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MP1584EN

器件型号:MP1584EN
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厂商名称:MPS [Monolithic Power Systems]
厂商官网:http://www.monolithicpower.com/
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器件描述

MP1584EN器件文档内容

The Future of Analog IC Technology                                                                                  MP1584

DESCRIPTION                                                                                                                3A, 1.5MHz, 28V
                                                                                                                   Step-Down Converter
The MP1584 is a high frequency step-down
switching regulator with an integrated internal                                                 FEATURES
high-side high voltage power MOSFET. It
provides 3A output with current mode control for                                                 Wide 4.5V to 28V Operating Input Range
fast loop response and easy compensation.                                                        Programmable Switching Frequency from

The wide 4.5V to 28V input range accommodates                                                       100kHz to 1.5MHz
a variety of step-down applications, including                                                   High-Efficiency Pulse Skipping Mode for
those in an automotive input environment. A
100A operational quiescent current allows use in                                                   Light Load
battery-powered applications.                                                                    Ceramic Capacitor Stable
                                                                                                 Internal Soft-Start
High power conversion efficiency over a wide                                                     Internally Set Current Limit without a
load range is achieved by scaling down the
switching frequency at light load condition to                                                      Current Sensing Resistor
reduce the switching and gate driving losses.                                                    Available in SOIC8E Package.

The frequency foldback helps prevent inductor                                                   APPLICATIONS
current runaway during startup and thermal
shutdown provides reliable, fault tolerant                                                       High Voltage Power Conversion
operation.                                                                                       Automotive Systems
                                                                                                 Industrial Power Systems
By switching at 1.5MHz, the MP1584 is able to                                                    Distributed Power Systems
prevent EMI (Electromagnetic Interference) noise                                                 Battery Powered Systems
problems, such as those found in AM radio and
ADSL applications.                                                                              "MPS" and "The Future of Analog IC Technology" are Registered Trademarks of
                                                                                                Monolithic Power Systems, Inc.
The MP1584 is available in a thermally enhanced
SOIC8E package.

TYPICAL APPLICATION                                                                                                                   Efficiency Curve

                                                                           C4                                                         (fSW=500kHz)
                                                                        100nF

                                                                                                                                 100

                         8                                                                                                       90    VIN=12V

VIN              7 VIN   BST  SW 1                                                                      VOUT                     80
                                                                                                        3.3V
                                                                                                                 EFFICIENCY (%)  70
                                                                                   D1                                            60    VIN=24V
                                                                               C3
EN               2 EN                       FB 4                               220pF                                             50

                         MP1584                                                             C6                                   40
                                                                                            NS
                 6 FREQ            COMP 3                                                                                        30

                         GND                                                                                                     20
                             5
                                                                                                                                 10

                                                                                                                                 0

                                                                                                                                 0.01  0.1              1  10

                                                                                                                                       OUTPUT CURRENT (A)

MP1584 Rev. 1.0                                                                www.MonolithicPower.com                                                         1

8/8/2011         MPS Proprietary Information. Unauthorized Photocopy and Duplication Prohibited.

                                                                               2011 MPS. All Rights Reserved.
                            MP1584 3A, 1.5MHz, 28V STEP-DOWN CONVERTER

                 ORDERING INFORMATION

Part Number*     Package                                                 Top Marking  Free Air Temperature (TA)
MP1584EN        SOIC8E                                                   MP1584EN           20C to +85C

                             * For Tape & Reel, add suffix Z (e.g. MP1584ENZ);
                 For RoHS Compliant Packaging, add suffix LF. (e.g. MP1584ENLFZ)

                 PACKAGE REFERENCE

                            TOP VIEW

                     SW 1                                                8 BST
                     EN 2                                                7 VIN
                 COMP 3                                                  6 FREQ
                      FB 4                                               5 GND

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (1)                                             Operating Junct. Temp (TJ) .....20C to +125C

Supply Voltage (VIN).....................0.3V to +30V                   Thermal Resistance (4) JA JC
Switch Voltage (VSW)............ 0.3V to VIN + 0.3V
BST to SW .....................................0.3V to +6V              SOIC8E .................................. 50 ...... 10... C/W
All Other Pins .................................0.3V to +6V
Continuous Power Dissipation (TA =                                       Notes:
+25C)(2)                                                                1) Exceeding these ratings may damage the device.
                                                                         2) The maximum allowable power dissipation is a function of the
     ............................................................. 2.5W
                                                                              maximum junction temperature TJ(MAX), the junction-to-
Junction Temperature ...............................150C                      ambient thermal resistance JA, and the ambient temperature
                                                                              TA. The maximum allowable continuous power dissipation at
Lead Temperature ....................................260C                     any ambient temperature is calculated by PD(MAX)=(TJ(MAX)-
                                                                              TA)/ JA. Exceeding the maximum allowable power dissipation
Storage Temperature.............. 65C to +150C                              will cause excessive die temperature, and the regulator will go
                                                                              into thermal shutdown. Internal thermal shutdown circuitry
Recommended Operating Conditions (3)                                          protects the device from permanent damage.
                                                                         3) The device is not guaranteed to function outside of its
Supply Voltage VIN ........................... 4.5V to 28V                    operating conditions.
Output Voltage VOUT.........................0.8V to 25V                  4) Measured on JESD51-7, 4-layer PCB.

MP1584 Rev. 1.0           www.MonolithicPower.com                                                                2

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                           2011 MPS. All Rights Reserved.
                                       MP1584 3A, 1.5MHz, 28V STEP-DOWN CONVERTER

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

VIN = 12V, VEN = 2.5V, VCOMP = 1.4V, TA= +25C, unless otherwise noted.

Parameter                     Symbol Condition                          Min                                Typ   Max    Units
                                                                                                           0.8   0.824    V
Feedback Voltage                VFB    4.5V < VIN < 28V                 0.776                              150           m
Upper Switch On Resistance    RDS(ON)  VBST VSW = 5V                   4.0                                 1           A
Upper Switch Leakage                   VEN = 0V, VSW = 0V, VIN = 28V                                       4.7            A
Current Limit
COMP to Current Sense         GCS                                                                            9          A/V
Transconductance
Error Amp Voltage Gain (5)                                                                                 200          V/V
Error Amp Transconductance                                                                                  60
Error Amp Min Source current           ICOMP = 3A                     40                                   5   80 A/V
Error Amp Min Sink current                                                                                  5
VIN UVLO Threshold                     VFB = 0.7V                                                          3.0          A
VIN UVLO Hysteresis                                                                                        0.35
Soft-Start Time (5)                    VFB = 0.9V                                                          1.5          A
Oscillator Frequency                                                                                       900
Shutdown Supply Current                                                 2.7                                 12   3.3    V
Quiescent Supply Current                                                                                   100
Thermal Shutdown                                                                                           150          V
                                                                                                            15
                                       0V < VFB < 0.8V                                                     100          ms
                                       RFREQ = 100k                                                        100
                                       VEN = 0V                                                            1.5          kHz
                                       No load, VFB = 0.9V                                                 300
                                                                                                                 20 A

                                                                                                                 125 A

                                                                                                                        C

Thermal Shutdown Hysteresis                                                                                             C
Minimum Off Time (5)
Minimum On Time (5)                                                                                                     ns

EN Up Threshold                                                                                                         ns

EN Hysteresis                                                           1.35                                     1.65 V

                                                                                                                        mV

Note:
5) Guaranteed by design.

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                                      MP1584 3A, 1.5MHz, 28V STEP-DOWN CONVERTER

PIN FUNCTIONS

SOIC      Name     Description
Pin #

1         SW       Switch Node. This is the output from the high-side switch. A low forward drop Schottky diode to
                   ground is required. The diode must be close to the SW pins to reduce switching spikes.

2         EN       Enable Input. Pulling this pin below the specified threshold shuts the chip down. Pulling it up
                   above the specified threshold or leaving it floating enables the chip.

3         COMP     Compensation. This node is the output of the error amplifier. Control loop frequency
                   compensation is applied to this pin.

                   Feedback. This is the input to the error amplifier. The output voltage is set by a resistive divider

4         FB connected between the output and GND which scales down VOUT equal to the internal +0.8V

                   reference.

5           GND    Ground. It should be connected as close as possible to the output capacitor to shorten the high
          Exposed  current switch paths. Connect exposed pad to GND plane for optimal thermal performance.

             Pad

6         FREQ     Switching Frequency Program Input. Connect a resistor from this pin to ground to set the
                   switching frequency.

                   Input Supply. This supplies power to all the internal control circuitry, both BS regulators and the

7         VIN high-side switch. A decoupling capacitor to ground must be placed close to this pin to minimize

                   switching spikes.

8         BST      Bootstrap. This is the positive power supply for the internal floating high-side MOSFET driver.
                   Connect a bypass capacitor between this pin and SW pin.

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TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS

VIN = 12V, VOUT=5V, C1 = 10F, C2 = 22F, L1= 10H, TA = +25C, unless otherwise noted.

           Oscillating Frequency
           vs. Rfreq

        1600
OSCILLATING FREQUENCY (kHZ)
                             1400

                             1200

                             1000

                             800

                             600

                             400

                             200

                             0
                             10    100  1000  10000

           Steady State                                   Steady State                            Steady State

              IOUT=0.1A, fSW=500kHz                          IOUT=1A, fSW=500kHz                     IOUT=2A, fSW=500kHz

        VOUT                                          VOUT                                     VOUT
AC Coupled                                    AC Coupled                               AC Coupled

  10mV/div.                                     10mV/div.                                10mV/div.

    VSW                                                  VSW                               VSW
10V/div.                                             10V/div.                          10V/div.

        IL                                                 IL                                IL
1A/div.                                             1A/div.                           2A/div.

                                   1 v.                        2 v.                                                      2 v.

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TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS (continued)

VIN = 12V, C1 = 10F, C2 = 22F, L1 = 10H, fSW=500kHz, and TA = +25C, unless otherwise noted.

            Startup                            Shutdown                             Startup

            IOUT = 0.1A                        IOUT = 0.1A                          IOUT = 1A

   VEN                                VEN                                  VEN
5V/div.                            5V/div.                              5V/div.

   VOUT                               VOUT                                 VOUT
2V/div.                            2V/div.                              2V/div.

    VSW                                VSW                                  VSW
10V/div.                           10V/div.                             10V/div.

        IL                                 IL                                   IL
1A/div.                            1A/div.                              1A/div.

                         5ms/div.                         1ms/div.                                        5ms/div.

        Shutdown                               Startup                          Shutdown

           IOUT = 1A                           IOUT = 2A                           IOUT = 2A

     VEN                                VEN                                  VEN
5V/div.                            5V/div.                              5V/div.

   VOUT                               VOUT                                 VOUT
2V/div.                            2V/div.                              2V/div.

    VSW                                VSW                                  VSW
10V/div.                           10V/div.                             10V/div.

        IL                                 IL                                   IL
1A/div.                            2A/div.                              2A/div.

                                                          5ms/div.

       Short Circuit Entry                Short Circuit Recovery

         IOUT = 0.1A to Short               IOUT = Short to 0.1A

VOUT                               VOUT
2V/div.                            2V/div.

      IL                                 IL
1A/div.                            1A/div.

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BLOCK DIAGRAM

                                                                                  VIN                       VIN

                                                                    +

                                                          5V +--    --
                                                      2.6V
EN        REFERENCE UVLO/              INTERNAL                                                             BST
                THERMAL              REGULATORS                                                             SW
               SHUTDOWN
                                                                                                                                   VOUT
                                                              SW

                                     ISW          --

VOUT             1.5ms SS  SS                     +

                                           Level                             ISW

FB                                         Shift

                       Gm Error Amp

                   --                COMP

           SS                                     OSCILLATOR        CLK

          0V8 +

                           COMP            GND        FREQ

                                     Figure 1--Functional Block Diagram

OPERATION                                                     PWM Control
                                                              At moderate to high output current, the MP1584
The MP1584 is a variable frequency,                           operates in a fixed frequency, peak current
non-synchronous, step-down switching                          control mode to regulate the output voltage. A
regulator with an integrated high-side high                   PWM cycle is initiated by the internal clock. The
voltage power MOSFET. It provides a highly                    power MOSFET is turned on and remains on
efficient solution with current mode control for              until its current reaches the value set by the
fast loop response and easy compensation. It                  COMP voltage. When the power switch is off, it
features a wide input voltage range, internal                 remains off for at least 100ns before the next
soft-start control and precision current limiting.            cycle starts. If, in one PWM period, the current
Its very low operational quiescent current                    in the power MOSFET does not reach the
makes it suitable for battery powered                         COMP set current value, the power MOSFET
applications.                                                 remains on, saving a turn-off operation.

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Error Amplifier                                       Internal Soft-Start
The error amplifier compares the FB pin voltage       The soft-start is implemented to prevent the
with the internal reference (REF) and outputs a       converter output voltage from overshooting
current proportional to the difference between        during startup. When the chip starts, the
the two. This output current is then used to          internal circuitry generates a soft-start voltage
charge the external compensation network to           (SS) ramping up from 0V to 2.6V. When it is
form the COMP voltage, which is used to               lower than the internal reference (REF), SS
control the power MOSFET current.                     overrides REF so the error amplifier uses SS as
                                                      the reference. When SS is higher than REF,
During operation, the minimum COMP voltage            REF regains control.
is clamped to 0.9V and its maximum is clamped
to 2.0V. COMP is internally pulled down to GND        Thermal Shutdown
in shutdown mode. COMP should not be pulled           Thermal shutdown is implemented to prevent
up beyond 2.6V.                                       the chip from operating at exceedingly high
                                                      temperatures. When the silicon die temperature
Internal Regulator                                    is higher than its upper threshold, it shuts down
Most of the internal circuitries are powered from     the whole chip. When the temperature is lower
the 2.6V internal regulator. This regulator takes     than its lower threshold, the chip is enabled
the VIN input and operates in the full VIN range.     again.
When VIN is greater than 3.0V, the output of
the regulator is in full regulation. When VIN is      Floating Driver and Bootstrap Charging
lower than 3.0V, the output decreases.                The floating power MOSFET driver is powered
                                                      by an external bootstrap capacitor. This floating
Enable Control                                        driver has its own UVLO protection. This
The MP1584 has a dedicated enable control pin         UVLO's rising threshold is 2.2V with a threshold
(EN). With high enough input voltage, the chip        of 150mV.
can be enabled and disabled by EN which has
positive logic. Its falling threshold is a precision  The bootstrap capacitor is charged and
1.2V, and its rising threshold is 1.5V (300mV         regulated to about 5V by the dedicated internal
higher).                                              bootstrap regulator. When the voltage between
                                                      the BST and SW nodes is lower than its
When floating, EN is pulled up to about 3.0V by       regulation, a PMOS pass transistor connected
an internal 1A current source so it is enabled.      from VIN to BST is turned on. The charging
To pull it down, 1A current capability is            current path is from VIN, BST and then to SW.
needed.                                               External circuit should provide enough voltage
                                                      headroom to facilitate the charging.
When EN is pulled down below 1.2V, the chip is
put into the lowest shutdown current mode.            As long as VIN is sufficiently higher than SW,
When EN is higher than zero but lower than its        the bootstrap capacitor can be charged. When
rising threshold, the chip is still in shutdown       the power MOSFET is ON, VIN is about equal
mode but the shutdown current increases               to SW so the bootstrap capacitor cannot be
slightly.                                             charged. When the external diode is on, the
                                                      difference between VIN and SW is largest, thus
Under-Voltage Lockout (UVLO)                          making it the best period to charge. When there
                                                      is no current in the inductor, SW equals the
Under-voltage lockout (UVLO) is implemented           output voltage VOUT so the difference between
to protect the chip from operating at insufficient    VIN and VOUT can be used to charge the
supply voltage. The UVLO rising threshold is          bootstrap capacitor.
about 3.0V while its falling threshold is a
consistent 2.6V.

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At higher duty cycle operation condition, the        Startup and Shutdown
time period available to the bootstrap charging
is less so the bootstrap capacitor may not be        If both VIN and EN are higher than their
sufficiently charged.                                appropriate thresholds, the chip starts. The
                                                     reference block starts first, generating stable
In case the internal circuit does not have           reference voltage and currents, and then the
sufficient voltage and the bootstrap capacitor is    internal regulator is enabled. The regulator
not charged, extra external circuitry can be         provides stable supply for the remaining
used to ensure the bootstrap voltage is in the       circuitries.
normal operational region. Refer to External
Bootstrap Diode in Application section.              While the internal supply rail is up, an internal
                                                     timer holds the power MOSFET OFF for about
The DC quiescent current of the floating driver      50s to blank the startup glitches. When the
is about 20A. Make sure the bleeding current        internal soft-start block is enabled, it first holds
at the SW node is higher than this value, such       its SS output low to ensure the remaining
that:                                                circuitries are ready and then slowly ramps up.

                 IO        VO      20A               Three events can shut down the chip: EN low,
                       (R1  R2)                      VIN low and thermal shutdown. In the shutdown
                                                     procedure, power MOSFET is turned off first to
Current Comparator and Current Limit                 avoid any fault triggering. The COMP voltage
The power MOSFET current is accurately               and the internal supply rail are then pulled
sensed via a current sense MOSFET. It is then        down.
fed to the high speed current comparator for the
current mode control purpose. The current            Programmable Oscillator
comparator takes this sensed current as one of
its inputs. When the power MOSFET is turned          The MP1584 oscillating frequency is set by an
on, the comparator is first blanked till the end of
the turn-on transition to avoid noise issues. The    external resistor, Rfreq from the FREQ pin to
comparator then compares the power switch            ground. The value of Rfreq can be calculated
current with the COMP voltage. When the              from:
sensed current is higher than the COMP
voltage, the comparator output is low, turning                             180000
off the power MOSFET. The cycle-by-cycle                                   fs (kHz) 1.1
maximum current of the internal power                                       Rfreq(k)
MOSFET is internally limited.

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APPLICATION INFORMATION                                A good rule for determining the inductance to
                                                       use is to allow the peak-to-peak ripple current in
COMPONENT SELECTION                                    the inductor to be approximately 30% of the
                                                       maximum switch current limit. Also, make sure
Setting the Output Voltage                             that the peak inductor current is below the
                                                       maximum switch current limit. The inductance
The output voltage is set using a resistive            value can be calculated by:

voltage divider from the output voltage to FB pin.

The voltage divider divides the output voltage

down to the feedback voltage by the

ratio:

                 VFB     VOUT     R2                                        L1      VOUT    1               VOUT  
                               R1  R2                                              fS  IL                    VIN

Thus the output voltage is:                            Where VOUT is the output voltage, VIN is the input
                                                       voltage, fS is the switching frequency, and IL is
                 VOUT    VFB  (R1  R2)                 the peak-to-peak inductor ripple current.
                                  R2

About 20A current from high side BS circuitry         Choose an inductor that will not saturate under
can be seen at the output when the MP1584 is           the maximum inductor peak current. The peak
at no load. In order to absorb this small amount       inductor current can be calculated by:
of current, keep R2 under 40K. A typical
value for R2 can be 40.2k. With this value, R1                   ILP        ILOAD    2  VOUT  L1            1     VOUT  
can be determined by:                                                                    fS                        VIN

          R1  50.25  (VOUT  0.8)(k)                    Where ILOAD is the load current.

For example, for a 3.3V output voltage, R2 is          Table 1 lists a number of suitable inductors
40.2k, and R1 is 127k.                                 from various manufacturers. The choice of
                                                       which style inductor to use mainly depends on
Inductor                                               the price vs. size requirements and any EMI
The inductor is required to supply constant            requirement.
current to the output load while being driven by
the switched input voltage. A larger value
inductor will result in less ripple current that will
result in lower output ripple voltage. However,
the larger value inductor will have a larger
physical size, higher series resistance, and/or
lower saturation current.

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                           Table 1--Inductor Selection Guide

        Part Number  Inductance (H) Max DCR () Current Rating (A)                                  Dimensions
Wurth Electronics                                                                                 L x W x H (mm3)
                           3.3            0.024                    3.42
        7447789003                                                                                   7.3x7.3x3.2
         744066100         10             0.035                    3.6                                10x10x3.8
         744771115                                                                                     12x12x6
         744771122         15             0.025                    3.75                                12x12x6
TDK
       RLF7030T-3R3        22             0.031                    3.37                              7.3x6.8x3.2
       RLF7030T-4R7                                                                                  7.3x6.8x3.2
      SLF10145T-100        3.3                      0.02           4.1                             10.1x10.1x4.5
  SLF12565T-220M3R5                                                                                12.5x12.5x6.5
Toko                       4.7            0.031                    3.4
      FDV0630-3R3M                                                                                     7.7x7x3
      FDV0630-4R7M         10             0.0364                   3                                   7.7x7x3
        919AS-100M                                                                                 10.3x10.3x4.5
        919AS-160M         22             0.0316                   3.5                             10.3x10.3x4.5
        919AS-220M                                                                                 10.3x10.3x4.5
                           3.3            0.031                    4.3

                           4.7            0.049                    3.3

                           10             0.0265                   4.3

                           16             0.0492                   3.3

                           22             0.0776                   3

Output Rectifier Diode                                    Input Capacitor
The output rectifier diode supplies the current to        The input current to the step-down converter is
the inductor when the high-side switch is off. To         discontinuous, therefore a capacitor is required to
reduce losses due to the diode forward voltage            supply the AC current to the step-down converter
and recovery times, use a Schottky diode.                 while maintaining the DC input voltage. Use low
                                                          ESR capacitors for the best performance. Ceramic
Choose a diode whose maximum reverse                      capacitors are preferred, but tantalum or low-ESR
voltage rating is greater than the maximum                electrolytic capacitors may also suffice.
input voltage, and whose current rating is
greater than the maximum load current. Table 2            For simplification, choose the input capacitor
lists example Schottky diodes and                         with RMS current rating greater than half of the
manufacturers.                                            maximum load current.

          Table 2--Diode Selection Guide

    Diodes       Voltage/  Manufacturer
                 Current
B340A-13-F       Rating     Diodes Inc.
CMSH3-40MA                 Central Semi
                 40V, 3A

                 40V, 3A

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The input capacitor (C1) can be electrolytic,                 Compensation Components
tantalum or ceramic. When using electrolytic or               MP1584 employs current mode control for easy
tantalum capacitors, a small, high quality                    compensation and fast transient response. The
ceramic capacitor, i.e. 0.1F, should be placed                system stability and transient response are
as close to the IC as possible. When using                    controlled through the COMP pin. COMP pin is
ceramic capacitors, make sure that they have                  the output of the internal error amplifier. A
enough capacitance to provide sufficient charge               series capacitor-resistor combination sets a
to prevent excessive voltage ripple at input. The             pole-zero combination to control the
input voltage ripple caused by capacitance can                characteristics of the control system. The DC
be estimated by:                                              gain of the voltage feedback loop is given by:

            VIN    ILOAD     VOUT   1    VOUT                                 A VDC   RLOAD     GCS            A VEA    VFB
                   fS  C1     VIN         VIN                                                                           VOUT

Output Capacitor                                              Where AVEA is the error amplifier voltage gain,
The output capacitor (C2) is required to                      200V/V; GCS is the current sense
maintain the DC output voltage. Ceramic,                      transconductance, 9A/V; RLOAD is the load
tantalum, or low ESR electrolytic capacitors are              resistor value.
recommended. Low ESR capacitors are
preferred to keep the output voltage ripple low.              The system has two poles of importance. One
The output voltage ripple can be estimated by:                is due to the compensation capacitor (C3), the
                                                              output resistor of error amplifier. The other is
VOUT        VOUT     1    VOUT    RESR        8     1   C2    due to the output capacitor and the load resistor.
            fS  L          VIN                     fS         These poles are located at:

Where L is the inductor value and RESR is the                                        fP1           GEA
equivalent series resistance (ESR) value of the                                              2  C3  A VEA
output capacitor.
                                                                                     fP2              1
In the case of ceramic capacitors, the                                                       2  C2  RLOAD
impedance at the switching frequency is
dominated by the capacitance. The output                      Where, GEA is the error amplifier
voltage ripple is mainly caused by the                        transconductance, 60A/V.
capacitance. For simplification, the output
voltage ripple can be estimated by:                           The system has one zero of importance, due to
                                                              the compensation capacitor (C3) and the
          VOUT           VOUT           1   VOUT              compensation resistor (R3). This zero is located
                        fS2  L               VIN              at:

                   8              C2                                                                  1
                                                                                               2  C3  R3
In the case of tantalum or electrolytic capacitors,                                  fZ1     
the ESR dominates the impedance at the
switching frequency. For simplification, the                  The system may have another zero of
output ripple can be approximated to:                         importance, if the output capacitor has a large
                                                              capacitance and/or a high ESR value. The zero,
            VOUT      VOUT     1   VOUT    RESR               due to the ESR and capacitance of the output
                      fS  L         VIN                       capacitor, is located at:

The characteristics of the output capacitor also                                     fESR               1
affect the stability of the regulation system. The                                             2  C2  RESR
MP1584 can be optimized for a wide range of
capacitance and ESR values.

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In this case (as shown in Figure 2), a third pole  1. Choose the compensation resistor (R3) to set
set by the compensation capacitor (C6) and the     the desired crossover frequency. Determine the
compensation resistor (R3) is used to              R3 value by the following equation:
compensate the effect of the ESR zero on the
loop gain. This pole is located at:                                     R3    2  C2  fC                     VOUT
                                                                              GEA  GCS                      VFB
                  fP3           1
                         2  C6  R3                 Where fC is the desired crossover frequency.

The goal of compensation design is to shape        2. Choose the compensation capacitor (C3) to
the converter transfer function to get a desired   achieve the desired phase margin. For
loop gain. The system crossover frequency          applications with typical inductor values, setting
where the feedback loop has the unity gain is      the compensation zero, fZ1, below one forth of
important. Lower crossover frequencies result      the crossover frequency provides sufficient
in slower line and load transient responses,       phase margin. Determine the C3 value by the
while higher crossover frequencies could cause     following equation:
system unstable. A good rule of thumb is to set
the crossover frequency to approximately one-                               C3           4                fC
tenth of the switching frequency. The Table 3                                     2  R3
lists the typical values of compensation
components for some standard output voltages       3. Determine if the second compensation
with various output capacitors and inductors.      capacitor (C6) is required. It is required if the
The values of the compensation components          ESR zero of the output capacitor is located at
have been optimized for fast transient             less than half of the switching frequency, or the
responses and good stability at given conditions.  following relationship is valid:

Table 3--Compensation Values for Typical                                         1                          fS
Output Voltage/Capacitor Combinations                                   2  C2  RESR                         2

VOUT      L (H)       C2 R3 C3       C6           If this is the case, then add the second
(V)                   (F) (k) (pF)               compensation capacitor (C6) to set the pole fP3
                                                   at the location of the ESR zero. Determine the
1.8       4.7          47 105 100 None             C6 value by the equation:

2.5 4.7 - 6.8 22 54.9 220 None                                              C6    C2  RESR
                                                                                      R3

3.3 6.8 -10 22 68.1 220 None

5 15 - 22 22 100 150 None

12 22 - 33 22 147 150 None

To optimize the compensation components for
conditions not listed in Table 3, the following
procedure can be used.

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High Frequency Operation                           External Bootstrap Diode
The switching frequency of MP1584 can be           It is recommended that an external bootstrap
programmed up to 1.5MHz with an external           diode be added when the input voltage is no
resistor.                                          greater than 5V or the 5V rail is available in the
                                                   system. This helps improve the efficiency of the
With higher switching frequencies, the inductive   regulator. The bootstrap diode can be a low
reactance (XL) of capacitor comes to dominate,     cost one such as IN4148 or BAT54.
so that the ESL of input/output capacitor
determines the input/output ripple voltage at                                                              5V
higher switching frequency. As a result of that,
high frequency ceramic capacitor is strongly                                                      BS
recommended as input decoupling capacitor
and output filtering capacitor for such high                              MP1584
frequency operation.
                                                                                                  SW
Layout becomes more important when the
device switches at higher frequency. It is               Figure 2--External Bootstrap Diode
essential to place the input decoupling
capacitor, catch diode and the MP1584 (Vin pin,    This diode is also recommended for high duty
SW pin and PGND) as close as possible, with        cycle operation (when VOUT /VIN >65%) or low
traces that are very short and fairly wide. This   VIN (<5Vin) applications.
can help to greatly reduce the voltage spike on
SW node, and lower the EMI noise level as well.    At no load or light load, the converter may
                                                   operate in pulse skipping mode in order to
Try to run the feedback trace as far from the      maintain the output voltage in regulation. Thus
inductor and noisy power traces as possible. It    there is less time to refresh the BS voltage. In
is often a good idea to run the feedback trace     order to have enough gate voltage under such
on the side of the PCB opposite of the inductor    operating conditions, the difference of VIN VOUT
with a ground plane separating the two. The        should be greater than 3V. For example, if the
compensation components should be placed           VOUT is set to 3.3V, the VIN needs to be higher
closed to the MP1584. Do not place the             than 3.3V+3V=6.3V to maintain enough BS
compensation components close to or under          voltage at no load or light load. To meet this
high dv/dt SW node, or inside the high di/dt       requirement, EN pin can be used to program
power loop. If you have to do so, the proper       the input UVLO voltage to Vout+3V.
ground plane must be in place to isolate those.
Switching loss is expected to be increased at
high switching frequency. To help to improve
the thermal conduction, a grid of thermal vias
can be created right under the exposed pad. It
is recommended that they be small (15mil
barrel diameter) so that the hole is essentially
filled up during the plating process, thus aiding
conduction to the other side. Too large a hole
can cause `solder wicking' problems during the
reflow soldering process. The pitch (distance
between the centers) of several such thermal
vias in an area is typically 40mil.

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TYPICAL APPLICATION CIRCUITS

                                                                                                 C4
                                                                                              100nF

                 VIN  7 VIN       8  SW 1                                                                             VOUT
          4.5V - 28V          BST                                                                                     1.8V

                 EN   2 EN    MP1584 FB 4                                                                D1
                                                                                                     C3
                      6 FREQ            COMP 3                                                       100pF

                              GND                                                                                 C6
                                  5                                                                               NS

                      Figure 3--1.8V Output Typical Application Schematic

                                       C4
                                     100nF

                              8

               VIN    7 VIN   BST    SW 1                                                                             VOUT
          8V - 28V                                                                                                    5V

               EN                                                                                    D1

                      2 EN    MP1584 FB 4

                      6 FREQ            COMP 3

                              GND                                                                    C3
                                  5                                                                  150pF

                                                                                                                  C6
                                                                                                                  NS

                      Figure 4--5V Output Typical Application Schematic

MP1584 Rev. 1.0               www.MonolithicPower.com                                                                       15

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                                                MP1584 3A, 1.5MHz, 28V STEP-DOWN CONVERTER

PCB LAYOUT GUIDE                                                                                  3)  Ensure all feedback connections are short
                                                                                                      and direct. Place the feedback resistors and
PCB layout is very important to achieve stable                                                        compensation components as close to the
operation. It is highly recommended to duplicate                                                      chip as possible.
EVB layout for optimum performance.
                                                                                                      Route SW away from sensitive analog areas
                                                                        4)                            such as FB.
If change is necessary, please follow these
guidelines and take Figure 5 for reference.                                                           Connect IN, SW, and especially GND
                                                                                                      respectively to a large copper area to cool
                                                                        5)                            the chip to improve thermal performance and
1) Keep the path of switching current short and                                                       long-term reliability.

     minimize the loop area formed by Input cap,
     high-side MOSFET and external switching
     diode.

2) Bypass ceramic capacitors are suggested to
     be put close to the VIN Pin.

                                                                                              C4

          VIN                              BST                                                                L1

                                    VIN         SW                                                                          VOUT

                 C1             R5                                                                        D1            C2

          EN                        EN MP1584 FB                                                                    R1
                            R4                                                                        R2

                                    FREQ        COMP

                                           GND                                                        C3

                                R6                                                                    R3

                                    MP1584 Typical Application Circuit

                                Top Layer                                                                 Bottom Layer

                 Figure 5MP1584 Typical Application Circuit and PCB Layout Guide

MP1584 Rev. 1.0                            www.MonolithicPower.com                                                                16

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                                                                           MP1584 3A, 1.5MHz, 28V STEP-DOWN CONVERTER

PACKAGE INFORMATION

                                    SOIC8E (EXPOSED PAD)

                    0.189(4.80)                                                                          0.124(3.15)
                    0.197(5.00)                                                                          0.136(3.45)

                 8               5

PIN 1 ID                            0.150(3.80)                            0.228(5.80)                                      0.089(2.26)
                                    0.157(4.00)                            0.244(6.20)                                      0.101(2.56)

                 1               4

                    TOP VIEW                                                                        BOTTOM VIEW

                                                      0.051(1.30)                       SEE DETAIL "A"                           0.0075(0.19)
                                                      0.067(1.70)                                                                0.0098(0.25)
                                                       SEATING PLANE                                  SIDE VIEW
0.013(0.33)                                     0.000(0.00)
0.020(0.51)                                     0.006(0.15)

                                 0.050(1.27)
                                 BSC

                 FRONT VIEW                                                                              0.010(0.25)     x  45o
                                                                                                         0.020(0.50)

                                                                                        GAUGE PLANE
                                                                                        0.010(0.25) BSC

0.024(0.61)                         0.050(1.27)                                                             0.016(0.41)
0.063(1.60)                                                                                                 0.050(1.27)
                                                                                        0o-8o
                                                                                                    DETAIL "A"

                                                              0.103(2.62)  0.213(5.40)

                                 0.138(3.51)                                              NOTE:

          RECOMMENDED LAND PATTERN                                                              1) CONTROL DIMENSION IS IN INCHES. DIMENSION IN
                                                                                                   BRACKET IS IN MILLIMETERS.

                                                                                                2) PACKAGE LENGTH DOES NOT INCLUDE MOLD FLASH,
                                                                                                   PROTRUSIONS OR GATE BURRS.

                                                                                                3) PACKAGE WIDTH DOES NOT INCLUDE INTERLEAD FLASH
                                                                                                   OR PROTRUSIONS.

                                                                                                4) LEAD COPLANARITY (BOTTOM OF LEADS AFTER FORMING)
                                                                                                   SHALL BE 0.004" INCHES MAX.

                                                                                                5) DRAWING CONFORMS TO JEDEC MS-012, VARIATION BA.
                                                                                                6) DRAWING IS NOT TO SCALE.

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