IR3500V

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IR3500V - XPHASE3TM VR11.1 CPU VTT CONTROL IC - International Rectifier

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IR3500V DATA SHEET XPHASE3TM VR11.1 CPU VTT CONTROL IC DESCRIPTION The IR3500V Control IC combined with one or more xPhase3 MOSFET driver functions for a VR11.1 CPU VTT power supply. TM Phase IC implement the control and FEATURES • • • • • • • • • • • • • • • • 12V RVCCLFB1 RVCCLDRV RVCCLFB2 CVCCL 4.7uF 1 to X phase operation with matching Phase IC 0.7% overall system set point accuracy Programmable 250kHz to 9MHz Daisy-chain digital phase timing clock oscillator frequency provides a per phase switching frequency of 250kHz to 1.5MHz without external components Programmable Dynamic VID Slew Rate Programmable Load Line Output Impedance High speed error amplifier with wide bandwidth of 30MHz and fast slew rate of 12V/us Programmable converter current limit during soft start, hiccup with delay during normal operation Central over voltage detection with programmable threshold and communication to phase IC(s) Over voltage signal output to system with overvoltage detection during powerup and normal operation Detection and protection of open remote sense line and open control loop IC bias linear regulator control with programmable output voltage and UVLO Programmable VRHOT function monitors temperature of power stage through a NTC thermistor Remote sense amplifier with true converter voltage sensing and less than 50uA bias current Simplified PGOOD output provides indication of proper operation and avoids false triggering Small thermally enhanced 32L 5mm x 5mm MLPQ package RoHS Compliant PGOOD 28 31 27 26 PHSOUT 32 30 29 25 CLKOUT VCCLDRV VCCLFB VIDSEL PGOOD VCCL 1 2 3 PHSIN VID7 VID6 VID5 VID4 VID3 VID2 VID1 LGND 24 23 22 21 20 19 18 17 1 2 3 4 ROSC CSS/DEL RVDAC 16 15 ROCSET CVDAC 14 CSIN+ 13 VCC ROSC / OVP SS/DEL VID4 VID3 VID2 4 5 6 7 8 IR3500V VDAC OCSET VSETPT IIN C SIN- EAIN CIN SW 12 11 CBST2 10 9 COUT DISTRIBUTION IMPEDANCE L RCS CCS ISHARE DACIN LGND PHSIN PHSOUT CLKIN PGND VOUT SENSE+ VOUT+ VOSEN+ ENABLE VOSEN- VRHOT EAOUT VID0 HOTSET VDRP IR3505 GATEH BOOST GATEL VCCL VO 14 10 11 12 13 15 FB ENABLE VRHOT 16 9 5 6 7 RHOTSET2 RFB1 RFB CFB RDRP RCP CCP 8 VOUTCVCCL CCP1 RHOTSET1 VOUT SENSE- RFB2 RTHERMISTOR1 RTHERMISTOR2 Close to Power Stage Figure 1 – Single Phase VR11.1 CPU VTT Application Circuit Page 1 of 34 July 28, 2008 IR3500V ORDERING INFORMATION Device IR3500V MTRPBF Package 32 Lead MLPQ (5 x 5 mm body) * IR3500V MPBF *Samples only 32 Lead MLPQ (5 x 5 mm body) 100 piece strips Order Quantity 3000 per reel ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS Stresses beyond those listed below may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications are not implied. Operating Junction Temperature…………….. 0 C to 150 C o o Storage Temperature Range………………….-65 C to 150 C ESD Rating………………………………………HBM Class 1C JEDEC Standard MSL Rating………………………………………2 o Reflow Temperature…………………………….260 C PIN # 1-8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 PIN NAME VID7-0 ENABLE VRHOT HOTSET VOSENVOSEN+ VO FB EAOUT VDRP IIN VSETPT OCSET VDAC SS/DEL ROSC/OVP LGND CLKOUT PHSOUT PHSIN VCCL VCCLFB VCCLDRV PGOOD VIDSEL VMAX 7.5V 3.5V 7.5V 7.5V 1.0V 7.5V 7.5V 7.5V 7.5V 7.5V 7.5V 3.5V 7.5V 3.5V 7.5V 7.5V n/a 7.5V 7.5V 7.5V 7.5V 3.5V 10V VCCL + 0.3V 7.5V VMIN -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.5V -0.5V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V n/a -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V -0.3V ISOURCE 1mA 1mA 1mA 1mA 5mA 5mA 5mA 1mA 25mA 35mA 100mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 20mA 100mA 10mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 5mA ISINK 1mA 1mA 50mA 1mA 1mA 1mA 25mA 1mA 10mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 100mA 10mA 1mA 20mA 1mA 50mA 20mA 1mA o o Page 2 of 34 July 28, 2008 IR3500V RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS FOR RELIABLE OPERATION WITH MARGIN 4.75V ≤ VCCL ≤ 7.5V, -0.3V ≤ VOSEN- ≤ 0.3V, 0 C ≤ TJ ≤ 100 C, 7.75K o o ≤ ROSC ≤ 50.0 K ELECTRICAL SPECIFICATIONS The electrical characteristics involve the spread of values guaranteed within the recommended operating conditions. Typical values represent the median values, which are related to 25°C. CSS/DEL = 0.1µF +/-10%. PARAMETER VDAC Reference System Set-Point Accuracy Source & Sink Currents VR11 VIDx Input Threshold VR11 VIDx Input Bias Current VIDSEL Pull-up Resistance Oscillator ROSC Voltage CLKOUT High Voltage TEST CONDITION Deviation from Table 1 per test circuit in Figure 2 Include OCSET and VSETPT currents Float VIDSEL Float VIDSEL. 0V ≤ V(VIDx) ≤ 2.5V. MIN -0.7 30 500 -1 3.0 0.570 44 600 0 4.0 0.595 TYP MAX 0.7 58 700 1 5.0 0.620 1 1 275 550 1.65 1 1 70 9.0 3 1.7 18 8 50 50 5.5 1 250 880 830 75 5 400 UNIT % µA mV µA K V V V kHz kHz MHz V V % MHz mV mA mA V/us uA uA V V mV mV mV mV µA ns I(CLKOUT)= -10 mA, measure V(VCCL) – V(CLKOUT). CLKOUT Low Voltage I(CLKOUT)= 10 mA PHSOUT Frequency ROSC = 50.0 K PHSOUT Frequency ROSC = 24.5 K PHSOUT Frequency ROSC = 7.75 K PHSOUT High Voltage I(PHSOUT)= -1 mA, measure V(VCCL) – V(PHSOUT) PHSOUT Low Voltage I(PHSOUT)= 1 mA PHSIN Threshold Voltage Compare to V(VCCL) Remote Sense Differential Amplifier Unity Gain Bandwidth Note 1 Input Offset Voltage 1V≤ V(VOSEN+) - V(VOSEN-) Source Current 1V≤ V(VOSEN+) - V(VOSEN-) Sink Current 1V≤ V(VOSEN+) - V(VOSEN-) Slew Rate 1V≤ V(VOSEN+) - V(VOSEN-) Note1 VOSEN+ Bias Current 1 V < V(VOSEN+) VOSEN- Bias Current -0.3V ≤ VOSEN- ≤ 0.3V, All VID Codes VOSEN+ Input Voltage Range V(VCCL)=7V High Voltage V(VCCL) – V(VO) Low Voltage V(VCCL)=7V Enable Input VR 11 Threshold Voltage ENABLE rising VR 11 Threshold Voltage ENABLE falling VR 11 Hysteresis Bias Current 0V ≤ V(ENABLE) ≤ 3.3V Blanking Time Noise Pulse < 100ns will not register an ENABLE state change. Note 1 225 450 1.35 250 500 1.50 30 3.0 -3 0.5 2 2 50 6.4 0 1.0 12 4 30 30 0.5 830 780 25 -5 75 855 805 50 0 250 Page 3 of 34 July 28, 2008 IR3500V PARAMETER Soft Start and Delay Start Delay (TD1) Soft Start Time (TD2) VID Sample Delay (TD3) PGOOD Delay (TD4 + TD5) OC Delay Time SS/DEL to FB Input Offset Voltage Charge Current Discharge Current Charge/Discharge Current Ratio Charge Voltage Delay Comparator Threshold Delay Comparator Threshold Delay Comparator Hysteresis VID Sample Delay Comparator Threshold Discharge Comp. Threshold Error Amplifier Input Offset Voltage FB Bias Current VSETPT Bias Current DC Gain Bandwidth Slew Rate Sink Current Source Current Minimum Voltage Maximum Voltage Open Voltage Loop Detection Threshold Open Voltage Loop Detection Delay Over-Current Comparator Input Offset Voltage OCSET Bias Current Over-Current Delay Counter Over-Current Delay Counter Over-Current Delay Counter Over-Current Limit Amplifier Input Offset Voltage Transconductance Sink Current Unity Gain Bandwidth Page 4 of 34 TEST CONDITION MIN 1.0 0.8 0.3 0.5 75 0.7 35.0 2.5 10 Relative to Charge Voltage, SS/DEL rising Relative to Charge Voltage, SS/DEL falling TYP 2.9 2.2 1.2 1.2 125 1.4 52.5 4.5 12 3.75 80 110 30 3.0 150 Measure V(FB) – V(VSETPT). Note 2 ROSC= 24.5 K Note 1 Note 1 Note 1 -1 -1 23.00 100 20 7 0.40 5 500 125 200 0 0 24.25 110 30 12 0.85 8 120 780 300 8 275 1 1 25.50 120 40 20 1.00 12 250 950 600 MAX 3.5 3.25 3.0 2.3 300 1.9 70.0 6.5 16 UNIT ms ms ms ms us V µA µA µA/µA V mV mV mV V mV mV µA µA dB MHz V/µs mA mA mV mV mV Pulses To reach 1.1V V(IIN) – V(OCSET) = 500 mV With FB = 0V, adjust V(SS/DEL) until EAOUT drives high Measure V(VCCL) – V(EAOUT) Measure V(VCCL) - V(EAOUT), Relative to Error Amplifier maximum voltage. Measure PHSOUT pulse numbers from V(EAOUT) = V(VCCL) to PGOOD = low. 1V ≤ V(OCSET) ≤ 3.3V ROSC= 24.5 K ROSC = 7.75 K (PHSOUT=1.5MHz) ROSC = 15.0 K (PHSOUT=800kHZ) ROSC = 50.0 K (PHSOUT=250kHz) -30 23.25 -13 24.50 4096 2048 1024 0 1.00 55 2.00 0 25.75 mV µA Cycle Cycle Cycle mV mA/V uA kHz Note 1 Note 1 -10 0.50 35 0.75 10 1.75 75 3.00 July 28, 2008 IR3500V PARAMETER TEST CONDITION Over Voltage Protection (OVP) Comparators Threshold at Power-up Threshold during Normal Compare to V(VDAC) Operation OVP Release Voltage during Compare to V(VDAC) Normal Operation Threshold during Dynamic VID down Dynamic VID Detect Comparator Threshold Propagation Delay to IIN Measure time from V(VO) > V(VDAC) (250mV overdrive) to V(IIN) transition to > 0.9 * V(VCCL). IIN Pull-up Resistance Propagation Delay to OVP Measure time from V(VO) > V(VDAC) (250mV overdrive) to V(ROSC/OVP) transition to >1V. OVP High Voltage Measure V(VCCL)-V(ROSC/OVP) OVP Power-up High Voltage V(VCCLDRV)=1.8V. Measure V(VCCL)V(ROSC/OVP) VDRP Buffer Amplifier Input Offset Voltage V(VDRP) – V(IIN), 0.5V ≤ V(IIN) ≤ 3.3V Source Current 0.5V ≤ V(IIN) ≤ 3.3V Sink Current 0.5V ≤ V(IIN) ≤ 3.3V Unity Gain Bandwidth Note 1 Slew Rate Note 1 IIN Bias Current PGOOD Output Output Voltage I(PGOOD) = 4mA Leakage Current V(PGOOD) = 5.5V Under Voltage Threshold-VO Reference to VDAC decreasing Under Voltage Threshold-VO Reference to VDAC increasing Under Voltage Threshold Hysteresis VCCL_DRV Activation I(PG)=4mA, V(PG) 1.73V Page 21 of 34 July 28, 2008 IR3500V 12V VCC VCCL+0.7V VCCL+0.7V VCCLDRV OUTPUT VOLTAGE (VOSEN+) 1.73V VID + 0.13V VCCL UVLO VCCL - 1V ROSC/OVP 0.6V 3.92V (4V-0.08V) SS/DEL Figure 18 - Over-voltage protection with pre-charging converter output VID + 0.13V

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IR3500V

1. 物料型号： - IR3500V MTRPBF：32 Lead MLPQ (5 x 5 mm body)，每卷3000个。 - IR3500V MPBF（样品）：32 Lead MLPQ (5x 5 mm body)，每条100片。

2. 器件简介： - IR3500V控制IC结合一个或多个xPhase3TM相IC，实现VR11.1 CPU VTT电源的控制和MOSFET驱动功能。

3. 引脚分配： - VID7-0（1-8脚）：VID0, 1, 5, 7接地。VID6上拉。VID2~4是VID D到A转换器的输入。 - ENABLE（9脚）：使能输入。逻辑低电平将IC置入故障模式。 - VRHOT（10脚）：VRHOT比较器的开路输出，如果HOTSET脚电压低于1.6V则驱动低。 - HOTSET（11脚）：包含热敏电阻的电阻分压器，用于VRHOT比较器。 - VOSEN-（12脚）：远程感应放大器输入，连接到负载的地。 - VOSEN+（13脚）：远程感应放大器输入，连接到负载的输出。 - VO（14脚）：远程感应放大器输出。 - FB（15脚）：误差放大器的反相输入。 - EAOUT（16脚）：误差放大器的输出。 - VDRP（17脚）：输出阻抗。 - IIN（18脚）：来自相IC（s）的平均电流输入，也用于向相IC通信过电压条件。 - VSETPT（19脚）：误差放大器非反相输入，通过外部电阻在VDAC和此引脚之间连接，降低转换器输出电压。 - OCSET（20脚）：通过外部电阻连接VDAC和此引脚，设置恒定的转换器输出电流限制和过电流阈值。 - VDAC（21脚）：由VID输入编程的调节电压，连接外部RC网络到LGND以编程动态VID斜率。 - SS/DEL（22脚）：编程转换器启动和过电流保护延迟定时，也用于软启动期间补偿恒定输出电流环。 - ROSC/OVP（23脚）：连接电阻到LGND以编程振荡器频率和OCSET、VSETPT和VDAC偏置电流。 - LGND（24脚）：内部电路和IC基板连接的本地地。 - CLKOUT（25脚）：时钟输出，在相位数量乘以开关频率。 - PHSOUT（26脚）：每相的相钟输出，连接到第一个相IC的PHSIN引脚。 - PHSIN（27脚）：相钟的反馈输入，连接到最后一个相IC的PHSOUT引脚。 - VCCL（28脚）：电压调节器的输出，也是时钟振荡电路的电源输入，连接去耦电容到LGND。 - VCCLFB（29脚）：电压调节器误差放大器的非反相输入，调节器的输出电压由连接到VCCL的电阻分压器编程。 - VCCLDRV（30脚）：VCCL调节器误差放大器的输出，控制外部晶体管，通过电阻感应12V电源。 - PGOOD（31脚）：开路输出，在启动期间和任何外部故障条件下驱动低，表示转换器在调节内。 - VIDSEL（32脚）：浮动此引脚用于VR11.1 CPU VTT应用。

4. 参数特性： - 1到X相操作，与相IC匹配。 - 整体系统设定点精度0.7%。 - 可编程250kHz至9MHz的菊花链数字相时钟振荡频率，无需外部组件即可实现每相250kHz至1.5MHz的开关频率。 - 可编程动态VID斜率率。 - 可编程负载线输出阻抗。 - 宽带宽30MHz和快速斜率12V/us的高速误差放大器。 - 可编程软启动、hiccup延迟期间的转换器电流限制。 - 与相IC通信的中央过电压检测，具有可编程阈值。 - 过压信号输出到系统，具有在电源开启和正常操作期间的过压检测。 - 检测和保护远程感应线和开环控制回路的开路。 - 具有可编程输出电压和UVLO的IC偏置线性调节器控制。 - 通过NTC热敏电阻监测电源级温度的可编程VRHOT功能。 - 真正的转换器电压感应和小于50uA偏置电流的远程感应放大器。 - 提供正确操作指示并避免误触发的简化PGOOD输出。 - 小型热增强的32L 5mm x 5mm MLPQ封装。 - 符合RoHS。

5. 功能详解： - PWM控制方法：前馈电压模式控制与尾缘调制。 - 频率和相位时序控制：通过外部电阻（ROSC）将振荡器和系统时钟频率从250kHz编程到9MHz。 - PWM操作：PWM比较器位于相IC中，接收到时钟脉冲的下降沿后，PWM锁存器被设置。 - 体制动TM：在响应负载步下降时，通过关闭同步整流器来显著增加电感电流的斜率。 - 无损平均电感电流感应：通过在电感旁并联一个电阻和电容网络来感应电感电流。 - 电流感应放大器：位于相IC中的高速差分电流感应放大器，增益为32.5。 - 平均电流共享环：通过平均电流共享环实现转换器相位之间的电流共享。 - IR3500V理论操作方块图：展示了IR3500V的具体功能和结构。 - VID控制：VID引脚需要外部偏置电压，不应浮动。 - 远程电压感应：VOSEN+和VOSEN-用于远程感应，直接连接到负载。 - 电感DCR温度补偿：使用NTC热敏电阻进行电感DCR温度补偿。 - 启动序列：IR3500V具有可编程的软启动功能，以限制转换器启动期间的浪涌电流。 - 过电流保护：在软启动期间和之后，通过外部电阻ROCSET设置过电流限制阈值。 - 线性调节器输出（VCCL）：IR3500V内置线性调节器控制器，只需要一个外部NPN晶体管即可创建线性调节器。 - VCCL欠压锁定（UVLO）：IR3500V没有针对转换器输入电压（VCC）的欠压锁定，而是监控VCCL电压。 - VID故障代码：VID代码0000000X和1111111X将设置故障锁存器并禁用误差放大器。 - 电压调节器准备（PGOOD）：PGOOD引脚是开路输出，在启动期间被拉低至2V的输入电压。 - 开路电压环检测：输出电压范围的误差放大器持续检测以确保电压环在调节中。 - 负载电流指示输出：VDRP引脚电压代表转换器的平均电流加上VDAC电压。 - 使能输入：将ENABLE引脚拉低于0.8V将设置故障锁存器，高于0.85V则启动转换器的软启动。 - 热监控（VRHOT）：包含热敏电阻的电阻分压器在HOTSET引脚设置VRHOT阈值。 - 过电压保护（OVP）：过电压保护比较器监控远程感应放大器（Vo引脚）的输出。 - 开路远程感应线保护：如果VOSEN+或VOSEN-之一或两者都开路，远程感应放大器（VO）的输出将下降。 - 开路菊花链保护：IR3500V在每次上电时检查菊花链。 - 相位数量确定：在启动菊花链脉冲后，IR3500V检查PHSIN引脚输入脉冲的时序以确定相位数量。 - 单相操作：在只需要单相的架构中，开关频率由时钟频率决定。

6. 应用信息： - 设计程序、振荡器电阻Rosc、软启动电容器CSS/DEL、VDAC斜率编程电容器CVDAC和电阻RVDAC、过电流设置电阻ROCSET、无负载输出电压设置电阻RVSETPT、VCCL电容器CvCcL、VCCL编程电阻RVCCLFB1和RVCCLFB2、VCCL调节器驱动电阻RVCCLDRV、热敏电阻RTHERM和过温度设置电阻RHOTSET1和RHOTSET2、电压环补偿、PCB布局指南、PCB金属和元件放置、焊膏抵抗、模板设计、封装信息。

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