ZD8028IB5TR

ZD8028C   1.5A 2MHz 5.5V Synchronous Buck Converter   DESCRIPTION  FEATURES      The  ZD8028C  is  a  high‐efficiency,  DC‐to‐DC  step‐  down switching regulators, capable of delivering up  to 1.5A of output current. The device operates from  an input voltage range of 2.6V to 5.5V and provides  an  output  voltage  from  0.6V  to  VIN.  Working  at  a  fixed  frequency  of  2MHz  allows  the  use  of  small  external  components,  such  as  ceramic  input  and  output  caps,  as  well  as  small  inductors,  while  still  providing low output ripples. This low noise output  along  with  its  excellent  efficiency  achieved  by  the  internal  synchronous  rectifier,  making  ZD8028C  an  ideal  replacement  for  large  power  consuming  linear  regulators.  Internal  soft‐start    control  circuitry  reduces  inrush  current.  Short‐circuit  and  thermal  shutdown  protection  improves  design  reliability.    The ZD8028C is available in SOT23‐5.            High efficiency: up to 97%  Up to 1.5A Max output current  2MHz switching frequency  Low dropout 100% duty operation  Internal compensation and soft‐start  Current mode control  Reference 0.6V  Logic control shutdown (IQ2000V  Package thermal resistance (JC)  Storage temperature(TS)  Lead temperature & time  ESD (HBM)    Note: Exceed these limits to damage to the device. Exposure to absolute maximum rating conditions may affect  device reliability.    ELECTRICAL CHARACTERISTICS      (VIN=5V, TA=25C, unless otherwise specified.)  Symbol  Parameter    Conditions  VIN  Input voltage range      VOVP  Input overvoltage threshold      VREF  Feedback voltage  VIN=5V IQ  Quiescent current  Active, VFB=0.65, No Switching  IFB  Feedback leakage current  ISHUTDOWN    2.6        ISWLK  SW leakage current  VIN=6V, VSW=0 or 6V, EN=0V  IENLK  EN leakage current  LNR  Line regulation  VIN=2.6V to 5.5V  LDR  Load regulation  IOUT=0.01 to 1A  FSOC  Switching frequency  RDSON_N  VUVLO  VUVLO_HY  ILIMIT  VH_EN  VL_EN  TSD  TSH      NMOS Rdson    Under voltage lockout    UVLO hysteresis    Peak current limit    EN input high voltage    EN input low voltage      Thermal shutdown temp  Thermal shutdown hysteresis    PMOS Rdson    www.zettadevice.com                                            5.5  V  6.1  6.5  V  0.6  0.612  V    0.1        1  uA  1  uA  1  uA  1  uA  0.2  %/V  0.1  0.2  %/A    MHz  250  350  mΩ  150  250  mΩ  2.1  100  2.3  1.2  uA  0.1  2  1.9  2 Unit  55            Max    0.588  EN=0V RDSON_P  Typ    Shutdown input current    Min      2.3        A  V  0.5  160  15      V  mV  V  °C  °C    ZD8028C   Efficiency vs. Output Current            (Vout=1.2V)    ELECTRICAL PERFORMANCE  Tested under TA=25C, unless otherwise specified  100%  Load Regulation  (Vout=1.2V)    1.2  80%    70%    1.1  Vout (V)  Efficiency    1.3  90%  60%  50%  40%        20%  10%  0.9      0.8  Vin=2.6V  Vin=3.3V  Vin=4.2V  Vin=5.0V  Vin=5.5V  30%  1.0    0%   0.01  Vin=2.6V  Vin=3.3V  Vin=4.2V  Vin=5.0V  Vin=5.5V    0.7    0.6    0.5   0.1  1  10  0  0.5              Efficiency vs. Output Current  (Vout=1.8V)  100%        80%     Efficiency      60%   50%     70%  40%  30%  20%  10%  (Vout=1.8V)  1.9   90%       Vin=2.6V  Vin=3.3V  Vin=4.2V  Vin=5.0V  Vin=5.5V  0%   0.01    1.7     1.5     1.3     1.1   Vin=2.6V  Vin=3.3V  Vin=4.2V  Vin=5.0V  Vin=5.5V    0.9    0.7    0.5   0.1  1  0  10  0.5  1  1.5  Iout (A)    Iout (A)              Efficiency vs. Output Current  (Vout=3.3V)  100%        80%   70%     60%    50%   40%     Efficiency  20%  10%  0%   0.01  (Vout=3.3V)  3.5     90%  30%  Load Regulation        Vin=3.8V  Vin=4.2V  Vin=5.0V  Vin=5.5V          2.0     1.5   2.5    Vin=3.8V  Vin=4.2V  Vin=5.0V  Vin=5.5V  1.0    0.5   0.1  1  10  Iout (A)    www.zettadevice.com    3.0   Vout (V)    1.5  Load Regulation  Vout (V)    1  Iout (A)    Iout (A)  0  0.5  1  Iout (A)  3 1.5    ZD8028C     Output Ripple and SW at 1.5A load  Output Ripple and SW at 1.5A load  Vin=3.3V / Vout=1.8V  Ch2—Vout ripple, Ch3—Vsw, Ch4—ISW  Vin=5V / Vout=3.3V  Ch2—Vout ripple, Ch3—Vsw, Ch4—ISW                  Vsw, 1V/div  Vout ripple, 20mV/div  Vsw, 1V/div  Vout ripple, 20mV/div                Isw, 1A/div  Isw, 1A/div            Load Transient  Load Transient  Vin=5V / Vout=1.2V / Iout=0.01~1.5A  Ch2—Vout ripple, Ch4—Iout  Vin=5V / Vout=3.3V / Iout=0.01~1.5A  Ch2—Vout ripple, Ch4—Iout                  Vout ripple, 100mV/div  Vout ripple, 200mV/div                                  Iout, 500mA/div  Iout, 500mA/div      BLOCK DIAGRAM    www.zettadevice.com  4   ZD8028C   PIN DESCRIPTION      NAME    PIN #     DESCRIPTION SOT23‐5  DFN1.6x1.6‐6  EN  GND  SW  VIN  1  2  3  4  FB  5            NC  ‐        5  2  4  3    1  6  Enable pin for the IC. Drive the pin to high to enable the part, and low to disable Ground  Inductor connection. Connect an inductor between SW and the regulator output. Supply voltage. Feedback input. Connect an external resistor divider from the output to FB and GND to  set the output to a voltage between 0.6V and Vin  No connection   DETAILED DESCRIPTION        The  ZD8028C  high‐efficiency  switching  regulator  is  a  small,  simple,  DC‐to‐DC  step‐down  converter  capable  of  delivering  up  to  1.5A  of  output  current.  The  device  operates  in  pulse‐width  modulation  (PWM)  at  2MHz  from  a  2.6V  to  5.5V  input  voltage  and  provides  an  output  voltage  from  0.6V  to  VIN,  making  the  ZD8028C  ideal  for  on‐board  post‐  regulation  applications.  An  internal  synchronous  rectifier  improves  efficiency  and  eliminates  the  typical  Schottky  free‐wheeling  diode.  Using  the  on  resistance of the internal high‐side MOSFET to sense  switching  currents  eliminates  current‐sense  resistors, further improving efficiency and cost.  error  amplifier  output  by  the  PWM  comparator  to  terminate the on cycle.  Current limit  There  is  a  cycle‐by‐cycle  current  limit  on  the  high‐  side MOSFET of 2.3A (typ). When the current flowing  out of SW exceeds this limit, the high‐side MOSFET  turns  off  and  the  synchronous  rectifier  turns  on.  ZD8028C  utilizes  a  frequency  fold‐back  mode  to  prevent  overheating  during  short‐circuit  output  conditions.  The  device  enters  frequency  fold‐back  mode  when  the  FB  voltage  drops  below  100mV,  limiting the current to 2.3A (typ) and reducing power  dissipation.  Normal  operation  resumes  upon  removal of the short‐circuit condition.    Loop operation  ZD8028C uses a PWM current‐mode control scheme.  An open‐loop  comparator compares the  integrated  voltage‐feedback  signal  against  the  sum  of  the  amplified  current‐sense  signal  and  the  slope  compensation  ramp.  At  each  rising  edge  of  the  internal  clock,  the  internal  high‐side  MOSFET  turns  on  until  the  PWM  comparator  terminates  the  on  cycle. During this on‐time, current ramps up through  the  inductor,  sourcing  current  to  the  output  and  storing  energy  in  the  inductor.  The  current  mode  feedback system regulates the peak inductor current  as  a  function  of  the  output  voltage  error  signal.  During the off cycle, the internal high‐side P‐channel  MOSFET  turns  off,  and  the  internal  low‐side  N‐  channel MOSFET turns on. The inductor releases the  stored  energy  as its current  ramps  down  while  still  providing current to the output.    Current sense  An   internal   current‐sense   amplifier   senses   the  current  through  the  high‐side  MOSFET  during  on  time  and  produces  a  proportional  current  signal,  which  is  used  to  sum  with  the  slope  compensation  signal. The summed signal then is compared with the    www.zettadevice.com  5   Soft‐start  ZD8028C  has  an  internal  soft‐start  circuitry  to  reduce  supply  in  rush  current  during  startup  conditions.  When  the  device  exits  under‐voltage  lockout  (UVLO),  shutdown  mode,  or  restarts  following  a  thermal  shutdown  event, the soft‐start  circuitry slowly ramps up current available at SW.    UVLO  If  VIN  drops  below  2.1V,  the  UVLO  circuit  inhibits  switching.  Once  VIN  rises  above  2.2V,  the  UVLO  clears, and the soft‐start sequence activates.  Thermal shutdown  Thermal  shutdown   protection  limits   total  power  dissipation  in  the  device.  When  the  junction  temperature  exceeds  TJ=  +160°C,  a  thermal  sensor  forces the device into shutdown, allowing the die to  cool. The thermal sensor turns  the device on again  after  the  junction  temperature  cools  by  15°C,  resulting  in  a  pulsed  output  during  continuous  overload conditions. Following a thermal‐shutdown  condition, the soft‐start sequence begins.    ZD8028C     DESIGN PROCEDURE      frequency.  Ceramic,  polymer,  and  tantalum  capacitors  are suitable, with  ceramic exhibiting  the  lowest  ESR  and  high‐frequency  impedance.  Output  ripple  with  a  ceramic  output  capacitor  is  approximately as follows:  Setting output voltages  Output voltages are set by external resistors. The FB  threshold is 0.6V.  Input capacitor selection    The input capacitor in a DC‐to‐DC converter reduces  current peaks drawn from the battery or otherInput  power source and reduces switches noise in the   controller. The impedance of the input capacitor at  the switching frequency should be less than that of  the    input    source    so    high‐frequency    switching  currents do not pass through the input source. The  output  capacitor  keeps  output  ripple  small  and  ensures control‐loop stability. The output capacitor  must  also  have  low  impedance  at  the  switching  If the capacitor has significant ESR, the output ripple  component due to capacitor ESR is as follows:    LAYOUT GUIDE  The blue line is placed  on the back side.    Cout as close as  possible to Vout      Cout  Vout    Keep the path short   and wide for low  resistance  L  Jumper  On  Off                Keep the path short  and wide for low  resistance    www.zettadevice.com              VIN     GND  FB&GND  connected  to R1 directly as  short as possible    FB        VIN  Make GND loop  Resistance as  small as possible  EN  SW  SW  GND    Cin  Cin as close as  possible to VIN  6 R1  R2    ZD8028C   PACKAGE OUTLINE    Package  SOT23‐5  Devices per reel  3000pcs            www.zettadevice.com  7