TD1688

Techcode® DATASHEET         60V, 2A, 480kHz Non-synchronous Buck Converter General Description  Features    The TD1688 is a monolithic, step‐down, switch mode converter  with  a  built‐in  power  MOSFET.  It  achieves  a  2A  peak‐output  current  over  input  supply  10V‐60V  with  excellent  load  and  line  regulation.  Current‐mode  operation  provides  a  fast  transient  response  and  eases  loop      stabilization.  Fault  condition  protections  include  cycle‐by‐cycle  current  limiting  and  thermal  shutdown.  The  TD1688  requires  a  minimal  number  of  readily‐available  external components.    The TD1688 is available in a ESOP‐8 package.                       Pin Configurations  Applications       TD1688 2A Peak Output Current  0.7Ω Internal Power MOSFET  Stable with Low‐ESR Ceramic Output Capacitors Up to 91% Efficiency  0.1μA Shutdown Mode  Fixed 480kHz Frequency  Thermal Shutdown  Cycle‐by‐Cycle Over‐Current Protection  11V to 60V Operating Input Range  Max duty 90%  Available in a ESOP‐8 Package                Power Meters  Distributed Power Systems  Battery Chargers  Pre‐Regulator for Linear Regulators  WLED Drivers (Top view)                    March 4, 2019.                                                          Techcode Semiconductor Limited                                                  www.techcodesemi.com  1  Techcode® DATASHEET         60V, 2A, 480kHz Non-synchronous Buck Converter TD1688 Pin Description  Pin Number  Pin Name  Description  1  SW  Power Switching Output. It is the Drain of the N‐Channel power MOSFET to supply power to  the output LC filter.    2  EN  On/Off. Pull EN above 1.35V to turn the device ON. For automatic enable, connect to VIN using  a 1MΩ resistor.  3  NC  Not connected  4  FB  Feedback. Sets the output voltage. Connect to the tap of an external resistor divider from the  output to GND. The frequency foldback comparator lowers the oscillator frequency when the  FB voltage is below 300mV to prevent current‐limit runaway during a short‐circuit fault.  Ground.  Voltage  reference  for  the  regulated  output  voltage.  Requires  special  layout  considerations. Isolate this node from the D1 to C1 ground path to prevent switching current  spikes from inducing.  5  GND  6  NC  Not connected  7  VIN  Supply Voltage. The TD1688 operates from a 10V‐to‐60V unregulated input. Requires C1 to  prevent large voltage spikes from appearing at the input.  8  BST  Bootstrap. Connect a capacitor between the SW and BS pins to form a floating supply across  the  power  switch  driver.  This  capacitor  drives  the  power  switch’s  gate  above  the  supply  voltage.  9(Exposed  Pad)  GND  Thermal Pad. Connect this pad to the system ground plan for good thermal conductivity.  Ordering Information    TD1688 □ □   Circuit Type                                                                                                                          Packing: Blank：Tube Package R: Tape and Reel M:ESOP-8     March 4, 2019.                                                          Techcode Semiconductor Limited                                                  www.techcodesemi.com  2  Techcode® DATASHEET         60V, 2A, 480kHz Non-synchronous Buck Converter TD1688 Function Block  Figure1 Function Block Diagram of TD1688 Absolute Maximum Ratings (Note1)  Symbol  Parameter  Rating  Unit  VIN  VIN Supply Voltage（VIN to Gnd）  ‐0.3 ~ 60  V  VSW  SW to GND Voltage  ‐0.3 to VIN+0.3  V  VBS  BS to GND Voltage  VSW  ‐ 0.3 ~ VSW  +6  V    All Other Pins  P D  Power Dissipation              θJA  Junction‐to‐Ambient Resistance in free air  TJ  Junction Temperature  TSTG  Storage Temperature  TSDR  ‐0.3 ~ 6  Internally Limited  (Note 2)   Maximum Lead Soldering Temperature (10 Seconds)  V  W  50  °C/W  150  ºC  ‐65 ~ 150  260  ºC  ºC  Note1:  Stresses  beyond  those  listed  under  "absolute  maximum  ratings"  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  under  "recommended  operating  conditions"  is  not  implied.  Exposure  to  absolute  maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.  Note 2: θJA is measured with the component mounted on a high effective thermal conductivity test board in free air.  March 4, 2019.                                                          Techcode Semiconductor Limited                                                  www.techcodesemi.com  3  Techcode® DATASHEET         60V, 2A, 480kHz Non-synchronous Buck Converter TD1688 Recommended Operation Conditions (Note3)  Symbol  Parameter  VIN  VIN Supply Voltage  VOUT  Converter Output Voltage    Range  Unit  11 ~ 60  V  VFB ~ VIN*90%  Operating Junction Temp  V  o C ‐40 ~ 125  Note 3: Refer to the typical application circuit  Electrical Characteristics  Unless otherwise specified, these specifications apply over VIN=12V, VEN=3V and TA = 25ºC.    Symbol Parameter Test Conditions Min  Typ  0.792  0.812  VFB  Feedback Voltage  10V  ≤  VIN  ≤  60V  IFB  Feedback Current  VFB = 0.85V  ‐  ‐  RDS(ON)  Switch‐On Resistance    ‐  ISW_LKG  Switch Leakage  VEN=0V,VSW=0V  Max  Unit  0.832  V  0.1  µA  0.7  ‐  Ω  ‐  ‐  1  µA  ‐  2.8  ‐  A  380  480  580  kHZ  ILIM  Current Limit    fSW  Oscillator Frequency  VFB=0.6V  fSW_F  Foldback Frequency  VFB=0V  ‐  120  ‐  KHZ  DMAX  Maximum Duty Cycle  VFB=0.6V  ‐  90  ‐  %  TON  Minimum ON‐Time    ‐  100  ‐  ns  VUVLO_R  Under‐Voltage Lockout  Threshold, Rising    ‐  7.5  8.5  V  VUVLO_F  Under‐Voltage Lockout  Threshold, Falling    ‐  7.1  ‐  V  VUVLO_HYS  Under‐Voltage Lockout  Threshold,Hysteresis    ‐  0.4  ‐  V  VEN_R  EN Threshold, Rising    ‐  1.35  ‐  V  VEN_F  EN Threshold, Falling    ‐  1.17  ‐  V    ‐  180  ‐  mv  VEN=2V  ‐  3.1  ‐  µA  VEN=0V  ‐  0.1  ‐  µA  VEN_HYS  EN Threshold, Hysteresis  IEN  EN Input Current  I S  Supply Current (Shutdown)  VEN=0V  ‐  0.1  1  µA  I Q  Supply Current (Quiescent)  VEN=2V,VFB=1V  ‐  0.73  0.85  TSD  Thermal Shutdown    ‐  165  ‐  mA  o   C TSD_HYS  Thermal Shutdown Hysteresis    ‐  20  ‐  March 4, 2019.                                                          Techcode Semiconductor Limited                                                  www.techcodesemi.com  4  C  o Techcode® DATASHEET         60V, 2A, 480kHz Non-synchronous Buck Converter TD1688 Typical Application Circuit  C3 U1 1 7 VIN 0.1uF BST L1 33uH SW VIN NC R3 1M 12V 8 6 VOUT D1 SS36 C2 22uF TD1688 EC1 C1 1uF R2 150K 9 3 GND FB GND EN NC 2 5 100uF 4 R1 11K R4 C4 NC NC   OPERATION  The TD1688 is a current mode buck regulator. That is, the EA output voltage is proportional to the peak inductor current.  At the beginning of a cycle, M1 is off. The EA output voltage is higher than the current sense amplifier output, and the current  comparator’s  output  is  low.  The  rising  edge  of  the  480kHz  CLK  signal  sets  the  RS  Flip‐Flop.  Its  output  turns  on  M1  thus  connecting the SW pin and inductor to the input supply.  The increasing inductor current is sensed and amplified by the Current Sense Amplifier. Ramp compensation is summed to the  Current Sense Amplifier output and compared to the Error Amplifier output by the PWM Comparator. When the sum of the  Current Sense Amplifier output and the Slope Compensation signal exceeds the EA output voltage, the RS Flip‐Flop is reset and  M1 is turned off. The external Schottky rectifier diode (D1) conducts the inductor current.  If  the  sum  of  the  Current  Sense  Amplifier  output  and  the  Slope  Compensation  signal  does  not  exceed  the  EA  output  for  a  whole cycle, then the falling edge of the CLK resets the Flip‐Flop.  The output of the Error Amplifier integrates the voltage difference between the feedback and the 0.812V bandgap reference.  The  polarity  is  such  that  lower  than  0.812V  FB  pin  voltage  increases  the  EA  output  voltage.  Since  the  EA  output  voltage  is  proportional to the peak inductor current, an increase in its voltage also increases current delivered to the output.  March 4, 2019.                                                          Techcode Semiconductor Limited                                                  www.techcodesemi.com  5  Techcode® DATASHEET         60V, 2A, 480kHz Non-synchronous Buck Converter TD1688 Application Information  Setting Output Voltage  The external resistor divider sets the output voltage (see the  Typical  Application  schematic).  Table  1  lists  resistors  for  common  output  voltages.  The  feedback  resistor  (R2)  also  sets  the  feedback  loop  bandwidth  with  the  internal  compensation capacitor (see Figure 1). R1 is:  R1 = R2   V −1 0.812V Table 1:Resistor Selection for Common output voltages  VOUT(V)  R1(KΩ)  R2(KΩ)  1.8  102(1%)  124(1%)  2.5  59(1%)  124(1%)  3.3  40.2(1%)  124(1%)  5  23.7(1%)  124(1%)    Selecting the Inductor  Use  an  inductor  with  a  DC  current  rating  at  least  25%  percent  higher  than  the  maximum  load  current  for  most  applications. For best efficiency, the inductor’s DC resistance  should be less than 200mΩ.    For  most  designs,  the  required  inductance  value  can  be  derived from the following equation.  V × (V − V ) L=   V × ∆I × f Where ΔIL is the inductor ripple current.  Choose  the  inductor  ripple  current  to  be  30%  of  the  maximum load current. The maximum inductor peak current  is:  ∆I   2 Under  light‐load  conditions  (below  100mA),  use  a  larger  inductance to improve efficiency.    Selecting the Input Capacitor  The  input  capacitor  reduces  the  surge  current  drawn  from  the  input  supply  and  the  switching  noise  from  the  device.  The  input  capacitor  impedance  at  the  switching  frequency  I ( ) =I + should be less than the input source impedance to prevent  high‐frequency‐switching  current  from  passing  through  the  input. Use ceramic capacitors with X5R or X7R dielectrics for  their low ESRs and small temperature coefficients. For most  applications, a 4.7μF capacitor will sufficient.    Selecting the Output Capacitor  The  output  capacitor  keeps  the  output  voltage  ripple  small  and  ensures  feedback  loop  stability.  The  output  capacitor  impedance  should  be  low  at  the  switching  frequency.  Use  ceramic capacitors with X5R or X7R dielectrics for their low  ESR  characteristics.  For  most  applications,  a  22μF  ceramic  capacitor will sufficient.    PCB Layout Guide  PCB layout is very important to stability. Please follow these  guidelines.  1)  Keep  the  path  of  switching  current  short  and  minimize  the  loop  area  formed  by  the  input  capacitor,  high‐side  MOSFET, and Schottky diode.  2)  Keep  the  connection  from  the  power  ground→Schottky  diode→SW pin as short and wide as possible.  3)  Ensure  all  feedback  connections  are  short  and  direct.  Place the feedback resistors and compensation components  as close to the chip as possible.  4) Route SW away from sensitive analog areas such as FB.  5) Connect IN, SW, and especially GND to large copper areas  to  cool  the  chip  for  improved  thermal  performance  and  long‐  term  reliability.  For  single  layer  PCBs,  avoid  soldering  the exposed pad.                  March 4, 2019.                                                          Techcode Semiconductor Limited                                                  www.techcodesemi.com  6  Techcode®         60V, 2A, 480kHz Non-synchronous Buck Converter DATASHEET TD1688 Package Information  ESOP‐8 Package Outline Dimensions March 4, 2019.                                                          Techcode Semiconductor Limited                                                  www.techcodesemi.com  7  Techcode® DATASHEET         60V, 2A, 480kHz Non-synchronous Buck Converter TD1688 Design Notes   March 4, 2019.                                                          Techcode Semiconductor Limited                                                  www.techcodesemi.com  8