ISL6545, ISL6545A 5V或12V单同步降压 脉冲宽度调制（PWM）控制器
日期：2020-4-9ISL6545使实现一种完整的DC/DC降压控制保护方案同步buck中驱动N沟道mosfet的变换器拓扑结构。因为它可以与5V或12V电源一起工作，所以一个集成电路可用于系统。ISL6545集成了控制、门驱动器、输出调整、监测和保护功能整合为一个8Ld SOIC或10 Ld DFN封装。ISL6545提供单反馈回路、电压模式具有快速瞬态响应的控制。输出电压可以是精确调节至0.6V，最大温度和线电压公差为±1.0%变化。可选择的固定频率振荡器（ISL6545用于300kHz；600kHz的ISL6545A）降低了设计复杂性，同时平衡典型的应用程序成本和效率。误差放大器具有20MHz的增益带宽产品和9V/μs转换速率，可实现高转换器用于快速瞬态性能的带宽。结果脉宽调制占空比范围从0%到100%。过电流保护由监视下MOSFET的rDS（ON）以抑制PWM操作得当。这种方法简化了通过消除需要电流感应电阻器。
特征
在+5V或+12V电源电压下工作（用于偏置）-1.0V至12V的车辆识别号输入范围（在限制；见输入电压注意事项）-0.6伏至车辆识别号输出范围-集成门驱动器使用VCC（5V至12V）-0.6V内部参考；1.0%公差
简单的单回路控制设计-电压型PWM控制-驱动N通道mosfet
快速瞬态响应-高带宽误差放大器-全0%至100%工作循环
无损、可编程过电流保护-使用较低的MOSFET的rDS（开）
8 Ld SOIC或10 Ld DFN中的小型转换器-300kHz或600kHz固定频率振荡器-固定内部软启动，能够进入预偏压装载
集成引导二极管-COMP/SD引脚上的启用/关闭功能-输出电流源与陷波
提供无铅加退火（符合RoHS）
应用
微处理器或外围设备的电源-个人电脑，嵌入式控制器，存储器-数字信号处理器和核心通信处理器电源
子系统电源-PCI，AGP；图形卡；数字电视-SSTL-2和DDR/DDR2/DDR3 SDRAM总线终止供应
有线调制解调器、机顶盒和DSL调制解调器
工业电源；通用电源
5V或12V输入DC/DC调节器
低压分布式电源
绝对最大额定值热信息
电源电压，VCC。接地-0.3V至15V
启动电压，VBOOT。接地-0.3V至36V
磨损电压VUGATE。V相-0.3V至VBOOT+0.3V
LGATE/OCSET电压，VLGATE/OCSET接地-0.3V至VCC+0.3V
相电压，V相。接地-0.3V至VBOOT+0.3V
上部驱动器电源电压，VBOOT-V相。15伏
钳位电压，VBOOT-VCC。24伏
FB，COMP/SD电压。接地-0.3V至6V
静电放电分类，HBM。1.5千伏
静电放电分类，MM。150伏
ESD分类，CDM。1.0千伏
操作条件
电源电压，VCC。+5V±10%，+12V±20%，或6.5V至14.4V
环境温度范围
ISL6545I，ISL6545AI。-40°C至+85°C
结温范围。-40°C至+125°C
热阻θJA（℃/W）θJC（℃/W）
SOIC封装（注1）。95牛刀
DFN包（注3）。44 5.5条
最高结温
（塑料包装）。+150摄氏度
最高储存温度范围。-65°C至+150°C
最高铅温
（焊接10秒）。+300摄氏度
（SOIC-仅限铅头）
注意：超过“绝对最大额定值”中列出的应力可能会对设备造成永久性损坏。这是一个压力等级和操作在本规范操作章节中所述的上述条件或任何其他条件下的装置并不隐含。
笔记：
1.θJA是用安装在自由空气中的高效热导率测试板上的元件测量的。详见技术简报TB379。
2.θJA是用安装在自由空气中的高效热导率测试板上的具有“直接连接”特性的部件测量的。见技术简报TB379了解详细信息。
3.对于θJC，“外壳温度”位置是包装底部外露金属垫的中心。
4.由设计保证；未经生产测试
电气规范试验条件：VCC=12V，TJ=0~85°C，除非另有说明
电气规范试验条件：VCC=12V，TJ=0~85°C，除非另有说明。（续）
功能管脚说明（SOIC、DFN）
VCC（SOIC引脚5，DFN引脚6）该引脚为ISL6545提供偏置电源，以及较低的MOSFET栅极和上MOSFET栅。内部5V调节器将提供如果VCC上升到6.5V以上（但是LGATE/OCSET和启动仍将由VCC提供）。将去耦良好的5V或12V电源连接到此引脚。FB（SOIC引脚6，DFN引脚8）这个引脚是内部误差放大器的反向输入。使用FB，与COMP/SD引脚结合，以补偿转换器的电压控制反馈回路。电阻分压器从输出到接地用来设置调节电压。接地（SOIC引脚3，DFN引脚4）此引脚表示IC的信号和电源接地。把这个别针穿过最低的阻抗连接可用。对于DFN包，Pin4必须连接到电气接地；金属垫包下还应连接到GND导热系数平面。相位（SOIC引脚8，DFN引脚10）将该引脚连接到上MOSFET的电源，并下部MOSFET的漏极。它被用作乌加特驱动器，并监测电压降通过低MOSFET过电流保护。这个别针也是由自适应直通保护电路监控以确定上MOSFET何时关闭。磨损（SOIC引脚2，DFN引脚2）将该引脚连接到上MOSFET的栅极上；它提供由脉宽调制控制的栅极驱动。它也由用于确定当上部的MOSFET关闭时。护套（SOIC引脚1，DFN引脚1）该引脚向上部提供接地参考偏压MOSFET驱动器。引导电路用来产生电压适合驱动N沟道MOSFET（等于VCC负芯片上的引导二极管电压降），相对于相位。
COMP/SD（SOIC引脚7，DFN引脚9）这是一个多路复用管脚。软启动和正常变频器期间操作时，此引脚表示误差放大器的输出。使用COMP/SD，结合FB引脚进行补偿转换器的电压控制反馈回路。将压缩机/SD拉低（V禁用=0.4V标称值）将关闭（禁用）控制器，导致振荡器停止，LGATE和UGATE输出保持低，软启动电路重新武装。外部下拉装置最初需要克服高达5mA的COMP/SD输出电流。然而，一旦集成电路被禁用，COMP输出也将被禁用，因此只有20微安电流源将继续吸取电流。当释放下拉装置时，COMP/SD引脚将开始上升，速度由20微安的充电决定提高COMP/SD引脚的电容。当COMP/SD引脚高于禁用的触发点ISL6545将开始新的初始化和软启动循环。LGATE/OCSET（SOIC引脚4，DFN引脚5）将该引脚连接到下MOSFET的栅极上；它提供由脉宽调制控制的栅极驱动（来自VCC）。这个别针也是由自适应直通保护电路监控确定下MOSFET何时关闭。在上电复位后的短时间内（POR）或关闭释放，此销也用于确定转换器的过电流阈值。将电阻器（ROCSET）从该引脚连接到GND。见过流保护段方程式。一个过电流跳闸在两次之后循环软启动功能虚拟软启动超时。一些描述LGATE函数可以省略名称的OCSET部分，当它与讨论无关时。
N/C（仅限DFN；引脚3，引脚7）
DFN包中的这两个管脚没有连接功能描述初始化（POR和OCP采样）图1显示了一个简化的时序图。上电复位（POR）功能持续监测VCC管脚。一旦超过上升的POR阈值（VPOR~4V标称），POR函数启动过电流保护（OCP）采样保持操作（当COMP/SD为~1V时）。当取样完成时，你开始软启动斜坡。如果在通电期间COMP/SD引脚保持在低位，则延迟初始化直到它被释放，并且COMP/SD电压高于禁用的触发点。
图2更详细地显示了一个典型的加电顺序。初始化从T0开始，当任一VCC上升到VPOR，或COMP/SD引脚被释放（在POR之后）。这个COMP/SD将被内部20微安电流拉高来源，但计时要等到COMP/SD超过VDISABLE跳闸点（T1）。外部禁用装置的电容，以及补偿电容器，将决定20微安的电流源将为COMP/SD引脚充电。与典型值，与软启动时间。压缩机/SD将继续上升至~1V。从T1开始，有一个标称的6.8ms延迟，这允许VCC引脚超过6.5V（如果上升到12V），以便内部偏压调节器可以完全打开。同时通过禁用LGATE驱动程序，初始化LGATE/OCSET pin通过ROCSET绘制IOCSET（标称21.5μA）。这个设置表示OCSET跳闸点的电压。在T2，OCP的采样和保持有一个可变的时间段操作（0至3.4ms标称值；在更高的过电流设置）。采样和保持使用数字计数器和DAC以保存电压，因此存储的值不降级，只要VCC高于VPOR。见过电流保护，详见第7页方程和变量。样品完成后保持在T3，软启动操作启动，输出电压在T4和T5之间升高。
软启动和预偏置输出从功能上讲，软启动在内部将引用倾斜到误差放大器的非逆变端子，从0到0.6V标称6.8ms输出电压将跟随斜坡，从零到最终值，在相同的6.8ms（实际斜坡由于下列原因，在单据上看到的时间将小于名义时间一些初始化时间，在T3和T4之间）。斜坡是数字创建的，因此将有64个小的离散台阶。没有简单的方法可以改变这个斜坡速度在外部，对于集成电路（300kHz或600kHz）。在初始化周期（T3到T4）之后，误差放大器（COMP/SD pin）已启用，并开始调节软启动时变频器的输出电压。振荡器的三角波与斜波误差放大器比较电压。这会产生宽度增加的相位脉冲给输出电容器充电。当内部生成软启动电压超过参考电压（0.6V），软启动完成，输出应在预期电压。这种方法提供了一种快速且可控的输出电压上升；没有大的浪涌电流充电输出电容器。波尔的整个启动程序通常需要17毫秒；延迟和OCP需要10.2毫秒样品，软启动坡道为6.8ms。
图3以蓝色显示法向曲线；初始化开始在T0，输出在T1和T2之间倾斜。如果输出预偏压小于预期值，如如洋红色曲线所示，ISL6545将检测到条件。在软启动之前，两个MOSFET都不会打开斜坡电压超过输出；VOUT无缝启动从那里开始。如果输出预偏压高于预期值，如红色曲线MOSFET将一直打开，直到软启动结束，此时它将输出电压拉低到最终值的时间。任何连接到输出端的电阻负载将有助于电压（以负载R和C的RC速率输出电容）。
如果上MOSFET漏的VIN来自不同的VCC之后的电源，软启动通过它的周期，但没有输出电压斜坡。当车辆识别号打开时，输出将跟随车辆识别号的斜坡（在接近100%占空比，COMP/SD pin>4V），从调零至最终预期电压。如果VIN太快，那么可能是过大的浪涌电流充电输出电容器（仅在斜坡的开始，从零到你在这里很重要）。如果这是不可接受的，那么考虑更改电源的顺序，或共享相同的供应，或将排序逻辑添加到COMP/SD pin延迟软启动，直到车辆识别号电源接通准备就绪（请参阅输入电压注意事项）。如果IC在软启动后被禁用（通过拉动COMP/SD引脚低），然后启用（通过释放COMP/SD引脚），然后进行完全初始化（包括OCP示例）地点。但是，在过电流重试。如果在软启动期间输出对地短路，OCP将按下一节所述处理它。过电流保护（OCP）过电流功能可防止转换器短路使用较低的MOSFET导通电阻rDS（on）输出，监测电流。电阻器（ROCSET）对过电流跳闸水平（见典型应用图）。这个该方法提高了变换器的效率，降低了成本通过消除电流感应电阻。如果过电流检测到，输出立即关闭，在打嗝模式下循环软启动功能（2个虚拟软启动超时，提供故障保护。如果短路状态未消除，此循环将继续无限期
在POR（和6.8ms延迟）之后，ISL6545启动过电流保护采样保持运行。这个禁用LGATE驱动程序以允许内部21.5μA电流在ROCSET上产生电压的源。6545号岛采样此电压（参考GND引脚）LGATE/OCSET引脚，并将其保存在计数器和DAC中组合。该采样电压在内部保持为只要通电，过电流设定值，或直到从关闭状态中取出新样本。低MOSFET导通电阻的实际监测在内部脉冲宽度调制结束后200ns（标称）开始逻辑信号（创建上升的外部LGATE信号）。这样做是为了让栅极转换噪声和响铃打开监测前要解决的相位引脚。监测当内部PWM边缘（因此LGATE）移动时结束低。在上面的任何地方都可以检测到OCP窗户。如果调节器在高磨损占空比下运行（大约600kHz时为75%，300kHz时为87%，然后LGATE脉冲宽度可能不够宽，无法使OCP正确采样rDS（开）。对于这些情况，如果LGATE对于3个连续的脉冲来说太窄了（或者根本不存在），然后第三个脉冲将被拉伸和/或插入最小宽度425ns。这允许OCP监视每个在这种情况下的第三个脉冲。这可以引入一个输出电压的脉冲宽度误差在下一个脉冲上修正；输出纹波电压将有一个不寻常的3时钟模式，这可能看起来像抖动。这不一定是个问题，更多的是一种妥协使OCP保持在较高的占空比。如果OCP是禁用（通过选择太高的ROCSET值，或否电阻），那么脉冲拉伸特性也是已禁用。图4显示了LGATE脉冲宽度拉伸，随着宽度变小。
过电流功能将在电感电流峰值时跳闸（IPEAK）由
其中IOCSET是内部OCSET电流源（21.5μA典型）。2的比例因子是与上的设置相比，MOSFET的电压降ROCSET电阻器。OC触发点在系统中主要变化由于MOSFET的rDS（ON）变化（过处理，电流和温度）。避免过电流跳闸正常工作负载范围，找到ROCSET电阻从上面的方程式可以看出：
1.最高路口最大rDS（开）温度。
2.规格表中的最小IOCSET。
3.确定的IPEAK，其中，ΔI是输出电感纹波电流。有关纹波电流的方程式，
请参阅输出电感器选择。检测到的允许电压范围（2*IOCSET*ROCSET）为0至475mV；但实际范围为mosfet通常在20到120mV的棒球场（500到3000Ω）。如果ROCSET上的电压降设置得太低，这可能导致几乎连续的OCP跳闸和重试。它对系统噪声和涌流也非常敏感电流尖峰，所以应该避免。最大值可用设置在ROCSET的0.2V左右（ROCSET的0.4V左右MOSFET）；高于此值可能会禁用保护。ROCSET上的电压降大于超过0.3V（0.6V MOSFET跳闸点）将禁用OCP。禁用OCP的首选方法是简单地删除电阻；将被检测为没有OCP。
检测到的允许电压范围（2*IOCSET*ROCSET）为0至475mV；但实际范围为mosfet通常在20到120mV的棒球场（500到3000Ω）。如果ROCSET上的电压降设置得太低，这可能导致几乎连续的OCP跳闸和重试。它对系统噪声和涌流也非常敏感电流尖峰，所以应该避免。最大值可用设置在ROCSET的0.2V左右（ROCSET的0.4V左右MOSFET）；高于此值可能会禁用保护。ROCSET上的电压降大于超过0.3V（0.6V MOSFET跳闸点）将禁用OCP。禁用OCP的首选方法是简单地删除电阻；将被检测为没有OCP。请注意，通电或重试期间的条件可能看起来和正常操作不一样。在12V系统，IC在4V以上开始工作；如果供应坡道慢，软启动坡道可能过得很好在12伏之前。所以当栅极驱动电压较低时通电时，mosfet的rDS（ON）会更高，有效降低接触网跳闸。另外，波纹在较低的输入电压下，电流可能不同。另一个因素是软启动斜坡的数字特性。打开每个离散的电压步进，实际上都有一个小负载瞬变的，以及为输出充电的电流尖峰电容器。电流尖峰的高度不受控制；它受输出的步长影响输出电容，以及集成电路误差放大器补偿。因此，有可能用励磁涌流跳闸过电流除了正常负载和纹波的考虑。
图5显示了在重试输出对地短路。在时间T0，输出已经由于感应到过电流情况而关闭。在那里两个内部软启动延迟周期（T1和T2）是否允许mosfet要冷却，以保持平均功率以可接受的级别重试时的耗散。在时间T2时输出启动一个正常的软启动循环，输出尝试斜坡。如果短路仍然存在，并且电流达到OCSET软启动斜坡期间的任何时间，跳闸点输出将关闭，并返回时间T0以再次延迟循环。因此，重试周期是两个虚拟软启动周期加上一个变量1（这取决于每次都使传感器跳闸）。图5显示了一个示例输出在关闭之前大约是一半向下；因此，重试（或打嗝）时间将在附近17ms。最小值名义上应为13.6ms最长20.4ms。如果短状态最终消除，在下一个T2周期，输出应正常上升。启动到一个短路负载看起来与重试进入相同同样的短路负载。在这两种情况下，OCP总是软启动时启用；一旦跳闸，将进入重试状态（打嗝）模式。重试周期将始终有两个虚拟超时，加上实际软启动时间的任何部分在检测和关闭之前通过；此时逻辑立即开始新的两个虚拟周期超时。
输出电压选择输出电压可以编程为0.6伏的内部参考电压，直至车辆识别号电源。这个ISL6545可以在零负载下以接近100%的占空比运行，但是上MOSFET的rDS（ON）将有效地限制在随着负载电流的增加，一些更小的东西。另外OCP（如果启用）也将限制最大有效负载循环。外部电阻分压器用于缩放输出相对于内部参考电压的电压，并将其馈送返回到误差放大器的反向输入。见典型应用示意图见第2页，以了解更多详细信息；RS是上电阻器；ROFFSET（缩写为RO below）是放低一点。RS的建议值为1-5kΩ（±1%为了准确起见），然后根据方程式如下。因为RS是补偿电路的一部分（参见反馈补偿部分），通常更容易改变ROFFSET以改变输出电压；这样补偿计算不需要重复。如果VOUT=0.6V，则ROFFSET可以保持打开状态。输出电压低于0.6V是不可用的。
输入电压注意事项
第2页的典型应用图显示VCC为5V（±10%）或12V（±20%）；在每种情况下，栅极驱动器使用VCCLGATE和BOOT/UGATE的电压。此外，VCC是允许在6.5V到14.4V的任何地方工作最大值。在5.5V和6.5V之间的VCC范围不是考虑到长期可靠性的原因，但过渡通过它达到6.5V以上的电压是可以接受的。有一个内部5V的偏压调节器；它在5.5和6.5V；POR之后的一些延迟允许在软起动斜坡开始前，典型的电源电压上升到6.5V以上。这样可以防止干扰输出，由于内部调节器打开或关闭。如果转换缓慢（不是阶跃变化），干扰应尽量少。所以尽管建议是不要在通过此区域的转换过程中启用输出，它可能可以接受。用户应该监视他们的申请，看看有没有问题。上MOSFET的VIN可以共享相同的电源作为VCC，但也可以单独供应或其他来源，如其他监管机构的输出。如果VCC供电首先向上，到初始化完成后，软启动将无法斜坡输出，输出稍后将跟随应用时的车辆识别号斜坡。如果不需要，那么更改供应的顺序，或使用COMP/SD引脚禁用VOUT，直到两个电源都准备好。图6显示了这种情况下的一个简单序列器。如果VCC先通电，Q1关，R3拉VCC转问题2打开，使ISL6545处于关闭状态。当车辆识别号转动时打开时，电阻分压器R1和R2确定Q1何时转动打开，这将关闭第2季度，并释放关闭。如果车辆识别号先通电，Q1将打开，关闭Q2；因此ISL6545VCC一出现就会启动。不切实际的旅行点是0.4V标称电压，因此各种NFET或NPN甚至一些逻辑集成电路也可以用作Q1或Q2；但是Q2关闭时必须为低泄漏（排水管或集水器打开）以免干扰COMP输出。问题2也应该放置在COMP/SD引脚附近。
车辆识别号范围可低至~1V（对于车辆识别号，低至0.6伏参考电压）。最高可达20伏低于车辆识别号）。高车辆识别号运行有一些限制电压。高车辆识别号首先要考虑的是最大启动时间电压36V。车辆识别号（如相位所示）加上VCC（启动电压-减去二极管压降），加上任何响铃（或其他启动销上的瞬态电压必须小于36V。如果车辆识别号为20V，这将VCC plus铃声限制为16V。高车辆识别号的第二个考虑因素是（启动-VCC）电压；必须小于24伏BOOT=VIN+VCC+铃声，减少到（VIN+铃声）必须小于24伏。因此根据典型电路，最大20伏车辆识别号是一个很好的开始假设；用户应该验证在他们的特殊应用中振铃。高车辆识别号的另一个考虑因素是占空比。非常低占空比（例如20伏输入到1.0伏输出，占空比为5%）要求组件选择与该选择兼容（例如低rDS（ON）低MOSFET和良好的LC输出过滤器）。在另一个极端（例如，20V输入到12V输出），上面的MOSFET需要低rDS（开）。此外，如果占空比过高，会影响过电流取样时间。在所有情况下，输入和输出电容器而且两个mosfet都必须根据当前的电压进行额定。开关频率开关频率是固定的300或600千赫，取决于所选的零件号（ISL6545为300kHz；ISL6545A为600kHz；通用名称“ISL6545”可能适用在本文档的其余部分中，除非选择频率）。但是，所有其他提到的时间（POR延迟、OCP采样、软启动等）独立于时钟频率（除非另有说明）。启动刷新如果磨牙长时间处于开启状态时间，启动电容器上的电荷会开始下降，提高上MOSFET的rDS（ON）。6545号岛检测长时间磨损（标称100微秒）的电路，并强制LGATE在一个时钟周期内升高，这会让启动电容器有时间充电。
另外，OCP电路有一个LGATE脉冲展宽器（以确保采样时间足够长），这也可以帮助刷新启动。但如果OCP被禁用（无电流感应电阻），常规启动刷新电路仍将活跃。
电流下沉
ISL6545集成了一个MOSFET穿透一种允许转换器吸收电流的保护方法以及源电流。当在已知ISL6545的情况下设计一个转换器转换器可能会吸收电流。当转换器下沉电流时，它表现为调节输入电压的升压变换器。这个意味着转换器正在向VCC中注入电流为ISL6545提供偏置电压的导轨。如果有的话无处可去，如其他VCC轨道上的负载，通过电压限制保护VCC总线上的电容会吸收电流。这种情况将允许电压水平增加了VCC铁路。如果钢轨的电压水平为提升到超过最大额定电压的水平在ISL6545中，IC将经历一个不可逆转的如果发生故障，转换器将不再工作。确保电流有一条路径轨道上的电容将防止这种故障模式。
应用指南
布局注意事项
在任何高频开关变换器中，布局都是非常很重要。将电流从一个电源设备切换到另一个电源设备可以在互连连接线和电路痕迹。这些互连阻抗应通过使用宽的，短路的印刷电路痕迹。关键部件应尽可能靠近地面平面施工或单点接地。
图7显示了转换器的关键功率组件。为了最小化电压超调，互连电线用粗线表示的应该是地面或电源的一部分印刷电路板上的平面。所示部件应尽可能靠近。请注意电容器CIN和CO可以分别代表许多物理电容器。为了获得最佳效果，请将ISL6545定位在mosfet，Q1和Q2。MOSFET的电路轨迹必须调整ISL6545的门和源连接的大小以处理高达1A的峰值电流。
图8显示了需要额外的布局考虑。使用单点和地平面所示电路的结构。尽量减少泄漏COMP/SD引脚上的电流路径并定位电阻器，ROSCET靠近COMP/SD管脚，因为内部电流源只有20μA。提供本地VCC去耦在VCC和GND引脚之间。定位电容器，CBOOT尽可能接近启动和相位引脚。全部用于反馈补偿的组件（未显示）应尽可能靠近IC。
反馈补偿
本节重点介绍需要外部补偿的电压模式控制器的设计考虑。地址a广泛的应用，3型反馈网络推荐，如图9顶部所示。图9还突出显示了同步整流buck变换器，适用于ISL6545电路。输出电压（VOUT）调节到参考电压，VREF。误差放大器输出（COMP pin将电压）与振荡器（OSC）改进的锯齿波进行比较，以提供脉冲宽度调制波相位节点处的车辆识别号振幅。脉冲宽度调制波是由输出滤波器（L和C）平滑。输出滤波器电容器组的等效串联电阻用串联电阻E。