ADP5134ACPZ-R7

双通道、3 MHz、1200 mA降压稳压器和两个 300 mA LDO稳压器，集成精密使能和电源良好输出 ADP5134 典型应用电路 产品特性 应用 10 VIN 2.5V TO 5.5V VIN1 C1 4.7µF ON OFF 16 15 BUCK1 1.2A EN1 11 14 12 VIN2 3 C3 4.7µF ON OFF EN2 AVIN VIN3 OFF BUCK2 1.2A 4 8 17 FB1 PGND1 L1 1µH R1 C2 10µF R2 VIN4 ON MODE 21 SW2 FB2 PGND2 20 19 L2 1µH R3 C4 10µF R4 VOUT3 FB3 R5 C7 1µF R6 22 23 LDO2 300mA EN4 PSM/PWM VOUT2 HOUSEKEEPING LDO1 300mA EN3 C8 1µF OFF 9 7 C6 1µF ON 为处理器、特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列 (FPGA)和射频(RF)芯片组供电 便携式仪器仪表和医疗设备 空间受限设备 MODE 5 C5 0.1µF VINLDO2 1.7V TO 5.5V SW1 PWM 13 VINLDO1 1.7V TO 5.5V VOUT1 24 1 VOUT4 FB4 2 R7 C9 1µF R8 VDDIO POWER GOOD PG R1 100k 6 18 ADP5134 11710-001 输入电压范围：2.5 V至5.5 V 两个1200 mA降压稳压器和两个300 mA LDO稳压器 24引脚、4 mm x 4 mm LFCSP封装 稳压器精度：±1.8% 工厂编程设置或外部可调的VOUTx 精密使能引脚，使电源时序更简单 工厂可选电源良好引脚 3 MHz降压工作，支持强制PWM模式和自动PWM/PSM模式 BUCK1/BUCK2：输出电压范围0.8 V至3.8 V LDO1/LDO2：输出电压范围0.8 V至5.2 V LDO1/LDO2：输入电压范围：1.7 V至5.5 V LDO1/LDO2：高PSRR、低输出噪声 AGND 图1. 概述 ADP5134集成两个高性能降压稳压器和两个低压差稳压器 (LDO)，采用24引脚、4 mm x 4 mm LFCSP封装。 降压稳压器的高开关频率支持小型多层外部器件，并使电 路板空间降至最小。当MODE引脚设置为高电平时，降压 稳压器以强制脉冲宽度调制(PWM)模式工作。当MODE引 脚设置为低电平时，如果负载高于预定义阈值，则降压稳 压器以PWM模式工作；当负载电流降至预定义阈值以下 时，稳压器以省电模式(PSM)工作，以便改善轻负载效率。 为降低输入电容要求，两个降压稳压器以错相工作。 ADP5134 LDO稳压器的低静态电流、低压差和宽输入电压 范围可延长便携式设备的电池使用时间。在频率高达10 kHz 时，ADP5134 LDO稳压器能保持60 dB以上的电源抑制性能， 而所需的电压裕量则很低(500 mV)。 Rev. 0 ADP5134中的稳压器通过专用使能引脚激活。可调版本的 默认输出电压可以在外部设置，固定电压版本的默认输出 电压则可在工厂编程设置；预设值范围广泛。 表1. 该系列产品型号 型号 ADP5023 通道 2个降压、1个LDO 最大电流 800 mA, 300 mA 封装 LFCSP (CP-24-10) ADP5024 2个降压、1个LDO 1.2 A, 300 mA LFCSP (CP-24-10) ADP5034 2个降压、2个LDO 1.2 A, 300 mA ADP5037 2个降压、2个LDO 800 mA, 300 mA LFCSP (CP-24-10), TSSOP (RE-28-1) LFCSP (CP-24-10) ADP5033 2个降压、2个LDO， 800 mA, 300 mA 带2个ENx引脚 1个降压、2个LDO 1.2 A, 300 mA ADP5040 ADP5041 1个降压、2个LDO， 1.2 A, 300 mA 带监控电路、 看门狗功能和 手动复位 WLCSP (CB-16-8) LFCSP (CP-20-10) LFCSP (CP-20-10) Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 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推荐规格：输入和输出电容................................................. 5 绝对最大额定值............................................................................ 6 热阻 ............................................................................................ 6 ESD警告..................................................................................... 6 引脚配置和功能描述 ................................................................... 7 典型性能参数 ................................................................................ 8 工作原理 ....................................................................................... 15 电源管理单元 ......................................................................... 15 BUCK1和BUCK2 ................................................................... 17 LDO1和LDO2......................................................................... 18 应用信息 ....................................................................................... 19 降压稳压器外部元件选择 ................................................... 19 LDO稳压器外部元件选择................................................... 20 功耗与散热考虑.......................................................................... 22 降压稳压器功耗..................................................................... 22 结温 .......................................................................................... 23 PCB布局指南 ............................................................................... 24 典型应用电路图.......................................................................... 25 物料清单.................................................................................. 26 外形尺寸 ....................................................................................... 27 订购指南.................................................................................. 27 修订历史 2013年10月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 28 ADP5134 技术规格 通用规格 除非另有说明，VAVIN = VVIN1 = VVIN2 = 2.5 V至5.5 V，VVIN3 = VVIN4 = 1.7 V至5.5 V；对于最小值/最大值规格，TJ = −40°C至 +125°C；对于典型值规格，TA = 25°C。 表2. 参数 输入电压范围 热关断 阈值 迟滞 启动时间1 BUCK1 BUCK2 LDO1、LDO2(快速软启动) LDO1、LDO2(慢速软启动) 启动时间，BUCK2优先 BUCK2 BUCK1 LDO1、LDO2(快速软启动) LDO1、LDO2(慢速软启动) 关断控制 高电平 低电平 精密使能引脚(ENx) 模拟激活阈值 迟滞(稳压器停用) 输入漏电流 电源良好引脚(PG) 电源良好下降阈值 电源良好上升阈值 电源良好延迟 电源良好漏电流 电源良好输出低电压 模式引脚 高电平 低电平 输入电流 所有通道使能 所有通道禁用 VIN1欠压闭锁 低UVLO输入电压上升 低UVLO输入电压下降 1 符号 VAVIN, VVIN1, VVIN2 测试条件/注释 TSSD TSSD-HYS TJ上升 最小值 典型值 最大值 单位 2.5 5.5 V 150 20 °C °C tSTART1 tSTART2 tSTART3 tSTART4 650 750 650 900 µs µs µs µs tSTART5 tSTART6 tSTART7 tSTART8 750 300 300 600 µs µs µs µs VIH_EN VIL_EN VENR VENH VI-LEAKAGE VPGLOW VPGHYS tPGDLY IPGIQ VPGOL 所有ENx引脚低于VIL_EN电平以实现ISHUTDOWN TJ = −40°C至+85°C 0.9 稳压器激活/停用阈值 器件退出关断(VENx > VIH_EN) 0.94 监控VOUT退出调节 VOUT时 VOUT时 91 VPG = VIN 负载电流(ILOADx) = 1 mA VIH_MOD VIL_MOD ISTBY-NOSW ISHUTDOWN 0.35 0.97 80 0.05 90 94 15 0.02 1 1 113 0.3 UVLOVIN1RISE UVLOVIN1FALL 1.95 V mV µA 1 0.15 % % µs µA V 0.4 V V 182 1 µA µA 2.45 V V 97 1.1 空载，无降压器切换 TJ = −40°C至+85°C V V 启动时间定义为从EN1 = EN2 = EN3 = EN4(0 V至VAVIN)到VOUT1、VOUT2、VOUT3、VOUT4达到其标称值90%的时间。如果另一个通道已经使能，则单个通道 的启动时间会更短。更多信息参见典型工作特性部分。 Rev. 0 | Page 3 of 28 ADP5134 BUCK1和BUCK2技术规格 除非另有说明，VAVIN = VVIN1 = VVIN2 = 2.5 V至5.5 V；对于最小值/最大值规格，TJ = −40°C至+125°C；对于典型值规格，TA = 25°C。 所有极端温度限值都采用标准统计质量控制(SQC)通过相关性予以保证。 表3. 参数 输出特性 输出电压精度 电压调整率 负载调整率 电压反馈 工作电源电流 仅BUCK1 符号 测试条件/注释 最小值 ∆VVOUT1/VVOUT1, ∆VVOUT2/VVOUT2 (∆VVOUT1/VVOUT1)/∆VVIN1, (∆VVOUT2/VVOUT2)/∆VVIN2 (∆VVOUT1/VVOUT1)/∆IVOUT1, (∆VVOUT2/VVOUT2)/∆IVOUT2 VFB1, VFB2 IIN PWM模式，ILOAD1 = ILOAD2 = 0 mA −1.8 +1.8 % %/V ILOAD = 0 mA至1200 mA，PWM模式 −0.1 %/A 限流 有源下拉电阻 RNFET RPFET RNFET RPFET ILIMIT1, ILIMIT2 RPDWN-B VVIN1 = VVIN2 = 3.6 V VVIN1 = VVIN2 = 3.6 V VVIN1 = VVIN2 = 5.5 V VVIN1 = VVIN2 = 5.5 V PFET开关峰值电流限值 VVIN1 = VVIN2 = 3.6 V，通道禁用 振荡器频率 fSW PSM电流阈值 SWx特性 SWx导通电阻 单位 −0.05 IPSM BUCK1和BUCK2 最大值 PWM模式 可调输出型号 MODE = 地 ILOAD1 = 0 mA，器件不开关， 所有其它通道禁用 ILOAD2 = 0 mA，器件不开关， 所有其它通道禁用 ILOAD1 = ILOAD2 = 0 mA，器件不开关， LDO通道禁用 PSM转PWM工作模式 仅BUCK2 典型值 0.491 1600 2.5 0.5 0.509 V 44 A 55 A 67 A 100 mA 155 205 137 162 1950 75 240 310 204 243 2300 mΩ mΩ mΩ mΩ mA Ω 3.0 3.5 MHz LDO1和LDO2技术规格 除非另有说明，VVIN3 = (VVOUT3 + 0.5 V)或1.7 V(取较大者)至5.5 V，VVIN4 = (VVOUT4 + 0.5 V)或1.7 V(取较大者)至5.5 V；CIN = COUT = 1 μF；对于最小值/最大值规格，TJ = −40°C至+125°C；对于典型值规格，TA = 25°C。所有极端温度限值都采用标准统计质量控 制(SQC)通过相关性予以保证。 表4. 参数 输入电压范围 工作电源电流 每个LDO的偏置电流1 总系统输入电流 仅LDO1或LDO2 LDO1和LDO2 符号 VVIN3, VVIN4 测试条件/注释 IVIN3BIAS/IVIN4BIAS IVOUT3 = IVOUT4 = 0 µA IVOUT3 = IVOUT4 = 10 mA IVOUT3 = IVOUT4 = 300 mA 包括输入AVIN、VIN1、VIN2、VIN3和VIN4 的所有电流 IVOUT3 = IVOUT4 = 0 µA，所有其它通道禁用 IVOUT3 = IVOUT4 = 0 µA，降压通道禁用 IIN Rev. 0 | Page 4 of 28 最小值 典型值 最大值 单位 1.7 5.5 V 10 60 165 63 84 30 100 245 µA µA µA µA µA ADP5134 参数 输出特性 输出电压精度 电压调整率 负载调整率2 电压反馈 压差3 限流阈值4 有源下拉电阻 输出噪声 稳压器LDO1 稳压器LDO2 电源抑制比 稳压器LDO1 符号 测试条件/注释 最小值 典型值 最大值 单位 ∆VVOUT3/VVOUT3, ∆VVOUT4/VVOUT4 (∆VVOUT3/VVOUT3)/∆VVIN3, (∆VVOUT4/VVOUT4)/∆VVIN4 (∆VVOUT3/VVOUT3)/∆IVOUT3, (∆VVOUT4/VVOUT4)/∆IVOUT4 IVOUT3 = IVOUT4 = 1 mA −1.8 +1.8 % IVOUT3 = IVOUT4 = 1 mA −0.0 3 +0.0 3 0.003 %/V 0.509 V mV mV mV mV mA Ω 2 3 4 0.001 0.491 %/mA ILIMIT3, ILIMIT4 RPDWN-L 通道禁用 s 0.5 50 75 100 180 600 600 NOISELDO1 NOISELDO2 10 Hz至100 kHz，VVIN3 = 5 V，VVOUT3 = 2.8 V 10 Hz至100 kHz，VVIN4 = 5 V，VVOUT4 = 1.2 V 100 60 µV rms µV rms 10 kHz, VVIN3 = 3.3 V, VVOUT3 = 2.8 V, IVOUT3 = 1 mA 100 kHz, VVIN3 = 3.3 V, VVOUT3 = 2.8 V, IVOUT3 = 1 mA 1 MHz, VVIN3 = 3.3 V, VVOUT3 = 2.8 V, IVOUT3 = 1 mA 10 kHz, VVIN4 = 1.8 V, VVOUT4 = 1.2 V, IVOUT4 = 1 mA 100 kHz, VVIN4 = 1.8 V, VVOUT4 = 1.2 V, IVOUT4 = 1 mA 1 MHz, VVIN4 = 1.8 V, VVOUT4 = 1.2 V, IVOUT4 = 1 mA 60 62 63 54 57 64 dB dB dB dB dB dB VFB3, VFB4 VDROPOUT VVOUT3 = VVOUT4 = 5.2 V, IVOUT3 = IVOUT4 = 300 mA VVOUT3 = VVOUT4 = 3.3 V, IVOUT3 = IVOUT4 = 300 mA VVOUT3 = VVOUT4 = 2.5 V, IVOUT3 = IVOUT4 = 300 mA VVOUT3 = VVOUT4 = 1.8 V, IVOUT3 = IVOUT4 = 300 mA 335 140 PSRR 稳压器LDO2 1 IVOUT3 = IVOUT4 = 1 mA至300 mA 这是VIN3或VIN4的输入电流，不提供给输出负载。如果仅LDO1活动，则它是VIN3的电流。如果仅LDO2活动，则它是VIN4的电流。 基于使用1 mA和300 mA负载的端点计算。 压差定义为将输入电压设置为标称输出电压时的输入至输出电压差。 这仅适用于高于1.7 V的输出电压。 限流阈值定义为输出电压降至额定典型值90%时的电流。例如，3.0 V输出电压的电流限值定义为引起输出电压降至3.0 V的90%或2.7 V的电流。 推荐规格：输入和输出电容 除非另有说明，TA = −40°C至+125°C。 表5. 参数 标称输入和输出电容额定值 BUCK1、BUCK2输入电容额定值 BUCK1、BUCK2输出电容额定值 LDO1、LDO21输入和输出电容额定值 电容ESR 1 符号 最小值 CMIN1, CMIN2 CMIN1, CMIN2 CMIN3, CMIN4 RESR 4.7 10 1.0 0.001 典型值 最大值 单位 40 40 µF µF µF Ω 1 在所有工作条件下，输入和输出电容必须大于1.0 µF。选择器件时必须考虑应用的所有工作条件，确保达到最小电容要求。建议使用X7R型和X5R型电容，不 建议使用温度和直流偏置特性欠佳的Y5V和Z5U电容。 Rev. 0 | Page 5 of 28 ADP5134 绝对最大额定值 热阻 表6. 参数 AVIN至AGND VIN1、VIN2至AVIN PGND1、PGND2至AGND VIN3、VIN4、VOUT1、VOUT2、FB1、 FB2、FB3、FB4、EN1、EN2、EN3、 EN4、MODE、PG至AGND VOUT3至AGND VOUT4至AGND SW1至PGND1 SW2至PGND2 存储温度范围 工作结温范围 焊接条件 额定值 −0.3 V至+6 V −0.3 V至+0.3 V −0.3 V至+0.3 V −0.3 V至(AVIN + 0.3 V) θJA针对最差条件，即焊接在电路板上的器件为表贴封装。 −0.3 V至(VIN3 + 0.3 V) −0.3 V至(VIN4 + 0.3 V) −0.3 V至(VIN1 + 0.3 V) −0.3 V至(VIN2 + 0.3 V) −65°C至+150°C −40°C至+125°C JEDEC J-STD-020 ESD警告 表7. 热阻 封装类型 24引脚、0.5 mm间距LFCSP 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性 损坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推断器 件能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影 响器件的可靠性。 有关功耗的详细信息，请参阅“功耗与散热考虑”部分。 Rev. 0 | Page 6 of 28 θJA 35 θJC 3 单位 °C/W ESD(静电放电)敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽 管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能量 ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的ESD 防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。 ADP5134 24 23 22 21 20 19 VOUT4 VIN4 EN3 VIN3 VOUT3 FB3 引脚配置和功能描述 1 2 3 4 5 6 PIN 1 INDICATOR ADP5134 TOP VIEW (Not to Scale) 18 17 16 15 14 13 AGND AVIN VIN1 SW1 PGND1 MODE NOTES 1. SOLDER THE EXPOSED PAD TO THE GROUND PLANE. 11710-002 EN2 FB2 VOUT2 VOUT1 FB1 EN1 7 8 9 10 11 12 FB4 EN4 VIN2 SW2 PGND2 PG 图2. 引脚配置 表8. 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 1 FB4 2 3 4 5 6 7 8 EN4 VIN2 SW2 PGND2 PG EN2 FB2 9 10 11 VOUT2 VOUT1 FB1 12 13 EN1 MODE 14 15 16 17 18 19 PGND1 SW1 VIN1 AVIN AGND FB3 20 21 22 23 24 VOUT3 VIN3 EN3 VIN4 VOUT4 EP 说明 LDO2反馈输入。对于可调输出电压的型号，应将此引脚连接到LDO2电阻分压器的中部。对于工厂设置输出 电压的型号，应将FB4连接到VOUT4上电容的顶部。 LDO2使能引脚。当EN4设为高电平时，该稳压器开启。当EN4设为低电平时，该稳压器关闭。 BUCK2输入电源(2.5 V至5.5 V)。应将VIN2连接到VIN1和AVIN。 BUCK2开关节点。 BUCK2的专用电源地。 电源良好引脚输出。工厂可选，用以监控最多4个稳压器的输出电压。 BUCK2使能引脚。当EN2设为高电平时，该稳压器开启。当EN2设为低电平时，该稳压器关闭。 BUCK2反馈输入。对于可调输出电压的型号，应将此引脚连接到BUCK2电阻分压器的中部。对于固定输出电 压的型号，此引脚保持不连接。 BUCK2输出电压检测输入。应将VOUT2连接到BUCK2输出电容的顶部。 BUCK1输出电压检测输入。应将VOUT1连接到BUCK1输出电容的顶部。 BUCK1反馈输入。对于可调输出电压的型号，应将此引脚连接到BUCK1电阻分压器的中部。对于固定输出电 压的型号，此引脚保持不连接。 BUCK1使能引脚。当EN1设为高电平时，该稳压器开启。当EN1设为低电平时，该稳压器关闭。 BUCK1/BUCK2工作模式。当MODE设置为高电平时，器件以强制PWM模式工作。当MODE设置为低电平时， 器件自动以PWM/PSM模式工作。 BUCK1的专用电源地。 BUCK1开关节点。 BUCK1输入电源(2.5 V至5.5 V)。应将VIN1连接到VIN2和AVIN。 模拟输入电源(2.5 V至5.5 V)。应将AVIN连接到VIN1和VIN2。 模拟地。 LDO1反馈输入。对于可调输出电压的型号，应将此引脚连接到LDO1电阻分压器的中部。对于工厂设置输出 电压的型号，应将FB3连接到VOUT3上电容的顶部。 LDO1输出电压。 LDO1输入电源(1.7 V至5.5 V)。 LDO1使能引脚。当EN3设为高电平时，该稳压器开启；当EN3设为低电平时，该稳压器关闭。 LDO2输入电源(1.7 V至5.5 V)。 LDO2输出电压。 裸露焊盘。裸露焊盘焊接到接地层。 Rev. 0 | Page 7 of 28 ADP5134 典型性能参数 除非另有说明，VVIN1 = VVIN2 = VVIN3 = VVIN4 = 3.6 V，TA = 25°C。 3.320 160 3.315 140 TA = –40°C 3.305 100 VVOUT1 (V) 80 60 3.300 TA = +25°C 3.295 3.290 3.285 40 TA = +85°C 3.280 20 3.275 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 INPUT VOLTAGE (V) 3.270 11710-003 0 2.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 IVOUT1 (A) 图3. 系统静态电流与输入电压的关系，VVOUT1 = 3.3 V， VVOUT2 = 1.8 V，VVOUT3 = 1.2 V，VVOUT4 = 3.3 V，所有通道均无负载 11710-006 QUIESCENT CURRENT (µA) 3.310 120 图6. 不同温度的BUCK1负载调整率，VVIN1 = 4.2 V， VVOUT1 = 3.3 V，PWM模式 1.812 1.810 SW1 1 VVOUT2 (V) VVOUT1 CH1 2.00V CH3 5.00V BW BW 1.804 1.802 TA = +85°C 1.800 EN1 3 TA = +25°C 1.806 CH2 50.0mA BW CH4 5.00V BW M 0.0µs A CH3 2.40V 1.798 11710-004 2 1.808 IVOUT1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 IVOUT2 (A) 图4. BUCK1启动，VVIN1 = 4.2 V，VVOUT1 = 1.8 V，IVOUT1 = 5 mA 11710-007 4 TA = –40°C 图7. 不同温度的BUCK2负载调整率，VVIN2 = 3.6 V， VVOUT2 = 1.8 V，PWM模式 0.808 T 0.807 SW2 1 0.806 VVOUT1 (V) VVOUT2 CH1 2.00V CH3 5.00V BW BW 0.805 TA = –40°C TA = +85°C 0.803 EN2 3 TA = +25°C 0.804 CH2 50.0mA BW CH4 5.00V BW M 0.0µs T 10.10% A CH3 2.40V 0.802 11710-005 2 IVOUT2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 IVOUT1 (A) 图8. 不同输入电压的BUCK1负载调整率，VVIN1 = 3.6 V， VVOUT1 = 0.8 V，PWM模式 图5. BUCK2启动，VVIN2 = 4.2 V，VVOUT2 = 3.3 V，IVOUT2 = 10 mA Rev. 0 | Page 8 of 28 11710-008 4 ADP5134 100 VVIN1 = 3.9V 90 90 EFFICIENCY (%) 50 40 20 10 10 0.1 1 0 0.001 100 90 90 80 70 EFFICIENCY (%) VVIN1 = 3.9V 50 40 30 60 50 40 20 VVIN1 = 4.2V = 2.5V = 3.6V = 4.2V = 5.5V 10 0.1 1 0 0.001 11710-010 0.01 IVOUT1 (A) 0.01 0.1 1 IVOUT1 (A) 图10. 不同输入电压的BUCK1效率与负载电流的关系， VVOUT1 = 3.3 V，PWM模式 图13. 不同输入电压的BUCK1效率与负载电流的关系， VVOUT1 = 0.8 V，自动模式 100 90 90 80 80 70 EFFICIENCY (%) 70 60 50 VVIN2 VVIN2 VVIN2 VVIN2 40 30 = 2.5V = 3.6V = 4.2V = 5.5V 60 50 40 30 20 20 10 10 0.01 0.1 1 IVOUT2 (A) 0 0.001 11710-011 0 0.001 VVIN1 VVIN1 VVIN1 VVIN1 30 20 0 0.001 1 80 VVIN1 = 5.5V 60 10 0.1 图12. 不同输入电压的BUCK2效率与负载电流的关系， VVOUT2 = 1.8 V，PWM模式 100 70 0.01 IVOUT2 (A) 图9. 不同输入电压的BUCK1效率与负载电流的关系， VVOUT1 = 3.3 V，自动模式 EFFICIENCY (%) 40 20 IVOUT1 (A) EFFICIENCY (%) 50 30 0.01 = 2.5V = 3.6V = 4.2V = 5.5V 60 30 0 0.001 VVIN2 VVIN2 VVIN2 VVIN2 11710-013 60 70 VVIN1 = 5.5V 11710-009 EFFICIENCY (%) 70 80 VVIN1 = 4.2V 11710-012 80 VVIN1 VVIN1 VVIN1 VVIN1 0.01 = 2.5V = 3.6V = 4.2V = 5.5V 0.1 1 IVOUT1 (A) 图11. 不同输入电压的BUCK2效率与负载电流的关系， VVOUT2 = 1.8 V，自动模式 图14. 不同输入电压的BUCK1效率与负载电流的关系， VVOUT1 = 0.8 V，PWM模式 Rev. 0 | Page 9 of 28 11710-014 100 ADP5134 100 3.3 +25°C –40°C 90 3.2 +85°C 80 SCOPE FREQUENCY (MHz) –40°C 70 EFFICIENCY (%) +25°C 60 50 40 30 3.1 3.0 +85°C 2.9 2.8 2.7 20 0.01 0.1 1 IVOUT1 (A) 2.5 11710-015 0 0.001 0 0.2 0.4 图15. 不同温度的BUCK1效率与负载电流的关系， VVIN1 = 3.9 V，VVOUT1 = 3.3 V，自动模式 +25°C 0.8 1.0 1.2 图18. 不同温度的BUCK2开关频率与输出电流的关系， VVOUT2 = 1.8 V，PWM模式 100 90 0.6 IVOUT2 (A) T +85°C VVOUT1 80 1 EFFICIENCY (%) 70 –40°C 60 ISW1 50 2 40 VSW1 30 20 10 0.1 1 IVOUT2 (A) CH2 500mA Ω CH4 2.00V CH1 50.0mV 100 240mA T 28.40% T +25°C VVOUT2 80 1 70 +85°C –40°C 60 ISW2 50 2 40 VSW2 30 20 10 0.01 0.1 IVOUT1 (A) 1 CH1 50.0mV BW M 4.00µs A CH2 CH2 500mA Ω BW CH4 2.00V T 28.40% 220mA 11710-020 4 0 0.001 11710-017 EFFICIENCY (%) A CH2 图19. 典型波形，VVOUT1 = 3.3 V，IVOUT1 = 30 mA，自动模式 图16. 不同温度的BUCK2效率与负载电流的关系， VVOUT2 = 1.8 V，自动模式 90 M 4.00µs 11710-019 4 0.01 11710-016 0 0.001 图20. 典型波形，VVOUT2 = 1.8 V，IVOUT2 = 30 mA，自动模式 图17. 不同温度的BUCK1效率与负载电流的关系， VVOUT1 = 0.8 V，自动模式 Rev. 0 | Page 10 of 28 11710-018 2.6 10 ADP5134 T T VVOUT1 1 VVIN2 ISW1 VVOUT2 2 1 VSW2 VSW1 4 3 CH2 500mA Ω M 400ns A CH2 BW CH4 2.00V T 28.40% BW 220mA CH1 50.0mV CH3 1.00V 11710-021 CH1 50mV 图21. 典型波形，VVOUT1 = 3.3 V，IVOUT1 = 30 mA，PWM模式 BW BW CH4 2.00V M 1.00ms BW A CH3 4.80V T 30.40% 11710-024 4 图24. BUCK2线路瞬态响应，VVIN2 = 4.5 V至5.0 V， VVOUT2 = 1.8 V，PWM模式 T T VSW1 VVOUT2 1 4 ISW2 VVOUT1 2 1 VSW2 IVOUT1 CH2 500mA Ω M 400ns A CH2 BW CH4 2.00V T 28.40% BW 220mA 11710-022 CH1 50mV CH1 50.0mV 图22. 典型波形，VVOUT2 = 1.8 V，IVOUT2 = 30 mA，PWM模式 BW CH2 50.0mA Ω BW M 20.0µs A CH2 BW T 60.000µs CH4 5.00V 356mA 11710-025 2 4 图25. BUCK1负载瞬态响应，IVOUT1 = 1 mA至50 mA， VVOUT1 = 3.3 V，自动模式 T T VSW2 4 VVIN1 1 VVOUT2 VVOUT1 1 VSW1 IVOUT2 3 BW BW CH4 2.00V M 1.00ms BW T 30.40% A CH3 4.80V CH1 50.0mV 11710-023 CH1 50.0mV CH3 1.00V BW CH2 50.0mA Ω BW M 20.0µs A CH2 BW CH4 5.00V T 22.20% 379mA 图26. BUCK2负载瞬态响应，IVOUT2 = 1 mA至50 mA， VVOUT2 = 1.8 V，自动模式 图23. BUCK1线路瞬态响应，输入电压范围为4.5 V至5.0 V， VVOUT1 = 3.3 V，PWM模式 Rev. 0 | Page 11 of 28 11710-026 2 ADP5134 T T VSW1 1 EN4 4 2 VVOUT1 VVOUT4 1 IVOUT1 BW CH2 200mA Ω CH4 5.00V BW BW M 20.0µs A CH2 408mA T 20.40% CH1 5.00V CH3 1.00V 11710-027 CH1 50.0mV 图27. BUCK1负载瞬态响应，IVOUT1 = 20 mA至180 mA， VVOUT1 = 3.3 V，自动模式 BW BW CH4 20.0mA M 200µs BW A CH1 1.80V T 798.600µs 11710-030 INRUSH CURRENT 4 2 图30. LDO稳压器启动，VVOUT4 = 1.8 V 3.3160 T 3.3155 VSW2 3.3150 VVIN3 = 5.5V 4 VVOUT3 (V) 3.3145 VVOUT2 1 3.3140 3.3135 VVIN3 = 4.2V 3.3130 3.3125 IVOUT2 VVIN3 = 3.8V 3.3120 2 BW CH2 200mA Ω CH4 5.00V BW BW M 20.0µs A CH2 88.0mA T 19.20% 3.3110 11710-028 CH1 100mV 50 100 150 200 250 300 IVOUT3 (mA) 图28. BUCK2负载瞬态响应，IVOUT2 = 20 mA至180 mA， VVOUT2 = 1.8 V，自动模式 图31. 不同输入电压的LDO负载调整率，VVOUT3 = 3.3 V 400 T 350 VOUT2 2 300 SW1 RDSON (m ) +125°C 3 VOUT1 1 0 250 +25°C 200 150 –40°C SW2 100 50 BW BW CH2 5.00V CH4 5.00V BW BW M 400ns T 50.00% A CH4 1.90V 0 2.3 11710-029 CH1 5.00V CH3 5.00V 2.8 3.3 3.8 4.3 INPUT VOLTAGE (V) 图29. PWM模式下BUCK1和BUCK2的VOUTx和SWx波形， 显示异相工作 4.8 5.3 11710-032 4 图32. 不同温度的LFCSP NMOS RDSON与输入电压的关系 Rev. 0 | Page 12 of 28 11710-031 3.3115 ADP5134 50 250 45 RDSON (mΩ) +25°C 40 +125°C GROUND CURRENT (µA) 200 150 –40°C 100 35 30 25 20 15 10 50 3.3 3.8 4.3 4.8 0 11710-033 2.8 5.3 INPUT VOLTAGE (V) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 11710-036 5 0 2.3 0.25 LOAD CURRENT (A) 图33. 不同温度的LFCSP PMOS RDSON与输入电压的关系 图36. LDO地电流与负载电流的关系，VVIN3 = 3.3 V，VVOUT3 = 2.8 V 1.802 T 1.801 TA = –40°C 1.800 IVOUT3 VVOUT3 (V) 1.799 2 1.798 TA = +25°C 1.797 1.796 1 VVOUT3 1.795 1.794 0 50 100 150 200 250 300 IVOUT3 (mA) 图34. 不同温度的LDO负载调整率，VVIN3 = 3.6 V，VVOUT3 = 1.8 V 3.0 2.5 BW CH2 100mA Ω BW M 40.0µs A CH2 52.0mA T 19.20% 图37. LDO负载瞬态响应，IVOUT3 范围为1 mA至80 mA，VVOUT3 = 2.8 V IVOUT3 = 100µA T IVOUT3 = 1mA IVOUT3 = 100mA IVOUT3 = 150mA IVOUT3 = 300mA VVIN3 1.5 2 1 VVOUT3 1.0 0.5 0 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 VIN (V) 图35. 不同输出负载的LDO电压调整率，VVOUT3 = 2.8 V CH1 20.0mV CH3 1.00V M 100µs T 28.40% A CH3 4.80V 11710-038 3 11710-035 VVOUT3 (V) 2.0 IVOUT3 = 10mA CH1 100mV 11710-034 1.792 11710-037 TA = +85°C 1.793 图38. LDO线路瞬态响应，输入电压范围为4.5 V至5 V，VVOUT3 = 2.8 V Rev. 0 | Page 13 of 28 ADP5134 60 0 VVIN3 = 5V 55 –20 VVIN3 = 3.3V –40 40 –80 35 –100 30 0.01 0.1 1 10 –120 10 11710-039 25 0.001 –60 100 ILOAD (mA) 65 0 VVIN3 = 5V –20 VVIN3 = 3.3V –40 50 PSRR (dB) RMS NOISE (µV) 55 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 图42. 不同输出负载的LDO PSRR，VVIN3 = 3.3 V，VVOUT3 = 3.0 V 图39. 不同输入电压的LDO输出噪声与负载电流的关系， VVOUT3 = 2.8 V 60 100µA 1mA 10mA 50mA 100mA 150mA 11710-042 45 PSRR (dB) RMS NOISE (µV) 50 45 40 100µA 1mA 10mA 50mA 100mA 150mA –60 –80 35 0.1 1 ILOAD (mA) 10 100 –120 10 0 –20 0 100µA 1mA 10mA 50mA 100mA 150mA –10 –20 –30 PSRR (dB) –40 –50 –60 –80 –90 –90 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 10M 图41. 不同输出负载的LDO PSRR，VVIN3 = 3.3 V，VVOUT3 = 2.8 V 100µA 1mA 10mA 50mA 100mA 150mA –60 –70 100 1M –50 –80 –100 10 10k 100k FREQUENCY (Hz) –40 –70 11710-041 PSRR (dB) –30 1k 图43. 不同输出负载的LDO PSRR，VVIN3 = 5.0 V，VVOUT3 = 2.8 V 图40. 不同输入电压的LDO输出噪声与负载电流的关系， VVOUT3 = 3.0 V –10 100 –100 10 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 11710-044 0.01 11710-040 25 0.001 11710-043 –100 30 图44. 不同输出负载的LDO PSRR，VVIN3 = 5.0 V，VVOUT3 = 3.0 V Rev. 0 | Page 14 of 28 ADP5134 工作原理 VOUT1 FB1 FB2 VOUT2 GM ERROR AMP AVIN ENBK1 75Ω 75Ω ENBK2 GM ERROR AMP PWM COMP PWM COMP VIN1 SOFT START SOFT START PSM COMP PSM COMP VIN2 ILIMIT ILIMIT LOW CURRENT PWM/ PSM CONTROL BUCK1 PWM/ PSM CONTROL BUCK2 LOW CURRENT SW2 SW1 OSCILLATOR DRIVER AND ANTISHOOT THROUGH DRIVER AND OP ANTISHOOT MODE THROUGH SYSTEM UNDERVOLTAGE LOCKOUT SEL THERMAL SHUTDOWN PGND1 Y B PGND2 MODE2 ENLDO2 A 600Ω MODE ENBK1 EN2 EN3 EN4 ENABLE AND MODE CONTROL ENBK2 LDO UNDERVOLTAGE LOCKOUT ENLDO1 ENLDO2 LDO UNDERVOLTAGE LOCKOUT R3 R1 PG POWERGOOD CONTROL FB1 FB2 AVIN LDO CONTROL AVIN LDO CONTROL FB3 FB4 R2 600Ω ENLDO1 R4 ADP5134 AGND FB3 VOUT3 VIN4 VIN3 FB4 VOUT4 11710-045 EN1 图45. 功能框图 电源管理单元 ADP5134是一款微型电源管理单元(微型PMU)，内置两个 降压DC-DC转换器和两个低压差线性稳压器(LDO)，其高 开关频率和小型24引脚LFCSP封装可以实现较小的电源管 理解决方案。 要将这些高性能稳压器整合成微型PMU，需要一个系统控 制器来使其协同工作。 如果MODE引脚设为逻辑高电平，则降压稳压器工作在强 制PWM模式。在强制PWM模式下，降压稳压器的开关频 率始终保持恒定，不随负载电流变化。如果MODE引脚设 为逻辑低电平，则开关稳压器以自动PWM/PSM模式工 作。在此模式下，当负载电流高于PSM电流阈值时，稳压 器以固定PWM频率工作。当负载电流降至PSM电流阈值以 下时，稳压器进入PSM模式。在该模式下，以突发脉冲形 式开关。突发脉冲重复速率是电流负载和输出电容值的函 数。此工作模式可降低开关损耗和静态电流损耗。各降压 稳压器的PWM/PSM自动模式转换独立受控。两个降压稳 压器彼此同步工作。 ADP5134通过使能引脚(EN1至EN4)来控制各稳压器的开 启。各稳压器通过对相应的ENx引脚施加逻辑高电平来激 活。EN1控制BUCK1，EN2控制BUCK2，EN3控制LDO1， EN4控制LDO2。 稳压器输出电压通过外部电阻分压器设置，也可以在工厂 设置为默认值(参见“订购指南”部分)。 稳压器开启时，输出电压斜坡率受软启动电路控制，以避 免由输出电容充电引起较大的浪涌电流。 Rev. 0 | Page 15 of 28 ADP5134 电源良好输出 或者，用户可以申请欠压闭锁(UVLO)设置于更高电平、 适合5 V电源应用的新器件型号。对于这些型号，当输入电源 降至3.65 V典型值时，器件达到关闭阈值。要订购非默认选 项(如“订购指南”部分所列)的器件，请联系当地的ADI公司 办事处或代理商。 电源良好输出在引脚6 (PG)提供，用以监控四个稳压器的任 意组合的输出电压。也可以对PG输出进行工厂编程，以监 控特定稳压器通道，例如BUCK1，如图46所示。PG引脚 可连接到上拉电流以驱动外部稳压器或其他电路。这种配 置中，当受监控的通道在调整范围内时，PG引脚变为高电 平；当输出电压降至标称VVOUTx电平的90%以下时，PG引 脚变为低电平。PG引脚还可以驱动一个LED进行故障监控。 例如，该配置偏置一个红光LED，当输出电压降至标称 VVOUTx电平的90%以下时，电流流入PG引脚，使该LED亮 起；当输出电压在调整范围内时，该LED熄灭。 发生热关断或UVLO事件时，有源下拉电阻(除非出厂已禁 用)使能，使输出电容快速放电。下拉电阻将保持连接状 态，直到热故障事件消失或输入电源电压降至上电复位电 压(VPOR)电平以下。VPOR的典型值约为1 V。 精密使能和关断控制 ADP5134的每个稳压器均具有独立的使能控制引脚。ENx 引脚的电压输入高于VIH_EN电平时，器件退出关断状态，开 启ADP5134的管理模块。当VENx电平继续提高到精密使能 阈值(VENR)以上时，稳压器激活。 热保护 当结温高于150°C时，热关断电路将关断所有稳压器。极 端的结温可能由工作电流高、电路板设计欠佳或环境温度 高等原因引起。器件设计有20°C的迟滞，因此发生热关断 时，片内温度必须低于130°C，稳压器才会恢复工作。退 出热关断时，所有稳压器在软启动控制下重新启动。 当VENx比VENR电平低80 mV(典型值)时，稳压器停用。当VENx 电平继续降低到VIL_EN电平以下时，器件进入关断模式。这 种模式下，器件的功耗降至1 µA以下。 欠压闭锁 图46显示了稳压器处于有序状态时ADP5134的激活时序， VOUT1控制EN2，VOUT2控制EN3，VOUT3控制EN4。此 外还显示了仅监控BUCK1的电源良好信号。 为防止电池放电，系统中集成了欠压闭锁(UVLO)电路。 如果AVIN上的输入电压降至2.15 V欠压闭锁(UVLO)阈值典 型值以下，则所有通道关断。在降压稳压器通道中，电源 开关和同步整流器全部关闭。当AVIN上的电压升至欠压 闭锁(UVLO)阈值以上时，器件再次使能。 EN1 PE_GOOD_BUCK1 VOUT_BUCK1 EN2 PE_GOOD_BUCK2 VOUT_BUCK2 EN3 PE_GOOD_LDO1 VOUT_LDO1 EN4 PE_GOOD_LDO2 VOUT_LDO2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 TIME (ms) 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 11710-046 POWER GOOD 图46. ADP5134的稳压器时序控制、关断控制和精密使能阈值，PG仅监控BUCK1 Rev. 0 | Page 16 of 28 ADP5134 BUCK1和BUCK2 省电模式(PSM) 降压稳压器使用固定频率和高速电流模式结构，采用2.5 V至 5.5 V的输入电压工作。 负载电流减至PSM电流阈值以下时，降压稳压器平稳转换 到PSM工作模式。如果任一降压稳压器进入省电模式， PWM调节电平会产生失调，使得输出电压上升。输出电 压达到比PWM调节电平高约1.5%的电平时，关闭PWM工 作模式。此时，两个电源开关均关闭，降压稳压器进入空 闲模式。输出电容放电，直到输出电压降至PWM调节电 压电平，此时器件驱动电感，使输出电压再次升至阈值上 限。负载电流低于PSM电流阈值时，重复此过程。 降压稳压器的输出电压可通过电阻在0.8 V至3.8 V范围内设 置，图47显示了BUCK1的输出电压设置情况。R1与R2之比 乘以反馈电压决定输出电平。例如，若R1和R2选择相同的 电阻值，则输出电压设置为1.0 V。输出电压也可以在出厂时 设置为“订购指南”部分所示的默认值。这种情况下，不需 要R1和R2，FB1保持不连接。无论何种情况，VOUT1都必 须连接到输出电容。FB1为0.5 V。 VOUT1 VIN1 SW1 L1 1µH VOUT1 PSM电流阈值 BUCK PGND VOUT1 = VFB1 R1 R2 PSM电流阈值设置为100 mA。降压稳压器采用的方案能够使 此电流保持精确受控，且与输入和输出电压电平无关。此 方案还确保进出PSM的电流阈值之间极少存在迟滞现象。 PSM电流阈值经过优化，可在整个负载电流范围内实现出 色的效率。 C2 10µF R1 +1 R2 11710-047 FB1 ADP5134具有一个专用MODE引脚，用于控制PSM和PWM 工作模式。对MODE引脚施加逻辑高电平将迫使两个降压 器进入PWM工作模式；逻辑低电平则会使降压稳压器进 入自动PSM/PWM模式。 图47. BUCK1外部输出电压设置 控制方案 中高负载时，降压稳压器采用固定频率、电流模式PWM 控制结构工作以提高效率，但在轻负载时转变为省电模式 (PSM)控制方案，以减少调节功率损耗。以固定频率PWM 模式工作时，通过调节集成开关的占空比来调节输出电 压。以轻负载PSM模式工作时，输出电压以迟滞方式受 控，具有更高的输出电压纹波。在此期间，转换器能够停 止开关并进入空闲模式，从而改善转换效率。 PWM模式 在PWM模式下，降压稳压器以内部振荡器设置的3 MHz固 定频率工作。每个振荡器周期开始时，正通道场效应晶体 管(PFET)接通，电感两端施加一个正电压。电感电流上 升，直到电流检测信号超过峰值电感电流阈值，然后关断 PFET开关并接通负通道场效应晶体管(NFET)同步整流 器。当NFET开关接通时，它给电感两端施加一个负电 压，使电感电流下降。同步整流器在周期的剩余时间内保 持开启。降压稳压器通过调节峰值电感电流阈值来调节输 出电压。 振荡器和电感开关相位 ADP5134可确保两个降压稳压器在PWM模式时以相同开关 频率工作。 此外，ADP5134还确保两个降压稳压器在PWM模式时错相 工作，从而BUCK2 PFET可以正好在BUCK1 PFET工作后的 半个时钟周期开始工作。 短路保护 降压稳压器的折频用于防止输出电流由于负载短路而失 控。反馈引脚处的电压降至目标输出电压的一半以下，表 明输出端可能发生负载短路，这时开关频率降至内部振荡 器频率的一半。开关频率下降允许电感有更多时间放电， 从而防止输出电流失控。 降压稳压器软启动 降压稳压器具有内部软启动功能，启动时控制输出电压缓 升，从而限制浪涌电流。这样，当电池或高阻抗电源接至 转换器输入端时，可以防止输入电压下降。 Rev. 0 | Page 17 of 28 ADP5134 限流 每个降压稳压器都有保护电路，用以限制流经PFET开关的 正电流量和流经同步整流器的负电流大小。功率开关的正 电流限值限制可从输入端流向输出端的电流大小。负电流 限值防止电感电流反向并流出负载。 100%占空比工作 随着输入电压的下降或负载电流的增加，降压稳压器可能 达到限值。此时，即使PFET开关100%的时间保持开启， 输出电压仍降至所需输出电压以下。达到此限值时，降压 稳压器转换成PFET开关100%的时间保持开启的模式。输 入条件再次改变且所需占空比下降时，降压器立即重新启 动PWM调节，并防止输出电压过冲。 各LDO稳压器采用1.7 V至5.5 V的输入电压工作。宽电源范 围使得这些LDO稳压器适合于LDO电源电压来自一个降压 稳压器的级联配置。 各LDO稳压器的输出电压通过外部电阻分压器设置，图48 显示了LDO1的输出电压设置情况。输出电压也可以在出 厂时设置为“订购指南”部分所示的默认值。这种情况下， 不需要R5和R6，FB3必须连接到VOUT3上电容的顶部。 VOUT3 VIN3 LDO1 FB3 VOUT3 R5 C7 1µF R6 所有稳压器都有可选的、工厂可编程的有源下拉电阻，用 于在稳压器禁用时将相应的输出电容放电。下拉电阻连接 在VOUTx与AGND之间。当稳压器开启时，有源下拉电阻 断开。对于LDO，下拉电阻的典型值为600 Ω；对于降压稳 压器，下拉电阻的典型值为75 Ω。 LDO1和LDO2 ADP5134内置两个低静态电流、低压差线性稳压器(LDO)， 提供最高300 mA的输出电流。空载时静态电流仅10 μA(典 型值)，使LDO稳压器非常适合电池供电的便携式设备。 VOUT3 = VFB3 R5 +1 R6 11710-048 有源下拉电阻 图48. LDO1外部输出电压设置 此外，LDO稳压器仅使用一个1 μF小陶瓷输入和输出电容， 便可提供高电源抑制比(PSRR)、低输出噪声和出色的线路 与负载瞬态响应。 LDO1的噪声性能优于LDO2，更适合为模拟电路供电。 LDO1应当用于噪声性能至关重要的应用中。 LDO稳压器软启动 ADP5134的LDO稳压器也具有内部软启动功能，启动时控 制输出电压缓升，从而限制浪涌电流。有两个软启动选项： 快速和慢速，控制输出电压缓升的时间。这些选项是工厂 编程选项。 Rev. 0 | Page 18 of 28 ADP5134 应用信息 降压稳压器外部元件选择 可以通过改变应用电路中的外部元件选择来权衡考虑效率 和瞬态响应等性能参数，如图1所示。 反馈电阻 对于可调型号，请参考图47，R1和R2的总电阻不得超过 400 kΩ。 电感 ADP5134降压稳压器的高开关频率允许选择较小的片式电 感。可以使用0.7 μH至3 μH的电感，以实现最佳性能。建议 电感如表9所示。 峰峰值电感电流纹波的计算公式如下： VOUT × (VIN − VOUT ) VIN × f SW × L CEFF = COUT × (1 − TEMPCO) × (1 − TOL) 其中： CEFF是工作电压下的有效电容量。 TEMPCO是最差情况下的电容温度系数。 TOL是最差情况下的元件容差。 本例中，假定X5R电介质在−40°C至+85°C范围内的最差条 件 温 度 系 数 (TEMPCO)为 15%。 假 定 电 容 容 差 (TOL)为 10%，COUT在1.8 V下为9.2 μF，如图49所示。 其中： fSW为开关频率。 L为电感值。 电感的最小直流电流额定值必须大于电感峰值电流。电感 峰值电流可通过以下公式计算： 将这些值代入公式得出： (1 − 0.15) × (1 − 0.1) ≈ 7.0 CEFF = 9.2 12 I RIPPLE 2 10 电感导通损耗由流经电感的电流引起，电感具有相应的内 部直流阻抗(DCR)。电感尺寸越大，DCR越小，这可以降 低电感导通损耗。电感铁损与铁芯材料的导磁率有关。降 压稳压器属于高开关频率DC-DC转换器，建议使用屏蔽铁 氧体材料，以实现低铁损、低电磁干扰(EMI)。 8 6 4 2 输出电容 较高的输出电容值减少输出电压纹波并改善负载瞬态响应。 选择此值时，考虑由输出电压直流偏置所引起的电容损耗 也非常重要。 0 0 1 2 3 4 DC BIAS VOLTAGE (V) 5 6 11710-049 I PEAK = I LOAD( MAX ) + 考虑电容随温度变化、元件容差和电压时，最差条件电容 可通过以下公式计算： CAPACITANCE (µF) I RIPPLE = 陶瓷电容由各种电介质制成，温度和所施加的电压不同， 其特性也不相同。电容必须具有足以在必要的温度范围和 直流偏置条件下确保最小电容的电介质。建议使用电压额 定值为6.3 V或10 V的X5R或X7R电介质，以实现最佳性能。但 是，建议不要将Y5V和Z5U电介质与任何DC/DC转换器一 起使用，因为这类电介质的温度和直流偏置性能较差。 图49. 电容与电压关系特性 表9. 建议的1.0 μH电感 供应商 Murata Murata Murata Taiyo Yuden Coilcraft® Coilcraft Toko 型号 LQM2MPN1R0NG0B LQM2HPN1R0MJ0L LQH32PN1R0NN0 CBC3225T1R0MR XFL4020-102ME XPL2010-102ML MDT2520-CN 尺寸(mm) 2.0 × 1.6 × 0.9 2.5 × 2.0 × 1.1 3.2 × 2.5 × 1.6 3.2 × 2.5 × 2.5 4.0 × 4.0 × 2.1 1.9 × 2.0 × 1.0 2.5 × 2.0 × 1.2 Rev. 0 | Page 19 of 28 ISAT (mA) 1400 1500 2300 2000 5400 1800 1350 DCR (mΩ) 85 90 45 71 11 89 85 ADP5134 为了保证降压稳压器的性能，必须针对每一种应用来评估 直流偏置、温度和容差对电容性能的影响。 选定输出电容和电感值的峰峰值输出电压纹波可通过以下 公式计算： VRIPPLE = I RIPPLE VIN ≈ 8 × f SW × COUT (2π × f SW )2 × L × COUT 确保温度和直流偏置效应稳定性所需的有效电容最小7 μF， 最大40 μF。 降压稳压器需要10 μF输出电容来保证稳定性、响应快速负 载变化，以及进入和退出PWM/PSM模式的转换。表10所 示为建议电容列表。在某些一个或两个降压稳压器为处理 器供电的应用中，工作状态由软件控制，因为工作状态是 已知的。在此条件下，处理器可以根据工作状态来驱动 MODE引脚；因为调节器在PSM模式下工作时预期不会有 较大的负载变化，所以可将输出电容从10 μF降至4.7 μF， 参见图50。 输入电容 数值较高的输入电容有助于降低输入电压纹波，并改善瞬 态响应。最大输入电容电流可通过以下公式计算： VOUT (VIN − VOUT ) VIN 为使电源噪声最小，输入电容应尽可能靠近降压稳压器的 VINx引脚。至于输出电容，建议使用低ESR电容。 确保温度和直流偏置效应稳定性所需的有效电容最小3 μF， 最大10 μF。建议范围是4.7 µF至10 µF，以便补偿降压稳压 器输入和输出电容的任何电容损失。表10和表11所示为建 议电容列表。 表10. 建议的10 μF电容 供应商 Murata TDK Taiyo Yuden Panasonic 类型 X5R X5R X5R X5R 型号 GRM188R60J106 C1608JB0J106K JMK107BJ106MA-T ECJ-1VB0J106M 尺寸 0603 0603 0603 0603 类型 X5R X5R X5R 型号 GRM188R60J475ME19D JMK107BJ475 ECJ-0EB0J475M 尺寸 0603 0603 0402 电压额定值 (V) 6.3 6.3 6.3 反馈电阻 V ≤ RIPPLE I RIPPLE I CIN ≥ I LOAD( MAX ) 供应商 Murata Taiyo Yuden Panasonic LDO稳压器外部元件选择 首选有效串联电阻(ESR)较低的电容，以保证低输出电压纹 波，如以下公式所示： ESRCOUT 表11. 建议的4.7 μF电容 电压额定值 (V) 6.3 6.3 6.3 6.3 对于可调型号，R6最大值不得超过200 kΩ(参见图48)。 输出电容 ADP5134 LDO稳压器设计采用节省空间的小型陶瓷电容工 作，但只要考虑ESR值，便可以采用大多数常用电容。输 出电容的ESR会影响LDO控制环路的稳定性。为了确保 ADP5134稳定工作，推荐使用至少0.70 μF、ESR为1 Ω或更小 的电容。输出电容还会影响负载电流变化的瞬态响应。采 用较大的输出电容值可改善ADP5134对大负载电流变化的 瞬态响应。 输入旁路电容 在VIN3和VIN4至地之间连接一个1 μF电容可降低电路对印 刷电路板(PCB)布局的敏感性，特别是在长输入走线或高 源阻抗的情况下。表12所示为1.0 µF输出电容列表。如果要 求输出电容大于1.0 μF，可选用更高的输入电容。 表12. 建议的1.0 μF电容 供应商 Murata Murata TDK Panasonic Taiyo Yuden 类型 X5R X5R X5R X5R X5R 型号 GRM155B30J105K GRM155R61A105KE15D C1005JB0J105K ECJ0EB0J105K LMK105BJ105MV-F 尺寸 0402 0402 0402 0402 0402 电压额定值 (V) 6.3 10.0 6.3 6.3 10.0 输入和输出电容特性 ADP5134可与任何品质良好的陶瓷电容一起使用，只要所 选电容满足最小电容和最大ESR要求。陶瓷电容由各种电 介质制成，温度和所施加的电压不同，其特性也不相同。 电容必须具有足以在必要的温度范围和直流偏置条件下确 保最小电容的电介质。建议使用电压额定值为6.3 V或10 V的 X5R或X7R电介质，以实现最佳性能。但是，建议不要将 Y5V和Z5U电介质与任何LDO一起使用，因为这类电介质 的温度和直流偏置性能较差。 Rev. 0 | Page 20 of 28 ADP5134 VDDIO 10 VIN 2.5V TO 5.5V VIN1 C1 4.7µF OFF ON 16 15 BUCK1 1.2A EN1 11 14 12 13 VIN2 C3 4.7µF OFF ON EN2 AVIN VINLDO1 1.7V TO 5.5V C5 0.1µF VIN3 C6 1µF OFF VINLDO2 1.7V TO 5.5V ON EN3 VIN4 C8 1µF OFF ON 3 MODE 9 BUCK2 1.2A 4 8 7 17 5 SW1 FB1 PGND1 L1 1µH VIO R1 C2 10µF R2 MODE GPOx VOUT2 SW2 FB2 PGND2 L2 1µH VCORE R3 C4 10µF R4 HOUSEKEEPING 21 20 LDO1 300mA 19 VOUT3 FB3 VMEM R5 C7 1µF R6 22 23 LDO2 300mA EN4 PROCESSOR/FPGA VOUT1 24 1 VOUT4 FB4 VAUX R7 C9 1µF R8 2 VDDIO POWER GOOD 6 PG GPIx ADP5134 18 11710-050 AGND R1 100kΩ 图50. 具有PSM/PWM控制功能和PG的处理器系统电源管理 图51所示为0402尺寸、1 µF、10 V、X5R电容的电容与直流 偏置电压特性关系图。电容的电压稳定性受电容尺寸和电 压额定值影响极大。一般来说，封装较大或电压额定值较 高的电容具有更好的稳定性。在−40°C至+85°C的温度范围 内，X5R电介质的温度变化约为±15%，与封装和电压额定 值无关。 1.2 CEFF = CBIAS × (1 − TEMPCO) × (1 − TOL) 其中： CBIAS为工作电压下的有效电容。 TEMPCO是最差情况下的电容温度系数。 TOL是最差情况下的元件容差。 本例中，假定X5R电介质在−40°C至+85°C范围内的最差条 件温度系数(TEMPCO)为15%。如图51所示，在1.8 V电压下， 假定电容容差(TOL)为10%，CBIAS=0.85 μF。 1.0 0.8 将这些值代入以下公式： 0.6 CEFF = 0.85 0.4 0.2 0 65 因此，在选定输出电压条件下，本例中所选电容满足LDO 稳压器在温度和容差方面的最小电容要求。 0 1 2 3 4 DC BIAS VOLTAGE (V) 5 6 11710-051 CAPACITANCE (µF) 使用以下公式，可确定考虑电容随温度变化、元件容差和 电压时的最差条件电容。 为了保证ADP5134的性能，必须针对每一种应用来评估直 流偏置、温度和容差对电容性能的影响。 图51. 电容与直流偏置电压特性的关系 Rev. 0 | Page 21 of 28 ADP5134 功耗与散热考虑 ADP5134是一款高效率微型电源管理单元，大多数情况下， 器件的功耗不是问题。然而，如果器件在高环境温度和最 大负载条件下工作，结温可能达到允许的最大工作限值 (125°C)。 当温度超过150°C，ADP5134关闭所有稳压器，以便让器件 冷却下来。当芯片温度降至130°C以下时，ADP5134恢复正 常工作。 本部分提供关于器件功耗计算的指南，确保ADP5134在允 许的最大结温以下工作。 ADP5134每个稳压器的效率通过下式计算： P η = OUT × 100% PIN (1) 其中： η为效率。 POUT为输出功率。 PIN为输入功率。 PLOSS = PDBUCK + PL (3) 其中： PDBUCK是ADP5134的一个降压稳压器的功耗。 PL为电感功耗。 电感功耗是器件的外部功耗，对芯片温度无任何影响。 若磁芯损耗忽略不计，则电感功耗可通过下式估算： PL ≈ IVOUT1(RMS)2 × DCRL (4) 其中： IVOUT1(RMS)为降压稳压器的均方根负载电流。 DCRL为电感串联电阻。 r 12 (5) 其中，r为电感的归一化纹波电流。 r = VVOUT1 × (1 − D)/(IVOUT1 × L × fSW) (2a) 或者 PLOSS = POUT (1− η)/η 降压稳压器的功耗通过下式估算： I VOUT 1( RMS ) = I VOUT1 × 1 + 功率损耗计算如下： PLOSS = PIN − POUT 降压稳压器功耗 (2b) 功耗可以通过多种方法计算。最直观且实用的方法是测量 输入端和所有输出端的功耗。在最差情况(电压、电流和温 度)下执行测量。输入与输出功耗之差就是器件和电感的功 耗 。 通 过 公 式 4得 出 电 感 的 功 耗 ， 然 后 通 过 公 式 3计 算 ADP5134降压转换器的功耗。 估算功耗的第二种方法是使用降压稳压器的效率曲线，各 LDO稳压器的功耗可以通过公式12计算。知道降压稳压器 的效率后，就可以利用公式2b得出降压稳压器和电感的总 功耗，再利用公式4得出电感的功耗，然后通过公式3计算 降压转换器的功耗。总功耗等于降压稳压器的功耗与两个 LDO稳压器的功耗之和。 (6) 其中： L为电感值。 fSW为开关频率。 D为占空比。 D = VVOUT1/VVIN1 (7) ADP5134降压稳压器的功耗(PDBUCK)包括功率开关传导 性损耗、开关损耗和各个通道的转换损耗。还存在其它损 耗，但在涉及到散热限制的高输出负载电流应用中，这些 损耗一般不太重要。公式8为估算降压稳压器功耗所进行 的计算。 PDBUCK = PCOND + PSW + PTRAN (8) 功率开关传导性损耗是输出电流(IVOUT1)流经具有内部电阻 (RDSON-P和RDSON-N)的P沟道MOSFET和N沟道MOSFET电源 开关造成的。传导性功率损耗的计算公式如下： PCOND = [RDSON-P × D + RDSON-N × (1 − D)] × IVOUT1(RMS)2 (9) 注意，降压稳压器的效率曲线是典型值，可能未涵盖 V VINx、VVOUTx 和IVOUTx 的所有可能组合。为了弥补这种差 异，计算降压稳压器的功耗时必须包括一定的安全裕量。 其中： RDSON-P约为0.2 Ω。 RDSON-N约为0.16 Ω。 估算功耗的第三种方法是进行分析，需对公式8至11所得 出的降压稳压器电路功耗和公式12所得出的LDO稳压器功 耗进行建模。 当VIN1 = VIN2 = 3.6 V且结温为25°C时，上述RDSON-P和 RDSON-N值是正确的。 当VIN1 = VIN2 = 2.5 V，这些值分别变为0.31 Ω和0.21 Ω； 当VIN1 = VIN2 = 5.5 V时，这些值分别变为0.16 Ω和0.14 Ω。 Rev. 0 | Page 22 of 28 ADP5134 开关损耗与驱动器产生的牵引电流有关，驱动器以开关频 率打开和关闭电源器件。开关功率损耗的计算公式如下： PSW = (CGATE-P + CGATE-N) × VVIN12 × fSW (10) 对于ADP5134，总电容(CGATE-P + CGATE-N)约为150 pF。 转换损耗之所以存在，是因为P沟道功率MOSFET无法立 即开启或关闭，SW节点需要一些时间才能从近地压摆到 近VVOUTx(以及从VVOUTx压摆到地)。转换损耗计算公式如下： (11) 其中，tRISE和tFALL为开关节点SWx的上升时间和下降时间。 对于ADP5134，SWx的上升和下降时间约为5 ns。 使用公式1至11和相关参数来估算转换器效率时，必须注 意，这些公式并未涵盖所有转换器损耗，并且给出的参数 值为典型值。转换器的性能还取决于无源元件的选择和电 路板布局，因此估算时应当考虑充足的安全裕量。 LDO稳压器功耗 LDO稳压器的功耗通过下式计算： PDLDO = [(VVINx − VVOUTx) × ILOAD] + (VVINx × IGND) 如果知道电路板温度TA，可以使用热阻参数θJA来估算结温 升高幅度。TJ由TA和PD通过以下公式计算得出： TJ = TA + (PD × θJA) 其中： CGATE-P为P沟道MOSFET栅极电容。 CGATE-N为N沟道MOSFET栅极电容。 PTRAN = VVINx × IVOUTx × (tRISE + tFALL) × fSW 结温 (12) 其中： VVINx和VVOUTx分别为LDO稳压器的输入和输出电压。 ILOAD为LDO稳压器的负载电流。 IGND为LDO稳压器的地电流。 热阻值参见表7。一个非常重要的考虑因素是θJA基于4层4 in × 3 in、2.5 oz铜电路板(符合JEDEC标准)，而实际应用使用 的尺寸和层数可能不同。必须尽可能多地使用铜，以利于 器件散热。暴露于空气中的铜的散热效果优于内层中使用 的铜。使用多个过孔将裸露焊盘连接到接地层。 如果测量壳温，则结温可以通过下式计算： TJ = TC + (PD × θJC) (15) 其中： TC为壳温。 θJC为结至壳热阻，如表7所示。 设计特殊环境温度范围下的应用时，应利用公式8至13计 算所有通道的损耗引起的预期ADP5134功耗(PD)，然后可 以利用公式14估算结温TJ。 只有根据公式14估算出的ADP5134芯片结温低于125°C时， 才能保证转换器和两个LDO稳压器可靠工作。结温提高 会严重影响可靠性和平均故障间隔时间(MTBF)。有关 产 品 可 靠性的更多信息，请参阅ADI公司可靠性手册： www.analog.com/UG-311。 地电流引起的功耗相当小，可忽略不计。 ADP5134的总功耗可简化为： PD = PDBUCK1 + PDBUCK2 + PDLDO1 + PDLDO2 (14) (13) Rev. 0 | Page 23 of 28 ADP5134 PCB布局指南 较 差 的 布 局 会 影 响 ADP5134性 能 ， 从 而 造 成 电 磁 干 扰 (EMI)和电磁兼容性问题、接地反弹以及电压损耗。较差 的布局还会影响调整率和稳定性。可通过以下准则实现较 佳的布局，另外还可参考用户指南UG-591：评估ADP5134 微功耗电源管理单元(PMU)。 • 使用短走线将电感、输入电容和输出电容靠近IC放置。 高频信号经过这些器件，长走线会成为天线。 • 输出电压路径的布线远离电感和SWx节点，以使噪声和 电磁干扰最小。 • 最大限度增加元件侧的接地金属的尺寸，以加强散热。 • 地层通过多个过孔连接到器件侧的地上，以进一步减少 敏感电路节点上的噪声干扰。 • 使用短走线将VIN1、VIN2和AVIN连在一起并靠近IC。 Rev. 0 | Page 24 of 28 ADP5134 典型应用电路图 10 VIN1 C1 4.7µF OFF ON 16 15 BUCK1 1.2A EN1 11 14 12 13 VIN2 C3 4.7µF OFF ON EN2 AVIN VINLDO1 1.7V TO 5.5V C5 0.1µF VIN3 C6 1µF OFF VINLDO2 1.7V TO 5.5V ON EN3 VIN4 C8 1µF OFF ON EN4 3 MODE 9 BUCK2 1.2A 4 8 7 17 5 VOUT1 SW1 L1 1µH FB1 C2 10µF PGND1 MODE MWM AUTO VOUT2 SW2 L2 1µH FB2 C4 10µF PGND2 HOUSEKEEPING 21 LDO1 300mA 20 LDO2 300mA 24 19 VOUT3 FB3 C7 1µF 22 23 1 VOUT4 FB4 C9 1µF 2 VDDIO POWER GOOD 6 AGND 18 PG ADP5134 图52. 带使能引脚并提供固定输出电压的ADP5134 Rev. 0 | Page 25 of 28 R1 100k 11710-052 VIN 2.5V TO 5.5V ADP5134 10 VIN 2.5V TO 5.5V VIN1 C1 4.7µF OFF ON 16 15 BUCK1 1.2A EN1 11 14 12 13 VIN2 C3 4.7µF OFF ON EN2 AVIN VINLDO1 1.7V TO 5.5V C5 0.1µF VIN3 C6 1µF OFF VINLDO2 1.7V TO 5.5V ON EN3 VIN4 C8 1µF OFF ON 3 MODE 9 BUCK2 1.2A 4 8 7 17 5 SW1 L1 1µH R1 FB1 PGND1 C2 10µF R2 MWM MODE PSM/PWM VOUT2 SW2 L2 1µH R3 FB2 PGND2 C4 10µF R4 HOUSEKEEPING 21 20 LDO1 300mA 19 VOUT3 R5 FB3 C7 1µF R6 22 23 LDO2 300mA EN4 VOUT1 24 1 VOUT4 R7 FB4 C9 1µF R8 2 VDDIO 6 AGND 18 PG R1 100kΩ ADP5134 11710-053 POWER GOOD 图53. 带使能引脚并提供可调输出电压的ADP5134 物料清单 表13. 参考 C5 C6, C7, C8, C9 C1, C3 C2, C4 L1, L2 IC1 数值 0.1 µF, X5R, 6.3 V 1 µF, X5R, 6.3 V 4.7 µF, X5R, 6.3 V 10 µF, X5R, 6.3 V 1 µH, 0.18 Ω, 850 mA 1 µH, 0.085 Ω, 1400 mA 1 µH, 0.09 Ω, 1500 mA 1 µH, 0.089 Ω, 1800 mA 1 µH, 0.086 Ω, 1350 mA 四稳压器微型PMU 产品型号 GRM155R71C104KA88D GRM155R60J105KE19D GRM155R60J475ME87D GRM188R60J106ME47D GRM155R60J105KE19D LQM2MPN1R0NG0B LQM2HPN1R0MJ0L XPL2010-102ML MDT2520-CN ADP5134 Rev. 0 | Page 26 of 28 供应商 Murata Murata Murata Murata Murata Murata Murata Coilcraft Toko Analog Devices, Inc. 封装或尺寸(mm) 0402 0402 0402 0603 0603 2.0 × 1.6 × 0.9 2.5 × 2.0 × 1.1 1.9 × 2.0 × 1.0 2.5 × 2.0 × 1.2 24引脚 LFCSP封装 ADP5134 外形尺寸 0.30 0.25 0.18 0.50 BSC PIN 1 INDICATOR 24 19 18 1 EXPOSED PAD TOP VIEW 0.50 0.40 0.30 0.80 0.75 0.70 13 12 6 7 0.25 MIN BOTTOM VIEW 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 0.20 REF SEATING PLANE 2.65 2.50 SQ 2.45 FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. 04-12-2012-A PIN 1 INDICATOR 4.10 4.00 SQ 3.90 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-220-WGGD. 图54. 24引脚引线框芯片级封装[LFCSP_WQ] 4 mm x 4 mm超薄体(CP-24-7) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1 ADP5134ACPZ-R7 温度范围 −40°C至+125°C 输出电压(V)2 可调 UVLO3 低 有源下拉电阻4 所有通道均 使能 ADP5134CP-EVALZ 1 2 3 4 5 Power Good5 BUCK1 封装描述 24引脚 LFCSP_WQ 评估板 Z = 符合RoHS标准的器件。 欲了解其它选项，请联系当地代理商或分销代表。其它选项如下： BUCK1和BUCK2：3.3 V、3.0 V、2.8 V、2.5 V、2.3 V、2.0 V、1.8 V、1.6 V、1.5 V、1.4 V、1.3 V、1.2 V、1.1 V、1.0 V、0.9 V或可调。 LDO1和LDO2：3.3 V、3.0 V、2.8 V、2.5 V、2.25 V、2.0 V、1.8 V、1.7 V、1.6 V、1.5 V、1.2 V、1.1 V、1.0 V、0.9 V、0.8 V或可调。 UVLO：低或高。要订购非默认选项的器件，请联系当地的ADI公司办事处或代理商。 BUCK1、BUCK2、LDO1和LDO2：有源下拉电阻可编程设置为使能或禁用。 选择进行电源良好监控的稳压器通道。 Rev. 0 | Page 27 of 28 封装选项 CP-24-7 ADP5134 注释 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D11710sc-0-10/13(0) Rev. 0 | Page 28 of 28