AP2952S8RG

Chipown AP2952 2A, 18V 同步整流降压转换器 概述 特性 AP2952是一款单片同步整流降压稳压器，它集成了导 通阻抗130mΩ的MOSFET，可以在很宽的输入电压范围 （4.75V-18V）内提供2A的负载能力。电流模式控制使 其具有很好的瞬态响应和单周期内的限流功能。 可调的软启动时间能避免开启瞬间的冲击电流，在停机 模式下，输入电流小于1uA。 AP2952封装为SOP8, 同时提供了紧凑的系统方案，可 以最大限度的减少外围元件。 z z z z z z z z z z z 应用 z z z z z 2A输出电流 输入电压范围4.75V到18V 内部集成130mΩ的功率MOSFET 输出可调范围为0.925V到15V 效率可达95% 可调软启动时间 外围使用低ESR瓷片电容可保证其稳定工作 固定的450kHz工作频率 每个周期内都有限流功能 具有欠压保护功能 散热能力较强的SOP8封装 封装 分立式电源系统 网络系统 FPGA, DSP, ASIC电源 绿色电子产品 笔记本电脑 SOP8 典型应用电路图 典型效率曲线 η vs Io(Vo=5V) 100 90 80 70 η(%) 60 50 40 30 20 Vin=9V Vin=12V Vin=18V 10 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Io(mA) 图2 典型效率曲线 图1 典型应用电路图 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com.cn V2.6 1/8 Chipown AP2952 引脚说明 引脚序号 引脚名称 1 BS 引脚描述 上管栅极驱动升压输入。BS为上管N沟道MOSFET开关提供驱动。从SW到BS 端连接一个0.01uF或更大的电容。 2 IN 电源输入。为IC以及降压转换器开关提供输入电源。在4.75V至18V的电压范围驱 动IN。通过一个适当的大电容旁路IN到地，以消除输入IC的噪声。 3 SW 功率开关输出。SW为开关节点提供电源输出。从SW端到输出负载连接输出LC 滤波器。请注意，从SW到BS需要接一个电容。 4 GND 5 FB 6 COMP 7 EN 8 SS 电源地。 反馈输入端。FB侦测输出电压来调节这个电压。通过来自输出电压的一个电阻 分压器驱动FB。反馈阈值电压是0.925V。 补偿节点。COMP用来补偿调节控制回路。从COMP脚到GND连接一个RC网络来 补偿调节控制回路。在某些情况下，从COMP到GND之间必须接一个额外的电容。 使能输入端。EN为数字输入，打开或关闭调节器。驱动EN端变高打开调节器， 驱动它变低关闭调节器，自动启动时需加100 kΩ上拉电阻。 软启动控制输入。SS控制软启动时间。从SS到GND连接一个电容，用来设置软 启动时间。一个0.1μF电容设置软启动时间为15mS。要禁用软启动功能，就不连 接SS。 功能框图 图3 功能框图 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com.cn V2.6 2/8 Chipown AP2952 绝对最大额定值 (注1) 电源电压 (VIN)........................................................................................................................................................ -0.3V ~20V 开关电压 (VSW)........................................................................................................................................... –1V ~ VIN + 0.3V 自举电压 (VBS) ..................................................................................................................................VSW-0.3V ~ VSW + 6V 使能/欠压锁定电压(VEN)......................................................................................................................................–0.3V ~ +6V 补偿电压(VCOMP) ................................................................................................................................................–0.3V ~ +6V 反馈电压 (VFB) .....................................................................................................................................................–0.3V ~ +6V (注2) 热阻 θJA................................................................................................................................................................................. 90℃/W θJC................................................................................................................................................................................. 45℃/W 结温 ................................................................................................................................................................................ +150℃ 引脚温度(焊接, 10s)........................................................................................................................................................ +260℃ 储存温度.............................................................................................................................................................–65°C ~ +150℃ ESD敏感度 (HBM模式) (注 3) .........................................................................................................................................±2.5KV (注4) 推荐工作条件 输入电压(VIN) ........................................................................................................................................................4.75V ~ 18V 输出电压(VSW) ................................................................................................................................................... 0.925V ~ 15V 工作温度............................................................................................................................................................. –40℃ ~ +85℃ 电气特性 (VIN = 12V, TA = +25℃, 除非另有说明。) 参数 关断电源电流 电源电流 反馈电压 反馈过电压阈值 误差放大器的电压 误差放大器的跨导 上管开关导通电阻 下管开关导通电阻 上管开关漏电流 上开关限流 下开关限流 COMP 端电流侦测电导 振荡器频率 短路频率 最大占空比 最小导通时间 VEN 4.75V≤VIN ≤18V 最小值 900 ΔIC = ±10μA 典型值 1 1.3 925 1.1 400 800 130 130 VEN = 0V, VSW = 0V VEN Rising EN 闭锁阈值电压 EN 闭锁迟滞 欠压锁定阈值 VIN Rising 电话：+86(510)85217718 最大值 3 1.5 946 10 单位 µA mA mV V V/V µA/V mΩ mΩ µA A A А/V KHz KHz % nS 2.4 3.4 1.1 3.5 450 150 90 220 1.1 1.5 40 2.0 V mV 2.2 2.5 210 4.1 2.7 V mV V VFB = 0V VFB = 1.0V EN 关断阈值电压 EN 关断阈值电压迟滞 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 条件 VEN ≤ 0.3V =2.0V, VFB = 1.0V 3.8 网址：http://www.chipown.com.cn V2.6 4.4 3/8 Chipown AP2952 欠压锁定阈值迟滞 软启动电流 软启动时间 热关断 210 6 15 160 VSS = 0V CSS = 0.1μF mV µA ms °C 注1: 超过这些额定值可能会损坏器件。 注2：1平方英寸含1盎司铜测算。 注3：人体模式，按MIL-STD-883H Method 3015.8 (CLASS 2), 所有引脚。 注4：在超出器件工作范围条件下，该器件不能保证功能。 典型性能特征 通道1:EN, 通道2:VO VIN=12V,VO=3.3V,IO=0 软启动 关断 瞬态响应 (Iout=0-2A) 纹波 订货信息 订购代码 AP2952S8T AP2952S8R AP2952S8TG2 AP2952S8RG2 标记 2952 XXXX1 2952 XXXX1 2952 XXXX1 2952 XXXX1 封装 SOP8&IC tube SOP8&Embossed tape SOP8&IC tube SOP8&Embossed tape 1.XXXX=日期代码 2.G =绿色封装 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com.cn V2.6 4/8 Chipown AP2952 功能描述 AP2952 是一款同步整流，电流模式，降压稳压器。它调 节从 4.75V到 18V的输入电压下的输出电压可以低至 0.925V，供应最大负载电流为 2A。 AP2952 采用电流控制模式以调节输出电压。首先，输出 电压在FB脚上通过一个电阻分压器被侦测到并被内部 跨导误差放大器放大。然后，通过COMP脚电压和内部 侦测到的开关电流相比较来控制输出电压。 该转换器使用内置的N沟道MOSFET开关来降压输入电压 从而调节输出电压。由于上管MOSFET栅极电压要求大于 输入电压，SW和BS之间连接一个升压电容去驱动上管栅 极。当SW为低时，升压电容从内部 5V电压开始充电。当 AP2952 FB引脚超过 0.925V额定稳压的 20%时，过电压比 较器翻转，COMP脚和SS引脚对地放电，迫使上开关管关 闭。 应用信息 元件选择 设置输出电压 输出电压是通过一个输出电压和FB脚之间的电阻分压 。计算公式如下： 器来设置的（见典型应用电路第 1 页） 负载提供恒定的电流。一个较大值的电感器能减少纹波 电流，从而降低输出纹波电压。然而，大电感将会带来 一个较大的物理尺寸，更高的串联电阻，和/或较低的饱 和电流。一种使用电感更好的规则是允许电感中的纹波 电流峰峰值大约是最大开关限电流的 30％。此外，请确 保峰值电感电流低于最大开关限电流。电感值可以通过 下式计算： VOUT是输出电压，VIN为输入电压，FS为开关频率，ΔIL 是电感纹波电流峰峰值。 选择一个电感而不要在最大电感峰值电流下饱和。峰值 电感电流可以按下式计算： ILOAD是负载电流 电感的选型主要取决于价格、尺寸需要，和任何电磁干 扰的需要。 可选肖特基二极管 VFB是反馈电压，VOUT是输出电压。因此，输出电压为： R2 可以高达 100kΩ，但一个典型值是 10kΩ。使用R2 的 典型值，R1 是由下式决定： 在上管开关和下管开关的过渡期间，下管功率MOSFET的 体二极管续流电感电流。这个体二极管的正向导通电压 较高。可选的肖特基二极管可并行于SW引脚和GND引脚之 间，以改善整体效率。表 2 列出了肖特基二极管的例子 和它们的制造商。 表 2 二极管选择建议 例如，对于一个 3.3V的输出电压，R2 为 10kΩ， R1 是 26.1kΩ。表 1 列出了推荐的标准输出电压下的R1 和R2 的电阻值。 表 1 推荐电阻值 输入电容 降压、转换器的输入电流是不连续的，因此需要一个电 容器为降压转换器来提供交流电流，同时保持了直流输 入电压。为了最佳性能使用低ESR电容。陶瓷电容是首选， 但钽或低ESR的电解电容也可能满足。当使用陶瓷电容器 时选择X5R或X7R电介质。由于输入电容吸收输入开关电 流，它需要足够的纹波电流额定值。输入电容的RMS电 流可以估算： 电感 当负载由开关状态的输入电压驱动时，电感需要为输出 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com.cn V2.6 5/8 Chipown AP2952 最坏的情况发生在VIN = 2VOUT时，其中ICIN = ILOAD / 2。 为了简化，选择输入电容器的RMS电流额定值必须高于最 大负载电流的一半。输入电容可以是电解，钽或瓷片电 容。当使用电解或钽电容器时，一个小型的高品质陶瓷 电容，例如 0.1μF，应当尽可能的靠近芯片。在使用陶 瓷电容器时，确保他们有足够的容量，以提供足够电荷， 防止过多的输入电压纹波。对于低ESR电容器输入电压纹 波可以估算： 该系统有两个重要极点。其一是来于补偿电容（C3）和 误差放大器的输出电阻，另一个是来于输出电容和负载 电阻。这些极点位于： ＧＥＡ误差放大器的跨导 该系统有一个重要零点，来于补偿电容（C3）及补偿电 阻器（R3） 。零点位于： C1 是输入电容值 输出电容 输出电容需要保持直流输出电压。建议陶瓷，钽，低ESR 电解电容器。低ESR电容器是保持低输出电压纹波的最 佳选择。输出电压纹波可估计： C2 是输出电容值，RESR是输出电容等效串联电阻（ESR） 值。在陶瓷电容的情况下，开关频率下阻抗主要取决于 电容值。输出电压纹波的主要原因是由于电容值。为了 简化，输出电压纹波可近似为： 在钽或电解电容器的情况下，ESR在开关频率时主导着阻 抗。为了简化，输出纹波可近似为： 输出电容的特点也影响到调节系统的稳定性。AP2952 在广泛范围的电容值和ESR值下是可优化的。 为了使AP2952 正常运行，输出端可以并联一个电解电 容。 如果输出电容是一个大电容和/或高ESR的值，该系统可 能有另一个重要零点。由于ESR和输出电容的电容值，零 点位于： 在这种情况下，由补偿电容（C6， COMP到GND之间所 接的额外电容）和补偿电阻器（R3）设置的第三个极点 用于补偿在环增益中的ESR零点的影响。这极点位于： 补偿设计是为了构造转换器传递功能来得到预期想要的 环路增益。系统反馈环路处的穿越频率拥有一致的增益 是重要的。较低的穿越频率导致较慢的线性度和负载瞬 态响应，而较高的穿越频率可能会导致系统不稳定。一 个好的经验法则是设置穿越频率低于开关频率的十分之 一。 为了优化补偿元件，可以使用下面的处理流程。 1． 选择补偿电阻器（R3）来设置所需的穿越频率。由 以下公式确定R3 的值： 补偿元件 AP2952 采用便于补偿和快速瞬态响应的电流模式控制。 通过控制COMP脚控制系统稳定性和快速瞬态响应。COMP 引脚是内部跨导误差放大器的输出。串联阻容组合设置 了一个零极点的组合来控制控制系统的特性。 电压反馈的闭环直流增益由下式给出： 其中VFB为反馈电压，0.925V。 AVER是误差放大器电压增益，GCS是电流侦测跨导，RLOAD 是负载电阻。 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 Ｆ Ｃ 是理想的 穿越频率，通常低于开关频率的十分之 一。 ，以达到预期的相位裕度。对于 2． 选择补偿电容（C3） 典型电感值的应用，设置补偿零点，fZ1，低于四分 之一的穿越频率从而提供了足够的相位裕度。 确定的C3 值由下面的公式： R3 是补偿电阻 3．确定是否需要第二个补偿电容（C6）。如果输出电容 网址：http://www.chipown.com.cn V2.6 6/8 Chipown AP2952 的ESR零点位于不到开关频率一半的位置，或下列关系 是有效的，这是必需的。 如果是这样的话，然后添加第二个补偿电容（C6）来设 置在ESR零点位置的极点FP3。由方程确定C6 值： 图 5 自动开关机 外部自举二极管 加入外部自举二极管可以提高效率，外部自举二极管的 应用条件如下： ● 输出电压为5V或3.3V; 且 ● 占空比较高: D=VOUT/VIN >65% 在这种情况下，建议在输出电压和BS脚之间接一个自举 二极管，如图 4 所示： 如果通过 MCU 的 I/O 口控制 AP2952 的开关机， MCU 的 I/O 口输出的 5V 或者 3.3V 的逻辑控制信号可通过 1K 的电阻直接和 AP2952 的 EN 脚相接，如图 6 所示。 图 6 外部 MCU 控制 AP2952 开关机 图 4 加入外部自举二极管提高效率 建议自举二极管为 1N4148，自举电容为 0.1~1uF。 如果在 EN 端串入机械滑动开关 SW 来控制 AP2952 的开 关机，为防止开关 SW 引起的电压抖动和尖峰电压，如 图 7 所示，在开关 SW 和 EN 脚之间接 39K 的电阻 R4， 并且在 EN 脚和 GND 之间接 0.1uF 电容 C7，组成一个 时间常数约为 4ms 的低通滤波器，确保 EN 脚不受到干 扰。 EN 脚外围元件配置 在系统应用中，如果只需要 AP2952 自动开关机，在 Vin 和 EN 脚之间接 100K 的电阻，如图 5 所示。EN 脚内部 5.8V 的稳压管将 EN 脚的最高电压嵌位在 5.8V。 图7 使用机械滑动开关控制AP2952开关机 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com.cn V2.6 7/8 Chipown AP2952 封装信息 SOP8 symbol min(mm) A A1 A2 A3 B B1 B2 C C1 C2 4.95 0.37 max(mm) 5.15 0.47 1.27TYP 0.41TYP 5.80 6.20 3.80 4.00 5.0TYP 1.30 1.50 0.55 0.65 0.55 0.65 symbol min(mm) C3 C4 D D1 R1 R2 θ1 θ2 θ3 θ4 0.05 max(mm) 0.20 0.20TYP 1.05TYP 0.40 0.60 0.07TYP 0.07TYP 17°TYP 13°TYP 0°~8° 12°TYP 重要声明 芯朋微电子股份有限公司保留更改规格的权利，恕不另行通知。芯朋微电子股份有限公司对任何将其产品用于特殊 目的的行为不承担任何责任，芯朋微电子股份有限公司没有为用于特定目的产品提供使用和应用支持的义务。芯朋 微电子股份有限公司不会转让其专利许可以及任何其他的相关许可权利。 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com.cn V2.6 8/8