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MAX16903RATB18/V+T

器件型号:MAX16903RATB18/V+T
器件类别:半导体    电源管理 IC    稳压器与电压控制器    开关稳压器   
厂商名称:Maxim Integrated
厂商官网:https://www.maximintegrated.com/en.html
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器件描述

开关稳压器 2.1MHz, High-Voltage, 1A Mini-Buck Converter

参数

产品属性属性值
制造商:Maxim Integrated
产品种类:开关稳压器
系列:MAX16903R
封装:Cut Tape
封装:MouseReel
封装:Reel
商标:Maxim Integrated
产品类型:Switching Voltage Regulators
工厂包装数量:2500
子类别:PMIC - Power Management ICs

MAX16903RATB18/V+T器件文档内容

                                                                                                           EVALUATION KIT AVAILABLE

MAX16903                                                                                      2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                              1A Mini-Buck Converter

General Description                                                        Benefits and Features

The MAX16903 is a small, synchronous buck converter                        ●●  Meets Stringent Automotive Quality and Reliability

with   integrated      high-side  and       low-side     switches.  The        Requirements

device   is  designed         to  deliver   1A  with     input  voltages       •  +3.5V to +28V Input Voltage Range Allows

from   +3.5V    to     +28V,  while   using     only  25μA      quiescent         Operation in “Cold Crank” Conditions

current at no load. Voltage quality can be monitored by                        •  Tolerates Input-Voltage Transients to +42V

observing     the      PGOOD      signal.      The    MAX16903      can        •  Enable-Pin Compatible from +3.3V Logic Level to

operate in dropout by running at 97% duty cycle, making                           +42V

it ideal for automotive and industrial applications.                           •  1A Minimum Output Current with Overcurrent

The MAX16903 operates at a 2.1MHz frequency, allow-                               Protection

ing for small external components and reduced output                           •  -40°C to +125°C Automotive Temperature Range

ripple.  It  guarantees       no  AM  band      interference.   SYNC           •  AEC-Q100 Qualified

input    programmability          enables   three   frequency   modes      ●●  Increased Efficiency and Reduced BOM Cost and

for optimized performance: forced fixed-frequency opera-                       Board Space

tion, skip mode (ultra-low quiescent current of 25μA), and                     •  Integrated High- and Low-Side FETs

synchronization to an external clock. The MAX16903 can                         •  Fixed Output Voltages (see the Selector Guide

be ordered with spread-spectrum frequency modulation,                             and Contact the Factory for All Available Trimmed

designed to minimize EMI-radiated emissions due to the                            Output-Voltage Options)

modulation frequency.                                                          •  10-Pin TDFN-EP or 16-Pin TSSOP-EP Packages

The    MAX16903        is  available  in    a   thermally   enhanced,      ●●  Low Quiescent Current Helps Designers Meet

3mm x 3mm, 10-pin TDFN package or a 16-pin TSSOP                               Stringent OEM Current Requirements

package.     The    MAX16903         operates      over  the    -40°C  to      •  25μA Quiescent Current During Skip Mode

+125°C automotive temperature range.                                              Operation

Applications                                                               ●●  High Switching Frequency Allows Use of Small,

●●  Automotive                                                                 Low-Cost External Components

●●  Industrial                                                                 •  2.1MHz Switching Frequency with Three Modes of

●●  High-Voltage Input-Power DC-DC Applications                                   Operation

                                                                               •  Skip Mode for Efficient, Low-Power Operation

Ordering Information                                                           •  Forced Fixed-Frequency Operation

                                                                               •  External Frequency Synchronization

         PART                     SPREAD        TEMP     PIN-              ●●  Reduced EMI Emissions at the Switching Frequency

                              SPECTRUM         RANGE     PACKAGE               •  Optional Spread-Spectrum Frequency Modulation

MAX16903RAUE__/V+                 Disabled     -40°C to  16 TSSOP-EP*

                                               +125°C

MAX16903RATB__/V+                 Disabled     -40°C to  10 TDFN-EP*

                                               +125°C

MAX16903SAUE__/V+                 Enabled      -40°C to  16 TSSOP-EP*

                                               +125°C

MAX16903SATB__/V+                 Enabled      -40°C to  10 TDFN-EP*

                                               +125°C

Note: Insert the desired suffix letters (from the Selector Guide)

into the blanks to indicate the output voltage. Alternative output

voltages available upon request.

+Denotes a lead(Pb)-free/RoHS-compliant package.

/V denotes an automotive qualified part.

*EP = Exposed pad.

19-5038; Rev 10; 4/17
MAX16903                                                                           2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                   1A Mini-Buck Converter

Typical Operating Circuits

                                                                            33kΩ         VBAT LEVEL

                                                SUP                   EN                 SIGNAL

                                      4.7µF  *

                                                      MAX16903_50/V+

                                                                      SYNC

                                                BST                   GND

                                      0.1µF

                               4.7µH

5V AT 1A                                        LX    PGOOD

                         10µF

                                                PGND                  BIAS

                                                                                   20kΩ

                                                OUTS                        2.2µF

                                                                            33kΩ         VBAT LEVEL

                                                SUP                   EN                 SIGNAL

                                      4.7µF  *

                                                      MAX16903_33/V+

                                                                      SYNC

                                                BST                   GND

                                      0.1µF

                               3.3µH

3.3V AT 1A                                      LX    PGOOD

                         10µF

                                                PGND                  BIAS

                                                                                   20kΩ

                                                OUTS                        2.2µF

*PLACE INPUT SUPPLY CAPACITORS AS CLOSE AS POSSIBLE TO THE SUP PIN. SEE THE APPLICATIONS INFORMATION SECTION FOR MORE DETAILS.

www.maximintegrated.com                                                                              Maxim Integrated           │  2
MAX16903                                                                                                               2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                                               1A Mini-Buck Converter

Absolute Maximum Ratings

(Voltages referenced to GND.)                                                              ESD Protection

SUP, EN.................................................................-0.3V to +42V      Human Body Model .........................................................±2kV

BST to LX..................................................................-0.3V to +6V    Machine Model ..............................................................±200V

LX.............................................................-0.3V to (VSUP + 0.3V)      Continuous Power Dissipation (TA = +70°C)

BST.........................................................................-0.3V to +47V  TDFN (derate 24.4 mW/°C above +70°C)..................1951mW

OUTS......................................................................-0.3V to +12V    TSSOP (derate 26.1 mW/°C above +70°C) ..............2089mW

SYNC, PGOOD, BIAS............................................-0.3V to +6.0V                Operating Temperature Range .........................-40°C to +125°C

PGND to GND .......................................................-0.3V to +0.3V          Junction Temperature......................................................+150°C

LX Continuous RMS Current.................................................1.5A             Storage Temperature Range .............................-65°C to +150°C

OUTS Short-Circuit Duration......................................Continuous                Lead Temperature (soldering, 10s) .................................+300°C

                                                                                           Soldering Temperature (reflow) .......................................+260°C

Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation of the device at these

or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect

device reliability.

Package Thermal Characteristics (Note 1)

TDFN                                                                                       TSSOP

Junction-to-Ambient Thermal Resistance (θJA)...........41°C/W                              Junction-to-Ambient Thermal Resistance (θJA)........38.3°C/W

Junction-to-Case Thermal Resistance (θJC)..................9°C/W                           Junction-to-Case Thermal Resistance (θJC)..................3°C/W

Note 1:  Package thermal resistances were obtained using the method described in JEDEC specification JESD51-7, using a four-layer

         board. For detailed information on package thermal considerations, refer to www.maximintegrated.com/thermal-tutorial.

Electrical Characteristics

(VSUP = +14V, TA = TJ = -40°C to +125°C,  unless otherwise noted. Typical values are at                        TA = +25°C, unless  otherwise noted.)

         PARAMETER             SYMBOL                                                      CONDITIONS                  MIN         TYP   MAX  UNITS

Supply Voltage Range           VSUP       (Note 2)                                                                     3.5               28                                                      V

                                          t < 1s                                                                                         42

                                          EN = low                                                                                    4  8

Supply Current                 ISUP       EN = high, no load                               3.3V        and 5V  output              25    35                                                      µA

                                                                                           1.8V        output          40          65    90

                                          EN = high, continuous, no switching                                                         1                                                          mA

UV Lockout                     VUVLO      Bias rising                                                                  2.8            3  3.2                                                     V

                               VUVLO,HYS  Hysteresis                                                                               0.4

Bias Voltage                   VBIAS      +5.5V ≤ VSUP ≤ +42V                                                                         5                                                          V

Bias Current Limit             IBIAS                                                                                   10                                                                        mA

www.maximintegrated.com                                                                                                               Maxim Integrated                                              │  3
MAX16903                                                                                 2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                      1A Mini-Buck Converter

Electrical Characteristics (continued)

(VSUP = +14V, TA = TJ = -40°C to +125°C, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C, unless  otherwise noted.)

BUCK CONVERTER

                         VOUT,5V    VOUT  =  5V, fixed frequency                         -2.0%             5    +2.5%

                                    VOUT  =  5V, SKIP mode (Note 3)    6V ≤ VSUP ≤ 18V,  -2.0%             5    +4%

                         VOUT,3.3V  VOUT  =  3.3V, fixed frequency     ILOAD = 0 to 1A,  -2.0%             3.3  +2.5%

                                    VOUT  =  3.3V, SKIP mode (Note 3)  TA = 0°C to       -2.0%             3.3  +4%

                                    VOUT  =  1.8V, fixed frequency     +125°C            -2.0%             1.8  +2.5%

                         VOUT,1.8V  VOUT  =  1.8V, SKIP mode (Note 3)                    -2.0%             1.8  +4.0%

Voltage Accuracy                    VOUT  =  5V, fixed frequency                         -3.0%             5    +2.5%         V

                         VOUT,5V    VOUT  =  5V, SKIP mode (Note 3)                      -3.0%             5    +4%

                                    VOUT  =  3.3V, fixed frequency     6V ≤ VSUP ≤ 18V,  -3.0%             3.3  +2.5%

                         VOUT,3.3V                                     ILOAD = 0 to 1A,

                                    VOUT  =  3.3V, SKIP mode (Note 3)  TA = -40°C to     -3.0%             3.3  +4%

                                    VOUT  =  1.8V, fixed frequency     +125°C            -3.0%             1.8  +2.5%

                         VOUT,1.8V  VOUT  =  1.8V, SKIP mode (Note 3)                    -3.0%             1.8  +4%

Skip-Mode Peak Current   ISKIP                                                                             350                mA

High-Side DMOS RDSON     RON,HS     VBIAS = 5V                                                             400  800           mΩ

Low-Side DMOS RDSON      RON,LS                                                                            250  450           mΩ

DMOS Peak Current-Limit  IMAX                                                            1.275             1.5  1.75          A

Threshold

Soft-Start Ramp Time     tSS                                                             7                 8    9             ms

LX Rise Time             tRISE,LX                                                                          5                  ns

Minimum On-Time          tON                                                                               80                 ns

PWM Switching Frequency  fSW        Internally generated                                 1.925             2.1  2.275         MHz

SYNC Input Frequency     fSYNC                                                           1.8                    2.6           MHz

Range

Spread-Spectrum Range    SS         Spread-spectrum option only                                            +6                 %

www.maximintegrated.com                                                                                    Maxim Integrated      │  4
MAX16903                                                                                            2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                                    1A Mini-Buck Converter

Electrical Characteristics (continued)

(VSUP = +14V, TA = TJ = -40°C to +125°C, unless otherwise noted. Typical values  are     at  TA  =  +25°C, unless  otherwise noted.)

         PARAMETER        SYMBOL                       CONDITIONS                                   MIN            TYP  MAX  UNITS

PGOOD

PGOOD Threshold           VTHR,PGD   VOUT rising                                                    88             93   98            %

                          VTHF,PGD   VOUT falling                                                   88             91   94

PGOOD Debounce            tDEB                                                                                     10                 µs

PGOOD HIGH Leakage        ILEAK,PGD  TA = +25°C, VPGD ≤ VOUT                                                            1             µA

Current

PGOOD Output Low Level    VOUT,PGD   Sinking 1mA                                                                        0.4           V

LOGIC LEVELS

EN Level                  VIH,EN                                                                    2.4                               V

                          VIL,EN                                                                                        0.6

EN Input Current          IIN,EN     VEN = VSUP = +42V, TA = +25°C                                                      1             µA

SYNC Switching Threshold  VIH,SYNC                                                                  1.4                               V

                          VIL,SYNC                                                                                      0.4

SYNC Internal Pulldown    RPD,SYNC                                                                                 200                kΩ

THERMAL PROTECTION

Thermal Shutdown          TSHDN                                                                                    175                °C

Thermal Shutdown          TSHDN,HYS                                                                                15                 °C

Hysteresis

Note 2:  When the typical minimum on-time of 80ns is violated, the device skips pulses.

Note 3:  Guaranteed by design; not production tested.

www.maximintegrated.com                                                                                            Maxim Integrated      │  5
MAX16903                                                                                                                                                                                                      2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                                                                                                                                          1A Mini-Buck Converter

Typical Operating Characteristics

(VSUP = +14V, TA = +25°C, unless otherwise noted.)

                                    EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT                                                        NO-LOAD SUPPLY CURRENT                                                                               LINE REGULATION

                                              (5V VERSION)                                                          vs. INPUT VOLTAGE (SKIP MODE)                                                                               (ILOAD = 1A)

                           100                                          MAX16903 toc01                       60                                                MAX16903 toc02                             4                                                             MAX16903 toc03

                           90      SKIP MODE                                                                                                                                   OUTPUT-VOLTAGE CHANGE (%)  3

                           80                                                                                50

                           70                                                           SUPPLY CURRENT (µA)                                                                                               2

EFFICIENCY (%)                                       FFF MODE                                                40                                                                                           1

                           60                                                                                              5V PART

                           50                                                                                30                                                                                           0

                           40                                                                                                                                                                             -1

                           30                                                                                20

                           20                                                                                          3.3V PART                                                                          -2

                                                                                                             10                                                                                           -3

                           10

                           0                                                                                 0                                                                                            -4

                           0.00001  0.0001    0.001  0.01       0.1  1                                           6  8  10  12     14  16  18  20  22   24  26  28                                             6      8  10  12  14  16      18  20  22  24  26  28

                                               ILOAD (A)                                                                   INPUT VOLTAGE (V)                                                                                INPUT VOLTAGE (V)

                                                                                                                    SHUTDOWN SUPPLY CURRENT

                                         LOAD REGULATION                                                                   vs. INPUT VOLTAGE                                                                     STARTUP WAVEFORM (ILOAD = 1A)

                           4                                                                                 15                                                                                                                                         MAX16903 toc06

OUTPUT-VOLTAGE CHANGE (%)  3                                         MAX16903 toc04                                                                            MAX16903 toc05                                                                                                           EN

                                    SKIP MODE                                                                12

                           2                                                            SUPPLY CURRENT (µA)                                                                                                                                                                             5V/div

                           1                                                                                 9                                                                                                                                                                          IINDUCTOR

                           0                                                                                                                                                                                                                                                            1A/div

                           -1       FFF MODE                                                                 6

                                                                                                                                                                                                                                                                                        PGOOD

                           -2                                                                                                                                                                                                                                                           5V/div

                                                                                                             3

                           -3                                                                                                                                                                                                                                                           VOUT

                           -4                                                                                0                                                                                                                                                                          5V/div

                                0   0.2       0.4    0.6        0.8  1.0                                         6  8  10  12     14  16  18  20  22   24  26  28                                                                   1ms/div

                                              LOAD CURRENT (A)                                                             INPUT      VOLTAGE (V)

                                                                                                                                                           LOAD-TRANSIENT RESPONSE

                                    SHUTDOWN         WAVEFORM   (ILOAD = 1A)                                                                                                   (FIXED MODE)

                                                                     MAX16903 toc07                                                                                                                                         MAX16903 toc08

                                                                                        EN                                                                                                                                                  ILOAD

                                                                                        5V/div                                                                                                                                              1A/div

                                                                                        IINDUCTOR                                                                                                                                           VOUT

                                                                                        1A/div                                                     5V                                                                                       200mV/div

                                                                                                                                                                                                                                            AC

                                                                                        PGOOD                                                                                                                                               COUPLED

                                                                                        5V/div                                                     5V                                                                                       PGOOD

                                                                                                                                                                                                                                            5V/div

                                                                                        VOUT                                                                                   ILOAD = 100mA TO 1A TO 100mA

                                                                                        5V/div

                                                     20µs/div                                                                                                                                             200µs/div

www.maximintegrated.com                                                                                                                                                                                                             Maxim Integrated            │  6
    MAX16903                                                                                                                       2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                                                        1A Mini-Buck Converter

    Typical Operating Characteristics (continued)

    (VSUP = +14V, TA = +25°C, unless otherwise noted.)

    LOAD-TRANSIENT RESPONSE                                                                                                                      STANDBY CURRENT

            (SKIP MODE)                                        UNDERVOLTAGE PULSE    (COLD CRANK)                                                vs. LOAD CURRENT

                             MAX16903 toc09                                                MAX16903 toc10                          500

                                              ILOAD      14V                                                                       450                                   MAX16903 toc11

                                              1A/div                                                       VSUP                    400

                                                         3.5V                                              10V/div

                                                                                                                                   350

                                              VOUT                                                         VOUT         ISUP (µA)  300

5V                                            200mV/div                                                    5V/div                  250

                                              AC-

                                              COUPLED                                                                              200

                                                                                                           PGOOD                   150

5V                                            PGOOD                                                        5V/div

                                              5V/div                                                                               100

                                                                                     ILOAD = 500mA         ILOAD                   50

            ILOAD = 100mA TO 1A TO 100mA                                                                   1A/div

                                                                                                                                       0

            200µs/div                                                      10ms/div                                                       0.01   0.10              1.00

                                                                                                                                                 ILOAD (mA)

    Pin  Configurations

                             TOP VIEW

                                                                                     BST   1  +                                    16     N.C.

                                                                                     SUP   2                                       15     EN

                             BST              1       +            10  EN            SUP   3                                       14     GND

                             SUP              2                    9   GND           LX    4        MAX16903                       13     BIAS

                                          LX  3       MAX16903     8   BIAS          LX    5                                       12     SYNC

                             PGND             4                    7   SYNC          PGND  6                                       11     PGOOD

                             OUTS             5                EP  6   PGOOD

                                                                                     PGND  7                                       10     N.C.

                                                                                     OUTS  8                        EP             9      N.C.

                                                         TDFN

                                                                                                           TSSOP

    Pin Description

            PIN              NAME                                                             FUNCTION

    TDFN         TSSOP

         1       1           BST                   Bootstrap Capacitor for High-Side Driver (0.1µF)

                                                   Voltage Supply Input. Connect a 4.7µF ceramic capacitor from SUP to PGND. Place the

         2       2, 3        SUP                   capacitor very close to the SUP pin. For the TSSOP-EP package, connect both SUP pins

                                                   together for proper operation.

         3       4, 5        LX                    Buck Switching Node. LX is high impedance when the device is off. For the TSSOP package,

                                                   connect both LX pins together for proper operation.

         4       6, 7        PGND                  Power Ground. For the TSSOP-EP package, connect both PGND pins together for proper

                                                   operation.

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MAX16903                                                                                     2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                        1A Mini-Buck Converter

Pin Description          (continued)

      PIN                NAME                                                 FUNCTION

TDFN       TSSOP

5          8             OUTS       Buck Regulator Voltage-Sense Input. Bypass OUTS to PGND with a 10µF or larger X7R

                                    ceramic capacitor.

6          11            PGOOD      Open-Drain Power-Good Output

                                    Sync Input. SYNC allows the device to synchronize to other supplies. When connected to GND

7          12            SYNC       or unconnected, skip mode is enabled under light loads. When connected to a clock source or

                                    BIAS, forced PWM mode is enabled.

8          13            BIAS       +5V Internal Logic Supply. Connect a 2.2µF ceramic capacitor from BIAS to GND.

9          14            GND        Analog Ground

10         15            EN         Enable Input. EN is high-voltage compatible. Drive EN HIGH for normal operation.

—     9, 10, 16          N.C.       No Connection. Not internally connected.

—          —             EP         Exposed Pad. Connect EP to PGND. Do not use EP as the only ground connection.

Functional Diagram

                                                                    SYNC

                                                               REF

               EN               HVLDO            BANDGAP            OSC                       BST

              BIAS

                                                                              CLK             SUP

                                                                                        HSD

                                          CURRENT-SENSE

                             SOFT-START            AND

                                          SLOPE COMPENSATION                  LOGIC           LX

                                                                              CONTROL   BIAS

           OUTS

                                                          PWM                           LSD

                                    EAMP

                                    COMP                       MAX16903

                             VGOOD

                                                                                              PGND

                                          PGOOD                               GND

www.maximintegrated.com                                                                       Maxim Integrated                   │  8
MAX16903                                                                                           2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                                   1A Mini-Buck Converter

Detailed Description                                                     Oscillator/Synchronization and
                                                                         Efficiency (SYNC)
The MAX16903 is a small, current-mode buck convert-

er  that  features    synchronous       rectification  and     requires  The MAX16903 has an on-chip oscillator that provides a

no   external  compensation          network.  The     MAX16903    is    switching frequency of 2.1MHz (typ). Depending on the

designed for 1A output current. The MAX16903 can stay                    condition of SYNC, two operation modes exist. If SYNC is

in dropout by running at 97% duty cycle. It provides an                  unconnected or at GND, the device must operate in highly

accurate output voltage within the input range of +6.5V to               efficient pulse-skipping mode if the load current is below

+18V. Voltage quality can be monitored by observing the                  the SKIP mode current threshold. If SYNC is at BIAS or

PGOOD signal. The MAX16903 operates at 2.1MHz (typ)                      has a frequency applied to it, the device is in forced PWM

frequency, which allows for small external components,                   mode. The MAX16903 offers the best of both worlds. The

reduced output ripple, and guarantees no AM band inter-                  device can be switched during operation between forced

ference.                                                                 PWM mode and SKIP mode by switching SYNC.

The MAX16903 features an ultra-low 25μA (typ) quiescent                  SKIP Mode Operation

supply current in standby mode. Standby mode is entered                  SKIP mode is entered when the SYNC pin is connected

when     load  currents   are  below      5mA  and     when      SYNC    to ground or is unconnected and the peak load current

is low. The MAX16903 operates from a +3.5V to +28V                       is  <  350mA  (typ).  In  this  mode,      the  high-side   FET   is

supply    voltage   and      tolerates  transients     up   to   +42V,   turned on until the current in the inductor is ramped up

making it ideal for automotive applications. The MAX16903                to   350mA  (typ)  peak   value      and   the  internal    feedback

is available in factory-trimmed output voltages from 1.8V                voltage is above the regulation voltage (1.2V typ). At this

to 10.7V in 100mV steps. Contact factory for availability                point, both the high-side and low-side FETs are turned

of voltage options.                                                      off. Depending on the choice of the output capacitor and

Enable (EN)                                                              the load current the high-side FET turns on when OUTS

The   MAX16903        is  activated     by   driving   EN   high.  EN    (valley) drops below the 1.2V (typ) feedback voltage.

is  compatible     from   a  +3.3V      logic  level   to  automotive    Achieving High Efficiency at Light Loads

battery levels. EN can be controlled by microcontrollers                 The MAX16903 operates with very low quiescent current

and automotive KEY or CAN inhibit signals. The EN input                  at light loads to enhance efficiency and conserve battery

has no internal pullup/pulldown current to minimize over-                life. When the MAX16903 enters SKIP mode the output

all quiescent supply current. To realize a programmable                  current is monitored to adjust the quiescent current.

undervoltage    lockout      level,  use    a  resistor-divider    from  When the output current is < 5mA, the MAX16903 oper-

SUP to EN to GND.                                                        ates in the lowest quiescent current mode also called the

BIAS/UVLO                                                                standby mode. In this mode, the majority of the internal

The MAX16903 features undervoltage lockout. When the                     circuitry (excluding that necessary to maintain regulation)

device is enabled, an internal bias generator turns on. LX               in   the  MAX16903,       including  the   internal      high-voltage

begins switching after VBIAS has exceeded the internal                   LDO, is turned off to save current. Under no load and with

undervoltage lockout level VUVLO = 3V (typ).                             SKIP mode enabled, the IC draws only 25μA (typ) current.

Soft-Start                                                               For load currents > 5mA, the IC enters normal SKIP mode

                                                                         still maintaining very high efficiency.

The MAX16903 features an internal soft-start timer. The                  Controlled EMI with Forced-Fixed Frequency

output voltage soft-start ramp time is 8ms (typ). If a short

circuit or undervoltage is encountered, after the soft-start             In forced PWM mode, the MAX16903 attempts to operate

timer has expired, the device is disabled for 30ms (typ)                 at a constant switching frequency for all load currents. For

and  it   reattempts  soft-start     again.    This   pattern  repeats   tightest frequency control, apply the operating frequency

until the short circuit has been removed.                                to   SYNC.  The    advantage    of   this  mode      is  a  constant

                                                                         switching frequency, which improves EMI performance;

                                                                         the    disadvantage   is  that  considerable    current     can   be

                                                                         thrown away. If the load current during a switching cycle

                                                                         is less than the current flowing through the inductor, the

                                                                         excess current is diverted to GND. With no external load

                                                                         present, the operating current is in the 10mA range.

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MAX16903                                                                                                     2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                                         1A Mini-Buck Converter

Extended Input Voltage Range                                                 Table 1. Nominal Output Voltage Values

In some cases, the MAX16903 is forced to deviate from                                      VOUT (V)                         LNOM (µH)

its operating frequency independent of the state of SYNC.                                  1.8 to 3.1                       VOUT/0.55

For input voltages above 18V, the required duty cycle to

regulate its output may be smaller than the minimum on-                                    3.2 to 6.5                       VOUT/0.96

time (80ns, typ). In this event, the MAX16903 is forced to                                 6.6 to 8.1                       VOUT/1.40

lower its switching frequency by skipping pulses.                                          8.2 to 10                        VOUT/1.75

If the input voltage is reduced and the MAX16903 approach-

es dropout the device tries to turn on the high-side FET                     Table 2. Examples for Standard Output

continuously.    In   order   to   maintain   gate     charge     on   the   Voltages

high-side      FET,  the  BST     capacitor   must     be   periodically

recharged. To ensure proper charge on the BST capaci-                             VOUT (V)             CALCULATED               STANDARD

tor when in dropout, the high-side FET is turned off every                                               LNOM (µH)              VALUE (µH)

6.5μs and the low-side FET is turned on for about 150ns.                              1.8                     3.3                    3.3

This gives an effective duty cycle of > 97% and a switching                           3.3                     3.4                    3.3

frequency of 150kHz when in dropout.

Spread-Spectrum Option                                                                5.0                     5.2                    4.7

The MAX16903 has an optional spread-spectrum version.                                 8.0                     5.7                    5.6

If this option is selected, then the internal operating fre-                 circuit  has  not     been  removed.      When     the  current  limit

quency varies by +6% relative to the internally generated                    is  no   longer  present,   it   reaches  the  output    voltage  by

operating frequency of 2.1MHz (typ). Spread spectrum is                      following the normal soft-start sequence. If the MAX16903

offered to improve EMI performance of the MAX16903.                          die reaches the thermal limit of 175°C (typ) during the

By    varying    the  frequency         6%   only      in  the    positive   current-limit event, it immediately shuts off.

direction, the MAX16903 still guarantees that the 2.1MHz

frequency does not drop into the AM band limit of 1.8MHz.                    Thermal-Overload Protection

Additionally, with the low minimum on-time of 80ns (typ)                     The MAX16903 features thermal-overload protection. The

no pulse skipping is observed for a 5V output with 18V                       device turns off when the junction temperature exceeds

input maximum battery voltage in steady state.                               +175°C (typ). Once the device cools by 15°C (typ), it turns

The internal spread spectrum does not interfere with the                     back on with a soft-start sequence.

external clock applied on the SYNC pin. It is active only

when the MAX16903 is running with internally generated                       Applications Information

switching frequency.                                                         Inductor Selection

Power-Good (PGOOD)                                                           The nominal inductor value can be calculated using Table

The MAX16903 features an open-drain power-good out-                          1   based  on    the  nominal    output   voltage  of   the  device.

put. PGOOD is an active-high output that pulls low when                      Select the nearest standard inductance value to the calcu-

the   output   voltage    is  below    91%    of  its  nominal    value.     lated nominal value. The nominal standard value selected

PGOOD is high impedance when the output voltage is                           should be within ±25% of LNOM for best performance.

above 93% of its nominal value. Connect a 20kΩ (typ)                         Input Capacitor

pullup resistor to an external supply or the on-chip BIAS                    A low-ESR ceramic input capacitor of 1μF or larger is

output.                                                                      needed for proper device operation. This value may need

Overcurrent Protection                                                       to  be   larger  based      on   application  input-voltage      ripple

The   MAX16903        limits  the  peak     output     current    to   1.5A  requirements.

(typ). The accuracy of the current limit is ±15%, which                      The  discontinuous        input  current  of  the  buck   converter

makes    selection      of    external   components         very      easy.  causes large input ripple current. The switching frequen-

To    protect  against    short-circuit  events,       the  MAX16903         cy, peak inductor current, and the allowable peak-to-peak

will  shut  off  when     OUTS     is  below  1.5V         (typ)  and  one   input-voltage ripple dictate the input capacitance require-

overcurrent event is detected. The MAX16903 attempts                         ment. Increasing the switching frequency or the inductor

a soft-start restart every 30ms and stays off if the short

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MAX16903                                                                                                 2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                                        1A Mini-Buck Converter

value lowers the peak-to-average current ratio yielding a               and   choose       the  capacitor      accordingly.    If  using  ceramic

lower input capacitance requirement.                                    capacitors, assume the contribution to the output ripple

The input ripple comprises mainly of ΔVQ (caused by the                 voltage from the ESR and the capacitor discharge to be

capacitor discharge) and ΔVESR (caused by the ESR of                    equal. The following equations show the output capaci-

the input capacitor). The total voltage ripple is the sum of            tance and ESR requirement for a specified output-voltage

ΔVQ and ΔVESR. Assume the input-voltage ripple from                     ripple.

the ESR and the capacitor discharge is equal to 50%                                                  ESR = ∆VESR

each. The following equations show the ESR and capaci-                                                            ∆IP−P

tor requirement for a target voltage ripple at the input:                                                          ∆IP−P

                                                                                                C OUT    =  8  ×  ∆VQ × fSW

                  ESR    =      ∆VESR                                   where:

                             IOUT  +  ∆IP−P  
                                                
                                         2

                  CIN    =  IOUT × D(1− D)                                                 ∆IP−P    = (VIN − VOUT ) × VOUT
                                                                                                              VIN ×fSW ×L
                             ∆VQ × fSW
                                                                                           VOUT_RIPPLE ≅ ∆VESR + ∆VQ

where:                                                                  ΔIP-P is the peak-to-peak inductor current as calculated

              ∆IP−P  = (VIN − VOUT )× VOUT                              above       and  fSW    is  the  converter’s      switching      frequency.

                              VIN ×fSW ×L                               The allowable deviation of the output voltage during fast

                                                                        transient loads also determines the output capacitance

and:                                                                    and    its  ESR.   The       output    capacitor       supplies   the  step

                                                                        load current until the converter responds with a greater

                         D = VOUT                                       duty   cycle.    The    response       time  (tRESPONSE)          depends

                                VIN                                     on the closed-loop bandwidth of the converter. The high

                                                                        switching frequency of the MAX16903 allows for a higher

where IOUT is the output current, D is the duty cycle,                  closed-loop      bandwidth,        thus      reducing  tRESPONSE       and

and fSW is the switching frequency. Use additional input                the output capacitance requirement. The resistive drop

capacitance   at  lower  input    voltages      to  avoid    possible   across the output capacitor’s ESR and the capacitor dis-

undershoot below the UVLO threshold during transient                    charge causes a voltage droop during a step load. Use a

loading.                                                                combination of low-ESR tantalum and ceramic capacitors

                                                                        for  better  transient       load     and    ripple/noise  performance.

Output Capacitor                                                        Keep the maximum output-voltage deviations below the

To maintain acceptable phase margin, a minimum ceramic                  tolerable limits of the electronics being powered. When

output capacitor value of 10μF is needed with a voltage                 using    a  ceramic     capacitor,        assume    an     80%   and   20%

rating 2 times the VOUT voltage. Additional output capaci-              contribution from the output capacitance discharge and

tance may be needed based on application-specific output-               the ESR drop, respectively. Use the following equations to

voltage ripple requirements.                                            calculate the required ESR and capacitance value:

The   allowable   output-voltage      ripple  and       the  maximum                                                 ∆VESR

deviation of the output voltage during step load currents                                           ESR OUT       =  ISTEP

determine the output capacitance and its ESR. The out-                                                  ISTEP ×      t RESPONSE

put   ripple  comprises  of  ΔVQ      (caused       by  the  capacitor                     C OUT     =

discharge) and ΔVESR (caused by the ESR of the output                                                                ∆VQ

capacitor). Use low-ESR ceramic or aluminum electrolytic

capacitors at the output. For aluminum electrolytic capaci-             where       ISTEP  is   the     load   step  and    tRESPONSE     is   the

tors, the entire output ripple is contributed by ΔVESR. Use             response time of the converter. The converter response

the ESROUT equation to calculate the ESR requirement                    time depends on the control-loop bandwidth.

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MAX16903                                                                                         2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                            1A Mini-Buck Converter

PCB Layout Guidelines                                                  ESD Protection

Careful PCB layout is critical to achieve low switching                The ESD tolerance for the MAX16903 is rated for Human

power losses and clean stable operation. Use a multilayer              Body Model and Machine Model. The Human Body Model

board wherever possible for better noise immunity. Refer               discharge components are CS = 100pF and RD = 1.5kΩ

to MAX16903 Evaluation Kit for recommended PCB lay-                    (Figure  1).    The  Machine      Model  discharge  components

out. Follow these guidelines for a good PCB layout:                    are CS = 200pF and RD = 0Ω (Figure 2).

1)  The   input   capacitor      (4.7μF,   see   the  applications

    schematic     in  the   Typical   Operating  Circuits)  should

    be placed right next to the SUP pins (pins 2 and 3 on

    the TSSOP-EP package) of the MAX16903. Since the                                                     RD

    MAX16903 operates at 2.1MHz switching frequency,                                        1MΩ          1.5kΩ

    this  placement   is    critical  for  effective  decoupling  of                    CHARGE-CURRENT-  DISCHARGE

    high-frequency noise from the SUP pins.                                     HIGH-   LIMIT RESISTOR   RESISTANCE

2)  Solder the exposed pad to a large copper plane area                        VOLTAGE      CS           STORAGE           DEVICE

    under the device. To effectively use this copper area                       DC          100pF        CAPACITOR         UNDER

                                                                               SOURCE                                      TEST

    as    heat  exchanger    between       the  PCB   and   ambient

    expose the copper area on the top and bottom side.

    Add a few small vias or 1 large via on the copper pad

    for efficient heat transfer. Connect the exposed pad               Figure  1. Human Body ESD Test Circuit

    to PGND ideally at the return terminal of the output

    capacitor.

3) Isolate the power components and high current paths

    from sensitive analog circuitry.                                                                     RD

4)  Keep the high current paths short especially            at the                                       0Ω

    ground terminals. The practice is essential for         stable                      CHARGE-CURRENT-  DISCHARGE

    jitter-free operation.                                                              LIMIT RESISTOR   RESISTANCE

                                                                                HIGH-       CS                             DEVICE

5)  Connect the PGND and GND together preferably at                            VOLTAGE                   STORAGE           UNDER

    the   return  terminal   of  the  output    capacitor.  Do    not           DC          200pF        CAPACITOR         TEST

    connect them anywhere else.                                                SOURCE

6)  Keep the power traces and load connections short.

    This practice is essential for high efficiency. Use thick

    copper PCB to enhance full load efficiency and power               Figure 2. Machine Model ESD Test Circuit

    dissipation capability.

7)  Route       high-speed   switching     nodes      away  from

    sensitive analog areas. Use internal PCB layers as

    PGND to act as EMI shields to keep radiated noise

    away from the device and analog bypass capacitor.

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MAX16903                                                                          2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                  1A Mini-Buck Converter

Selector Guide

PART                     OUTPUT VOLTAGE           PIN-PACKAGE                     SPREAD-SPECTRUM      TOP

                                          (V)                                     SWITCHING FREQUENCY  MARK

MAX16903RATB50+                           5       10 TDFN-EP*                     —                    AZO

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903RATB50/V+                         5       10 TDFN-EP*                     —                    AVU

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903RATB18/V+                         1.8     10 TDFN-EP*                     Yes                  —

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903RAUE50+                           5       16 TSSOP-EP*                    —                    —

                                                  (5mm x 4.4mm)

MAX16903RAUE50/V+                         5       16 TSSOP-EP*                    —                    —

                                                  (5mm x 4.4mm)

MAX16903SATB50+                           5       10 TDFN-EP*                     Yes                  AZQ

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903SATB50/V+                         5       10 TDFN-EP*                     Yes                  AVW

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903SATB18/V+                         1.8     10 TDFN-EP*                     Yes                  —

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903SAUE50+                           5       16 TSSOP-EP*                    Yes                  —

                                                  (5mm x 4.4mm)

MAX16903SAUE50/V+                         5       16 TSSOP-EP*                    Yes                  —

                                                  (5mm x 4.4mm)

MAX16903RATB33+                           3.3     10 TDFN-EP*                     —                    AZN

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903RATB33/V+                         3.3     10 TDFN-EP*                     —                    AVT

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903RAUE33+                           3.3     16 TSSOP-EP*                    —                    —

                                                  (5mm x 4.4mm)

MAX16903RAUE33/V+                         3.3     16 TSSOP-EP*                    —                    —

                                                  (5mm x 4.4mm)

MAX16903SATB33+                           3.3     10 TDFN-EP*                     Yes                  AZP

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903SATB33/V+                         3.3     10 TDFN-EP*                     Yes                  AVV

                                                  (3mm x 3mm x 0.75mm)

MAX16903SAUE33+                           3.3     16 TSSOP-EP*                    Yes                  —

                                                  (5mm x 4.4mm)

MAX16903SAUE33/V+                         3.3     16 TSSOP-EP*                    Yes                  —

                                                  (5mm x 4.4mm)

Note: All devices operate over the -40°C to +125°C automotive temperature range.

+Denotes a lead(Pb)-free/RoHS-compliant package.

/V denotes an automotive qualified part.

*EP = Exposed pad.

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MAX16903                                            2.1MHz, High-Voltage,

                                                    1A Mini-Buck Converter

Chip Information         Package Information

PROCESS: BiCMOS          For  the  latest  package  outline  information  and  land  patterns

                         (footprints), go to www.maximintegrated.com/packages. Note

                         that a “+”, “#”, or “-” in the package code indicates RoHS status

                         only. Package drawings may show a different suffix character, but

                         the drawing pertains to the package regardless of RoHS status.

                              PACKAGE      PACKAGE           OUTLINE           LAND

                              TYPE         CODE              NO.          PATTERN NO.

                         10 TDFN-EP        T1033+1           21-0137           90-0003

                         16 TSSOP-EP       U16E+3            21-0108           90-0120

www.maximintegrated.com                                           Maxim Integrated      │  14
MAX16903                                                                                          2.1MHz, High-Voltage,

                                                                                                  1A Mini-Buck Converter

Revision  History

REVISION  REVISION                                          DESCRIPTION                                                                     PAGES

NUMBER    DATE                                                                                                                              CHANGED

0         10/09     Initial release                                                                                                         —

                    Updated the General Description, Typical Operating Circuits, Absolute Maximum Ratings,

1         7/10      Electrical Characteristics table, Typical Operating Characteristics, Pin Description, and                               1–10

                    Detailed Description

2         8/10      Corrected a typo in the TSSOP Pin Configuration (pin 2 is SUP, not N.C.)                                                6

                    Updated the Voltage Accuracy and DMOS Peak Current-Limit Threshold parameters in the

3         3/11      Electrical Characteristics, updated the high-side FET in the Skip Mode Operation section                                3, 4, 8, 9

                    and the output current in the Inductor Selection section

4         4/13      Replaced the Inductor Selection section, and updated the Input Capacitor, Output                                        9–11

                    Capacitor, and Selector Guide sections

5         9/14      Updated Typical Operating Circuits                                                                                      2

6         9/14      Updated PGOOD HIGH leakage current in Electrical Characteristics                                                        4

7         1/15      Updated Benefits and Features section                                                                                   1

8         9/15      Updated PGOOD Threshold (VOUT rising) in Electrical Characteristics                                                     4

9         11/15     Added 1.8V package variants to Electrical Characteristics and Selector Guide tables                                     3, 12

10        4/17      Removed “Military” from Applications section                                                                            1

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Maxim Integrated cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in a Maxim Integrated product. No circuit patent licenses

are implied. Maxim Integrated reserves the right to change the circuitry and specifications without notice at any time. The parametric values (min and max limits)

shown in the Electrical Characteristics table are guaranteed. Other parametric values quoted in this data sheet are provided for guidance.

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