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MIC4425BWM TR

器件型号:MIC4425BWM TR
器件类别:半导体    集成电路 - IC   
文件大小:2283.27KB,共10页
厂商名称:Microchip
厂商官网:https://www.microchip.com
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器件描述

gate drivers 3A dual high speed mosfet driver

参数

Manufacturer: Micrel
Product Category: Gate Drivers
RoHS: No
Product: MOSFET Gate Drivers
Configuration: Inverting, Non-Inverting
Number of Drivers: 2
Rise Time: 35 ns
Fall Time: 35 ns
Output Current: 3 A
Supply Voltage - Max: 18 V
Supply Voltage - Min: 4.5 V
Supply Current: 2.5 mA
Maximum Operating Temperature: + 85 C
Mounting Style: SMD/SMT
Package / Case: SOIC-16
Type: Low Side
Brand: Micrel
Minimum Operating Temperature: - 40 C
Number of Outputs: 2
Packaging: Reel
Series: MIC4425
Factory Pack Quantity: 1000

MIC4425BWM TR器件文档内容

MIC4423/4424/4425                                                                                                               Micrel, Inc.

                                                                           MIC4423/4424/4425

                                                                     Dual 3A-Peak Low-Side MOSFET Driver
                                                                           Bipolar/CMOS/DMOS Process

General Description                                                  Features

The MIC4423/4424/4425 family are highly reliable BiCMOS/             Reliable, low-power bipolar/CMOS/DMOS construction
DMOS buffer/driver/MOSFET drivers. They are higher out-               Latch-up protected to >500mA reverse current
put current versions of the MIC4426/4427/4428, which are             Logic input withstands swing to 5V
improved versions of the MIC426/427/428. All three families          High 3A-peak output current
are pin-compatible. The MIC4423/4424/4425 drivers are ca-             Wide 4.5V to 18V operating range
pable of giving reliable service in more demanding electrical         Drives 1800pF capacitance in 25ns
environments than their predecessors. They will not latch             Short <40ns typical delay time
under any conditions within their power and voltage ratings.          Delay times consistent with in supply voltage change
They can survive up to 5V of noise spiking, of either polarity,       Matched rise and fall times
on the ground pin. They can accept, without either damage             TTL logic input independent of supply voltage
or logic upset, up to half an amp of reverse current (either          Low equivalent 6pF input capacitance
polarity) forced back into their outputs.                            Low supply current

The MIC4423/4424/4425 series drivers are easier to use, more                 3.5mA with logic-1 input
flexible in operation, and more forgiving than other CMOS                    350A with logic-0 input
or bipolar drivers currently available. Their BiCMOS/DMOS             Low 3.5 typical output impedance
construction dissipates minimum power and provides rail-to-          Output voltage swings within 25mV of ground or VS.
rail voltage swings.                                                 `426/7/8-, `1426/7/8-, `4426/7/8-compatible pinout
                                                                      Inverting, noninverting, and differential configurations
Primarily intended for driving power MOSFETs, the
MIC4423/4424/4425 drivers are suitable for driving other loads
(capacitive, resistive, or inductive) which require low-imped-
ance, high peak currents, and fast switching times. Heavily
loaded clock lines, coaxial cables, or piezoelectric transducers
are some examples. The only known limitation on loading is
that total power dissipated in the driver must be kept within
the maximum power dissipation limits of the package.

Note: See MIC4123/4124/4125 for high power and narrow
pulse applications.

Functional Diagram                                                           VS

                               0.6mA                              INVERTING                    Integrated Component Count:
                                                                                                    4 Resistors
                        0.1mA                                                                       4 Capacitors
                                                                                                    52 Transistors

                                                                                         OUTA

                   INA  2k

                                      NONINVERTING

                               0.6mA                              INVERTING

                        0.1mA

                                                                             OUTB

                   INB  2k

                                      NONINVERTING

                                                                                                                                           GND

                                                          Ground Unused Inputs

Micrel, Inc. 2180 Fortune Drive San Jose, CA 95131 USA tel + 1 (408) 944-0800 fax + 1 (408) 474-1000 http://www.micrel.com

July 2005                                                         1                MIC4423/4424/4425
MIC4423/4424/4425                                                                                               Micrel, Inc.

Ordering Information

          Part Number                    Temperatre
                                            Range
Standard      Pb-Free                                                  Package             Configuration
                                        0C to +70C
MIC4423CWM MIC4423ZWM                  40C to +85C            16-pin Wide SOIC           Dual Inverting
                                       40C to +85C            16-pin Wide SOIC           Dual Inverting
MIC4423BWM MIC4423YWM                                                                       Dual Inverting
                                        0C to +70C                 8-pin SOIC             Dual Inverting
MIC4423BM     MIC4423YM                40C to +85C             8-pin Plastic DIP         Dual Inverting
                                                                  8-pin Plastic DIP      Dual Non-Inverting
MIC4423CN     MIC4423ZN                 0C to +70C             16-pin Wide SOIC        Dual Non-Inverting
                                       40C to +85C            16-pin Wide SOIC        Dual Non-Inverting
MIC4423BN     MIC4423YN                40C to +85C                                    Dual Non-Inverting
                                                                     8-pin SOIC          Dual Non-Inverting
MIC4424CWM MIC4424ZWM                   0C to +70C              8-pin Plastic DIP  Inverting + Non-Inverting
                                       40C to +85C             8-pin Plastic DIP  Inverting + Non-Inverting
MIC4424BWM MIC4424YWM                                            16-pin Wide SOIC    Inverting + Non-Inverting
                                        0C to +70C             16-pin Wide SOIC    Inverting + Non-Inverting
MIC4424BM     MIC4424YM                40C to +85C                                Inverting + Non-Inverting
                                       40C to +85C                8-pin SOIC
MIC4424CN     MIC4424ZN                                           8-pin Plastic DIP
                                        0C to +70C              8-pin Plastic DIP
MIC4424BN     MIC4424YN                40C to +85C

MIC4425CWM MIC4425ZWM

MIC4425BWM MIC4425YWM

MIC4425BM     MIC4425YM

MIC4425CN     Contact Factory

MIC4425BN     MIC4425YN

Pin Configuration                                             Driver Configuration

                                                                             MIC4423xN/M     MIC4423xWM

             NC 1              8 NC                                    INA 2 A       7 OUTA  INA 2 A            14 OUTA
            INA 2              7 OUTA                                                5 OUTB                     15 OUTA
           GND 3               6 VS    WM Package Note:
            INB 4              5 OUTB
                                       Duplicate GND, VS, OUTA,                                                 10 OUTB
                                                                                                                11 OUTB
                                       and OUTB pins must be           INB 4 B               INB 7 B

                                       externally connected together.

               8-pin DIP (N)                                           MIC4424xN/M           MIC4423xWM
              8-pin SOIC (M)

                                                                       INA 2 A       7 OUTA  INA 2 A            14 OUTA
                                                                       INB 4 B       5 OUTB                     15 OUTA
        NC 1                   16 NC
       INA 2                   15 OUTA                                                       INB 7 B            10 OUTB
        NC 3                   14 OUTA                                                                          11 OUTB
      GND 4                    13 VS
      GND 5                    12 VS                                   MIC4425xN/M           MIC4423xWM
        NC 6                   11 OUTB
       INB 7                   10 OUTB                                 INA 2 A       7 OUTA  INA 2 A            14 OUTA
        NC 8                   9 NC                                                                             15 OUTA

                                                                       INB 4 B       5 OUTB  INB 7 B            10 OUTB
                                                                                                                11 OUTB
           16-pin Wide SOIC (WM)

Pin Description

Pin Number Pin Number          Pin Name  Pin Function
DIP, SOIC Wide SOIC
                                 INA/B   Control Input
2/4                2/7            GND    Ground: Duplicate pins must be externally connected together.
                                         Supply Input: Duplicate pins must be externally connected together.
3                  4, 5             VS   Output: Duplicate pins must be externally connected together.
                                OUTA/B   not connected
6             12, 13
                                   NC
7/5           14, 15 / 10, 11

1, 8       1, 3, 6, 8, 9, 16

MIC4423/4424/4425                                        2                                                      July 2005
MIC4423/4424/4425                                                                                                                                    Micrel, Inc.

Absolute Maximum Ratings (Note 1)                                                   Operating Ratings (Note 2)

Supply Voltage ........................................................... +22V     Supply Voltage (VS) ......................................+4.5V to +18V
Input Voltage .................................. VS + 0.3V to GND 5V              Temperature Range
Junction Temperature ................................................150C
Storage Temperature Range ......................65C to 150C                         C Version ....................................................0C to +70C
Lead Temperature (10 sec.) ......................................300C                 B Version ................................................40C to +85C
ESD Susceptability, Note 3 ..................................... 1000V              Package Thermal Resistance
                                                                                       DIP JA ............................................................. 130C/W
                                                                                       DIP JC ............................................................... 42C/W
                                                                                       Wide-SOIC JA ................................................. 120C/W
                                                                                       Wide-SOIC JC ................................................... 75C/W
                                                                                       SOIC JA ........................................................... 120C/W
                                                                                       SOIC JC ............................................................ 75C/W

MIC4423/4424/4425 Electrical Characteristics (Note 5)

4.5V  VS  18V; TA = 25C, bold values indicate 40C  TA  +85C; unless noted.

Symbol        Parameter                   Conditions                                Min Typ Max                                        Units

Input                                                                                                                                    V
                                                                                                                                         V
VIH           Logic 1 Input Voltage                                                 2.4                                                 A
                                                                                                                                        A
VIL           Logic 0 Input Voltage                                                                                               0.8
                                                                                                                                         V
IIN           Input Current               0V  VIN  VS                               1                                            1      V
                                                                                                                                         
                                                                                    10                                           10     
                                                                                                                                         
Output        High Output Voltage         IOUT = 10mA, VS = 18V                     VS0.025            0.025                           
              Low Output Voltage          VIN = 0.8V, IOUT = 10mA, VS = 18V                               5                              A
VOH           Output Resistance HI State  IOUT = 10mA, VS = 18V                                    2.8    8                             mA
VOL                                       VIN = 2.4V, IOUT = 10mA, VS = 18V                        3.7    5
RO            Output Resistance LO State                                                           3.5    8                              ns
                                          test Figure 1, CL = 1800pF                               4.3                                   ns
IPK           Peak Output Current                                                                   3                                    ns
                                                                                     >500                                                ns
I             Latch-Up Protection                                                                                                        ns
                                                                                                                                         ns
              Withstand Reverse Current                                                                                                  ns
                                                                                                                                         ns
Switching Time (Note 4)                                                                                                                  ns

tR            Rise Time                                                                  23                                       35    mA
                                                                                                                                        mA
                                                                                         28                                       60    mA
                                                                                                                                        mA
tF            Fall Time                   test Figure 1, CL = 1800pF                     25                                       35

                                                                                         32                                       60

tD1           Delay Tlme                  test Ffigure 1, CL = 1800pF                    33                                       75

                                                                                         32                                       100

tD2           Delay Time                  test Figure 1, CL = 1800pF                     38                                       75

                                                                                         38                                       100

tPW           Pulse Width                 test Figure 1                             400
                                          VIN = 3.0V (both inputs)
Power Supply

IS            Power Supply Current                                                       1.5                                      2.5

                                                                                         2                                        3.5

IS            Power Supply Current        VIN = 0.0V (both inputs)                       0.15 0.25

                                                                                         0.2                                      0.3

Note 1.  Exceeding the absolute maximum rating may damage the device.
Note 2.  The device is not guaranteed to function outside its operating rating.
Note 3.  Devices are ESD sensitive. Handling precautions recommended. ESD tested to human body model, 1.5k in series with 100pF.
Note 4.  Switching times guaranteed by design.
Note 5.  Specification for packaged product only.

July 2005                                                                        3       MIC4423/4424/4425
MIC4423/4424/4425                                                                                                        Micrel, Inc.

Test Circuit                                                                                 VS = 18V

                                    VS = 18V

                  INA       A                     0.1F 4.7F                           INA       A         0.1F 4.7F

                       MIC4423                         OUTA                                  MIC4424             OUTA
                                                  1800pF                                                    1800pF
                  INB       B                                                           INB       B
                                                       OUTB                                                      OUTB
                                                  1800pF                                                    1800pF

             5V                                   2.5V                             5V                       2.5V
           90%                                         tPW 0.5s                 90%                             tPW 0.5s
INPUT                                                                 INPUT
           10%         tD1  tP W              tF  tD2          tR                10%         tD1  tP W  tR  tD2          tF

             0V                                                                    0V

              VS                                                                    VS
           90%                                                                   90%

OUTPUT                                                                OUTPUT
           10%
             0V                                                                  10%
                                                                                   0V

Figure 1a. Inverting Driver Switching Time                            Figure 1b. Noninverting Driver Switching Time

MIC4423/4424/4425                                                  4                                                     July 2005
MIC4423/4424/4425                                                                                                                                           Micrel, Inc.

Typical Characteristic Curves

                   Rise Time vs.                                               Fall Time vs.                                     Rise Time
                   Supply Voltage                                       Supply Voltage                          100 vs. Capacitive Load
100                                                  100

                  4700pF                                               4700pF

              80                                               80                                                             80                        5V
              60 3300pF                                        60 3300pF
TRISE (ns)                 1800pF                    TFALL (ns)                   1800pF                        TRISE (ns)    60            12V
                                     1000pF                                                   1000pF

                   2200pF                                           2200pF                                                    40
              40                                               40

              20                                               20                                                             20                        18V
                                                                     470pF
                   470pF                                                                                                      0
               0                                                0                                                             100           1000             10000
                                                                  4 6 8 10 12 14 16 18
                 4 6 8 10 12 14 16 18                                             VSUPPLY (V)                                               CLOAD (pF)
                                 VSUPPLY (V)

                           Fall Time vs.                                Rise and Fall Time                                         Propagation Delay vs.
                                                                        vs. Temperature
100                Capacitive Load                                 40                                                         50   Input Amplitude

                                                                        VS = 18V                                                  VS = 18V

              80                       5V                          30   CLOAD = 1800pF                                        40 CLOAD = 1800pF

                                                                                          TF

TFALL (ns)    60                  12V                TIME (ns)                                                                30   TD2

              40                                                   20                                           T (ns)        20   TD1
                                                                                                    TR
              20                       18V                                                                                    10
                                                                   10

              0                                                    0                                                          0
              100          1000               10000                -75 -30 15 60 105 150                                       0 2 4 6 8 10 12
                                                                                                                                                INPUT (V)
                           CLOAD (pF)                                 JUNCTION TEMPERATURE (C)

           Supply Current vs.                                                 Supply Current                               Supply Current vs.
             Capacitive Load                                                   vs. Frequency                                Capacitive Load

100                                                              100                                            100
90 VSUPPLY = 18V                                                 90 VSUPPLY = 18V                               90 VSUPPLY = 12V

              80                                                   80                10000pF                                  80            2MHz

ISUPPLY (mA)  70                                     ISUPPLY (mA)  70                                           ISUPPLY (mA)  70

              60                                                   60                                                         60                        500kHz
                                                                                                                              50
              50                  5 0 0 kH z                       50          1000pF         3300pF

              40           20kHz                                   40                                                         40

              30                                                   30   100pF                                                 30            20kHz
                                                                                                                                                       100kHz
              20                       100kHz                      20                                                         20

              10                                                   10                                                         10

              0                                                    0                                                          0
              100          1000               10000                10                100                1000                  100           1000             10000

                           CLOAD (pF)                                   FREQUENCY (kHz)                                                     CLOAD (pF)

                   Supply Current                                       Supply Current vs.                                   Supply Current
                   vs. Frequency                                        Capacitive Load                                       vs. Frequency
100                                                              100
              90 VSUPPLY = 12V                                     90 VSUPPLY = 5V                              100
                                                                                                                 90 VSUPPLY = 5V

              80                   10000pF                         80                                                         80                    10000pF

ISUPPLY (mA)  70                                     ISUPPLY (mA)  70                                           ISUPPLY (mA)  70

              60                                                   60                                                         60                  4700pF

              50           1000pF                                  50                     2 MH z                              50            2200pF

              40           100pF                                   40                                                         40            1000pF

              30                       3300pF                      30          100kHz                   500kHz                30   100pF

              20                                                   20                                                         20

              10                                                   10                                                         10

              0                                                    0                                                          0
              10           100                1000                 100              1000                10000                 10            100              1000

                   FREQUENCY (kHz)                                                CLOAD (pF)                                       FREQUENCY (kHz)

July 2005                                                                         5                                                         MIC4423/4424/4425
MIC4423/4424/4425                                                                                                                         Micrel, Inc.

                      Delay Time vs.                              Delay Time                                       Quiescent Sypply Current
                                                                                                                   vs. Voltage
                 60   Supply Voltage               60             vs. Temperature                              10

                      CLOAD = 2200 pF                             CLOAD = 2200 pF                                  TJ = 25C

                 50                                50

                 40                                      40                                   IQUIESCENT (mA)           BOTH INPUTS = 1
                                            TD2                                          TD2                   1

T (ns)           30                                T (ns)30

                 20   TD1                                                                TD1                              BOTH INPUTS =0
                                                         20                                                    0.1

                 10                                      10

                 0                                             0                              0.01
                  4 6 8 10 12 14 16 18                         -55 -25 5 35 65 95 125               4 6 8 10 12 14 16 18
                                  VSUPPLY (V)                                                                      VSUPPLY (V)
                                                                          TEMPERATURE (C)

                           Quiescent Current                    Output Resistance (Output                       Output Resistance (Output
                             vs. Temperature                      High) vs. Supply Voltage                     6 Low) vs. Supply Voltage

                 1.4                                           6
                 1.2 VS = 10V
                                                               5                                               5
                                                                                                                              125C
IQUIESCENT (mA)  1.0
                                       INPUTS = 1              4                              RDS(ON) ()       4
                                                   RDS(ON) ()                      125C
                 0.8
                                                                                                                              25C
                                                               3                                               3
                                                                                   25C
                 0.6

                 0.4                                           2                                               2

                 0.2                   INPUTS = 0              1                                               1

                 0                                             0                                               0
                 -55 -25 5 35 65 95 125                         4 6 8 10 12 14 16 18                            4 6 8 10 12 14 16 18
                                                                                VSUPPLY (V)                                     VSUPPLY (V)
                            TEMPERATURE (C)

MIC4423/4424/4425                                                 6                                                                       July 2005
MIC4423/4424/4425                                                                                                                          Micrel, Inc.

Application Information                                                   requires attention to the ground path. Two things other than
                                                                          the driver affect the rate at which it is possible to turn a load
Although the MIC4423/24/25 drivers have been specifically                 off: The adequacy of the grounding available for the driver,
constructed to operate reliably under any practical circum-               and the inductance of the leads from the driver to the load.
stances, there are nonetheless details of usage which will                The latter will be discussed in a separate section.
provide better operation of the device.
                                                                          Best practice for a ground path is obviously a well laid out
Supply Bypassing                                                          ground plane. However, this is not always practical, and a
                                                                          poorly-laid out ground plane can be worse than none. Attention
Charging and discharging large capacitive loads quickly                   to the paths taken by return currents even in a ground plane
requires large currents. For example, charging 2000pF from                is essential. In general, the leads from the driver to its load,
0 to 15 volts in 20ns requires a constant current of 1.5A. In             the driver to the power supply, and the driver to whatever is
practice, the charging current is not constant, and will usually          driving it should all be as low in resistance and inductance
peak at around 3A. In order to charge the capacitor, the driver           as possible. Of the three paths, the ground lead from the
must be capable of drawing this much current, this quickly,               driver to the logic driving it is most sensitive to resistance or
from the system power supply. In turn, this means that as far             inductance, and ground current from the load are what is most
as the driver is concerned, the system power supply, as seen              likely to cause disruption. Thus, these ground paths should
by the driver, must have a VERY low impedance.                            be arranged so that they never share a land, or do so for as
                                                                          short a distance as is practical.
As a practical matter, this means that the power supply bus
must be capacitively bypassed at the driver with at least                 To illustrate what can happen, consider the following: The
100X the load capacitance in order to achieve optimum                     inductance of a 2cm long land, 1.59mm (0.062") wide on a
driving speed. It also implies that the bypassing capacitor               PCB with no ground plane is approximately 45nH. Assum-
must have very low internal inductance and resistance at                  ing a dl/dt of 0.3A/ns (which will allow a current of 3A to flow
all frequencies of interest. Generally, this means using two              after 10ns, and is thus slightly slow for our purposes) a volt-
capacitors, one a high-performance low ESR film, the other                age of 13.5 Volts will develop along this land in response to
a low internal resistance ceramic, as together the valleys in             our postulated . For a 1cm land, (approximately 15nH) 4.5
their two impedance curves allow adequate performance over                Volts is developed. Either way, anyone using TTL-level input
a broad enough band to get the job done. PLEASE NOTE                      signals to the driver will find that the response of their driver
that many film capacitors can be sufficiently inductive as to             has been seriously degraded by a common ground path for
be useless for this service. Likewise, many multilayer ceramic            input to and output from the driver of the given dimensions.
capacitors have unacceptably high internal resistance. Use                Note that this is before accounting for any resistive drops in
capacitors intended for high pulse current service (in-house              the circuit. The resistive drop in a 1.59mm (0.062") land of
we use WIMATM film capacitors and AVX RamguardTM ceram-                   2oz. Copper carrying 3A will be about 4mV/cm (10mV/in) at
ics; several other manufacturers of equivalent devices also               DC, and the resistance will increase with frequency as skin
exist). The high pulse current demands of capacitive drivers              effect comes into play.
also mean that the bypass capacitors must be mounted
very close to the driver in order to prevent the effects of lead          The problem is most obvious in inverting drivers where the
inductance or PCB land inductance from nullifying what you                input and output currents are in phase so that any attempt
are trying to accomplish. For optimum results the sum of the              to raise the driver's input voltage (in order to turn the driver's
lengths of the leads and the lands from the capacitor body to             load off) is countered by the voltage developed on the com-
the driver body should total 2.5cm or less.                               mon ground path as the driver attempts to do what it was
                                                                          supposed to. It takes very little common ground path, under
Bypass capacitance, and its close mounting to the driver serves           these circumstances, to alter circuit operation drastically.
two purposes. Not only does it allow optimum performance
from the driver, it minimizes the amount of lead length radiat-           Output Lead Inductance
ing at high frequency during switching, (due to the large  I)
thus minimizing the amount of EMI later available for system              The same descriptions just given for PCB land inductance
disruption and subsequent cleanup. It should also be noted                apply equally well for the output leads from a driver to its load,
that the actual frequency of the EMI produced by a driver is              except that commonly the load is located much further away
not the clock frequency at which it is driven, but is related to          from the driver than the driver's ground bus.
the highest rate of change of current produced during switch-
ing, a frequency generally one or two orders of magnitude                 Generally, the best way to treat the output lead inductance
higher, and thus more difficult to filter if you let it permeate your     problem, when distances greater than 4cm (2") are involved,
system. Good bypassing practice is essential to proper                    requires treating the output leads as a transmission line. Un-
operation of high speed driver ICs.                                       fortunately, as both the output impedance of the driver and the
                                                                          input impedance of the MOSFET gate are at least an order of
Grounding                                                                 magnitude lower than the impedance of common coax, using
                                                                          coax is seldom a cost-effective solution. A twisted pair works
Both proper bypassing and proper grounding are necessary                  about as well, is generally lower in cost, and allows use of a
for optimum driver operation. Bypassing capacitance only                  wider variety of connectors. The second wire of the twisted
allows a driver to turn the load ON. Eventually (except in rare           pair should carry common from as close as possible to the
circumstances) it is also necessary to turn the load OFF. This

July 2005                                                              7  MIC4423/4424/4425
MIC4423/4424/4425                                                                                                                         Micrel, Inc.

ground pin of the driver directly to the ground terminal of the          ible with TTL signals, or with CMOS powered from any supply
load. Do not use a twisted pair where the second wire in the             voltage between 3V and 15V.
pair is the output of the other driver, as this will not provide a
complete current path for either driver. Likewise, do not use            The MIC4423/24/25 drivers can also be driven directly by the
a twisted triad with two outputs and a common return unless              SG1524/25/26/27, TL494/95, TL594/95, NE5560/61/62/68,
both of the loads to be driver are mounted extremely close               TSC170, MIC38C42, and similar switch mode power supply
to each other, and you can guarantee that they will never be             ICs. By relocating the main switch drive function into the driver
switching at the same time.                                              rather than using the somewhat limited drive capabilities of a
                                                                         PWM IC. The PWM IC runs cooler, which generally improves
For output leads on a printed circuit, the general rule is to make       its performance and longevity, and the main switches switch
them as short and as wide as possible. The lands should also             faster, which reduces switching losses and increase system
be treated as transmission lines: i.e. minimize sharp bends,             efficiency.
or narrowings in the land, as these will cause ringing. For a
rough estimate, on a 1.59mm (0.062") thick G-10 PCB a pair               The input protection circuitry of the MIC4423/24/25, in addi-
of opposing lands each 2.36mm (0.093") wide translates to a              tion to providing 2kV or more of ESD protection, also works to
characteristic impedance of about 50. Half that width suffices           prevent latchup or logic upset due to ringing or voltage spiking
on a 0.787mm (0.031") thick board. For accurate impedance                on the logic input terminal. In most CMOS devices when the
matching with a MIC4423/24/25 driver, on a 1.59mm (0.062")               logic input rises above the power supply terminal, or descends
board a land width of 42.75mm (1.683") would be required,                below the ground terminal, the device can be destroyed or
due to the low impedance of the driver and (usually) its load.           rendered inoperable until the power supply is cycled OFF
This is obviously impractical under most circumstances.                  and ON. The MIC4423/24/25 drivers have been designed to
Generally the tradeoff point between lands and wires comes               prevent this. Input voltages excursions as great as 5V below
when lands narrower than 3.18mm (0.125") would be required               ground will not alter the operation of the device. Input excur-
on a 1.59mm (0.062") board.                                              sions above the power supply voltage will result in the excess
                                                                         voltage being conducted to the power supply terminal of the
To obtain minimum delay between the driver and the load, it              IC. Because the excess voltage is simply conducted to the
is considered best to locate the driver as close as possible to          power terminal, if the input to the driver is left in a high state
the load (using adequate bypassing). Using matching trans-               when the power supply to the driver is turned off, currents as
formers at both ends of a piece of coax, or several matched              high as 30mA can be conducted through the driver from the
lengths of coax between the driver and the load, works in                input terminal to its power supply terminal. This may overload
theory, but is not optimum.                                              the output of whatever is driving the driver, and may cause
                                                                         other devices that share the driver's power supply, as well as
Driving at Controlled Rates                                              the driver, to operate when they are assumed to be off, but
                                                                         it will not harm the driver itself. Excessive input voltage will
Occasionally there are situations where a controlled rise or             also slow the driver down, and result in much longer internal
fall time (which may be considerably longer than the normal              propagation delays within the drivers. TD2, for example, may
rise or fall time of the driver's output) is desired for a load. In      increase to several hundred nanoseconds. In general, while
such cases it is still prudent to employ best possible practice          the driver will accept this sort of misuse without damage,
in terms of bypassing, grounding and PCB layout, and then                proper termination of the line feeding the driver so that line
reduce the switching speed of the load (NOT the driver) by               spiking and ringing are minimized, will always result in faster
adding a noninductive series resistor of appropriate value               and more reliable operation of the device, leave less EMI to
between the output of the driver and the load. For situations            be filtered elsewhere, be less stressful to other components
where only rise or only fall should be slowed, the resistor can          in the circuit, and leave less chance of unintended modes of
be paralleled with a fast diode so that switching in the other           operation.
direction remains fast. Due to the Schmitt-trigger action of the
driver's input it is not possible to slow the rate of rise (or fall)     Power Dissipation
of the driver's input signal to achieve slowing of the output.
                                                                         CMOS circuits usually permit the user to ignore power dis-
Input Stage                                                              sipation. Logic families such as 4000 series and 74Cxxx have
                                                                         outputs which can only source or sink a few milliamps of cur-
The input stage of the MIC4423/24/25 consists of a single-               rent, and even shorting the output of the device to ground or
MOSFET class A stage with an input capacitance of 38pF.                  VCC may not damage the device. CMOS drivers, on the other
This capacitance represents the maximum load from the                    hand, are intended to source or sink several Amps of current.
driver that will be seen by its controlling logic. The drain load        This is necessary in order to drive large capacitive loads at
on the input MOSFET is a 2mA current source. Thus, the                  frequencies into the megahertz range. Package power dis-
quiescent current drawn by the driver varies, depending on               sipation of driver ICs can easily be exceeded when driving
the logic state of the input.                                            large loads at high frequencies. Care must therefore be paid
                                                                         to device dissipation when operating in this domain.
Following the input stage is a buffer stage which provides
~400mV of hysteresis for the input, to prevent oscillations              The Supply Current vs Frequency and Supply Current vs
when slowly-changing input signals are used or when noise                Load characteristic curves furnished with this data sheet
is present on the input. Input voltage switching threshold is            aid in estimating power dissipation in the driver. Operating
approximately 1.5V which makes the driver directly compat-

MIC4423/4424/4425                                                     8  July 2005
MIC4423/4424/4425                                                                                                                       Micrel, Inc.

frequency, power supply voltage, and load all affect power             However, in this instance the RO required may be either the on
dissipation.                                                           resistance of the driver when its output is in the high state, or
                                                                       its on resistance when the driver is in the low state, depending
Given the power dissipation in the device, and the thermal             on how the inductor is connected, and this is still only half the
resistance of the package, junction operating temperature              story. For the part of the cycle when the inductor is forcing
for any ambient is easy to calculate. For example, the ther-           current through the driver, dissipation is best described as
mal resistance of the 8-pin plastic DIP package, from the
datasheet, is 150C/W. In a 25C ambient, then, using a                          PL2 = I VD (1 D)
maximum junction temperature of 150C, this package will
dissipate 960mW.                                                       where VD is the forward drop of the clamp diode in the driver
                                                                       (generally around 0.7V). The two parts of the load dissipation
Accurate power dissipation numbers can be obtained by sum-             must be summed in to produce PL
ming the three sources of power dissipation in the device:
                                                                                 PL = PL1 + PL2
Load power dissipation (PL)
Quiescent power dissipation (PQ)                                     Quiescent Power Dissipation
Transition power dissipation (PT)                                    Quiescent power dissipation (PQ, as described in the input
                                                                       section) depends on whether the input is high or low. A low
Calculation of load power dissipation differs depending on             input will result in a maximum current drain (per driver) of
whether the load is capacitive, resistive or inductive.                0.2mA; a logic high will result in a current drain of 2.0mA.
                                                                       Quiescent power can therefore be found from:
Resistive Load Power Dissipation
Dissipation caused by a resistive load can be calculated as:                     PQ = VS [D IH + (1 D) IL]

          PL = I2 RO D                                                 where:

where:                                                                     IH = quiescent current with input high
                                                                           IL = quiescent current with input low
   I = the current drawn by the load                                       D = fraction of time input is high (duty cycle)
RO = the output resistance of the driver when the                         VS = power supply voltage

        output is high, at the power supply voltage used               Transition Power Dissipation
        (See characteristic curves)                                    Transition power is dissipated in the driver each time its
  D = fraction of time the load is conducting (duty cycle)             output changes state, because during the transition, for a
                                                                       very brief interval, both the N- and P-channel MOSFETs in
Capacitive Load Power Dissipation                                      the output totem-pole are ON simultaneously, and a current
Dissipation caused by a capacitive load is simply the energy           is conducted through them from VS to ground. The transition
placed in, or removed from, the load capacitance by the                power dissipation is approximately:
driver. The energy stored in a capacitor is described by the
equation:                                                                        PT = f VS (As)

          E = 1/2 C V2                                                 where (As) is a time-current factor derived from Figure 2.

As this energy is lost in the driver each time the load is charged     Total power (PD) then, as previously described is just
or discharged, for power dissipation calculations the 1/2 is
removed. This equation also shows that it is good practice                       PD = PL + PQ +PT
not to place more voltage in the capacitor than is necessary,
as dissipation increases as the square of the voltage applied          Examples show the relative magnitude for each term.
to the capacitor. For a driver with a capacitive load:
                                                                       EXAMPLE 1: A MIC4423 operating on a 12V supply driving
          PL = f C (VS)2                                               two capacitive loads of 3000pF each, operating at 250kHz,
                                                                       with a duty cycle of 50%, in a maximum ambient of 60C.
where:
                                                                       First calculate load power loss:
     f = Operating Frequency
    C = Load Capacitance                                                         PL = f x C x (VS)2
   VS = Driver Supply Voltage                                                    PL = 250,000 x (3 x 109 + 3 x 109) x 122

Inductive Load Power Dissipation                                                      = 0.2160W
For inductive loads the situation is more complicated. For
the part of the cycle in which the driver is actively forcing          Then transition power loss:
current into the inductor, the situation is the same as it is in
the resistive case:                                                              PT = f x VS x (As)
                                                                                 = 250,000 12 2.2 x 109 = 6.6mW
          PL1 = I2 RO D

July 2005                                                           9  MIC4423/4424/4425
MIC4423/4424/4425                                                                                                                    Micrel, Inc.

Then quiescent power loss:                                          then:

          PQ = VS x [D x IH + (1 D) x IL]                                    PD = 0.174 + 0.025 + 0.0150
                 = 12 x [(0.5 x 0.0035) + (0.5 x 0.0003)]                            = 0.213W
                 = 0.0228W
                                                                    In a ceramic package with an JA of 100C/W, this amount of
Total power dissipation, then, is:                                  power results in a junction temperature given the maximum
                                                                    40C ambient of:
           PD = 0.2160 + 0.0066 + 0.0228
                 = 0.2454W                                                    (0.213 x 100) + 40 = 61.4C

Assuming an SOIC package, with an JA of 120C/W, this will          The actual junction temperature will be lower than calculated
result in the junction running at:                                  both because duty cycle is less than 100% and because the
                                                                    graph lists RDS(on) at a TJ of 125C and the RDS(on) at 61C TJ
          0.2454 x 120 = 29.4C                                     will be somewhat lower.

above ambient, which, given a maximum ambient tempera-              Definitions
ture of 60C, will result in a maximum junction temperature            CL = Load Capacitance in Farads.
of 89.4C.
                                                                        D = Duty Cycle expressed as the fraction of time the input
EXAMPLE 2: A MIC4424 operating on a 15V input, with one                       to the driver is high.
driver driving a 50 resistive load at 1MHz, with a duty cycle
of 67%, and the other driver quiescent, in a maximum ambi-               f = Operating Frequency of the driver in Hertz
ent temperature of 40C:
                                                                        IH = Power supply current drawn by a driver when both
          PL = I2 x RO x D                                                    inputs are high and neither output is loaded.
First, IO must be determined.
                                                                        IL = Power supply current drawn by a driver when both
          IO = VS / (RO + RLOAD)                                               inputs are low and neither output is loaded.
Given RO from the characteristic curves then,
                                                                        ID = Output current from a driver in Amps.
          IO = 15 / (3.3 + 50)
          IO = 0.281A                                                 PD = Total power dissipated in a driver in Watts.
and:
                                                                       PL = Power dissipated in the driver due to the driver's
           PL = (0.281)2 x 3.3 x 0.67                                         load in Watts.
                 = 0.174W
                                                                      PQ = Power dissipated in a quiescent driver in Watts.
           PT = F x VS x (As)/2
(because only one side is operating)                                   PT = Power dissipated in a driver when the output
                                                                              changes states ("shoot-through current") in Watts.
          = (1,000,000 x 15 x 3.3 x 109) / 2                                 NOTE: The "shoot-through" current from a dual
          = 0.025 W                                                           transition (once up, once down) for both drivers is
                                                                              stated in the graph on the following page in ampere-
and:                                                                          nanoseconds. This figure must be multiplied by the
                                                                              number of repetitions per second (frequency to find
          PQ = 15 x [(0.67 x 0.00125) + (0.33 x 0.000125) +                   Watts).
                   (1 x 0.000125)]
                                                                       RO= Output resistance of a driver in Ohms.
(this assumes that the unused side of the driver has its input
grounded, which is more efficient)                                     VS = Power supply voltage to the IC in Volts.

          = 0.015W

MIC4423/4424/4425                                               10  July 2005
MIC4423/4424/4425                                                                                Micrel, Inc.

                                                       Crossover
                                                      Energy Loss

                                       10-8

                   As (Ampere-seconds)10-9

                       10-10
                             0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
                                                  VIN

                   NOTE: THE VALUES ON THIS GRAPH REPRESENT THE LOSS SEEN BY BOTH
                   DRIVERS IN A PACKAGE DURING ONE COMPLETE CYCLE. FOR A SINGLE
                   DRIVER DIVIDE THE STATED VALUES BY 2. FOR A SINGLE TRANSITION OF A
                   SINGLE DRIVER, DIVIDE THE STATED VALUE BY 4.

                                                   Figure 2.

                                         MAXIMUM PACKAGE          1250   SOIC
                                            POWER DISSIPATION (mW)1000   PDIP

                                                                   750
                                                                   500

                                                                    250

                                                                    0
                                                                      25 50 75 100 125 150
                                                                       AMBIENT TEMPERATURE (C)

July 2005                                                                11                      MIC4423/4424/4425
MIC4423/4424/4425                                                                           Micrel, Inc.

Package Information

                                             PIN 1

                                                             DIMENSIONS:
                                                               INCH (MM)

                     0.380 (9.65)            0.135 (3.43)                  0.255 (6.48)
                     0.370 (9.40)            0.125 (3.18)                  0.245 (6.22)

                                                                              0.300 (7.62)

                                                                           0.013 (0.330)
                                                                           0.010 (0.254)

                     0.018 (0.57)            0.130 (3.30)    0.380 (9.65)
                               0.100 (2.54)
                                             0.0375 (0.952)  0.320 (8.13)

                                             8-Pin Plastic DIP (N)

                                             8-Pin SOIC (M)

MIC4423/4424/4425                                   12                                      July 2005
MIC4423/4424/4425                                                                                                          Micrel, Inc.

                                                                PIN 1

                   0.301 (7.645)                                               DIMENSIONS:
                   0.297 (7.544)                                               INCHES (MM)

                   0.027 (0.686)  0.050 (1.270)  0.016 (0.046)  0.103 (2.616)            0.297 (7.544)
                   0.031 (0.787)        TYP            TYP                               0.293 (7.442)

                                                                0.099 (2.515)                               0.022 (0.559)
                                                                                      7                     0.018 (0.457)
                                                                               TYP
                                                                 0.015         R                               5
                                                                (0.381)

                                  0.409 (10.389)                0.015                    0.330 (8.382)         TYP
                                  0.405 (10.287)               (0.381)
                   0.094 (2.388)                  SEATING MIN                            0.326 (8.280) 10 TYP
                   0.090 (2.286)                   PLANE
                                                                                         0.032 (0.813) TYP

                                                                                         0.408 (10.363)
                                                                                         0.404 (10.262)

                                                 16-Pin Wide SOIC (WM)

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July 2005                                                       13                                                         MIC4423/4424/4425
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  MIC4424YN MIC4425YWM MIC4425ZWM TR MIC4423BWM TR MIC4425BWM TR MIC4423ZWM TR
MIC4425CWM TR MIC4425YN MIC4425BWM MIC4425CWM MIC4423YWM TR MIC4423YM TR MIC4424BWM
TR MIC4424ZN MIC4423CWM MIC4425YWM TR MIC4424YM MIC4425YM TR MIC4424ZWM MIC4424YWM
MIC4423YN MIC4424YM TR MIC4423YM MIC4423CWM TR MIC4425ZWM MIC4424YWM TR MIC4423YWM
MIC4424CWM TR MIC4424ZWM TR MIC4424BWM MIC4423ZWM MIC4423ZN MIC4425YM MIC4423BWM
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