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风扇5090 两相交错同步Buck变换器 对于VRM 9.x应用程序

时间:2019-11-22, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

特征

可编程输出,从1.10V到1.85V,步进25mV使用集成的5位DAC最大的两个交错同步相位性能100nsec瞬态响应时间各相之间的内置电流共享遥感可编程有源下垂(电压定位)可编程开关频率从100KHz到每相300KHz自适应延迟门开关集成大电流门驱动器集成电源良好、OV、UV、启用/软启动

功能

驱动N通道mosfet为12V操作优化操作使用MOSFET传感的过电流保护24针TSSOP包装

应用

奔腾IV的电源Athlon供电奔腾IV处理器的VRM可编程降压电源

说明

FAN5090是一个同步的两相DC-DC控制器提供高精度、可编程输出的集成电路VRM 9.x处理器的电压。内置均流的两个交错同步降压调节器相运行180°异相以提供快速瞬态满足高电流应用所需的响应最小化外部组件。FAN5090具有可编程的主动降速功能最小输出电容的瞬态响应。它有集成大电流门驱动器,带自适应延迟门切换,不需要外部驱动设备。FAN5090使用5位D/a转换器对输出电压从1.10V到1.85V,25 mV步进,带准确度为1%。FAN5090采用高集成度,从12V输出超过50A的负载电流具有最小外部电路的电源。FAN5090还提供集成功能,包括功率良好、输出启用/软启动、欠压锁定、过压保护和可调限流每个相位都有独立的电流感应。它是可用的24针TSSOP包装。

应用程序信息 :操作FAN5090控制器FAN5090是可编程同步两相DC-DC控制器IC。当设计时外部组件,FAN5090可以配置为输出电流大于50A,适用于VRM 9.x应用。风扇5090用作固定频率脉冲宽度调制降压调节器。主控制回路这个FAN5090由两个交错同步降压变换器组成,通过求和模式控制实现。每个相位有自己的电流反馈,并且电压反馈。由FAN5090控制的两个buck转换器是交错,也就是说,他们运行180°的相位。这将使RMS输入纹波电流最小化,使数量最小化所需输入电容器数量。它还可以加倍有效开关频率,改善瞬态响应。FAN5090实现“求和模式控制”,它不同于传统的电压模式和电流模式控制。它的性能优于允许在广泛的输出负载和外部组件。无需外部补偿。调节器的控制回路包括两个主要部分:模拟控制块和数字控制块。这个模拟部分由信号调节放大器组成输入比较器,比较器为数字控制块。

信号调节部分接受电流传感器和电压传感器的输入电压传感器对两相和电流都是共用的各传感器分开。电压传感器放大VFB信号和参考电压之间的差异从DAC并将输出分别呈现给比较器。每个阶段的电流控制路径当低压侧MOSFET开启,通过MOSFET以及由此产生的输入电流信号到其加法放大器的同一输入端给电压放大器的信号有一定的增益。这些因此,两个信号相加。然后将该和呈现给一个观察振荡器斜坡的比较器,该斜坡向数字控制提供主脉冲宽度调制控制信号封锁。振荡器斜坡与每个另一个,使两个相位交替打开。

数字控制块接受模拟比较器输入向HDRV和LDRV提供适当的脉冲每相的输出引脚。这些输出控制外部功率mosfet。响应时间风扇5090采用前缘,而不是后缘控制。常规后缘控制开启高边MOSFET在时钟信号处,然后将其关闭当误差放大器输出电压等于斜坡时电压。因此,后缘的响应时间变频器可以与高压侧的断开时间一样长,差不多是整个切换周期。FAN5090当误差放大器输出电压等于斜坡电压,并在时钟信号处关闭。因此,当出现瞬变,FAN5090立即响应打开高边MOSFET。响应时间由内部传播延迟,通常为100nsec。最坏的情况case,响应时间由低边MOSFET,330nsec。振荡器FAN5090振荡器部分的工作频率由RT引脚与接地之间的电阻决定,根据公式振荡器产生两个内部锯齿斜坡,每个位于一半的振荡器频率,运行180度互相配合。这些斜坡导致这两个阶段要分阶段进行。振荡器频率风扇5090的可编程范围为200kHz至600kHz,每相运行频率为100kHz至300kHz,分别是。频率选择取决于各种系统性能标准,更高的频率导致较小的组件,但效率较低。风扇5090的静态电流(Icc)也是频率从属:

远程电压检测FAN5090具有真正的远程电压检测能力,消除了由于跟踪电阻引起的误差。利用遥感,VFB和AGND管脚应连接为开尔文跟踪对到调整点,如处理器别针。转换器将电压保持在那一点。这些场地的布局需要小心;见此数据表中的布局指南。大电流输出驱动器FAN5090包含四个高电流输出驱动器在推拉配置中使用mosfet。对于高端mosfet,使用引导引脚输入电源和用于返回的开关引脚。低边车手mosfet使用VCC管脚作为输入功率和PGND回位销。通常情况下,引导销将使用电荷泵如图所示。注意引导和VCC引脚与芯片的内部电源和接地分离,旁路和AGND,用于开关抗噪声。

自适应延迟门驱动FAN5090采用了先进的设计,确保消除时的最小MOSFET转换时间穿过水流。它能感觉到mosfet的状态并自适应调整门驱动器以确保从不同时打开。当高边MOSFET转动时关,电源上的电压开始下降。当电压达到约2.2V,低侧MOSFET。应用门驱动。当低端MOSFET关闭时,检测到LDRV引脚处的电压。当它落在下面大约1.2V,高侧MOSFET的栅极驱动器是延迟50ns。最大占空比为了确保电流感应和电荷泵工作,风扇5090保证低压侧MOSFET将在每个周期的特定部分。低的频率,这是作为大约90%的最大占空比发生的。因此,在250KHz、4微秒周期下低压侧至少为4微秒•10%=400毫微秒。在更高的位置频率,这一次可能会降得很低以至于无效。风扇5090提供最小的低侧开启时间大约占空比,不管占空比。电流传感FAN5090有两个独立的电流传感器,一个用于每个阶段。电流传感是通过测量低边MOSFET的源漏电压它是准时的。每个相位都有自己的电源接地引脚,允许相位放置在不同的位置影响测量精度。为了获得最佳结果,必须将每个相位的PGND和SW引脚连接为开尔文迹对直接到源极和漏极,分别是适当的低边MOSFET。需要小心在这些场地的布局中;电流共享风扇5090的两个独立电流传感器工作独立的电流控制回路保证这两个阶段各提供一半的总输出电流。只有当存在低边mosfet的RDSon不匹配。短路电流特性(ILIM引脚)FAN5090短路电流特性包括保护DC-DC转换器免受损坏的功能发生短路的事件。短路极限设置为RS电阻,如公式所示

印刷电路板布局指南 :相对于FAN5090的mosfet的放置是关键。放置mosfet以便FAN5090到FET栅极的HDRV和LDRV销最小化。这些销上的长引线长度将导致由于痕迹的电感而产生的大量响铃以及场效应管的栅电容。这种噪音辐射出来整个董事会,而且,因为它在一个高电压和高频率,很难抑制。一般情况下,应保留所有有噪声的开关线路远离风扇5090的安静模拟部分。那个是,连接到销LDRV、HDRV、SW、防尘套的痕迹,PGND应该远离连接至插脚1至7和插脚18-24。将去耦电容器放在靠近FAN5090的位置尽可能地别针。额外的引线长度减少了抑制噪音的能力。每个电源和接地插脚都应有自己的到合适的。这有助于在别针。放置给定的mosfet、电感和肖特基因为同样的原因尽可能接近在上面的第一个子弹里。将输入大容量电容器放置为尽可能靠近高侧mosfet的排水管。将1.0μF去耦盖直接放在每个高边MOSFET有助于抑制DCDC转换器输入端的高频开关噪声。将输出大容量电容器尽可能靠近CPU可以优化他们的即时供应能力电流瞬变时负载的电流。输出电容器和CPU将允许板迹的寄生电阻降低DC-DC变换器的性能严重的负载瞬态条件,导致较高的电压偏离。PC主板示例布局和Gerber文件一种参考设计,用于主板实现FAN5090以及PCAD布局Gerber文件和丝绸可通过您当地的Fairchild代表获得屏幕。FAN5090评估委员会Fairchild提供了一个评估委员会来验证系统风扇5090的水平性能。它是使用外部提供的组件和PCB布局。


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