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TRSP6659EK1-1.8

器件型号:TRSP6659EK1-1.8
厂商名称:SIPEX
厂商官网:http://www.sipex.com/
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器件描述

1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator

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TRSP6659EK1-1.8器件文档内容

                                                      Preliminary                                                                                                                       SP6659

                     1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator

FEATURES                                                              VFB               VIN        VOUT                                                                                                 VIN
94% Efficiency Possible
600mA Output Current at VIN = 3V                                     5                  4                                                                                               5              4
2.5V to 5.5V Input Voltage Range
1.5MHz constant frequency operation                                     SP6659                                                                                                             SP6659
No Schottky Diode Required
Output Voltages as low as 0.6V                                       5 Pin TSOT-23                                                                                                      5 Pin TSOT-23
Slope Compensated Current Mode
                                                                      1        2         3                                                                                               1         2    3
   Operation for Excellent Line and Load
   Transient Response                                               RUN        GND      SW         RUN                                                                                             GND  SW
100 % Duty Cycle in LDO Mode
<1A Shutdown Current, Quiescent                                        Adjustable                                                                                                         Fixed
   Current of 300 A
Over-temperature protected                                              Now Available in Lead Free Packaging
Offered in Low Profile TSOT-23
   package                                                                 APPLICATIONS
                                                                            Cell Phones
                                                                            Wireless and DSL Modems
                                                                            DSC's
                                                                            Portable Instruments

                                                                                                                                                                                            DESCRIPTION

The SP6659 is a 600mA synchronous buck regulator using a constant frequency, current mode
architecture. The output voltage can be programmed using an external resistor divider. The 2.5V
to 5.5V input voltage range is ideal for portable applications that use a Li-Ion battery. Switching
frequency is internally set at 1.5MHz, allowing the use of small surface mount inductors and
capacitors. The internal synchronous switch increases efficiency and eliminates the need for an
external Schottky diode. The output voltage can be programmed using an external resistor
divider. Low output voltages are easily supported with the 0.6V feedback reference voltage. The
SP6659 is available in a low profile 5 pin TSOT-23 package.

                                                                         TYPICAL APPLICATION SCHEMATICS

                                                                                                                                                                                     

                                          2.2H                                         4 SP6659 3 SW                                                                                       2.2H
                                                   R2
   V IN                         3  SW                        V OUT       V IN                                                                                                                            V OUT
4.7F                                                                                                                                                                                                  10F
Ceramic         4                                                                                                                                                                                       Ceramic

                                                       C2

                     SP6659                            22pF

         RUN                                                           4.7F      RUN 1                 5 VOUT
                  1                                                   Ceramic                2
                                    V FB                     10F                             GND
                                5                            Ceramic

                     2                    R1

                        GND

                     Adjustable                                                             Fixed

Date: 07/20/05                         SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator             Copyright 2005 Sipex Corporation

                                                                1
Input Supply Voltage ......................................................... -0.3V to +6V                  ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

RUN, VFBVoltages .................................................. -0.3V to (VIN + 0.3V)           These are stress ratings only and functional operation of the device at
SW Voltage ............................................................ -0.3V to (VIN + 0.3V)       these ratings or any other above those indicated in the operation sections
P-Channel Switch Source Current ............................................. 800mA                 of the specifications below is not implied. Exposure to absolute maximum
                                                                                                    rating conditions for extended periods of time may affect reliability.
N-Channel Switch Sink Current .................................................. 800mA
                                                                                                           ELECTRICAL CHARACTERISTICS
Peak Switch Sink and Source Current ........................................... 1.3A

Operating Temperature ................................................. -40C to +85C
Storage Temperature ................................................. -65C to +150 C
Junction Temperature (Note 1) .................................................. 125 C

Vin=Vrun=3.6V, Io=0mA, Tamb= -40C to +85C, typical values at 25C unless otherwise noted.

             Parameter         Min               Typ Max Units                                                   Conditions
Input Voltage Range
Input DC Supply Current        2.5                                                             5.5  V

       Active Mode             0.5880             300     400                                         A  Vfb = 0.5V, Vin = Vrun
       Shutdown Mode           0.5865              0.1      1                                         A  Vin = 3.6V, Vrun = ZeroV
                               0.5820           0.6000                                                    Ta=+25C
Vfb (Feedback Voltage)                          0.6000  0.6120                                         V  0C                                   -1            0.6000  0.6135                                            -40C < Ta < +85C
Vfb Input Bias Current           -0.1              85   0.6180                                        nA  Vfb = 1.0V
Vfb Line Regulation            1.455               0.4                                               %/V  Vin = 2.5V to 5.5V
Vfb Load Regulation            1.746              0.01    300                                       %/mA  ILoad = 0mA to 600mA
Regulated Output Voltage          0.6            1.500      1                                             SP6659EK1-1.5, -40C < Ta < +85C
                                  0.7            1.800    0.1                                          V  SP6659EK1-1.8, -40C < Ta < +85C
Minimum Output Voltage            0.8                                                                  V
Peak inductor current                             1.15  1.545                                          V  Vfb = 0.5V
Oscillator frequency                               1.4  1.854                                          A  Closed Loop, ILoad=100mA
P-channel ON resistance                            0.4                                               mHz  ISW = 100mA
N-channel ON resistance                            0.4    1.5                                             ISW = -100mA
                                                          1.8                                             Vrun=ZeroV, Vin = 3.6V
SW Leakage Current                                        0.6                                             Vsw=ZeroV, Vsw = Vin
                                                          0.6                                         A
Run Threshold Voltage
Run Leakage Current                             0.01 1.0                                             V
                                                                                                      A
                               0.2               1                                             1.3

                                                0.01 1.5

Note 1: Junction Temperature TJ is calculated from the ambient temperature TA and ower dissipation PD
according to the following formula: TJ = TA + PD X 220C/W

                                                                                              PIN DESCRIPTION

PIN # PIN NAME                                                                                      DESCRIPTION

1               RUN            Power down control pin. Forcing this pin above 1.5V enables the device. Forcing this
                               pin below 0.3V shuts down the device.

2               GND            Ground pin.

3               SW             Switching node.

4               V      IN      Power supply pin

                               Adjustable Version: VFB, Feedback Input Pin. Connect FB to the center point of the

                               external resistor divider. The feedback threshold voltage is 0.6V.

5               VFB /  V
                          OUT

                               Fixed Output Version: VOUT, Output Voltage Feedback Pin. An internal resistive

                               divider drops the output voltage down for comparison to the internal reference voltage.

Date: 07/20/05                 SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator                                    Copyright 2005 Sipex Corporation

                                                        2
                                                     TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS
Refer to the typical application schematic, TAMB= +27C

Figure 1: Fast VIN Startup (Scope: 50s/div)   Figure 2: Load Transient 0mA to 600mA
CH 1: Switch Node, 5V/ div
CH 2: Inductor Current, 1A/ div                CH 1: Output Voltage, 100mV per division AC-
CH 3: VOUT, 1V/ div                            Coupled
CH 4: VIN, 5V/ div                             CH 2: Load Current, 500mA/ div
                                                CH 3: Inductor Current, 500mA/ div

Figure 3: Load Transient 50mA to 650mA         Figure 4: Load Transient 100mA to 700mA

CH 1: Output Voltage, 100mV per division AC-   CH 1: Output Voltage, 100mV per division AC-
Coupled                                        Coupled
CH 2: Load Current, 500mA/ div                 CH 2: Load Current, 500mA/ div
CH 3: Inductor Current, 500mA/ div             CH 3: Inductor Current, 500mA/ div

Date: 07/20/05  SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator   Copyright 2005 Sipex Corporation

                                         3
                           TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS

                          SP6659 Efficiency vs. Load Current
                                           VOUT = 1.2V

                100

Efficiency (%)  90

                80                                                            Vin = 2.7V
                                                                              Vin = 3.3V
                70                                                            Vin = 4.2V

                60

                50

                40     10  100            1000
                    1

                       Load Current (mA)

                       Figure 5: Efficiency Vs. Load Current, Vout =1.2V

                       SP6659 Efficiency vs. Load Current

                100        VOUT = 1.8V

                90

Efficiency (%)  80                                                            Vin = 2.7V

                70                                                            Vin = 3.3V

                                                                               Vin = 4.2V
                60

                50

                40     10  100                                          1000
                    1

                       Load Current (mA)

                       Figure 6: Efficiency Vs. Load Current, Vout =1.8V

Date: 07/20/05         SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator         Copyright 2005 Sipex Corporation

                                                4
                                                                                                           FUNCTIONAL DIAGRAMS

                                OSC                 SLOPE                                                  4                             VIN
                                                    COMP                                                            CIN                  2.7 - 5.5V
                                                                                                                               +
                      BLANKING                                               +
                                                                                                                               -
                                                                         ISENSE
                                                                        COMP                         R

                                                                             -

                                                    _

                                                    S      Q

VOUT                                 +              __
                                     COMP
                0.6V  +              -              RQ
                       EA
      5               -              +              RS LATCH                            NON-                SW                     VOUT
                                      OV                                             OVERLAP
            R1          0.65V         DET                        PWM    DRV       CONTROL                  3
                                     -                           LOGIC
                                                                                                                         COUT
                R2                                                           +
                                                                                                           2
                       VIN                                               Izero
                      REF                                               COMP                                 GND

                                                                               -

RUN                                  0.6V

         1                                          SHUTDOWN

            Fixed Output Version

                                     OSC            SLOPE                                                  4                      VIN
                                                    COMP                                                       CIN                2.7 - 5.5V
                                                                                                                               +
                      BLANKING                                                    +                                            -
                                                                             CIOSEMNSPE
                                                                                                        R

                                                                                  -

                                                       _
                                                       S
VFB                                        +           _      Q
                                           COMP               _
                                           -           RQ
                0.6V        +
                             EA            +-ODEVT                                                          SW
            5               -                          RS LATCH  PWM                           NON-                                                     VOUT
                                                                 LOGIC                      OVERLAP        3
                              0.65V                                     DRV              CONTROL

                                                                                                                               R1                       C2

RUN                    VIN                                                          +                                    COUT
                      REF                                                                                                                           R2
         1                                                                   CIOzeMroP
                                                                                    -                      2

                                          0.6V                                                               GND

                                                    SHUTDOWN

                Adjustable Output Version

Date: 07/20/05                                  SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator             Copyright 2005 Sipex Corporation

                                                                         5
                                                                             APPLICATION INFORMATION

                                                                                                                                                       V OUT

A resistive divider based on the following                                                                                                         
equation determines the output voltage:
                                                                                                            R2
VOUT  =  0.6    (1+  R2  )
                     R1                                                      SP6659 VFB

                                                                                                            R1
                                                                                                 GND

The external resistive divider is connected     Figure 7: Setting the SP6659 Output Voltage.
to the output as shown in Figure 7 .

                                                                             THEORY OF OPERATION

The SP6659 is a monolithic switching mode       current comparator, ICOMP, limits the peak
Step-Down DC-DC converter. It utilizes in-      inductor current. When the main switch is
ternal MOSFETs to achieve high efficiency       off, the synchronous rectifier will be turned
and can generate very low output voltage        on immediately and stay on until either the
by using its internal reference at 0.6V. It     inductor current starts to reverse, as indi-
operates at a fixed switching frequency,        cated by the current reversal comparator,
and uses slope compensated, current-mode        IZERO, or the beginning of the next clock
architecture. This Step-Down DC-DC con-         cycle. The OVDET comparator controls
verter supplies 600mA of output current at      output transient overshoots by turning the
VIN = 3V. The entire input voltage range is     main switch off and keeping it off until the
from 2.5V to 5.5V.                              fault is no longer present.

__________________ CURRENT MODE                 _______________________ IDLE MODE
                                 PWM CONTROL                                          OPERATION

Slope compensated current mode PWM              At very light loads, the SP6659 automati-
control provides stable switching and cycle-    cally enters Idle Mode (Figure 8). In the Idle
by-cycle current limit for excellent load and   Mode, the inductor current may reach zero
line responses and protection of the internal   Amps or reverse on each pulse. The PWM
main switch (P-Channel MOSFET) as well          control loop will automatically skip pulses to
as the synchronous rectifier (N-Channel         maintain output regulation. The bottom
MOSFET). During normal operation, the in-       MOSFET is turned off by the current rever-
ternal P-Channel MOSFET is turned on for        sal comparator, IZERO, and the switch volt-
a certain time to ramp the inductor current at  age will ring. This is discontinuous mode
each rising edge of the internal oscillator,    operation, and is normal behavior for the
and switched off when the peak inductor         switching regulator.
current is above the error voltage. The

Date: 07/20/05              SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator   Copyright 2005 Sipex Corporation

                                                     6
_______________________ DROPOUT                                     THEORY OF OPERATION
                                      OPERATION
                                                 ________________________ MAXIMUM
When the input voltage decreases toward                                          LOAD CURRENT
the value of the output voltage, the SP6659
allows the main switch to remain on for more     The SP6659 will operate with an input sup-
than one switching cycle and increases the       ply voltage as low as 2.5V, however, the
duty cycle until it reaches 100%.                maximum load current decreases at lower
                                                 inputs due to a large IR drop on the main
The duty cycle D of a step-down converter is     switch and synchronous rectifier. The slope
defined as:                                      compensation signal reduces the peak in-
                                                 ductor current as a function of the duty cycle
   D = TON X OSC X 100%                          to prevent sub-harmonic oscillations at duty
                                                 cycles greater than 50%. Conversely, the
       VOUT X 100%                               current limit increases as the duty cycle
          VIN                                    decreases.

                                                  _______________________ INDUCTOR
                                                                                        SELECTION

                                                 For most designs, the SP6659 operates with
                                                 inductors of 1H to 4.7H. Low inductance
                                                 values are physically smaller but require
                                                 faster switching, which can result in some
                                                 efficiency loss. The inductor value can be
                                                 derived from the following equation:

                                                 L = VOUT X (VIN - VOUT)

                                                 VIN X IL X      
                                                                    OSC

Figure 8. SP6659 Idle Mode Operation             Where IL is the inductor Ripple Current.
                                                 Large value inductors lower ripple current
where TON is the main switch on time, and        and small value inductors result in higher
is the oscillator frequency (1.5Mhz).           ripple current. Choose inductors at ripple
                                                 current of approximately 35% of the maxi-
   OSC                                           mum load current 600mA, or ~ 210mA.

The output voltage then is the input voltage     For output voltages above 2.0V, when light-
minus the voltage drop across the main           load efficiency is important, the minimum
switch and the inductor. At low input supply     recommended inductor is 2.2H. For opti-
voltage, the RDSON of the P-Channel              mum voltage-positioning load transients,
MOSFET increases, and the efficiency of          choose an inductor with DC series resis-
the converter decreases. Caution must be         tance in the 50m to 150m range. For
exercised to ensure that the heat dissipated     higher efficiency at heavy loads (above
does not exceed the maximum junction tem-
perature of the IC.

Date: 07/20/05  SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator   Copyright 2005 Sipex Corporation

                                         7
                                                                             THEORY OF OPERATION

200mA), or minimal load regulation (but                   ________________ INPUT CAPACITOR
some transient overshoot), the resistance                                                        SELECTION
should be kept below 100m. The DC cur-
rent rating of the inductor should be at least            The input capacitor reduces the surge cur-
equal to the maximum load current plus half               rent drawn from the input and switching
the ripple current to prevent core saturation             noise from the device. The input capacitor
(600mA+105mA).                                            impedance at the switching frequency shall
                                                          be less than input source impedance to
Table 1 lists some typical surface mount                  prevent high frequency switching current
inductors that meet target applications for               from passing to the input. A low ESR (Equiva-
the SP6659.                                               lent Series Resistance) input capacitor sized
                                                          for maximum RMS current must be used.
Part #          L     Max   Rated    Size WxLxH           Ceramic capacitors with X5R or X7R dielec-
                (H)  DCR   DC       (mm)                 trics are highly recommended because of
                      (m)   Current                       their low ESR and small temperature coeffi-
                            (Amps)                        cients. A 4.7F ceramic capacitor for most
                                                          applications is sufficient.
                1.4   56.2 2.52
                                                          ______________ OUTPUT CAPACITOR
Sumida          2.2   71.2  1.5                                                                  SELECTION
                      86.2             4.5x4.0x3.5
CR43                                                      The output capacitor is required to keep the
                            1.44                          output voltage ripple small and to ensure
                3.3                                       regulation loop stability. The output capaci-
                                                          tor must have low impedance at the switch-
                4.7   108.7 1.15                          ing frequency. Ceramic capacitors with X5R
                                                          or X7R dielectrics are recommended due to
                1.5                                       their low ESR and high ripple current. The
                                                          output ripple VOUT is determined by:
   Sumida       2.2   75    1.32
CDRH4D18
                                     4.7x4.7x2.0
                3.3   110 1.04

                4.7   162 0.84

                1.5   120 1.29

Toko           2.2   140 1.14
D312C                                        3.6x3.6x1.2

                3.3   180 0.98

                4.7   240 0.79

Table 1: Typical Surface Mount Inductors                  VOUT

                                                          { + } VOUT X (VIN - VOUT) X ESR 1

                                                          VIN X L X                  (8X         X  COUT)
                                                                                OSC         OSC

Date: 07/20/05              SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator          Copyright 2005 Sipex Corporation

                                                     8
                                                                                   PACKAGE: 5 PIN TSOT23

                              D
                             e1

                  N                N/2

                                   +1

            E1/2                             E/2           B
E1                                                      E  B

INDEX AREA        1       2     N/2                                                                       SEE VIEW C

(D/2 X E1/2)                                                                        VIEW A-A

                  e                                                                             1

                             b

                                                              Seating Plane 1                  L                         Gauge Plane
                                                                                                                     
                                                                                        L1

                                                                                        VIEW C

5 Pin TSOT JEDEC MO-193 (AB) Variation

SYMBOL               MIN        NOM     MAX

              A      -          -       1.1

              A1     0          -       0.1

              A2     0.7        0.9     1                  A                     A2

              b      0.3        -       0.5                                                                           SEATING PLANE
                                                                                                                               C
              c      0.08       -       0.2

              D              2.90 BSC                         A1                        SIDE VIEW

              e              0.95 BSC

              e1             1.90 BSC

              E              2.80 BSC

              E1             1.60 BSC

              L      0.3        0.45    0.6                   WITH PLATING                         b

              L1             0.60 REF

              L2             0.25 BSC

                    0         4      8                                           c

              1     4         10     12

Note: Dimensions in (mm)

                                                                                 BASE METAL

                                                                                                  Section B-B

                                             ____________________________ THERMAL
                                                                                        RESISTANCE

                                             Thermal Resistance is specified with approxi-
                                             mately 1 square of 1 ounce of copper.

                                             OJA .......................................................................220C/W
                                             OJC .......................................................................110C/W

Date: 07/20/05                  SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator          Copyright 2005 Sipex Corporation

                                                         9
                                                                                    ORDERING INFORMATION

Part Number                        Operating Temperature Range                      Package Type

SP6659EK1 ......... ...............................-40C to +85C ........................................................... 5 Pin TSOT23

SP6659EK1/TR .... ...............................-40C to +85C ........................................................... 5 Pin TSOT23

SP6659EK1-1.5 .... ...............................-40C to +85C ........................................................... 5 Pin TSOT23

SP6659EK1-1.5/TR...............................-40C to +85C .......................................................... 5 Pin TSOT23

SP6659EK1-1.8 .... ...............................-40C to +85C ........................................................... 5 Pin TSOT23

SP6659EK1-1.8/TR...............................-40C to +85C .......................................................... 5 Pin TSOT23

Available in lead free packaging. To order add "-L" suffix to part number.
Example: SP6659EK1/TR = standard; SP6659EK1-L/TR = lead free

/TR = Tape and Reel
Pack quantity is 2,500 for TSOT23.

                      Corporation

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Headquarters and
Sales Office
233 South Hillview Drive
Milpitas, CA 95035
TEL: (408) 934-7500
FAX: (408) 935-7600

Sipex Corporation reserves the right to make changes to any products described herein. Sipex does not assume any liability arising out of the
application or use of any product or circuit described herein; neither does it convey any license under its patent rights nor the rights of others.

Date: 07/20/05                     SP6659 1.5MHz, 600mA Synchronous Buck Regulator   Copyright 2005 Sipex Corporation

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