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LT3840EFE#PBF

器件型号:LT3840EFE#PBF
器件类别:半导体    电源管理 IC   
厂商名称:Analog Devices Inc.
标准:
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器件描述

Switching Voltage Regulators Wide Input Range Synchronous Regulator Controller with Accurate Current Limit

参数

产品属性属性值
Product AttributeAttribute Value
制造商:
Manufacturer:
Analog Devices Inc.
产品种类:
Product Category:
Switching Voltage Regulators
RoHS:YES
安装风格:
Mounting Style:
SMD/SMT
封装 / 箱体:
Package / Case:
TSSOP-28
Output Voltage:1.25 V to 60 V
Output Current:20 A
Number of Outputs:1 Output
Input Voltage MAX:60 V
Topology:Buck, Inverting
Input Voltage MIN:2.5 V
Switching Frequency:1 MHz
最小工作温度:
Minimum Operating Temperature:
- 40 C
最大工作温度:
Maximum Operating Temperature:
+ 125 C
系列:
Series:
LT3840
封装:
Packaging:
Tube
Input Voltage:2.5 V to 60 V
工作温度范围:
Operating Temperature Range:
- 40 C to + 125 C
类型:
Type:
Synchronous Regulator Controller
商标:
Brand:
Analog Devices / Linear Technology
Shutdown:Shutdown
Development Kit:DC1909A
工作电源电流:
Operating Supply Current:
0.02 mA
产品类型:
Product Type:
Switching Voltage Regulators
工厂包装数量:
Factory Pack Quantity:
50
子类别:
Subcategory:
PMIC - Power Management ICs
单位重量:
Unit Weight:
0.015027 oz

LT3840EFE#PBF器件文档内容

                                                                                                                                                                                   LT3840

                                                                                                                                         Wide Input Range

                                                                                 Synchronous Regulator Controller

                                                                                        with Accurate Current Limit

Features                                                                                    Description

n  Wide Input Range: 2.5V to 60V                                                            The LT®3840 is a high voltage synchronous step-down

n  Integrated Buck-Boost Supply for 7.5V MOSFET                                             switching regulator controller capable of operating from

   Gate Drive                                                                               a 2.5V to 60V supply.

n  Programmable Constant-Current Operation with                                             The LT3840’s low quiescent current, when configured for

   Current Monitor Output                                                                   user selectable Burst Mode operation, helps extend run

n  Low IQ: 75µA, 12VIN to 3.3VOUT                                                           time in battery-powered systems by increasing efficiency

n  Selectable Low Output Ripple Burst Mode®                                                 at light loads. The LT3840 uses a constant frequency,

   Operation                                                                                current mode architecture. High current applications are

n  VOUT Up to 60V

n  Adjustable and Synchronizable: 50kHz to 1MHz                                             possible with large N-channel gate drivers capable of

n  Internal OVLO Protects for Input Transients Up to 80V                                    driving multiple low RDS(ON) MOSFETs.

n  Accurate Input Overvoltage and Undervoltage Threshold                                    An integrated buck-boost switching regulator generates

n  Programmable Soft-Start with Voltage Tracking                                            a 7.5V bias supply voltage for MOSFET gate drive and IC

n  Power Good and Output OVP                                                                power allowing higher efficiency operation over the entire

n  28-Lead TSSOP and 38-Lead 4mm × 6mm QFN Packages                                         input voltage range and eliminating the need for an external

Applications                                                                                bias voltage. An accurate current limit set point regulates

                                                                                            the maximum output current. A current monitor reports

n  Automotive Supplies                                                                      the average output current.

n  Industrial Systems                                                                       L, LT, LTC, LTM, Linear Technology, Burst Mode, and the Linear logo are registered

                                                                                            trademarks of Linear Technology Corporation. All other trademarks are the property of their

n  Distributed DC Power Systems                                                             respective owners.

Typical Application

              High Efficiency Synchronous Step-Down Converter                                                                         12VIN  to  3.3VOUT Efficiency

   VIN

   4V TO 60V  68µF                     1µF  33µH

              ×2                                                                                                                 100

                                                                                                                                 95

                             AUXBST         AUXSW1  AUXSW2                                                                       90

                             EN                           INTVCC                                                                 85

                                                                     4.7µF                                       EFFICIENCY (%)

                             VIN                                                                                                 80

                             AUXVIN                       BOOST                                                                  75

                                            LT3840                                                                               70

                             UVLO                                    1µF

                             OVLO                         TG                                                                     65

                                                                                 1.5µH  2m  VOUT                                 60

                             PG                           SW                                3.3V                                 55

                                                                                            20A

                             SYNC                         BG                                330µF                                50

                             MODE                                                           ×2                                        0      5   10                15  20

                                                                                                                                                 LOAD CURRENT (A)

                             RT                           SENSE+                                                                                                       3840 TA01b

                             VC                           SENSE–

   49.9k      20k                                                         16.9k

                             TK/SS                               FB

              1500pF  100pF                               GND             10k

                                 IMON       ICOMP         ICTRL

                                    2200pF

                                            7.68k

                                                   470pF                                    3840 TA01a

                                                                                                                                                                                         3840fa

                                                                     For more information www.linear.com/LT3840                                                                          1
LT3840

Absolute Maximum Ratings

(Note 1)                                                                        Junction Temperature Range

AUXVIN, VIN, EN and UVLO........................ –0.3V to 80V                           LT3840E (Note 2)............................... –40°C to 125°C

PG............................................................... –0.3V to 25V          LT3840I.............................................. –40°C to 125°C

MODE............................................................ –0.3V to 9V            LT3840H............................................. –40°C to 150°C
SENSE+ and SENSE–................................... –0.3V to 60V
                                                                                        LT3840MP.......................................... –55°C to 150°C
SENSE+ to SENSE–............................................–1V to 1V
                                                                                Lead Temperature (Soldering, 10 sec)
OVLO, VC, FB, SYNC, TK/SS and ICTRL........ –0.3V to 6V
                                                                                TSSOP Only........................................................... 300°C

                                                                                Storage Temperature............................. –65°C to 150°C

Pin  Configuration

                                                                                                                        TOP VIEW

                              TOP VIEW                                                                        PGND      AUXSW1  AUXBST       AUXSW2

                  AUXSW1  1               28     AUXBST                                                             NC                  NC           NC

                  PGND    2               27     AUXSW2                                                       38    37  36      35      34   33      32

                  AUXVIN  3               26     INTVCC                                          AUXVIN   1                                                 31  NC

                  SYNC    4               25     BG                                                  NC   2                                                 30  INTVCC

                  RT      5               24     BGRTN                                           SYNC     3                                                 29  BG

                  TK/SS   6               23     BOOST                                               RT   4                                                 28  BGRTN

                  FB      7   29          22     TG                                                  NC   5                                                 27  NC

                          8   GND         21     SW                                              TK/SS    6                     39                          26  BOOST

                  VC                                                                                 FB   7                     GND                         25  TG

                  PG      9               20     SENSE–                                              VC   8                                                 24  SW

                  MODE    10              19     SENSE+                                              PG   9                                                 23  NC

                  OVLO    11              18     ICOMP                                               NC   10                                                22  SENSE–

                  UVLO    12              17     ICTRL                                           MODE     11                                                21  SENSE+

                  EN      13              16     IMON                                            OVLO     12                                                20  ICOMP

                  VIN     14              15     GND                                                          13    14  15      16      17   18      19

                              FE PACKAGE                                                                      UVLO  EN  VIN     NC      GND  IMON    ICTRL

                          28-LEAD PLASTIC TSSOP

                  θJA = 30°C/W, θJC = 10°C/W                                                                            UFE PACKAGE

                                                                                                             38-LEAD (4mm × 6mm) PLASTIC QFN

          EXPOSED PAD (PIN 29) IS GND, MUST BE SOLDERED  TO  PCB                                              θJA = 38°C/W, θJC = 4°C/W

                                                                                                 EXPOSED  PAD (PIN 39) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB

Order Information

LEAD FREE FINISH          TAPE AND REEL                  PART MARKING*                  PACKAGE DESCRIPTION                                                 TEMPERATURE RANGE

LT3840EFE#PBF             LT3840EFE#TRPBF                LT3840FE                       28-Lead Plastic TSSOP                                               –40°C to 125°C

LT3840IFE#PBF             LT3840IFE#TRPBF                LT3840FE                       28-Lead Plastic TSSOP                                               –40°C to 125°C

LT3840HFE#PBF             LT3840HFE#TRPBF                LT3840FE                       28-Lead Plastic TSSOP                                               –40°C to 150°C

LT3840MPFE#PBF            LT3840MPFE#TRPBF               LT3840FE                       28-Lead Plastic TSSOP                                               –55°C to 150°C

LT3840EUFE#PBF            LT3840EUFE#TRPBF               3840                           38-Lead (4mm × 6mm) Plastic QFN                                     –40°C to 125°C

LT3840IUFE#PBF            LT3840IUFE#TRPBF               3840                           38-Lead (4mm × 6mm) Plastic QFN                                     –40°C to 125°C

Consult LTC Marketing for parts specified with wider operating temperature ranges. *The temperature grade is identified by                   a       label on the shipping container.

Consult LTC Marketing for information on nonstandard lead based finish parts.

For more information on lead free part marking, go to: http://www.linear.com/leadfree/

For more information on tape and reel specifications, go to: http://www.linear.com/tapeandreel/

                                                                                                                                                                            3840fa

2                                                        For more information www.linear.com/LT3840
                                                                                                                                LT3840

Electrical Characteristics                                     The l denotes  the  specifications  which  apply over  the full  operating

temperature range, otherwise specifications are at TA = 25°C.

PARAMETER                             CONDITIONS                                                          MIN         TYP       MAX        UNITS

Input Supply

VIN Minimum Operating Voltage                                                                      l                            2.5        V

VIN Supply Current                                                                                                    20                   µA

VIN Burst Mode Current                VMODE = 0V                                                                      20        30         µA

VIN Shutdown Current                  VEN = 0.3V                                                   l                  0.1       1          µA

AUXVIN Minimum Operating Voltage                                                                   l                            2.5        V

AUXVIN Overvoltage Lockout                                                                         l      60                               V

AUXVIN Supply Current                 (Note 3)                                                                        300                  µA

AUXVIN Burst Mode Current             VMODE = 0V                                                                      0.1                  µA

AUXVIN Shutdown Current               VEN = 0.3V                                                                      0.1       1          µA

EN Enable Threshold (Rising)                                                                       l      1.20        1.25      1.30       V

EN Hysteresis                                                                                                         30                   mV

EN Pin Bias Current                   VEN = 1.25V                                                                     2                    nA

UVLO Enable Threshold (Rising)                                                                     l      1.20        1.25      1.30       V

UVLO Hysteresis                                                                                                       45                   mV

UVLO Pin Bias Current                 VUVLO = 1.25V                                                                   1                    nA

OVLO Threshold (Rising)                                                                            l      1.20        1.25      1.30       V

OVLO Hysteresis                                                                                                       125                  mV

OVLO Pin Bias Current                 VOVLO = 1.25V                                                                   1                    nA

Voltage Regulation

Regulated FB Voltage                  E- and I-Grade                                               l      1.237       1.250     1.263      V

Regulated FB Voltage                  MP- and H-Grade                                              l      1.232       1.250     1.263      V

FB Overvoltage Protection             % Above FB Voltage                                           l      8           12        16         %

FB Overvoltage Protection Hysteresis                                                                                  2.5                  %

FB Input Bias Current                                                                                                 5         20         nA

FB Voltage Line Regulation            2.5V ≤ VIN ≤ 60V                                                                0.002     0.02       %/V

FB Error Amp Transconductance                                                                                         300                  µS

FB Error Amp Sink/Source Current                                                                                      ±25                  µA

Peak Current Limit Sense Voltage      0% Duty Cycle                                                       80          95        110        mV

Peak Current Limit Sense Voltage      100% Duty Cycle                                                                 60                   mV

TK/SS Charge Current                                                                                                  9                    µA

Current Regulation

Sense Common Mode Range                                                                            l      0                     60         V

Average Current Limit Sense Voltage   VICTRL = Open                                                l      47.5        50        52.5       mV

                                      VICTRL = 800mV                                                                  40                   mV

IMON Voltage                          VSENSE = 50mV                                                l      0.95        1.00      1.05       V

                                      VSENSE = 20mV                                                                   0.4                  V

ICTRL Current                         VICTRL = 1V                                                                     7                    µA

Reverse Protect Sense Voltage         VMODE = 7.5V                                                                    –50                  mV

Reverse Current Sense Voltage Offset  VMODE = VFB or VMODE = 0V                                                       5                    mV

Sense Input Current                   SENSE+ = SENSE– = 12V                                                           300                  µA

Oscillator

Switching Frequency                   RT = 49.9k                                                   l      280         300       320        kHz

                                      RT = 348k                                                                       50                   kHz

                                      RT = 13.7k                                                                      1000                 kHz

SYNC Threshold                                                                                                        1.2                  V

                                                                                                                                           3840fa

                                      For more information www.linear.com/LT3840                                                           3
LT3840

Electrical Characteristics                                                The l denotes the specifications which apply over the full operating

temperature range, otherwise specifications are at TA = 25°C.

PARAMETER                             CONDITIONS                                     MIN                                    TYP  MAX                UNITS

Power Good

PG Threshold as a Percentage of VFB   VFB Rising                                  l  87                                     90   93                 %

PG Hysteresis as a Percentage of VFB                                                                                        2.5                     %

PG Leakage                            VPG = 5V                                                                              0.1  1                  µA

PG Sink Current                       VPG = 0.3V                                  l  35                                     65                      µA

MOSFET Gate Drivers

Non-Overlap Time TG to BG                                                                                                   75                      ns

Non-Overlap Time BG to TG                                                                                                   75                      ns

TG Minimum On Time                                                                                                          150                     ns

TG Minimum Off Time                                                                                                         240                     ns

TG Maximum Duty Cycle                 RT = 49.9k                                                                            99                      %

TG, BG Drive On Voltage                                                                                                     7.5                     V

TG, BG Drive Off Voltage                                                                                                    5                       mV

TG, BG Drive Rise Time                CTG = CBG = 3300pF                                                                    20                      ns

TG, BG Drive Fall Time                CTG = CBG = 3300pF                                                                    20                      ns

BOOST UVLO (Rising)                   VBOOST - VSW                                   4.5                                    5.3                     V

BOOST UVLO Hysteresis                                                                                                       350                     mV

Internal Auxiliary Supply

INTVCC Regulation Voltage                                                         l  7.25                                   7.5  7.75               V

INTVCC UVLO Threshold (Rising)                                                       6.25                                   6.5  6.75               V

INTVCC UVLO Hysteresis                                                                                                      300                     mV

INTVCC Current in Shutdown            VEN = 0.3V                                                                            6                       µA

INTVCC Output Current                 2.5V ≤ VIN ≤ 60V (Note              4)      l  100                                                            mA

INTVCC Burst Mode Current             VMODE = 0V                                                                            60                      µA

Note 1: Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings       temperature range. The LT3840H is guaranteed over the full –40°C to

may cause permanent damage to the device. Exposure to any Absolute        150°C operating junction temperature range. The LT3840MP is 100%

Maximum Rating condition for extended periods may affect device           tested and guaranteed over the –55°C to 150°C temperature range. High

reliability and lifetime.                                                 junction temperatures degrade operating lifetimes; Operating lifetime is

Note 2: The LT3840E is guaranteed to meet performance specifications      derated for junction temperatures greater than 125°C.

from 0°C to 125°C junction temperature. Specifications over the –40°C     Note 3: Supply current specification does not include switch drive

to 125°C operating junction temperature range are assured by design,      currents. Actual supply currents will be higher.

characterization, and correlation with statistical process controls. The  Note 4: Specification is not tested but is guaranteed by design,

LT3840I is guaranteed over the –40°C to 125°C operating junction          characterization and correlation with statistical process controls.

                                                                                                                                                    3840fa

4                                     For more information www.linear.com/LT3840
                                                                                                                                                                                                                                          LT3840

Typical Performance                                                           Characteristics                                                              TA = 25°C, unless otherwise noted.

                                 EN Threshold Voltage vs                                                           UVLO Threshold Voltage vs

                                 Temperature                                                                       Temperature                                                                                OVLO    Threshold vs Temperature

                           1.40                                                                              1.40                                                                                       1.30

                           1.35                                                                              1.35                                                                                       1.25                OVLO RISING

                           1.30                                                                              1.30                   UVLO RISING

EN PIN VOLTAGE (V)         1.25                   EN RISING                   UVLO PIN VOLTAGE (V)           1.25                                                    OVLO PIN VOLTAGE (V)               1.20

                           1.20                                                                              1.20                                                                                       1.15                OVLO FALLING

                           1.15                       EN FALLING                                             1.15                       UVLO FALLING                                                    1.10

                           1.10                                                                              1.10                                                                                       1.05

                           1.05                                                                              1.05

                           1.00                                                                              1.00                                                                                       1.00

                           95                                                                                95                                                                                         0.95

                           90         0           50           100  125                                      90             0       50           100  125                                               0.90
                           –50   –25          25      75                 150                                      –50  –25     25       75                      150                                     –50      –25     0  25  50        75  100     125   150

                                             TEMPERATURE (°C)                                                                  TEMPERATURE (°C)                                                                             TEMPERATURE (°C)

                                                                    3840 G01                                                                              3840 G02                                                                                    3840 G03

                                                                                                                   INTVCC Regulation Voltage          vs

                                 Shutdown Current vs Temperature                                                   Temperature                                                                                ISENSE+ + ISENSE– vs VSENSE(CM)

                           20                                                                                7.7                                                                                        1600

                           18                                                                                7.6                                                     SENSE+ + SENSE– BIAS CURRENT (µA)

                           16                                                 INTVCC REGULATION VOLTAGE (V)                                                                                             1200

SHUTDOWN CURRENT (µA)      14                                                                                7.5                                                                                        800

                           12                                                                                7.4

                           10                                                                                                                                                                           400

                           8                                                                                 7.3

                           6                                                                                                                                                                            0

                                                               VIN                                           7.2

                           4                          AUXVIN                                                                                                                                            –400

                           2                                                                                 7.1

                           0                                                                                 7.0                                                                                        –800
                           –50   –25  0       25  50  75       100  125  150
                                                                                                             –50       –25  0  25   50  75       100  125       150                                           0       1     2             3        4        5

                                             TEMPERATURE (°C)                                                                  TEMPERATURE (°C)                                                                  COMMON MODE SENSE VOLTAGE (V)

                                                                    3840 G04                                                                              3840  G05                                                                                   3840  G06

                                 Switching Frequency vs                                                            Soft-Start (TK/SS) Current vs                                                              Regulated FB Voltage vs

                                 Temperature                                                                       Temperature                                                                                Temperature

                           330   RT = 49.9k                                                                  12                                                                                         1.28

SWITCHING FREQUENCY (kHz)  320                                                                               11                                                      REGULATED FEEDBACK VOLTAGE (V)     1.27

                           310                                                TK/SS CURRENT (µA)             10                                                                                         1.26

                           300                                                                               9                                                                                          1.25

                           290                                                                               8                                                                                          1.24

                           280                                                                               7                                                                                          1.23

                           270                                                                               6                                                                                          1.22
                           –50   –25  0       25  50  75       100  125  150                                      –50  –25  0   25  50  75       100  125       150                                     –50      –25     0  25  50        75  100     125   150

                                             TEMPERATURE (°C)                                                                  TEMPERATURE (°C)                                                                             TEMPERATURE (°C)

                                                                    3840 G07                                                                              3840 G08                                                                                    3840 G09

                                                                                                                                                                                                                                                           3840fa

                                                                                                             For more information www.linear.com/LT3840                                                                                                    5
LT3840

Typical Performance                                                            Characteristics                                                        TA =     25°C, unless otherwise noted.

                              Enable Pin Current vs Enable                                                    UVLO Pin Current vs UVLO                                                                  Average Current Sense Voltage vs

                              Voltage                                                                         Voltage                                                                                   Temperature

                         1.6                                                                             5                                                                                         55

                                                                                                                                                               AVERAGE CURRENT SENSE VOLTAGE (mV)  50           ICTRL = FLOAT

                         1.4

ENABLE PIN CURRENT (µA)  1.2                                                   UVLO PIN CURRENT (nA)     4                                                                                         45

                         1.0                                                                                                                                                                       40

                                                                                                         3                                                                                         35

                         0.8

                                                                                                         2                                                                                         30

                         0.6                                                                                                                                                                       25           ICTRL = 500mV

                         0.4                                                                             1                                                                                         20

                         0.2                                                                                                                                                                       15

                         0.0  0  10       20  30     40          50   60                                 0    0  10       20   30     40         50   60                                           10

                                                                                                                                                                                                   –50  –25  0  25   50     75    100  125  150

                                       ENABLE PIN VOLTAGE (V)                                                          UVLO PIN VOLTAGE (V)                                                                     TEMPERATURE (°C)

                                                                     3840 G10                                                                        3840 G11                                                                          3840 G12

                              Current Monitor (IMON) Voltage                                                  Power Good Threshold vs                                                                   FB Overvoltage Threshold vs

                              vs Temperature                                                                  Temperature                                                                               Temperature

                         1.1                                                                             1.4                                                                                       1.6

                         1.0          VSENSE = 50mV

                                                                               POWER GOOD THRESHOLD (V)  1.3                                                                                       1.5

                         0.9                                                                                                                                                                                    FB RISING

IMON VOLTAGE (V)         0.8                                                                             1.2                                                   FB THRESHOLD (V)                    1.4

                         0.7                                                                                              PG RISING                                                                             FB FALLING

                                                                                                         1.1                                                                                       1.3

                         0.6                                                                                              PG FALLING

                         0.5          VSENSE = 25mV                                                      1.0                                                                                       1.2

                         0.4

                                                                                                         0.9                                                                                       1.1

                         0.3

                         0.2           0      50            100  125                                     0.8                                                                                       1.0
                         –50     –25      25         75               150                                –50     –25   0   25  50     75    100  125  150                                          –50  –25  0  25   50     75    100  125  150

                                          TEMPERATURE (°C)                                                                TEMPERATURE (°C)                                                                      TEMPERATURE (°C)

                                                                     3840 G13                                                                        3840 G14                                                                          3840 G15

                                                                                                                                                                                                                                            3840fa

6                                                                                                        For more information www.linear.com/LT3840
                                                                                                             LT3840

Pin Functions           (TSSOP/QFN)

AUXSW1 (Pin 1/Pin 36): AUXSW1 is a switching node of            OVLO (Pin 11/Pin 12): OVLO has a precision threshold

the auxiliary bias supply. Connect the pin to the auxiliary     with hysteresis to implement an accurate overvoltage

bias supply inductor.                                           lockout (OVLO). Controller switching is disabled during

PGND (Pin 2/Pin 38): PGND is the high current ground            an overvoltage lockout (OVLO) event. INTVCC regulation

return for the auxiliary bias supply. Connect PGND to the       is maintained during an OVLO event. Connect the pin to

negative terminal of the INTVCC decoupling capacitor and        GND to disable the function.

to system ground.                                               UVLO (Pin 12/Pin 13): UVLO has a precision threshold

AUXVIN (Pin 3/Pin 1): AUXVIN is the supply pin to the           with hysteresis to implement an accurate undervoltage

auxiliary bias supply. Bypass the pin with a low ESR ca-        lockout (UVLO). UVLO enables the controller switching.

pacitor placed close to the pin and referenced to PGND.         Connect the pin to VIN to disable the function.

SYNC (Pin 4/Pin 3): SYNC allows the LT3840 switching            EN (Pin 13/Pin 14): EN has a precision IC enable threshold

frequency to be synchronized to an external clock. Set          with hysteresis. EN enables the auxiliary bias supply and

the RT resistor such that the internal oscillator frequency     controller switching. Connect the pin to VIN to disable the

is 15% below the minimum external clock frequency. If           function. EN also has a lower threshold to put the LT3840

unused connect the SYNC pin to GND.                             into a low current shutdown mode where all internal cir-

                                                                cuitry is disabled.

RT (Pin 5/Pin 4): An external resistor on RT sets the           VIN (Pin 14/Pin 15): VIN provides an internal DC bias rail

switching frequency of the synchronous controller and           and should be decoupled to GND with a low value (0.1µF),

auxiliary bias supply.                                          low ESR capacitor located close to the pin.

TK/SS (Pin 6/Pin 6): TK/SS is the LT3840 external tracking      GND (Pin 15, Exposed Pad Pin 29/Pin 17, Exposed Pad

and soft-start input. The LT3840 regulates the VFB voltage      Pin 39): Ground. Solder GND and the exposed pad directly

to the smaller of the internal reference or the voltage on the  to the PCB ground plane.

TK/SS pin. An internal pull-up current source is connected

to this pin. A capacitor (CSS) to ground sets the ramp rate.    IMON (Pin 16/Pin 18): The voltage on IMON represents

Alternatively, a resistor divider on another voltage supply     the average output current of the converter. A small value

connected to this pin allows the LT3840 output to track         capacitor filters the ripple voltage associated with the

another supply during start-up. Leave the pin open if the       inductor ripple current.

tracking and soft-start functions are unused.                   ICTRL (Pin 17/Pin 19): The maximum average output

FB (Pin 7/Pin 7): The regulator output voltage is set with      current is programmed with a voltage applied to ICTRL.

a resistor divider connected to FB. FB is also the input        If unused, leave floating.

for the output overvoltage and power good comparators.          ICOMP (Pin 18/Pin 20): A capacitor and resistor connected

VC (Pin 8/Pin 8): VC is the compensation node for the           to ICOMP compensates the average current limit circuit.

output voltage regulation control loop.                         SENSE+ (Pin 19/Pin 21): SENSE+ is the positive input for

PG (Pin 9/Pin 9): PG is a power good pin and is the open-       the differential current sense comparator.

drain output of an internal comparator.                         SENSE– (Pin 20/Pin 22): SENSE– is the negative input for

MODE (Pin 10/Pin 11): MODE is used to enable or disable         the differential current sense comparator.

Burst Mode operation. Connect MODE to ground for Burst          SW (Pin 21/Pin 24): SW is the high current return path

Mode operation. Connect the pin to FB for pulse-skipping        of the TG MOSFET driver and is externally connected to

mode. Connect MODE to INTVCC for continuous mode.               the negative terminal of the BOOST capacitor.

                                                                                                                 3840fa

                                               For more information www.linear.com/LT3840                        7
LT3840

Pin Functions              (TSSOP/QFN)

TG (Pin 22/Pin 25): TG is the high current gate drive for  INTVCC (Pin 26/Pin 30): INTVCC is the auxiliary bias supply

the top N-channel MOSFET.                                  output. Bypass the pin with a low ESR capacitor placed

BOOST (Pin 23/Pin 26): BOOST is the supply for the         close to the pin. INTVCC provides supply for LT3840 internal

bootstrapped TG gate drive and is externally connected     bias and MOSFET gate drivers. The INTVCC pin cannot be

to a low ESR ceramic capacitor referenced to SW.           back driven with a separate supply.

BGRTN (Pin 24/Pin 28): BGRTN is the high current return    AUXSW2 (Pin 27/Pin 33): AUXSW2 is a switching node

path of the BG MOSFET driver and is externally connected   of the auxiliary supply and is connected to the auxiliary

to the negative terminal of the INTVCC capacitor.          bias supply inductor.

BG (Pin 25/Pin 29): BG is the high current gate drive for  AUXBST (Pin 28/Pin 35): AUXBST provides drive voltage

the bottom N-channel MOSFET.                               for the auxiliary supply and is connected to a low ESR

                                                           capacitor referenced to AUXSW1.

                                                                                                3840fa

8                                       For more information www.linear.com/LT3840
                                                                                                                      LT3840

Operation

Overview                                                          The  externally       compensated    VC  voltage    generates  a

The LT3840 provides a solution for a high efficiency, general     threshold for the differential current sense comparator.

purpose DC/DC converter. It is a wide input voltage range         During normal operation, the LT3840 internal oscillator

switching regulator controller IC that uses a program-            runs at the programmed frequency. At the beginning of

mable fixed frequency, peak current mode architecture.            each oscillator cycle, the TG switch drive is turned on. The

An internal switching regulator efficiently provides an           TG switch drive stays enabled until the sensed inductor

auxiliary bias supply to drive multiple, large N-channel          current exceeds the VC derived threshold of the current

MOSFET switches.                                                  sense comparator.

The LT3840 includes functions such as average output              If the current comparator threshold is not reached for the

current control and monitoring, micro-power operation             entire oscillator cycle, the switch driver stays on for up

with low output ripple, soft-start, output voltage tracking,      to eight cycles. If after eight cycles the TG switch driver

power good and a handful of protection features.                  is still on, it is turned off to regenerate the BOOST boot-

                                                                  strapped supply.

Voltage Control Loop                                              When the load current increases, the FB voltage decreases

The LT3840 uses peak current mode control to regulate             relative to the reference causing the EA to increase the VC

the supply output voltage. The error amplifier (EA) gener-        voltage until the average inductor current matches the new

ates an error voltage (VC) based on the difference between        load current. Refer to Figure 1 for a block diagram of the

the feedback (FB) voltage and an internal reference.              LT3840 voltage control loop.

                                                               BOOST           VIN

                        INTVCC

                                                  DRIVER          TG

                                                                                           EXTERNAL

                                                                                           COMPONENTS

                                ANTI SHOOT                        SW

                                    THRU                                                                        VOUT

                                                  INTVCC          BG

                                                  DRIVER

                  Q  S                                         BGRTN

                     R  OSCILLATOR

                                                                       SENSE+

                        SYNC        RT                         +

                                                                       SENSE–

                                                               –                                 FB

                                                                       VC               –

                                                                                    EA

                                                                                        +  VREF

                                                                                                       3840 BD

                        Figure 1. Peak Current Mode Voltage Control Functional          Block Diagram

                                                                                                                      3840fa

                                        For more information www.linear.com/LT3840                                    9
LT3840

Operation

Light Load Operation (Burst Mode Operation,                   In pulse-skipping mode, during light loads, the supply

Pulse-Skipping Mode or Continuous Mode)                       operates in discontinuous mode where the inductor cur-

The LT3840 is capable of operating in Burst Mode, pulse-      rent is not allowed to reverse direction. Output voltage

skipping mode, or continuous mode. Connect the MODE           regulation is maintained by skipping TG on pulses. At

pin to GND for Burst Mode operation, to the FB pin for        light loads pulse-skipping mode is more efficient than

pulse-skipping mode, or to INTVCC for continuous mode.        forced continuous mode, but not as efficient as Burst

                                                              Mode operation.

In Burst Mode operation the LT3840 forces a minimum           In continuous operation the inductor current is allowed

peak inductor current via an internal clamp on the VC pin.    to reverse direction at light loads or under large transient

If the average inductor current is greater than the load      conditions. The reverse current comparator protects the

current the output voltage will begin to increase and the     BG MOSFET by turning it off if the reverse current exceeds

error amplifier, EA, will attempt to decrease the VC volt-    the maximum reverse current sense threshold voltage.

age. When the internal voltage clamp on VC is engaged

and the FB voltage increases slightly, the LT3840 goes        Constant Current Operation

into sleep mode.

In sleep mode, both external MOSFETs are turned off           For applications requiring a regulated current source the

and much of the internal circuitry is turned off, reducing    LT3840 has a control loop to accurately regulate the aver-

the quiescent current. The load current is supplied by        age output current. A current monitor function provides

the output capacitor. As the output voltage decreases,        output current information for telemetry and diagnostics.

the LT3840 comes out of sleep mode and the controller         The current through the sense resistor, RSENSE, produces

resumes normal operation by turning on the TG MOSFET          a voltage applied to the SENSE pins. The differential sense

on the next cycle of the internal oscillator. The output      voltage is amplified by 20x, buffered and output to the

voltage increases and the controller goes back to sleep.      IMON pin. The capacitor on the IMON pin filters the ripple

This cycle repeats until the average load current is greater  component to average the signal.

than the minimum forced peak inductor current.                The 20x amplified differential sense voltage is also applied

When Burst Mode operation is selected, the inductor           to an internal GM amplifier and compared against either

current is not allowed to go negative. A reverse current      1V or ICTRL voltage, whichever is smaller. A voltage

comparator turns off the BG MOSFET just before the            applied to ICTRL reduces the maximum average current

inductor current reaches zero, preventing it from revers-     sense threshold. When the 20× amplified differential sense

ing and going negative. Thus, the controller operates in      voltage exceeds the 1V internal reference or the ICTRL

discontinuous operation.                                      voltage the ICOMP node is driven high and VC is pulled

                                                                                                                    3840fa

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                                                                                                                                         LT3840

Operation

low. The VC voltage is the DC control node that sets the                     age regulator to provide the gate drive voltage from VIN.

peak inductor current. A resistor and capacitor on ICOMP                     This approach is limited by power dissipation at high

compensate the current control loop. Figure 2 includes                       input voltage and dropout at low voltage. The LT3840

the block diagram of the average current control loop                        bias regulator efficiently generates a 7.5V bias voltage,

and transfer functions showing the relationship between                      capable of adequately driving large multiple MOSFETs, at

VSENSE, ICTRL and IMON.                                                      input voltages as low as 2.5V and as high as 60V.

Auxiliary Bias Supply                                                        The auxiliary bias supply is a monolithic buck-boost, peak

                                                                             current mode topology. The switching frequency is fixed

The LT3840 wide input voltage range is made possible                         and synchronized with the LT3840 synchronous buck con-

with the auxiliary bias supply switching regulator. Other                    troller. The switching regulator is internally compensated

switching regulator controllers typically use a linear volt-

                                                                                                                       RSENSE

                                                                                                     SW                            VOUT

                                                                                                         SENSE+                    COUT

                                                                                                     +

                                                             +                               20x         SENSE–

                                 VC                     GM                –  +                       –

                                                             ––   1V

                                           ICOMP

                                                                  ICTRL      IMON

                                                                MAXIMUM

                                                                 AVERAGE

                                                                 CURRENT

                                                                 CONTROL

        50                                                                                  1000

                                                                                             900

        40             TRANSFER FUNCTION                                                     800

               MAX. AVG. SENSE VOLTAGE                                                       700     TRANSFER FUNCTION

(mV)                        vs ICTRL                                                  (mV)               IMON vs AVG.

        30                                                                                   600         SENSE VOLTAGE

VSENSE                                                                                VIMON  500

        20                                                                                   400

                                                                                             300

        10                                                                                   200

                                                                                             100

        0                                                                                    0

            0  100     200  300  400  500  600     700  800  900  1000                            0      10      20            30  40    50

                                      VICTRL (mV)                                                                VSENSE (mV)             3840 F02

               Figure 2. Average Output                 Current   Limit   Functional  Block Diagram and Transfer Curves

                                                                                                                                                   3840fa

                                                        For more information www.linear.com/LT3840                                                 11
LT3840

Operation

and current limited. Figure 3 is a functional block diagram                   exceeds its precision voltage threshold the auxiliary bias

of the auxiliary bias supply.                                                 switching regulator is activated and the INTVCC voltage

Auxiliary Bias Supply Start-Up and Shutdown                                   is regulated. Figure 4 is a functional block diagram of the

                                                                              auxiliary bias supply start-up.

The LT3840 auxiliary bias supply is enabled with the en-                      The auxiliary bias supply has its own enable pin to allow

able (EN) pin. When the EN pin voltage exceeds a diode                        the INTVCC to be activated independent of the controller.

threshold the LT3840 comes out of the low quiescent cur-                      INTVCC may be used to drive other circuitry in the applica-

rent shutdown mode and turns on the internal reference                        tion such as an LDO.

(VREF) and internal bias (VREG). When the EN pin voltage

        AUXVIN

                                                                              AUXBST

                                                                              CAUXBST

                +              –                                                                                                   EXTERNAL

                                                                                      LPWR          AUXSW2               INTVCC    COMPONENTS

                                                        AUXSW1

                               R     Q                                                                                             CINTVCC

                               S

                                             VIN > 18V                     –

                                                                           +  VREF                                       3840 F03

                                                        INTERNAL

                                                        COMPENSATION

                                        Figure 3. Auxiliary Bias Supply Functional Block Diagram

                                                 VIN                                                                     AUXVIN

                                                        INTERNAL   VREF       LINEAR  VREG          AUXILIARY            INTVCC

                                        –               REFERENCE          REGULATOR        BIAS SUPPLY

                   EN                   +                                             OSCILLATOR

                                        +

                                                                                                               3840 F04

                               VREF     –

                                     Figure  4.  Auxiliary Bias    Supply  Start-Up Functional Block Diagram

                                                                                                                                               3840fa

12                                                      For more information www.linear.com/LT3840
                                                                                                                                                     LT3840

Operation

Soft-Start/Output Voltage Tracking                                      is discharged. If unused, the pin can be left open and the

The soft-start function controls the slew rate of the power             internal current source will pull the pin voltage above the

supply output voltage during start-up. A controlled output              soft-start operating range. Figure 5 is a functional block

voltage ramp minimizes output voltage overshoot, reduces                diagram of the LT3840 soft-start/tracking function.

inrush current from the VIN supply, and facilitates supply              Power Good and Output Overvoltage Protection

sequencing.                                                             When FB is within range of its regulated value an internal

TK/SS  is  an  additional   input   to   the    error    ampli-         N-channel MOSFET, on the PG pin, is turned off allowing

fier (EA). The voltage control loop regulates the out-                  an external resistor to pull PG high. Power Good is valid

put via the FB pin to whichever pin is lower, VREF or                   when the LT3840 is enabled with the EN pin and the VIN

TK/SS. An internal current source and a capacitor on the                voltage is above 2.5V.

pin program the output voltage ramp time. Drive the pin                 The LT3840 output overvoltage protection feature disables

with a voltage to use the output voltage tracking function              the synchronous buck controller switching when the FB

for supply sequencing.                                                  pin exceeds its regulated value by a given amount (see

The TK/SS voltage is clamped to a diode above the FB volt-              Electrical Specification table). When this event occurs the

age, therefore, during a short-circuit the TK/SS voltage is             PG pin voltage is pulled low.

pulled low because the FB voltage is low. Once the short                Input Overvoltage Lockout

has been removed the FB voltage starts to recover. The

soft-start circuit takes control of the output voltage slew rate        The LT3840 is capable of withstanding input voltage

once the FB voltage has exceeded the slowly ramping TK/                 transients up to 80V. When the voltage on the AUXVIN

SS voltage, reducing the output voltage overshoot through               pin exceeds 60V the auxiliary bias switching regulator is

a short-circuit recovery. During a fault condition such as              disabled.

UVLO, OVLO or overtemperature, the soft-start capacitor

                                                                               1.3

                                                                               1.2

                                                                               1.1

               TK/SS        ISOFT-START                                        1.0

       VOUT                                                                    0.9       TRANSFER FUNCTION

                                         +           VC                        0.8            FB vs TK/SS

                            VREF         +  EA                          FB(V)  0.7

               FB

                                         –                                     0.6

                                                                               0.5

                                                                               0.4

                            FAULT                                              0.3

                                                                               0.2

                                                                               0.1

                                                                                    0.1  0.2  0.3  0.4  0.5  0.6  0.7  0.8  0.9  1.0  1.1  1.2  1.3  1.4

                                                                                                             TK/SS (V)                               3840 F05

               Figure   5.  Soft-Start   and Output  Voltage  Tracking  Functional Block Diagram and Transfer Curve

                                                                                                                                                               3840fa

                                                For more information www.linear.com/LT3840                                                                     13
LT3840

Applications Information

Switching Frequency                                              Inductor Selection

The choice of switching frequency is a trade-off between         The critical parameters for the selection of an inductor

converter efficiency and component size. Low frequency           are minimum inductance value, saturation current and

operation  improves     efficiency    by  reducing       MOSFET  RMS current. For a given ΔIL, the inductance value is

switching losses and gate charge losses. However, lower          calculated as follows:

frequency operation requires more inductance for a given

amount of ripple current, resulting in larger inductor size.     L  ≥  VOUT  •            VIN(MAX) – VOUT

Increasing the ripple current requires additional output                                  fSW • VIN(MAX) • ΔIL

capacitance to maintain the same output ripple voltage.

For converters with extremely high or low step-down VIN          The typical range of values for ΔIL is (0.2 • IOUT(MAX)) to

to VOUT ratios, another consideration is the minimum             (0.5 • IOUT(MAX)), where IOUT(MAX) is the maximum load

on and off times of the LT3840. A final consideration for        current of the supply. Using ΔIL = 0.3 • IOUT(MAX) yields a

operating frequency is in noise-sensitive systems where          good design compromise between inductor performance

it is often desirable to keep the switching noise out of a       versus inductor size and cost. A value of ΔIL = 0.3 • IOUT(MAX)

sensitive frequency band.                                        produces a ±15% of IOUT(MAX) ripple current around the DC

The LT3840 uses a constant frequency architecture pro-           output current of the supply. Lower values of ΔIL require

grammable with a single resistor (RT) over a 50kHz to 1MHz       larger and more costly magnetics. Higher values of ΔIL

                                                                 will increase the peak currents, requiring more filtering

range. The value of RT for a given operating frequency can       on the input and output of the supply. If ΔIL is too high,

be chosen from Table 1 or from the following equation:           the slope compensation circuit is ineffective and current

RT(kΩ) = 2.32 • 104 • fSW(–1.08)                                 mode instability may occur at duty cycles greater than

                                                                 50%. To satisfy slope compensation requirements the

                                                                 minimum inductance is calculated as follows:

Table  1.  Recommended  1%  Standard  Values

           RT (kΩ)                            fSW (kHz)          LMIN  >  VOUT            •  2DCMAX –  1  •  RSENSE •  30

           348                                50                                             DCMAX              fSW

           158                                100

           76.8                               200                Magnetics vendors specify the saturation current, the RMS

           49.9                               300                current or both. When selecting an inductor based on

           36.5                               400                inductor saturation current, use the peak current through

           28.0                               500                the inductor, IOUT(MAX) + ΔIL/2. The inductor saturation

           23.2                               600                current specification is the current at which the inductance,

           19.1                               700                measured at zero current, decreases by a specified amount,

           16.5                               800                typically 30%. When selecting an inductor based on RMS

           14.3                               900                current rating, use the average current through the inductor,

           13.7                               1000               IOUT(MAX). The RMS current specification is the RMS current

                                                                 at which the part has a specific temperature rise, typically

                                                                 40°C, above 25°C ambient. After calculating the minimum

                                                                 inductance value, the saturation current and the RMS

                                                                 current for your design, select an off-the-shelf inductor.

                                                                 Contact the Applications Group at Linear Technology for

                                                                 further support. For more detailed information on selecting

                                                                 an inductor, please see the Inductor Selection section of

                                                                 Linear Technology Application Note 44.

                                                                                                                           3840fa

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MOSFET Selection                                                Note that RDSON has a large positive temperature depen-

Two external N-channel MOSFETs are used with the                dence. The MOSFET manufacturer’s data sheet contains

LT3840 controller, one top (main) switch, and one bot-          a curve, RDSON vs Temperature. In the main MOSFET,
                                                                transition losses are proportional to VIN2 and can be con-
tom (synchronous) switch. The gate drive levels are set
                                                                siderably large in high voltage applications (VIN > 20V).
by the INTVCC voltage. Therefore, standard or logic level
                                                                Calculate the maximum transition losses:
threshold MOSFETs can be used.

Selection criteria for the power MOSFETs include break-         PTRAN(TOP)                       =  VIN  •IOUT  •  fSW  •  QGSW

down voltage (BVDSS), maximum current (IOUTMAX), on-                                                                       IDRIVE

resistance (RDSON) and gate charge.                             where QGSW can be found in the MOSFET specification

First select a MOSFET with a BVDSS greater than VIN. Next       or calculated by:

consider the package and current rating of the device. The                                          QGS

maximum current rating of the device typically corresponds      QGSW  =  QGD                     +  2

to a particular package. The RMS current of each device

is calculated below:                                            and IDRIVE = 1A

Top  Switch  Duty     Cycle  (DCTOP    )  =  VOUT               The total maximum power dissipations of the MOSFET are:

                                                VIN             PTOP(TOTAL) = PCOND(TOP) + PTRAN(TOP)

Top Switch RMS Current = DCTOP • IOUTMAX                        PBOT(TOTAL) =                       PCOND(BOT)

                                                   VIN  – VOUT  Complete a thermal analysis to ensure that the MOSFET’s

Bottom  Switch  Duty  Cycle       (DCBOT     )  =       VIN     junction temperatures are not exceeded.

                                                                TJ = TA + P(TOTAL) • θJA

Bottom Switch RMS Current = DCBOT • IOUTMAX                     where θJA is the package thermal resistance and TA is the

Select a device that has a continuous current rating greater    ambient temperature. Keep the calculated TJ below the

than the calculated RMS current.                                maximum specified junction temperature, typically 150°C.

                                                                Note that when VIN is high and fSW is high, the transition

Lastly, consider the RDSON and gate charge of the MOSFET.       losses may dominate. A MOSFET with higher RDSON and

These two parameters are considered together because            lower gate charge may provide higher efficiency. MOSFETs

they are typically inversely proportional to one another. The   with a higher voltage BVDSS specification usually have

RDSON determines the conduction losses of the MOSFET            higher RDSON and lower gate charge.

and the gate charge determines the switching losses.            A Schottky diode can be inserted in parallel with the

The switching and conduction losses of each MOSFET              synchronous MOSFET to conduct during the dead time

can be calculated as follows:                                   between the conduction of the two power MOSFETs. This

                                  VOUT                          prevents the body diode of the bottom MOSFET from turn-

PCOND(TOP)   =  IOUT(MAX)2     •  VIN     •  RDS(ON)            ing on, storing charge during the dead time and requiring

                                                                a reverse recovery period.

PCOND(BOT)   = IOUT(MAX)2      •  VIN  – VOUT      • RDS(ON)    Input Capacitor Selection

                                       VIN                      A local input bypass capacitor is required for buck convert-

                                                                ers because the input current is pulsed with fast rise and fall

                                                                times. The input capacitor selection criteria are based on

                                                                                                                                   3840fa

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LT3840

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the bulk capacitance and RMS current capability. The bulk      requirements. ΔVOUT is a function of ΔIL and the COUT

capacitance will determine the supply input ripple voltage.    ESR. It is calculated by:

The RMS current capability is used to prevent overheating

the capacitor. The bulk capacitance is calculated based on     ∆VOUT  =      ∆IL  •  ESR     +             1           

maximum input ripple, ΔVIN:                                                                     (8  •  fSW •  COUT  )  

CIN(BULK)  =  IOUT(MAX)     • VOUT                             The maximum ESR required to meet a                           ΔVOUT  design

              ΔVIN • fSW •  VIN(MIN)                           requirement can be calculated by:

ΔVIN is typically chosen at a level acceptable to the user.    ESR(MAX) =            ( ∆VOUT )(L )( fSW )

A good starting point is 100mV to 200mV. Aluminum                                 VOUT     •  1–     VOUT   

electrolytic capacitors are a good choice for high voltage,                                          VIN(MAX)

bulk capacitance due to their high capacitance per unit area.

The capacitor’s RMS current is:                                Worst-case ΔVOUT occurs at the highest input voltage. Use

                                                               paralleled multiple capacitors to meet the ESR require-

ICIN(RMS) =IOUT  VOUT(VIN – VOUT)                              ments. Increasing the inductance is an option to lower the

                            (VIN )2                            ESR requirements. For extremely low ΔVOUT, an additional

                                                               LC filter stage can be added to the output of the supply.

If applicable, calculate it at the worst-case condition,       Linear Technology’s Application Note 44 has some good

VIN = 2VOUT. The RMS current rating of the capacitor           tips on sizing an additional output filter.

is specified by the manufacturer and should exceed the         Output Voltage Programming

calculated ICIN(RMS). Due to their low ESR (equivalent         A resistive divider sets the DC output voltage according

series resistance), ceramic capacitors are a good choice

for high voltage, high RMS current handling. Note that the     to the following formula:

ripple current ratings from aluminum electrolytic capacitor                      VOUT     1

manufacturers are based on 2000 hours of life. This makes      R2  =  R1  1.250V       –

it advisable to further derate the capacitor or to choose

a capacitor rated at a higher temperature than required.       The external resistor divider is connected to the output of

The combination of aluminum electrolytic capacitors and        the converter as shown in Figure 6.

ceramic capacitors is an economical approach to meeting

the input capacitor requirements. The capacitor voltage                                    L1

rating must be rated greater than maximum VIN voltage.                                                            VOUT

Multiple capacitors may also be paralleled to meet size                                                 R2     COUT

or height requirements in the design. Locate the capaci-                          FB

tor very close to the MOSFET switch and use short, wide                                                 R1

PCB traces to minimize parasitic inductance. Use a small                                                          3840 F06

(0.1μF to 1μF) bypass capacitor between the chip VIN pin              Figure 6. Output Voltage Feedback Divider

and GND, placed close to the LT3840.

Output Capacitor Selection                                     Tolerance of the feedback resistors will add additional er-

The output capacitance, COUT, selection is based on the        ror to the output voltage. The VFB pin input bias current

                                                               is typically 5nA, so use of extremely high value feedback

design’s output voltage ripple, ΔVOUT and transient load       resistors results in a converter output that is slightly

                                                                                                                                   3840fa

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higher than expected. Bias current error at the output can     short-circuit load condition, a diode and resistor connected

be estimated as:                                               from VOUT to the ICTRL pin is recommended (see Figure 7).

DVOUT(BIAS) = 5nA • R2                                                                    VOUT

Great care should be taken to route the VFB line away from                                 R1

noise sources, such as the inductor or the SW node.

                                                                                                D1

Output Current Programming and Monitoring

The average current control loop of the LT3840 accurately                                 ICTRL     3840 F07

regulates the maximum output current of the switching          Figure 7. Output Short-Circuit Foldback Current Circuit

regulator. The default maximum differential sense volt-        The foldback current in short-circuit, IOUT(SC), is calculated

age, VSENSE(MAX), is 50mV, but a voltage applied to the        as follows:

ICTRL pin will program it lower. A 0V to 1V range on

the ICTRL pin corresponds to 0mV to 50mV differential          IOUT(SC)     =      (VF(D1) + 7µA • R1)

sense voltage. A way to provide the ICTRL programming                              20 • RSENSE

voltage is to connect a linear regulator or voltage divider

to the INTVCC pin.                                             where VF is the forward voltage on the diode D1 at ~7uA

Once the maximum differential sense voltage is determined      current.

the RSENSE current sense resistor is calculated as follows:    Internal Power Supply

RSENSE        =  VSENSE(MAX)                                   The internal auxiliary supply requires three external com-

                 IOUT(MAX)                                     ponents (CINTVCC, CAUXBST and LPWR) for operation, as

Select a current sense resistor where the maximum power        shown in Figure 3. CINTVCC, a 4.7μF/10V ceramic capacitor,

dissipation rating is greater than the calculated power        bypasses INTVCC. CAUXBST, a 1μF/10V ceramic capacitor,

dissipation:                                                   connected between the AUXBST pin and the AUXSW1 pin,

PD(RSENSE) = RSENSE • IOUT(MAX)2                               provides bootstrapped drive to the internal switch.

The average current control loop is compensated at             A 33µH inductor with a saturation current greater than

the ICOMP pin with a resistor and capacitor connected          0.6A is recommended for most applications. The Coilcraft

to GND.                                                        ME3220-333 is a good fit.

The IMON pin is an accurate output current monitor pin. The    CBOOST Capacitor Selection

LT3840 outputs a voltage that is 20 times the differential     The recommended value of the BOOST capacitor, CBOOST,

sense voltage. A 0mV to 50mV differential sense voltage        is at least 100 times greater than the total gate capacitance

corresponds to a 0V to 1V IMON voltage. A capacitor on         of the topside MOSFET. Typical values for most applica-

the pin filters the voltage ripple due to the inductor ripple  tions range from 0.1μF to 1μF.

current. Typical capacitor values on the pin range from

1000pF to 0.1µF. The larger the capacitor value, the lower     Soft-Start and Voltage Tracking

the ripple. The capacitor does not affect the average cur-     The desired soft-start time (tSS) is programmed via the

rent control loop.                                             CSS capacitor as follows:

Output Short-Circuit Current Foldback                                       tSS • 9µA

The LT3840 defaults to a straight line current limit where     CSS       =         1.75

the short-circuit current is the same as the drop out cur-

rent. For applications that require current foldback in a

                                                                                                                        3840fa

                                       For more information www.linear.com/LT3840                                   17
LT3840

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The soft-start capacitor is reset under fault conditions        Switching Frequency Synchronization

including UVLO, EN, OVLO, overtemperature shutdown              The oscillator can be synchronized to an external clock.

and INTVCC UVLO. The soft-start pin is clamped through          Set the RT resistor 15% below the lowest synchronized

a diode to the VFB pin. Therefore, the soft-start pin is reset  frequency. The rising edge of the SYNC pin waveform

during a short-circuit minimizing overshoot upon recovery.      triggers the discharge of the internal oscillator capacitor.

EN, UVLO and OVLO                                               If unused, connect the SYNC pin to GND.

EN has a precision voltage threshold with hysteresis to         Layout Considerations Checklist

enable the LT3840 auxiliary bias supply and synchronous         The following is a list of recommended layout consider-

controller. The pin is typically connected to VIN through a     ations:

resistor divider, however, it can be directly connected to

VIN. A lower voltage threshold on the EN pin is used to put     •  Locate the VIN, AUXVIN, INTVCC, AUXBST and BOOST

the LT3840 into a low quiescent current shutdown mode.             pin bypass capacitors in close proximity to the LT3840.

UVLO has a precision voltage threshold with hysteresis          •  Create a solid GND plane, preferably on layer two of

to enable the LT3840 synchronous controller. The pin               the PCB.

is typically connected to VIN through a resistor divider,       •  Minimize the hot loop. (See Figure 9)

however, it can be directly connected to VIN.                   •  Use short wide traces for the MOSFET gate drivers (TG

OVLO has a precision voltage threshold with hysteresis             and BG), as well as, gate drive supply and return (INTVCC

to disable the LT3840 synchronous controller. The pin is           and BOOST, BGRTN and SW).

typically connected to VIN through a resistor divider. OVLO     •  Connect the FB pin directly to the feedback resistors,

can be directly connected to GND to disable the function.          independent of any other nodes (i.e. SENSE+).

                   VIN                                          •  Locate the feedback resistors in close proximity to the

                                                                   LT3840 FB pin.

                        RA  EN, UVLO                               Route the SENSE– and SENSE+ traces close together

                            OR OVLO                             •

                        RB      PIN                                and keep as short as possible.

                                3840 F08                        •  Solder the LT3840 exposed pad to the PCB. Add multiple

                                                                   vias to connect the exposed pad to the GND plane.

Figure 8. Precision EN, UVLO and OVLO Resistor Divider          •  Per the manufacturer’s specification, add a sufficient

                                                                   PCB pad around MOSFETs and inductor to dissipate

Resistors are chosen by first selecting RB. Then calculate         heat.

RA with the following formula:                                                             VIN

RA  = RB  •  VTHRESHOLD        – 1                                                                      TG

               1.25V                                                                           CIN  HOT

                                                                                                     LOOP  SW

VTHRESHOLD is the VIN referred voltage at which the supply                                                 BG

is enabled (UVLO and EN) or disabled (OVLO).

                                                                                                           3840 F09

                                                                   Figure 9. Hot Loop Layout for Synchronous Buck Regulator

                                                                                                                             3840fa

18                                             For more information www.linear.com/LT3840
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Typical Applications

                                          Wide Input Range, High Power Output,               15V to    60V Input  to 12V, 20A Output

VIN

15V TO 60V         CIN                                      1µF

                   68µF                                          L2, 33µH

                   ×2

                              887k                AUXBST         AUXSW1  AUXSW2

                                                  VIN                          INTVCC

                                                                                             4.7µF       1N4448

                                                  AUXVIN

                              60.4k               EN                           BOOST

                                                                 LT3840                      1µF

                                                  UVLO

                                                  OVLO                         TG                                 M1             RSENSE

                                          174k                                                                    ×2  L1, 5.6µH  2.5mΩ                          VOUT

                                 INTVCC           PG                           SW                                                                               12V

                              20k                                                                                 M2                              COUT1  COUT2  20A

                                                  SYNC                         BG                                 ×2  D1                          560µF  22µF

                                                                                                                                                         ×4

                                                  MODE

                                                  RT                           SENSE+

                                                  VC                           SENSE–

                                                                                                  86.6k

                                                  TK/SS                               FB

                         20k              0.01µF                               GND                                M1: INFINEON, BSC160N10NS3

            49.9k        2200pF                       IMON       ICOMP         ICTRL              10k             M2: INFINEON, BSC070N1ONS3

                                   100pF                                                                          L1: VISHAY, IHLP6767GZER5R6MA1

                                                         2200pF                       100pF                       L2: COILCRAFT, ME3220-333KL

                                                                 7.68k                                            CIN: SUNCON 100CE68FS

                                                                                                                  COUT1: SANYO, 16SVPF560M

                                                                        470pF                                     COUT2: TAIYO YUDEN, EMK325BJ226MM-T

                                                                                                                  D1: DIODES INC. PDS5100H

                                                                                                                                                                3840 TA02

                                                                                                                                                                3840fa

                                                                 For more information www.linear.com/LT3840                                              19
LT3840

Typical Applications

                                                    Low Part Count Application,                     6V  to 60V    Input to  5V, 10A Output

                            VIN

                    6V  TO  60V         CIN                           1µF

                                        68µF                               L2,     33µH

                                        ×2

                                                                AUXBST     AUXSW1  AUXSW2

                                                         VIN                             INTVCC

                                                                                                        4.7µF       1N4448

                                                         AUXVIN

                                                         EN                              BOOST

                                                                           LT3840                       1µF

                                                         UVLO

                                                         OVLO                                   TG                          M1  L1, 5.6µH   RSENSE

                                                                                                                                            5mΩ                      VOUT

                                                         PG                              SW                                                                          5V

                                                                                                                                                             COUT    10A

                                                         SYNC                                   BG                          M2                               270µF

                                                         MODE

                                                         RT                              SENSE+

                                                         VC                              SENSE–

                                                                                                             301k

                                                         TK/SS                                  FB

                                            20k                                          GND

                              49.9k      2200pF                 IMON       ICOMP         ICTRL          100k                    M1: INFINEON, BSC160N10NS3

                                                                                                                                M2: INFINEON, BSC070N1ONS3

                                                         470pF                                                                  L1: VISHAY, IHLP5050

                                                                                                                                L2: COILCRAFT, ME3220-333KL

                                                                                                                                CIN: SUNCON 100CE68FS

                                                                                                                                COUT: SANYO, 16SVPC270M              3840 TA03

                                                    Low Voltage, High Current                       Output, 4V to 60V Input to 3.3V, 20A

        VIN

4V  TO  60V         CIN                                               1µF

                    68µF                                                   L2, 33µH

                    ×2

                                 887k                    AUXBST            AUXSW1  AUXSW2

                                                         VIN                             INTVCC

                                                                                                        4.7µF       1N4448

                                                         AUXVIN

                                 60.4k                   EN                              BOOST

                                                                           LT3840                       1µF

                                                         UVLO

                                                         OVLO                            TG                                 M1              RSENSE

                                              174k                                                                          ×2  L1, 1.7µH             2.5mΩ                            VOUT

                                 INTVCC                  PG                              SW                                                                                            3.3V

                                 20k                                                                                        M2                               COUT1              COUT2  20A

                                                         SYNC                            BG                                 ×2  D1                           560µF              22µF

                                                                                                                                                                                ×4

                                                         MODE

                                                         RT                              SENSE+

                                                         VC                              SENSE–

                                                                                                             16.9k

                                                         TK/SS                                  FB

                         20k                     0.01µF                                  GND                                    M1: INFINEON, BSC160N10NS3

             49.9k       2200µF                                                                              10k                M2: INFINEON, BSC070N1ONS3

                                      100pF                     IMON       ICOMP         ICTRL                                  L1: WÜRTH, 7443556130

                                                                2200pF                                                          L2: COILCRAFT, ME3220-333KL

                                                                           7.68k                                                CIN: SUNCON 100CE68FS

                                                                                                                                COUT1: SANYO, 16SVPF560M

                                                                                  470pF                                         COUT2: TAIYO YUDEN, EMK325BJ226MM-T

                                                                                                                                D1: DIODES INC. PDS5100H

                                                                                                                                                                                       3840 TA04

                                                                                                                                                                                       3840fa

20                                                                         For more information www.linear.com/LT3840
                                                                                                                                                         LT3840

Package Description

Please refer to http://www.linear.com/designtools/packaging/ for the most recent package drawings.

                                                                       FE Package

                                                           28-Lead Plastic TSSOP (4.4mm)

                                                    (Reference LTC DWG # 05-08-1663 Rev K)

                                                           Exposed Pad Variation EA

                                    7.56                                                                               9.60 – 9.80*

                                    (.298)                                                                             (.378 – .386)

                                                                                                                          7.56

                                                                                                                          (.298)

                                                                                                  28  2726    25   24  23 22 21 20    19  18  17 16  15

6.60 ±0.10                                                 3.05

                                                           (.120)               EXPOSED

4.50 ±0.10                                                             PAD HEAT SINK

                                SEE NOTE 4                             ON BOTTOM OF                                                                                              6.40

                                                           0.45 ±0.05           PACKAGE                                                                  3.05       (.252)

                                                                                                                                                         (.120)                  BSC

                                                           1.05 ±0.10

                                               0.65 BSC

                   RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT                                                  1   2  3    4    5   6  7  8    9   10  11  12 13 14

                                                                                                                                                         1.20

                                     4.30 – 4.50*                                                                                                        (.047)

                                     (.169 – .177)               0.25                                                                                    MAX

                                                                 REF   0° – 8°

                                                                                         0.65

                   0.09 – 0.20              0.50 – 0.75                                  (.0256)                                                     0.05 – 0.15

                   (.0035 – .0079)          (.020 – .030)                                BSC         0.195 – 0.30                                    (.002 – .006)

                                                                                                  (.0077 – .0118)                                    FE28 (EA) TSSOP REV K 0913

            NOTE:                                                                                        TYP

            1. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETERS          4. RECOMMENDED MINIMUM PCB METAL SIZE

            2. DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS               FOR EXPOSED PAD ATTACHMENT

                                     (INCHES)              *DIMENSIONS DO NOT INCLUDE MOLD FLASH. MOLD FLASH

            3. DRAWING NOT TO SCALE                        SHALL NOT EXCEED 0.150mm (.006") PER SIDE

                                                                                                                                                                                       3840fa

                                                           For more information www.linear.com/LT3840                                                                            21
LT3840

Package Description

Please refer to http://www.linear.com/designtools/packaging/ for the most recent package drawings.

                                                           UFE Package

                                          38-Lead Plastic QFN (4mm × 6mm)

                                          (Reference LTC DWG # 05-08-1750 Rev B)

                                                                                             0.70 ±0.05

                4.50 ±0.05

                       3.10 ±0.05

                              2.40 REF

                                          2.65 ±0.05

                                                       4.65 ±0.05

                                                                                                    PACKAGE OUTLINE

                                                           0.20 ±0.05

                                                           0.40 BSC

                                                           4.40 REF

                                                           5.10 ±0.05

                                                           6.50 ±0.05

                                          RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS

                                          APPLY SOLDER MASK TO AREAS THAT ARE NOT SOLDERED                               PIN 1 NOTCH

                                                                                                                              R = 0.30 OR

                                                                                                                              0.35 × 45°

                                                           0.75 ±0.05             R = 0.10                                    CHAMFER

                              4.00 ±0.10                                           TYP               2.40 REF

                                                                                                                37   38

                                                                                                                              0.40 ±0.10

                       PIN 1

                       TOP MARK                                                                                               1

                       (NOTE 6)                                                                                               2

                                                                                             4.65   ±0.10

    6.00 ±0.10                                                          4.40 REF

                                                                                                    2.65 ±0.10

                                                                                                                              (UFE38) QFN 0708  REV  B

                                                                        0.200 REF        R=  0.115                       0.20 ±0.05

                                                                        0.00 – 0.05          TYP                         0.40 BSC

                                                                                             BOTTOM      VIEW—EXPOSED    PAD

                NOTE:

                1. DRAWING IS NOT A JEDEC PACKAGE OUTLINE

                2. DRAWING NOT TO SCALE

                3. ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS

                4. DIMENSIONS OF EXPOSED PAD ON BOTTOM OF PACKAGE DO NOT INCLUDE

                MOLD FLASH. MOLD FLASH, IF PRESENT, SHALL NOT EXCEED 0.15mm ON ANY SIDE

                5. EXPOSED PAD SHALL BE SOLDER PLATED

                6. SHADED AREA IS ONLY A REFERENCE FOR PIN 1 LOCATION

                ON THE TOP AND BOTTOM OF PACKAGE

                                                                                                                                                        3840fa

22                                        For more information www.linear.com/LT3840
                                                                                                                                                                                                                                                  LT3840

Revision History

REV  DATE  DESCRIPTION                                                                                                                                                                                                                            PAGE NUMBER

A    8/14  Changed PG hysteresis                                                                                                                                                                                                                  4

           Modified schematic                                                                                                                                                                                                                     20

                                                                                                                                                                                                                                                      3840fa

                               Information furnished by Linear Technology Corporation is believed to be accurate and reliable.                                                                                                                    23

                               Htioonwtehvaetrt,hneoinretesrpcoonnsnibeicFlittoiyornismoafsoistrsuemciirencdfuofiotrsrmaitssadtuiesosenc. rLwibinewedawhr .eTlerinecihennawor.ilclolognmyotC/ioLnrTfpr3ion8rga4eti0oonn  makes no representa-

                                                                                                                                                                                                                         existing patent rights.
LT3840

Typical Application

                                                   Inverting Application,      24V Input to –15V, 10A

         VIN

18V   TO 36V   CIN                            1µF

               68µF                                L2, 33µH

               ×2

                       1M           AUXBST         AUXSW1  AUXSW2

                                    VIN                          INTVCC

                                                                               4.7µF      1N4448

                                    AUXVIN

                       80.6k        EN                           BOOST

                                                   LT3840                      1µF

                                    UVLO

                                    OVLO                         TG                               M1   L1,   15µH  RSENSE

                                                                                                                   5mΩ

                                    PG                           SW                                                                             COUT2

                                                                                                       D1                              COUT1

                                    SYNC                         BG                               M2                                   10µF     330µF  VOUT

                                                                                                                                       ×2       ×2     –15V

                                    MODE                                                                                                               10A

                                    RT                           SENSE+

                                    VC                           SENSE–

                                                                                    110k

                                    TK/SS                               FB

               39.2k          33nF                               GND                                         M1: INFINEON, BSC160N10NS3

        49.9k  2200pF                                                          10k                           M2: INFINEON, BSC070N1ONS3

                       100pF            IMON       ICOMP         ICTRL                                       L1: WÜRTH, 7443631500

                                           2200pF                                                            L2: COILCRAFT, ME3220-333KL

                                                   7.68k                                                     D1: DIODES INC. PDS5100H

                                                          470pF

VOUT                                                                                                                                                   3840 TA05

–15V

Related Parts

PART NUMBER    DESCRIPTION                                                     COMMENTS

LT3845A        60V, Low IQ, Single Output Synchronous Step-Down                Synchronizable Fixed Frequency 100kHz to 600kHz, 4V ≤ VIN ≤ 60V,

               DC/DC Controller                                                1.23V ≤ VOUT ≤ 36V, IQ = 120µA, TSSOP-16 Package

LT3844         60V, Low IQ, Single Output Step-Down DC/DC Controller           Synchronizable Fixed Frequency 50kHz to 600kHz, 4V ≤ VIN ≤ 60V,

                                                                               1.23V ≤ VOUT ≤ 36V, IQ = 120µA, TSSOP-16 Package

LTC3864        60V, Low IQ, Step-Down DC/DC Controller 100% Duty               Selectable Fixed Frequency 200kHz to 600kHz, 3.5V ≤ VIN ≤ 60V,

               Cycle Capability                                                0.8V ≤ VOUT ≤ VIN, IQ = 40µA, MSOP-10E Package

LTC3891        60V, Low IQ, Synchronous Step-Down DC/DC Controller             Phase-Lockable Fixed Frequency 50kHz to 900kHz, 4V ≤ VIN ≤ 60V,

                                                                               0.8V ≤ VOUT ≤ 24V, IQ = 50µA

LTC3890/       60V, Low IQ, Dual 2-Phase Synchronous Step-Down                 Phase-Lockable Fixed Frequency 50kHz to 900kHz, 4V ≤ VIN ≤ 60V,

LTC3890-1/     DC/DC Controller                                                0.8V ≤ VOUT ≤ 24V, IQ = 50µA

LTC3890-2

LTC3859A       Low IQ, Triple Output Buck/Buck/Boost Synchronous               All Outputs Remain in Regulation Through Cold Crank, 2.5V ≤ VIN ≤ 38V,

               DC/DC Controller                                                VOUT(BUCKS) Up to 24V, VOUT(BOOST) Up to 60V, IQ = 27µA

LT8705         30V VIN and VOUT Synchronous 4-Switch Buck-Boost                Synchronizable Fixed Frequency 100kHz to 400kHz, 2.8V ≤ VIN ≤ 80V,

               Controller                                                      1.3V ≤ VOUT ≤ 30V, Four Regulation Loops

                                                                                                                                                       3840fa

24             Linear Technology Corporation                                                                                   LT 0814 REV A • PRINTED IN USA

               1630 McCarthy Blvd., Milpitas, CA 950F3o5r-m7o4r1e7information  www.linear.com/LT3840
               (408) 432-1900 ● FAX: (408) 434-0507 ● www.linear.com/LT3840
                                                                                                                    LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2014
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