                                                capacitors are required with X5R or X7R rated
                                                           dielectric formulation. Y5V or equivalent dielectric
                                                           formulations must not be used as these lose
                                                           too much capacitance with frequency,
                                                           temperature and bias voltage. Table 4 contains a
                                                           list of recommended output capacitors

    Round RA up to closest                                 Output ripple voltage is determined by the
    standard value higher than                             aggregate output capacitor impedance. Capacitor
                                                           impedance, denoted as Z, is comprised of
    the calculated value.                                  capacitive reactance, effective series resistance,
                                                           ESR, and effective series inductance, ESL
RB  =    VFB RA                                          reactance.
       (VOUT - VFB )
                                                           Placing output capacitors in parallel reduces the
    VFB is 0.75V                                           impedance and will hence result in lower ripple
    nominal                                                voltage.

                                                                             1 = 1 + 1 + ... + 1
                                                                            Z Total Z1 Z 2  Zn
     Figure 6: VOUT Resistor Divider & Compensation
                    Components. RA equation is only valid  Recommended Output Capacitors
                    for Low VOUT ripple option. For small
                    solution size, see Table 5.                 Description      MFG                      P/N
                                                                             Murata         GRM31CR60J476ME19L
Input Capacitor Selection                                  47F, 6.3V, X5R,
                                                           20%, 1206
The EN2340QI requires a 22F/1206 input
capacitor. Low-cost, low-ESR ceramic capacitors            47F, 10V, X5R,   Taiyo          LMK316BJ476ML-T
should be used as input capacitors for this                20%, 1206         Yuden
converter. The dielectric must be X5R or X7R
rated. Y5V or equivalent dielectric formulations           22F, 10V, X5R,   Panasonic ECJ-2FB1A226M
must not be used as these lose too much                    20%, 0805
capacitance with frequency, temperature and
bias voltage. In some applications, lower value            22F, 10V, X5R,   Taiyo          LMK212BJ226MG-T
capacitors are needed in parallel with the larger,         20%, 0805         Yuden

                                                           Table 4: Recommended Output Capacitors

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06878                                                  April 16, 2012                                                               Rev: B
                     Low VOUT Ripple                                                             EN2340QI

                                                                     Smallest Solution Size

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

PVIN  VOUT  CA (pF)  RCA  Nominal             Nominal       RA (k)   CA (pF)  RCA  Nominal  Nominal
14V                  (k)   Ripple             Deviation                       (k)   Ripple  Deviation
12V   1.0V     10           (mV)                               75                    (mV)
10V   1.2V     12                                (mV)          43                              (mV)
8.0V  1.5V     15                              (Note 6)        56                            (Note 6)
6.6V  1.8V     22                                              56
5V   2.5V     27    30                   5   47               51    27       0.1  10           34
      3.3V     39                                              51                                33
      5.0V     47    27                   6   48               75    39       0.1  13            38
      1.0V     18                                              27                                41
      1.2V     22    27                   5   53               75    39       0.1  15            59
      1.5V     27                                              75                                63
      1.8V     33    27                   6   54               75    39       0.1  18           115
      2.5V     47                                              56                               35
      3.3V     56    24                   8   55               51    39       0.1  26            37
      5.0V     56                                              75                                38
      1.0V     33    18                   11  63               27    33       0.1  35            44
      1.2V     39                                              30                                59
      1.5V     47    8.2                  18  97               30    22       5.1  42            63
      1.8V     56                                              30                               128
      2.5V     68    22                   4   48               75    47       0.1  10           35
      3.3V     82                                              56                                39
      5.0V    100    22                   5   49               75    47       0.1  13            43
      1.0V    100                                             100                                50
      1.2V    100    20                   5   53              100    47       0.1  15            70
      1.5V    100                                             100                                83
      1.8V    100    20                   6   54              100    47       0.1  17           140
      2.5V    100                                              91                               41
      3.3V    100    18                   7   54               75    47       0.1  25            43
      5.0V    100                                              75                                46
      1.0V    100    15                   10  66              100    39       0.1  32            53
      1.2V    100                                             100                                71
      1.5V    100    10                   16  99              100    22       5.1  39            85
      1.8V    100                                             100                               127
      2.5V    100    18                   3   45              100    82       0.1  9            46
      3.3V    100                                              91                                51
      1.0V    100    18                   4   46              100    100      0.1  13            56
      1.2V    100                                             100                                61
      1.5V    100    18                   5   54              100    100      0.1  14            83
      1.8V    100                                             100                               106
      2.5V    100    16                   6   56              100    100      0.1  17           56
                                                                                                 63
                     12                   7   57                     56       0.1  26            70
                                                                                                 78
                     10                   9   68                     47       0.1  30            98

                     4.3                  14  98                     33       5.1  33

                     8.2                  3   51                     100      0.1  10

                     8.2                  4   51                     100      0.1  12

                     8.2                  4   54                     100      0.1  14

                     8.2                  5   57                     100      0.1  16

                     8.2                  6   64                     82       0.1  23

                     8.2                  8   70                     56       0.1  25

                     8.2                  10  110                    56       5.1  30

                     8.2                  3   60                     100      0.1  9

                     8.2                  4   63                     100      0.1  12

                     8.2                  4   65                     100      0.1  14

                     8.2                  5   68                     100      0.1  16

                     8.2                  5   75                     100      0.1  19

                     8.2                  6   85                     82       0.1  22

                     8.2                  3   73                     100      0.1  9

                     8.2                  3   75                     100      0.1  11

                     8.2                  4   76                     100      0.1  13

                     8.2                  4   80                     100      0.1  13

                     8.2                  4   88                     100      0.1  14

Table 5: RA, CA, and RCA Values for Various PVIN/VOUT Combinations: Low VOUT Ripple vs. Smallest Solution Size. See
            Figure 6. Use the equations in Figure 6 to calculate RA (for low VOUT ripple option) and RB.

Note 6: Nominal Deviation is for a 2A load transient step.

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06878                                           April 16, 2012                                                           Rev: B
Thermal Considerations                                                                                       EN2340QI

Thermal considerations are important power supply             For VIN = 12V, VOUT = 3.3V at 4A,   90%
design facts that cannot be avoided in the real
world. Whenever there are power losses in a                    = POUT / PIN = 90% = 0.9
system, the heat that is generated by the power
dissipation needs to be accounted for. The Enpirion           PIN = POUT /
PowerSoC helps alleviate some of those concerns.
                                                              PIN  13.2W / 0.9  14.67W
The Enpirion EN2340QI DC-DC converter is
packaged in an 8x11x3mm 68-pin QFN package.                   The power dissipation (PD) is the power loss in the
The QFN package is constructed with copper lead               system and can be calculated by subtracting the
frames that have exposed thermal pads. The                    output power from the input power.
exposed thermal pad on the package should be
soldered directly on to a copper ground pad on the            PD = PIN POUT
printed circuit board (PCB) to act as a heat sink.
The recommended maximum junction temperature                       14.67W 13.2W  1.47W
for continuous operation is 125C. Continuous
operation above 125C may reduce long-term                    With the power dissipation known, the temperature
reliability. The device has a thermal overload                rise in the device may be estimated based on the
protection circuit designed to turn off the device at         theta JA value (JA). The JA parameter estimates
an approximate junction temperature value of                  how much the temperature will rise in the device for
150C.                                                        every watt of power dissipation. The EN2340QI has
                                                              a JA value of 18 C/W without airflow.
The EN2340QI is guaranteed to support the full 4A
output current up to 85C ambient temperature.                Determine the change in temperature (T) based
The following example and calculations illustrate             on PD and JA.
the thermal performance of the EN2340QI.
                                                              T = PD x JA
Example:
                                                              T  1.47W x 18C/W = 26.46C  27C
VIN = 12V
                                                              The junction temperature (TJ) of the device is
VOUT = 3.3V                                                   approximately the ambient temperature (TA) plus
                                                              the change in temperature. We assume the initial
IOUT = 4A                                                     ambient temperature to be 25C.

First calculate the output power.                             TJ = TA + T

POUT = 3.3V x 4A = 13.2W                                      TJ  25C + 27C  52C

Next, determine the input power based on the                  The maximum operating junction temperature
efficiency () shown in Figure 7.                              (TJMAX) of the device is 125C, so the device can
                                                              operate at a higher ambient temperature. The
                100      Efficiency vs. Output Current        maximum ambient temperature (TAMAX) allowed can
                 90                                      90%  be calculated.
                 80
EFFICIENCY (%)   70                                           TAMAX = TJMAX PD x JA
                 60
                 50                                                    125C 27C  98C
                 40
                 30                                           The maximum ambient temperature the device can
                 20                                           reach is 98C given the input and output conditions.
                 10                                           Note that the efficiency will be slightly lower at
                   0                                          higher temperatures and this calculation is an
                      0                                       estimate.

                         VOUT = 3.3V  CONDITIONS
                                      VIN = 12.0V

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

                Figure 7: Efficiency vs. Output Current

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                                                                 EN2340QI

Engineering Schematic

Figure 8: Engineering Schematic with Engineering Notes

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Layout Recommendation                                                                                  EN2340QI

  Figure 9: Top Layer Layout with Critical Components   Recommendation 4: The thermal pad underneath
(Top View). See Figure 8 for corresponding schematic.  the component must be connected to the system
This layout only shows the critical components and      ground plane through as many vias as possible.
top layer traces for minimum footprint in single-       The drill diameter of the vias should be 0.33mm,
supply mode with ENABLE tied to AVIN. Alternate         and the vias must have at least 1 oz. copper plating
circuit configurations & other low-power pins need      on the inside wall, making the finished hole size
to be connected and routed according to customer        around 0.20-0.26mm. Do not use thermal reliefs or
application. Please see the Gerber files at             spokes to connect the vias to the ground plane.
www.enpirion.com for details on all layers.             This connection provides the path for heat
Recommendation 1: Input and output filter               dissipation from the converter.
capacitors should be placed on the same side of
the PCB, and as close to the EN2340QI package           Recommendation 5: Multiple small vias (the same
as possible. They should be connected to the            size as the thermal vias discussed in
device with very short and wide traces. Do not use      recommendation 4) should be used to connect
thermal reliefs or spokes when connecting the           ground terminal of the input capacitor and output
capacitor pads to the respective nodes. The +V and      capacitors to the system ground plane. It is
GND traces between the capacitors and the               preferred to put these vias along the edge of the
EN2340QI should be as close to each other as            GND copper closest to the +V copper. These vias
possible so that the gap between the two nodes is       connect the input/output filter capacitors to the
minimized, even under the capacitors.                   GND plane, and help reduce parasitic inductances
Recommendation 2: The PGND connections for              in the input and output current loops. If vias cannot
the input and output capacitors on layer 1 need to      be placed under the capacitors, then place them on
have a slit between them in order to provide some       both sides of the slit in the top layer PGND copper.
separation between input and output current loops.
Recommendation 3: The system ground plane               Recommendation 6: AVIN is the power supply for
should be the first layer immediately below the         the small-signal control circuits. It should be
surface layer. This ground plane should be              connected to the input voltage at a quiet point. In
continuous and un-interrupted below the converter       Figure 9 this connection is made at the input
and the input/output capacitors.                        capacitor.

                                                        Recommendation 7: The layer 1 metal under the
                                                        device must not be more than shown in Figure 9.
                                                        Refer to the section regarding Exposed Metal on
                                                        Bottom of Package. As with any switch-mode
                                                        DC/DC converter, try not to run sensitive signal or
                                                        control lines underneath the converter package on
                                                        other layers.

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

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

                                                        Recommendation 10: Follow all the layout
                                                        recommendations as close as possible to optimize
                                                        performance. Enpirion provides schematic and
                                                        layout reviews for all customer designs. Contact
                                                        Enpirion Applications Engineering for detailed
                                                        support (techsupport@enpirion.com).

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                                                                 EN2340QI

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 10.

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 EN2340QI should be clear of any metal (copper pours, traces, or vias) except for
the thermal pad. The "shaded-out" area in Figure 10 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 10: Lead-Frame exposed metal (Bottom View)
Shaded area highlights exposed metal that is not to be mechanically or electrically connected to the PCB.

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                                                                 EN2340QI

Recommended PCB Footprint

Figure 11: EN2340QI PCB Footprint (Top View)

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                                                                 EN2340QI

Package and Mechanical

                                          Figure 12: EN2340QI Package Dimensions (Bottom View)
    Packing and Marking Information: http://www.enpirion.com/resource-center-packing-and-marking-information.htm

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Perryville III Corporate Park
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