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NJW4155GM1-B-TE2

器件型号:NJW4155GM1-B-TE2
器件类别:半导体    电源管理   
厂商名称:New JRC
厂商官网:https://www.njr.com
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器件描述

Switching Voltage Regulators Buck Conv 40V FET 2.7A 300kHz 4ms

参数

产品属性属性值
Product AttributeAttribute Value
制造商:
Manufacturer:
NJR
产品种类:
Product Category:
Switching Voltage Regulators
RoHS:YES
系列:
Series:
NJW4155
封装:
Packaging:
Reel
商标:
Brand:
NJR
工厂包装数量:
Factory Pack Quantity:
3000

NJW4155GM1-B-TE2器件文档内容

                                                                                        NJW4155

                                       Current Mode Control

                Internal 1.8A MOSFET Switching Regulator IC for Buck Converter

GENERAL DESCRIPTION                                                  ■ PACKAGE OUTLINE

The NJW4155 is a buck converter with 40V/1.8A MOSFET. It

corresponds to high oscillating frequency, and Low ESR Output

Capacitor (MLCC) within wide input range from 4.5V to 40V.

Therefore, the NJW4155 can realize downsizing of applications

with a few external parts so that adopts current mode control.

Also, it has a soft start function, external clock synchronization,  NJW4155GM1         NJW4155DL3

over current protection and thermal shutdown circuit.

It is suitable for supplying power to a Car Accessory, Office

Automation Equipment, Industrial Instrument and so on.

FEATURES

Current Mode Control

External Clock Synchronization

Wide Operating Voltage Range    4.5V to 40V

Switching Current               2.7A min.

PWM Control

Built-in Compensation Circuit

Correspond to Ceramic Capacitor (MLCC)

Oscillating Frequency           450kHz typ. (A, C ver.)

                                300kHz typ. (B ver.)

Soft Start Function             4ms typ.

UVLO (Under Voltage Lockout)

Over Current Protection (Hiccup type)

Thermal Shutdown Protection

Power Good Function (NJW4155GM1 only)

Standby Function

Package Outline                 NJW4155GM1 : HSOP8

                                NJW4155DL3 : TO-252-5

Ver.2015-11-13                                                                          -1-
NJW4155

PRODUCT CLASSIFICATION

     Part Number         Version     Oscillation              Power Good     Package         Operating Temperature

                                     Frequency                                                           Range

NJW4155GM1-A                A        450kHz typ.                                HSOP8              General Spec.

                                                                                                   Ta=-40 C to +125 C

NJW4155GM1-B                B        300kHz typ.                                HSOP8              General Spec.

                                                                                                   Ta=-40 C to +125 C

NJW4155DL3-B                B        300kHz typ.                             TO-252-5              General Spec.

                                                                                                   Ta=-40 C to +125 C

NJW4155GM1-C                C        450kHz typ.                                HSOP8              General Spec.

                                                                          (7pin: N.C.)             Ta=-40 C to +125 C

PIN CONFIGURATION

SW   1                   8  V+       SW   1                   8  V+                                            5     EN/SYNC

SW   2                   7  V+       SW   2                   7  N.C.                                          4     IN-

                                                                             3                                 3     GND

GND  3                   6  EN/SYNC  GND  3                   6  EN/SYNC                                       2     SW

PG   4                   5  IN-      PG   4                   5  IN-                                           1     V+

Exposed PAD on                       Exposed PAD on

backside connect to GND              backside connect to GND

     NJW4155GM1-A                         NJW4155GM1-C                                 NJW4155DL3-B

     NJW4155GM1-B

PIN DESCRIPTIONS

                         PIN NUMBER

PIN NAME        HSOP8    HSOP8       TO-252-5                                FUNCTION

                A ver.      C ver.   B ver.

                B ver.

     SW           1         1        2         Switch Output pin of Power MOSFET

                  2         2

GND               3         3        3         GND pin

     PG           4         4        –         Power Good pin. An open drain output that goes high impedance

                                               when the IN- pin voltage is stable around     10%.(Only HSOP8 PKG)

                                               Output Voltage Detecting pin

     IN-          5         5        4         Connects output voltage through the resistor divider tap to this pin in

                                               order to voltage of the IN- pin become 0.8V.

                                               Standby Control pin

                                               The   EN/SYNC     pin      internally  pulls  down  with  100k     .  Normal

EN/SYNC           6         6        5         Operation at the time of High Level. Standby Mode at the time of Low

                                               Level or OPEN. Moreover, it operates by inputting clock signal at the

                                               oscillatory frequency that synchronized with the input signal.

     N.C.         –         7        –         Non Connection

     V+           7         8        1         Power Supply pin for Power Line

                  8

Exposed           –         –        –         Connect to GND (Only HSOP8 PKG)

     PAD

-2-                                                                                                      Ver.2015-11-13
                                                                                         NJW4155

BLOCK DIAGRAM

                                                                                         V+

                                                      SLOPE                    CURRENT

                                                      COMP.                    SENSE

                                          UVLO

EN/SYNC                                                                        OCP

High: ON                   Enable

Low : OFF(Standby)         (Standby)

                     100k

                           SYNC                             OSC          S  Q  Buf f er

                                                                         R

                                                                                             SW

                                                                    PWM        TSD

                IN-

                                                            ER AMP

                                          Soft Start  Vref

                                                      0.8V                                   GND

                PG

                           Pow er Good

                           Control Logic

                                          NJW4155GM1 only

Ver.2015-11-13                                                                                    -3-
NJW4155

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS                                                       (Ta=25°C)

     PARAMETER                    SYMBOL             MAXIMUM RATINGS           UNIT

Supply Voltage                            V+          -0.3~+45                              V

V+- SW pin Voltage                VV-SW                      +45                            V

EN/SYNC pin Voltage               VEN/SYNC            -0.3~+45                              V

IN- pin Voltage                   VIN-                -0.3~+6                               V

Power Good pin Voltage (*1)       VPG                 -0.3~+6                               V

                                                     HSOP8         790 (*2)

                                                                   2,500 (*3)

Power Dissipation                         PD                                   mW

                                                   TO-252-5        1,190 (*4)

                                                                   3,125 (*3)

Junction Temperature Range                Tj          -40 to +150                           C

Operating Temperature Range       Topr                -40 to +125                           C

Storage Temperature Range         Tstg                -50 to +150                           C

(*1): Apply only the NJW4155GM1.

(*2): Mounted on glass epoxy board. (76.2×114.3×1.6mm:based on EIA/JDEC standard, 2Layers)

(*3): Mounted on glass epoxy board. (76.2×114.3×1.6mm:based on EIA/JDEC standard, 4Layers)

(For 4Layers: Applying 74.2×74.2mm inner Cu area and a thermal via hole to a board based on JEDEC standard JESD51-5)

(*4): Mounted on glass epoxy board. (76.2×114.3×1.6mm:based on EIA/JDEC standard size, 2Layers, Cu area 100mm2)

RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS

     PARAMETER                                SYMBOL         MIN.     TYP.                  MAX.   UNIT

Supply Voltage                                V+             4.5      –                        40  V

Power Good pin Voltage (*5)                   VPG            0        –                     5.5    V

External Clock Input Range

                            A, C version      fSYNC          440      –                     600    kHz

                             B version                       280      –                     500

(*5): Apply only the NJW4155GM1.

-4-                                                                                                      Ver.2015-11-13
                                                                                 NJW4155

ELECTRICAL CHARACTERISTICS                                (Unless otherwise noted, V+=VEN./SYNC=12V, Ta=25 C)

PARAMETER                    SYMBOL    TEST CONDITION               MIN.   TYP.  MAX.   UNIT

Under Voltage Lockout Block

ON Threshold Voltage         VT_ON     V+= L → H                    4.2    4.4   4.5    V

OFF Threshold Voltage        VT_OFF    V+= H → L                    4.1    4.3   4.4    V

Hysteresis Voltage           VHYS                                   70     90    –      mV

Soft Start Block

Soft Start Time              TSS       VB=0.75V                     2      4     8      ms

Oscillator Block

Oscillation Frequency        fOSC      A, C version, VIN-=0.7V      405    450   495    kHz

                                       B version, VIN-=0.7V         270    300   330    kHz

Oscillation Frequency        fDV       V+=4.5V to 40V               –      1     –      %

deviation (Supply voltage)

Oscillation Frequency        fDT       Ta=-40 C to +85 C            –      5     –      %

deviation (Temperature)

Error Amplifier Block

Reference Voltage            VB                                     -1.0%  0.8   +1.0%  V

Input Bias Current           IB                                     -0.1   –     +0.1   A

PWM Comparate Block

Maximum Duty Cycle           MAXDUTY   VIN-=0.7V                    92     95.5  –      %

Minimum ON Time1             tON-min1  A, C version                 –      150   200    ns

(Use Built-in Oscillator)              B version                    –      215   290    ns

Minimum ON Time2             tON-min2  A, C version, fSYNC=500kHz   –      100   140    ns

(Use Ext CLK)                          B version, fSYNC=400kHz      –      145   200    ns

OCP Block

COOL DOWN Time               tCOOL                                  –      75    –      ms

Output Block

Output ON Resistance         RON       ISW=1.5A                     –      0.2   0.4

Switching Current Limit      ILIM                                   2.7    3.4   4.0    A

SW Leak Current              ILEAK     VEN/SYNC=0V, V+=45V, VSW=0V  –      –     3      A

Ver.2015-11-13                                                                          -5-
NJW4155

ELECTRICAL CHARACTERISTICS                                       (Unless otherwise noted, V+=VEN/SYNC=12V, Ta=25 C)

     PARAMETER                    SYMBOL                TEST CONDITION  MIN.  TYP.  MAX.  UNIT

Standby Control / Sync Block

EN/SYNC pin                   VTHH_EN/SYNC      VEN/SYNC= L → H         1.6   –     V+    V

High Threshold Voltage

EN/SYNC pin                       VTHL_EN/SYNC  VEN/SYNC= H → L         0     –     0.5   V

Low Threshold Voltage

Input Bias Current                IEN           VEN/SYNC=12V            –     170   250                              A

(EN/SYNC pin)

Power Good Block (*6)

High Level Detection Voltage      VTHH_PG       Measured at IN- pin     105   110   115

Low Level Detection Voltage       VTHL_PG       Measured at IN- pin     85    90    95

Hysterisis Region                 VHYS_PG                               –     2     –

Power Good ON Resistance          RON_PG        IPG=10mA                –     37    50

Leak Current at OFF State         ILEAK_PG      VPG=6V                  –     –     0.1                              A

General Characteristics

                                                A, C version,           –     3.5   4.2   mA

Quiescent Current                 IDD           RL=no load, VIN-=0.7V

                                                B version,              –     3.0   3.6   mA

                                                RL=no load, VIN-=0.7V

Standby Current                   IDD_STB       VEN/SYNC=0V             –     –     3                                A

(*6): Apply only the NJW4155GM1.

-6-                                                                                    Ver.2015-11-13
                                                                                                                                NJW4155

THERMAL CHARACTERISTICS

                   PARAMETER            SYMBOL                           VALUE                             UNIT

                                                                   HSOP8                  158   (*7)

Junction-to-ambient                               ja                                      50    (*8)       C/W

thermal resistance                                                 TO-252-5               105   (*9)

                                                                                          40    (*8)

                                                                   HSOP8                  28    (*7)

Junction-to-Top of package                        jt                                      12    (*8)       C/W

characterization parameter                                         TO-252-5               17    (*9)

                                                                                          12    (*8)

(*7): Mounted on glass epoxy board. (76.2×114.3×1.6mm:based on EIA/JDEC standard, 2Layers)

(*8): Mounted on glass epoxy board. (76.2×114.3×1.6mm:based on EIA/JDEC standard, 4Layers)

(For 4Layers: Applying 74.2×74.2mm inner Cu area and a thermal via hole to a board based on JEDEC standard JESD51-5)

(*9): Mounted on glass epoxy board. (76.2×114.3×1.6mm:based on EIA/JDEC standard size, 2Layers, Cu area 100mm2)

POWER DISSIPATION vs. AMBIENT TEMPERATURE

                             NJW4155GM1 (HSOP8 Package)                                                    NJW4155DL3  (TO-252-5 Package)

                        Power Dissipation vs. Ambient Temperature                                    Power Dissipation vs. Ambient Temperature

                                (Tj=~150°C)                                                                      (Tj=~150°C)

             3000                                                                         3500

                                    At on 4 layer PC Board         (*8)                                                    At on 4 layer PC Board (*8)

             2500                   At on 2 layer PC Board         (*7)                   3000                             At on 2 layer PC Board (*9)

(mW)                                                                         (mW)         2500

PD           2000                                                            PD

Dissipation                                                                  Dissipation  2000

             1500

                                                                                          1500

             1000                                                                         1000

Power        500                                                             Power        500

             0                                                                            0

                   -50  -25  0  25  50       75       100   125    150                          -50   -25  0     25    50     75      100   125  150

                             Ambient Temperature  Ta  (°C)                                                 Ambient Temperature    Ta  (°C)

Ver.2015-11-13                                                                                                                                   -7-
NJW4155

TYPICAL APPLICATIONS

                                                       V IN

                                      CIN2       CIN1

                                                       L                V OUT

     EN/SYNC            EN/SYNC  V+   SW

     High: ON                                                      CFB

     Low: OFF               NJW4155

     (Standby)                                                          R2

     Pow er Good        PG       IN-  GND                          RFB

     (NJW4155GM1 only)                      SBD              COUT

                                                                        R1

-8-                                                                            Ver.2015-11-13
                                                                                                                                               NJW4155

TYPICAL CHARACTERISTICS (A, B, C version)

                                              Reference Voltage vs. Supply Voltage                                             Reference Voltage vs. Temperature

                                                          (Ta=25ºC)                                                                    (V+=12V)

           0.81                                                                                                     0.81

(V)        0.805                                                                              (V)        0.805

VB                                                                                            VB

Voltage                             0.8                                                       Voltage               0.8

Reference  0.795                                                                              Reference  0.795

           0.79                                                                                                     0.79

                                         0         10      20            30              40                               -50  -25  0  25  50    75      100       125  150

                                                   Supply Voltage    V+  (V)                                                   Ambient Temperature       Ta  (ºC)

                                                                                                                               Output ON Resistance vs. Temperature

                                    5       Switching Current Limit vs. Temperature                                 0.4                (ISW=1.5A)

           (A)                      4.5                                                       (W)                   0.35

           ILIM                                                                               RON                   0.3                          V+=5V

           Switching Current Limit  4                                                         Output ON Resistance  0.25

                                    3.5                        V+=12V                                               0.2                            V+=12V     V+=40V

                                    3                                                                               0.15

                                                   V+=40V                                                           0.1

                                    2.5            V+=5V

                                                                                                                    0.05

                                    2                                                                               0

                                         -50  -25  0   25  50        75  100        125  150                              -50  -25  0  25  50      75    100       125  150

                                              Ambient Temperature        Ta   (ºC)                                                  Ambient Temperature  Ta  (ºC)

Ver.2015-11-13                                                                                                                                                     -9-
NJW4155

TYPICAL CHARACTERISTICS (A, B, C version)

                                                                                                          Soft Start Time vs. Temperature

                        Under Voltage Lockout Voltage       vs. Temperature                                       (V+=12V, VB=0.75V)
                        4.5
                                                                                                 8

                   4.45                                                                          7

(V)                                       VT_ON                                 (ms)

                        4.4

Threshold Voltage  4.35                                                         Tss              6

                        4.3                                                     Soft Start Time  5

                   4.25                   VT_OFF                                                 4

                        4.2

                   4.15                                                                          3

                        4.1                                                                      2

                             -50  -25  0  25      50  75    100       125  150                       -50  -25  0  25  50  75          100   125  150

                                  Ambient Temperature       Ta  (ºC)                                      Ambient Temperature    Ta   (ºC)

                             Switching Leak Current vs. Temperature                                       Standby Current vs. Temperature

                        10        (V+=45V , VEN/SYNC=0V , VSW=0V)                                10               (VEN/SYNC=0V)

(μA)                    9                                                       (μA)             9

ILEAK                   8                                                                        8

Switching Leak Current  7                                                       IDD_STB          7

                        6                                                                        6

                        5                                                       Standby Current  5

                        4                                                                        4                    V+=40V

                        3                                                                        3                    V+=12V

                        2                                                                        2                    V+=4.5V

                        1                                                                        1

                        0                                                                        0

                             -50  -25  0  25      50  75    100       125  150                       -50  -25  0  25  50  75          100   125  150

                                       Ambient Temperature  Ta  (ºC)                                      Ambient Temperature    Ta   (ºC)

- 10 -                                                                                                                                Ver.2015-11-13
                                                                                                                                NJW4155

TYPICAL CHARACTERISTICS (A, C version)

                                Oscillation Frequency vs. Supply Voltage                                       Quiescent Current vs. Supply Voltage

                        470       (A, C ver., VIN-=0.7V, Ta=25ºC)                                    5       (A, C ver, RL=no load, VIN-=0.7V, Ta=25ºC)

(kHz)                   465                                                                          4.5

fOSC                    460                                                      (mA)                4

                                                                                 IDD                 3.5

Oscillation Frequnecny  455                                                      Quiescent Current   3

                        450                                                                          2.5

                        445                                                                          2

                        440                                                                          1.5

                                                                                                     1

                        435                                                                          0.5

                        430                                                                          0

                             0         10      20               30          40                            0         10      20           30              40

                                       Supply Voltage  V+       (V)                                                 Supply Voltage   V+  (V)

                                  Oscillation Frequency vs Temperature                                         Maximum Duty Cycle vs. Temperature

                        500            (A, C ver., V+=12V, VIN-=0.7V)                                100            (A, C ver., V+=12V, VIN-=0.7V)

(kHz)                   490                                                      (%)                 99

fosc                    480                                                      MAXDUTY             98

                        470                                                                          97

Oscillation Frequency   460                                                      Maximum Duty Cycle  96

                        450                                                                          95

                        440                                                                          94

                        430                                                                          93

                        420                                                                          92

                        410                                                                          91

                        400                                                                          90

                             -50  -25  0   25  50      75       100    125  150                           -50  -25  0   25  50       75  100        125  150

                                  Ambient Temperature      Ta   (ºC)                                           Ambient Temperature       Ta   (ºC)

                                  Minimum ON Time1 vs. Temperature                                             Quiescent Current vs. Temperature

                                           (A, C ver., V+=12V)                                                 (A, C ver., RL=no load, VIN-=0.7V)

                        200                                                                          5

(ns)                    190                                                                          4.5

tON-min1                180                                                      (mA)                4

                        170                                                      IDD                 3.5

Minimum ON Time1        160                                                      Quiescent Current   3

                        150                                                                          2.5                    V+=12V

                        140                                                                          2                      V+=40V

                        130                                                                          1.5                    V+=4.5V

                        120                                                                          1

                        110                                                                          0.5

                        100                                                                          0

                             -50  -25  0   25  50      75       100    125  150                           -50  -25  0   25  50       75  100        125  150

                                  Ambient Temperature      Ta   (ºC)                                           Ambient Temperature       Ta   (ºC)

Ver.2015-11-13                                                                                                                                      - 11 -
NJW4155

TYPICAL CHARACTERISTICS (B version)

                                Oscillation Frequency vs. Supply Voltage                                        Quiescent Current vs. Supply Voltage

                        310            (B ver., VIN-=0.7V, Ta=25ºC)                                   5         (B ver, RL=no load, VIN-=0.7V, Ta=25ºC)

(kHz)                   308                                                                           4.5

fOSC                    306                                                       (mA)                4

                        304                                                       IDD                 3.5

Oscillation Frequnecny  302                                                       Quiescent Current   3

                        300                                                                           2.5

                        298                                                                           2

                        296                                                                           1.5

                        294                                                                           1

                        292                                                                           0.5

                        290                                                                           0

                             0         10      20            30              40                            0         10           20          30          40

                                       Supply Voltage  V+    (V)                                                     Supply Voltage   V+  (V)

                                  Oscillation Frequency vs Temperature                                          Maximum Duty Cycle vs. Temperature

                        330            (B ver., V+=12V, VIN-=0.7V)                                    100            (B ver., V+=12V, VIN-=0.7V)

(kHz)                                                                             (%)                 99

                        320                                                       MAXDUTY             98

fosc                    310                                                                           97

Oscillation Frequency                                                             Maximum Duty Cycle  96

                        300                                                                           95

                                                                                                      94

                        290                                                                           93

                        280                                                                           92

                                                                                                      91

                        270                                                                           90

                             -50  -25  0   25  50      75    100        125  150                           -50  -25  0   25       50  75  100        125  150

                                  Ambient Temperature        Ta   (ºC)                                          Ambient Temperature       Ta   (ºC)

                                  Minimum ON Time1 vs. Temperature                                              Quiescent Current vs. Temperature

                                           (B ver., V+=12V)                                           4         (B ver., RL=no load, VIN-=0.7V)

                        300

(ns)                    280                                                       (mA)                3.5

tON-min1                260                                                                           3

                                                                                  IDD

                        240                                                       Quiescent Current   2.5                V+=4.5V

Minimum ON Time1                                                                                                         V+=40V

                        220                                                                           2                  V+=12V

                        200                                                                           1.5

                        180                                                                           1

                        160                                                                           0.5

                        140                                                                           0

                             -50  -25  0   25  50      75    100        125  150                           -50  -25  0   25       50  75  100        125  150

                                  Ambient Temperature        Ta   (ºC)                                          Ambient Temperature       Ta   (ºC)

- 12 -                                                                                                                                        Ver.2015-11-13
                                                  NJW4155 ApplicationNJMWan4u15a5l

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    Description of Block Features

1.  Basic Functions / Features

    Error Amplifier Section (ER AMP)

    0.8V±1% precise reference voltage is connected to the non-inverted input of this section.

    To set the output voltage, connects converter's output to inverted input of this section (IN- pin). If requires output

    voltage over 0.8V, inserts resistor divider.

    Because the optimized compensation circuit is built-in, the application circuit can be composed of minimum

    external parts.

    PWM Comparator Section (PWM), Oscillation Circuit Section (OSC)

    The NJW4155 uses a constant frequency, current mode step down architecture. The oscillation frequency is

    450kHz (typ.) at A, C version and 300kHz (typ.) at B version. The PWM signal is output by feedback of output

    voltage and slope compensation switching current at the PWM comparator block.

    The maximum duty ratio is 95.5% (typ.).

    Table 1. Minimum ON time of NJW4155

                                   A, C version             B version

                              (fOSC =450kHz)      (fOSC =300kHz)

    Use Built-in                   150ns typ.               215ns typ.

    Oscillator

    Use External                   100ns typ.               145ns typ.

    Clock                  (@ fSYNC=500kHz)       (@ fSYNC=400kHz)

    The buck converter of ON time is decided the following formula.

    ton              VOUT  s

                VIN  fOSC

    VIN shows input voltage and VOUT shows output voltage.

    When the ON time becomes below in tON-min, in order to maintain output voltage at a stable state, change of duty or

    pulse skip operation may be performed.

    Power MOSFET (SW Output Section)

    The power is stored in the inductor by the switch operation of built-in power MOSFET. The output current is limited

    to 2.7A(min.) the overcurrent protection function. In case of step-down converter, the forward direction bias voltage is

    generated with inductance current that flows into the external regenerative diode when MOSFET is turned off.

    The SW pin allows voltage between the V+ pin and the SW pin up to +45V. However, you should use an Schottky

    diode that has low saturation voltage.

    Power Supply, GND pin (V+ and GND)

    In line with switching element drive, current flows into the IC according to frequency. If the power supply

    impedance provided to the power supply circuit is high, it will not be possible to take advantage of IC performance

    due to input voltage fluctuation. Therefore insert a bypass capacitor close to the V+ pin – the GND pin connection in

    order to lower high frequency impedance.

Ver.2015-11-13                                                                                                    - 13 -
NNJJWW44115555Application Manual

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    Description of Block Features (Continued)

2.  Additional and Protection Functions / Features

    Under Voltage Lockout (UVLO)

    The UVLO circuit operating is released above V+=4.4V(typ.) and IC operation starts. When power supply voltage

    is low, IC does not operate because the UVLO circuit operates. There is 90mV(typ.) width hysteresis voltage at rise

    and decay of power supply voltage. Hysteresis prevents the malfunction at the time of UVLO operating and

    releasing.

    Soft Start Function (Soft Start)

    The output voltage of the converter gradually rises to a set value by the soft start function. The soft start time is

    4ms (typ.). It is defined with the time of the error amplifier reference voltage becoming from 0V to 0.75V. The soft

    start circuit operates after the release UVLO and/or recovery from thermal shutdown.

                         0.8V

                V ref ,

                IN- pin Voltage

                                               OSC Waveform

                         ON

                SW pin

                         OFF

                                               Soft Start time: Tss=4ms(typ.)  to VB=0.75V  Steady

        UVLO(4.4V typ.) Release,                                                            Operaton

        Standby,                               Soft Start effective period to VB=0.8V

        Recover f rom Thermal

        Shutdow n

                                               Fig. 1. Startup Timing Chart

- 14 -                                                                                                        Ver.2015-11-13
                                                          NJW4155 ApplicationNJMWan4u15a5l

                                                                    Technical Information

Description of Block Features (Continued)

Over Current Protection Circuit (OCP)

         NJW4155 contains overcurrent protection circuit of hiccup architecture. The overcurrent protection circuit of hiccup

architecture is able to decrease heat generation at the overload.

         The NJW4155 output returns automatically along with release from the over current condition.

At when the switching current becomes ILIM or more, the overcurrent protection circuit is stopped the MOSFET

output. The switching output holds low level down to next pulse output at OCP operating.

         When the IN- pin voltage is 0.5V or lower(less), the switching operation stops after the overcurrent detection

continued 128 pulses.

         After NJW4155 switching operation was stopped, it restarts by soft start function after the cool down time of approx

75ms (typ.).

           0.8V

IN- pin    0.5V

Voltage

           0V

                  Oscillation Frequency

                  A, C ver.=450kHz typ.

                  B ver.=300kHz typ.

           ON

SW pin

           OFF

Switching  ILIM

Current    0

                                           Pulse Count : 128 pulse  Cool Down time :75ms typ.

                                           Pulse by Pulse

                 Static Status                                      Detect Overcurrent                 Soft Start

                                         Fig. 2. Timing Chart at Over Current Detection

Thermal Shutdown Function (TSD)

         When Junction temperature of the NJW4155 exceeds the 160°C*, internal thermal shutdown circuit function stops

SW function. When junction temperature decreases to 145°C* or less, SW operation returns with soft start operation.

         The purpose of this function is to prevent malfunctioning of IC at the high junction temperature. Therefore it is not

something that urges positive use. You should make sure to operate within the junction temperature range rated

(150 C). (* Design value)

Standby Function

         The NJW4155 stops the operating and becomes standby status when the EN/SYNC pin becomes less than 0.5V.

         The EN/SYNC pin internally pulls down with 100k  , therefore the NJW4155 becomes standby mode when the

EN/SYNC pin is OPEN. You should connect this pin to V+ when you do not use standby function.

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Description of Block Features (Continued)

External Clock Synchronization

By inputting a square wave to EN/SYNC pin, can be synchronized to an external frequency.

You should fulfill the following specification about a square wave. (Table 2.)

Table 2. The input square wave to an EN/SYNC pin.

                               A, C version         B version

                               (fOSC =450kHz)       (fOSC =300kHz)

Input Frequency                440kHz to            280kHz to

                                     600kHz         500kHz

Duty Cycle                     25% to 75%           20% to 80%

        Voltage                          1.6V or more at High level

magnitude                                0.5V or less at Low level

The trigger of the switching operating at the external synchronized mode is detected to the rising edge of the input

signal. At the time of switching operation from standby or asynchronous to synchronous operation, it has set a delay

time approx 20 s to 30 s in order to prevent malfunctions. (Fig. 3.)

                               High

                 EN/SYNC  pin

                               Low

                               ON

                 SW pin

                               OFF

                                         Standby    Delay Time             External Clock Synchronization

                               Fig.  3.  Switching  Operation by External  Synchronized Clock

Power Good Function

It monitors the output status and outputs a signal from PG pin that internally connected to open drain MOSFET.

The Power Good pin goes high impedance when the IN- pin voltage is stable around               10%(typ.) of error amplifier

reference voltage.

A low on the pin indicates that the IN- pin voltage is out of the setting voltage.

To prevent malfunction of the Power Good output, it has hysterisis 2%(typ.) and the delay time approx 20 s to

30 s against the IN- pin voltage changes.

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Application Information

Inductors

Because a large current flows to the inductor, you should select the inductor with the large current capacity not to

saturate. Optimized inductor value is determined by the input voltage and output voltage.

The Inductor setting example is shown in Table 3.

Table 3. Inductor Setting Example

Input Voltage                  Output Voltage                                   Inductor L

VIN                                       VOUT                  A, C version                B version

                                                                (fOSC =450kHz)  (fOSC =300kHz)

                                          3.3V                         27 H                      39 H

12V                                       5.0V                         33 H                      47 H

                                          8.0V                         33 H                      47 H

                                          3.3V                         39 H                      47 H

24V                                       5.0V                         47 H                      56 H

                                          8.0V                         47 H                      56 H

When increasing inductor value, it is necessary to increasing capacity of an output capacitor and to secure the

stability of application. The minimum of inductor value is restricted from the following formula, when ON duty

exceeds 50%.

A, C version L                 VIN       2     D ON   1  [  H]

                                          1.11

B version             L        VIN       2     D ON   1  [  H]

                                          0.74

Reducing L decreases the size of the inductor. However a peak                               current increases and adversely affects  the

efficiency. (Fig. 4.)

Moreover, you should be aware that the output current is limited                            because it becomes easy to operating to  the

overcurrent limit.

The peak current is decided the following formula.

IL              VIN      VOUT            VOUT  [A]

                L        VIN        fOSC

Ipk             IOUT     IL    [A]

                         2

                      Current       Peak Current IPK        Indunctor                       Peak Current IPK

                                                            Ripple Current  IL                                Indunctor

Output Current                                                                                                Ripple Current  IL

IOUT

                      0

                                    tON         tOFF                                        tON        tOFF

                               Reducing L Value                                 Increasing L value

                         Fig. 4. Inductor Current State Transition (Continuous Conduction Mode)

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Application Information (Continued)

Input Capacitor

Transient current flows into the input section of a switching regulator responsive to frequency. If the power supply

impedance provided to the power supply circuit is large, it will not be possible to take advantage of the NJW4155

performance due to input voltage fluctuation. Therefore insert an input capacitor as close to the MOSFET as

possible. A ceramic capacitor is the optimal for input capacitor.

The effective input current can be expressed by the following formula.

        IRMS  IOUT         VOUT    VIN  VOUT  [A]

                                   VIN

In the above formula, the maximum current is obtained when VIN = 2       VOUT, and the result in this case is

        IRMS = IOUT (MAX)  2.

When selecting the input capacitor, carry out an evaluation based on the application, and use a capacitor that has

adequate margin.

Output Capacitor

An output capacitor stores power from the inductor, and stabilizes voltage provided to the output.

Because NJW4155 corresponds to the output capacitor of low ESR, the ceramic capacitor is                 the   optimal  for

compensation. The output capacitor setting example is shown in Table 4.

Table 4. Output Capacitor Setting Example

Input Voltage              Output Voltage          Capacitor             Part Number

        VIN                      VOUT              COUT

A, C version

                                 3.3V              47 F / 6.3V           GRM31CB30J476KE18: Murata

        12V, 24V                 5.0V              22 F / 6.3V           GRM31CB30J226ME18: Murata

                                 8.0V              22 F / 10V           GRM31CR61A226ME19: Murata

B version

                                 3.3V              47 F / 6.3V +         GRM31CB30J476KE18: Murata

        12V, 24V                                   22 F / 6.3V           GRM31CB30J226ME18: Murata

                                 5.0V              47 F / 6.3V           GRM31CB30J476KE18: Murata

                                 8.0V              47 F / 16V            GRM32EB31C476KE15: Murata

The output capacitor uses capacity bigger than Table 4.

In addition, you should consider varied characteristics of capacitor (a frequency characteristic, a temperature

characteristic, a DC bias characteristic and so on) and unevenness peculiar to a capacitor supplier enough.

Therefore when selecting a capacitors, you should confirm the characteristics with supplier datasheets.

When selecting an output capacitor, you must consider Equivalent Series Resistance (ESR) characteristics, ripple

current, and breakdown voltage.

The output ripple noise can be expressed by the following formula.

        Vripple(p  p)      ESR     IL [V]

The effective ripple current that flows in a capacitor (Irms) is obtained by the following equation.

        Irms          IL   [Arms]

                   2   3

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Application Information (Continued)

Catch Diode

When the switch element is in OFF cycle, power stored in the inductor flows via the catch diode to the output

capacitor. Therefore during each cycle current flows to the diode in response to load current. Because diode's

forward saturation voltage and current accumulation cause power loss, a Schottky Barrier Diode (SBD), which has a

low forward saturation voltage, is ideal.

An SBD also has a short reverse recovery time. If the reverse recovery time is long, through current flows when

the switching transistor transitions from OFF cycle to ON cycle. This current may lower efficiency and affect such

factors as noise generation.

Setting Output Voltage, Compensation Capacitor

The output voltage VOUT is determined by the relative resistances of R1, R2. The current that flows in R1, R2 must

be a value that can ignore the bias current that flows in ER AMP.

VOUT               R2     1  VB [V]

                   R1

The zero points are formed with R2 and CFB, and it makes for the phase compensation of NJW4155.

The zero point is shown the following formula.

f Z1                   1           [Hz]

                2      R2    C FB

You should set the zero point as a guide from 50kHz to 70kHz.

Output voltage setting resistor and compensation capacitor setting example is shown in Table 5.

Table 5. Output Voltage Setting Resistor and Compensation Capacitor Setting Example

Input Voltage             Output Voltage          R1               R2                CFB

VIN                          VOUT

                             3.3V               4.7k               15k               180pF

12V, 24V                     5.0V               3.0k               16k               150pF

                             8.0V               2.2k               20k               120pF

(A version, B version and C version are common.)

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Application Information (Continued)

Board Layout

In the switching regulator application, because the current flow corresponds to the oscillation frequency, the

substrate (PCB) layout becomes an important.

You should attempt the transition voltage decrease by making a current loop area minimize as much as possible.

Therefore, you should make a current flowing line thick and short as much as possible. Fig.5. shows a current loop

at step-down converter. Especially, should lay out high priority the loop of CIN-SW-SBD that occurs rapid current

change in the switching. It is effective in reducing noise spikes caused by parasitic inductance.

                  NJW4155                                                                   NJW4155
                  Built-in SW                                                               Built-in SW
                                            L                                                                              L

VIN          CIN           SBD                       COUT      VIN                     CIN           SBD                             COUT

                  (a) Buck Converter SW ON                                                  (b) Buck Converter SW OFF

                                            Fig. 5. Current Loop at Buck Converter

Concerning the GND line, it is preferred to separate the power system and the signal system, and use single

ground point.

The voltage sensing feedback line should be as far away as possible from the inductance. Because this line has

high impedance, it is laid out to avoid the influence noise caused by flux leaked from the inductance.

Fig. 6. shows example of wiring at buck converter. Fig. 7 shows the PCB layout example.

                                                               L                                     VOUT

                                 V+                  SW

        VIN       CIN                                SBD                          COUT

                                                                                                                           RL

             (Bypass Capacitor)             NJW4155

                                                           CFB

                                                     IN-

                                                           R2

                                      GND                  R1                               To avoid the influence of the  voltage drop,

                                                                                            the output voltage should be   detected

                                                                                            near the load.

                  Separate Digital(Signal)     Because IN- pin is high impedance, the

                  GND from Power GND           voltage detection resistance: R1/R2 is put

                                               as much as possible near IC(IN-).

                                               Fig. 6. Board Layout at Buck Converter

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Application Information (Continued)

                                                             GND IN

                                                                                   VIN

                                                        SBD         CIN

                                                                              EN/SYNC

                                     L           Power

                                                 Good                    R2

                                                                                   CFB

                                        COUT                 Power            RFB

                                                             GND Area    R1

                                        COUT

                                                                              Signal

                                                                              GND Area

                VOUT                                         GNDOUT

                                        Feed back signal

                                     HSOP8 Package (A version and B version)

                Connect Signal GND line and Power GND line on backside pattern

                                        Fig. 7.  Layout Example (upper view)

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Calculation of Package Power

A lot of the power consumption of buck converter occurs from the internal switching element (Power MOSFET).

Power consumption of NJW4155 is roughly estimated as follows.

Input Power:                         PIN = VIN    IIN  [W]

Output Power:                        POUT = VOUT       IOUT     [W]

Diode Loss:                          PDIODE = VF       IL(avg)  OFF duty  [W]

NJW4155 Power Consumption:           PLOSS = PIN       POUT     PDIODE   [W]

Where:

        VIN       : Input Voltage for Converter                 IIN            : Input Current for Converter

        VOUT      : Output Voltage of Converter                 IOUT           : Output Current of Converter

        VF        : Diode's Forward Saturation Voltage          IL(avg)        : Inductor Average Current

        OFF duty  : Switch OFF Duty

Efficiency ( ) is calculated as follows.

        = (POUT   PIN)  100 [%]

You should consider temperature derating to the calculated power consumption: PD.

You should design power consumption in rated range referring to the power dissipation vs. ambient temperature

characteristics.

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                                                               NJW4155 ApplicationNJMWan4u15a5l

                                                                                         Technical Information

Application Design Examples

    Buck Converter Application Circuit

      IC                            : NJW4155GM1

      Input Voltage                 : VIN=12V

      Output Voltage                : VOUT=5V

      Output Current                : IOUT=1.8A

      Oscillation frequency         : A, C version       fosc=450kHz

                                    : B version     fosc=300kHz

                                                                           VIN=12V

                                                         CIN2              CIN1
                                                         Open              10mF/50V

                                                                                     L

                                                                                     A ver. 15mH/3.2A

                                                                                     B ver. 22mH/2.7A            VOUT=-5V

                EN/SYNC             EN/SYNC         V+   SW

                High: ON                                                                         CFB

                Low: OFF                   NJW4155                                               150pF

                (Standby)                                                                                        R2

                                                                                                 RFB             16kW

          Power Good                PG              IN-  GND                                     0W

          (NJW4155GM1 only)                                                          COUT        (Short)

                                                                      SBD            47mF/16V

                                                                                                                 R1

                                                                                                                 3kW

Reference       Qty.                Part Number                                      Description                      Manufacturer

IC              1            NJW4155GM1                          Internal 1.8A MOSFET SW.REG. IC                     New JRC

L               1            A, C ver.: CLF10040T-150M           Inductor 15 H, 3.2A                                 TDK

                             B ver.: CLF10040T-220M              Inductor 22 H, 2.7A                                 TDK

SBD             1            CMS16                               Schottky Diode 40V, 3A                              Toshiba

CIN1            1            UMK325BJ106MM                       Ceramic Capacitor 3225          10 F, 50V, X5R      Taiyo Yuden

CIN2            1            Open                                Optional

COUT            1            GRM32EB31C476KE15                   Ceramic Capacitor 3225          47 F, 16V, B        Murata

CFB             1            150pF                               Ceramic Capacitor 1608          150pF, 50V, CH      Std.

RFB             1            0    (Short)                        Optional

R1              1            3k                                  Resistor 1608       3k    ,     1%, 0.1W            Std.

R2              1            16k                                 Resistor 1608       16k      ,  1%, 0.1W            Std.

Ver.2015-11-13                                                                                                                - 23 -
NNJJWW44115555Application                                Manual

                                                                                         Technical Information

Application Characteristics

A, C version

                          Efficiency vs. Output Current                                  Output Voltage vs. Output Current

                              (VOUT=5V, Ta=25ºC)                                                      (Ta=25ºC)

            100                                                                  6

            90      f=450kHz                                                     5.8     f=450kHz

                    L=15  H                                                              L=15  H

            80                                                   [V]             5.6

[%]         70                                                   VOUT            5.4

            60                         VIN=7V                                    5.2               VIN=7V, 12V, 24V

Efficiency  50                VIN=12V                            Output Voltage  5

            40                VIN=24V                                            4.8

            30                                                                   4.6

            20                                                                   4.4

            10                                                                   4.2

            0                                                                    4

                 1        10  100                 1000   10000                        1           10  100            1000   10000

                          Output Current  IOUT  [mA]                                           Output Current  IOUT  [mA]

B version

                          Efficiency vs. Output Current                                  Output Voltage vs. Output Current

                              (VOUT=5V, Ta=25ºC)                                                      (Ta=25ºC)

            100                                                                  6

            90      f=300kHz                                                     5.8     f=300kHz

                    L=22  H                                                              L=22  H

            80                                                   [V]             5.6

[%]         70                                                   VOUT            5.4

            60                VIN=7V                                             5.2               VIN=7V, 12V, 24V

Efficiency                    VIN=12V                            Output Voltage

            50                                                                   5

            40                VIN=24V                                            4.8

            30                                                                   4.6

            20                                                                   4.4

            10                                                                   4.2

            0                                                                    4

                 1        10  100                 1000   10000                        1           10  100            1000   10000

                          Output Current  IOUT  [mA]                                           Output Current  IOUT  [mA]

- 24 -                                                                                                                     Ver.2015-11-13
                           NJW4155

MEMO

                [CAUTION]

                The specifications on this databook are only

                given for information , without any guarantee

                as regards either mistakes or omissions. The

                application circuits in this databook are

                described only to show representative usages

                of the product and not intended for the

                guarantee or permission of any right including

                the industrial rights.

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