XXYY K1310ПН1У

Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Микросхема понижающего преобразователя напряжения
Основные характеристики микросхемы:
FBSEL
Ucc
COMP
IN
IN
IN
IN
IN
•
•
•
15
22
LX
FB
24
LX
REF
1
LX
3
GND
SS
/SHDN
TOFF
PGND
PGND
PGND
PGND
LX
LX
PGND
K1310ПН1У
XXYY
14
10
11
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Входное напряжение от 3,0 В до 5,5 В
Ток нагрузки до 1,5А
Фиксированные
(3,3 В/2,5 В/1,1 В)
и
регулируемые (от 1,1 В до UIN) выходные
напряжения
Выходная точность: 3%
Ток потребления холостого хода: не более
400 мкА
Обратная связь по току
Синхронный выпрямитель
Рабочая частота: до 400 кГц
Встроенная защита от короткого замыкания
Встроенная тепловая защита
Режим микропотребления
Регулируемый мягкий запуск схемы
Рабочий диапазон температур:
XX – год выпуска
YY – неделя выпуска
Обозначение
1310ПН1У
К1310ПН1У
К1310ПН1АУ
Примечание. Микросхема К1310ПН1АУ является полным
К1310ПН1У с другим температурным диапазоном.
Диапазон
минус 60 – 85 °С
минус 60 – 85 °С
0 – 70 °С
аналогом микросхемы
Тип корпуса:
- 24-х выводной металлокерамический корпус Н06.24-2В
Общее описание и области применения микросхемы
Микросхема 1310ПН1У - индуктивный понижающий преобразователь
напряжения, изготавливаемый по КМОП технологическому процессу и обладающий
рядом улучшенных параметров.
Некоторые параметры такие как: частота преобразования до 350 кГц, обратная связь
по току, 100% коэффициент заполнения, режимы ШИМ и ЧИМ значительно
расширяют область применения данной микросхемы.
Обладая высокой частотой преобразования, микросхема 1310ПН1У может
применяться в малогабаритных DC-DC источниках питания с относительно высокой
нагрузочной способностью – 1,5 А. Динамические характеристики преобразователя
позволяют использовать совместно с ним индуктивности малых номиналов.
Использование микросхемы 1310ПН1У как традиционного импульсного
источника питания дает преимущества в сравнении с классическими линейными
регуляторами напряжения.
© ЗАО «ПКК Миландр»
ТСКЯ.431329.001СП
Версия 2.4 от 08.07.2010
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Описание выводов
Таблица 1
Вывод
Условное
обозначение
1, 2, 3, 23,
24
LX
4, 5, 6, 7, 8
PGND
«Общий» для встроенного NMOS силового ключа
9
TOFF
Выбор времени выключения
10
SHDN
Выключение схемы. При подаче низкого уровня
напряжения на вывод отключаются источник опорного
напряжения, схема управления и встроенные
выходные MOSFET тр-ры. При подаче высого уровня
напряжения на вывод или соединения с UCC схема
работает в нормальном режиме
11
SS
12
GND
«Общий»
13
REF
Выход источника опорного напряжения
14
FB
15
FBSEL
16
UCC
17
COMP
18, 19, 20,
21, 22
IN
© ЗАО «ПКК Миландр»
Описание
Вывод стоков PMOS NMOS силовых ключей
Плавный запуск
Вход обратной связи для обоих режимов работы с
фиксированным и с настраиваемым выходным
напряжением
Вход выбора типа обратной связи
Напряжение питания
Коррекция интегратора
Вход для встроенного PMOS силового ключа
ТСКЯ.431329.001СП
2
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Структурная блок-схема микросхемы
SS
Блок
плавного
запуска
Датчик
тока
IN
FB
FBSEL
Блок
выбора
режима
Усилитель
ошибки
ШИМ/ЧИМ
формирователь
Выходной
каскад
LX
PGND
TOFF
COMP
SHDN
Блок
опорного
напряжения
и токов
REF
UCC
GND
Рисунок 1 Структурная блок-схема
Примечание
Все элементы схемы имеют электрическую связь с соответствующими контактными
площадками
Описание функционирования микросхемы
Микросхема индуктивного понижающего преобразователя включает блок
Широко-импульсной модуляции (ШИМ) и управления, источник опорного напряжения,
усилитель ошибки, выходной каскад и датчик тока. В свою очередь блок ШИМ и
управления состоит из блока плавного запуска и (ШИМ)/частотно-импульсный (ЧИМ)
формирователя.
После подачи напряжения питания UСС блок плавного запуска начинает
заряжать постоянным током внешний конденсатор С6, напряжение которого
определяет максимальный выходной ток преобразователя. Таким образом, заряд
выходного конденсатора С7 происходит без перегрузок по току. Напряжение на входе
FBSEL блока выбора режима коммутирует внутренний резистивный делитель
обратной связи. Соединение входа FBSEL c выходом REF или «Общий»
обеспечивает номинальное напряжение 1,1 В на выходе схемы включения,
подключение входа FBSEL к шине «Питание» UCC дает выходное напряжение 2,5 В, а
неподключенное состояние входа FBSEL приводит к выходному напряжению 3,3 В.
Выходное напряжение может быть установлено внешним резистивным
делителем подключенным к выводу FB. Вход FBSEL соединен c выходом REF или
«Общий». Типовая схема включения микросхемы в режиме регулируемого выходного
напряжения устанавливаемого внешним резистивным делителем приведена на
рисунке 3.
Источник опорного напряжения вырабатывает стабильное напряжение 1,1 В на
выход REF микросхемы, а также опорные токи для функционирования всех блоков
преобразователя.
Усилитель ошибки сравнивает опорное напряжение с напряжением обратной
связи, поданным на вход FB, (или его частью) и вырабатывает сигнал управления
для ШИМ/ЧИМ формирователя. При токах нагрузки менее 200 мА микросхема
работает в более экономичном ЧИМ режиме, в другом случае обеспечивается ШИМ
© ЗАО «ПКК Миландр»
ТСКЯ.431329.001СП
3
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
режим. К выводу COMP подключается внешний конденсатор частотной компенсации
С3.
Выходной каскад содержит мощные р-канальный проходной транзистор и
n-канальный транзистор синхронного выпрямителя, имеющим встроенный диод
между подложкой и стоком.
Датчик тока обеспечивает в преобразователе обратную связь по выходному
току, что повышает устойчивость и улучшает динамические свойства микросхемы.
Внешний резистор R2 регулирует частоту коммутации преобразователя fS .
Внешняя индуктивность L1 совместно с конденсатором С7 образует
сглаживающий фильтр, выбор номиналов этих элементов определяет уровень
пульсаций выходного напряжения преобразователя.
Внешний резистор R1 и конденсатор С4 фильтруют напряжение питания схемы
от помех.
Подключение входа SHDN к шине «Общий» переводит микросхему в режим
микропотребления, выходное напряжение при этом не вырабатывается.
Для типовых применений рекомендуется использовать компоненты с указанными
в таблице 8 значениями. Формулы приведены для ориентировочного расчета.
Общие рекомендации и этапы проектирования следующие:
1) Выбирается желаемая частота коммутации fS в ШИМ режиме (когда
ILOAD>200 мА), рекомендуемая частота около 300 кГц
2) Выбирается время сохранения сигнала tV как функция входного напряжения,
выходного напряжения и частоты коммутации.
3) Выбирается номинал резистора подключенного к выводу TOFF R2 как функция
времени сохранения сигнала
4) Выбираются параметры катушки индуктивности как функции выходного
напряжения, времени сохранения сигнала и амплитуды переменного тока
протекающего через катушку индуктивности.
Выбор времени сохранения сигнала
Время сохранения сигнала в ШИМ режиме (когда ILOAD>200 мА) определяется по
следующей формуле:
tV=(UIN-UO-UPMOS)/ fS•(UIN-UPMOS+ UNMOS)
(1)
где:
UIN-входное напряжение;
UO-выходное напряжение;
UNMOS-напряжение падающее на NMOS силовом встроенном транзисторе;
(2)
UNMOS= ILOAD•RON_N
UPMOS-напряжение падающее на PMOS силовом встроенном транзисторе;
UPMOS= ILOAD•RON_P
(3)
fS-частота коммутации в ШИМ режиме (когда ILOAD>200 мА).
Выбор резистора на выводе TOFF
Значение сопротивления резистора RTOFF определяется по следующей формуле:
RTOFF = (tV-0,07) • 150/1,26 (кОм)
(4)
где:
RTOFF -сопротивление резистора в килоомах
tV-время сохранения сигнала в микросекундах
Рекомендуемые значения сопротивления для RTOFF лежат в диапазоне от 39 кОм до
470 кОм, при tV от 0,4 мкс до 4 мкс.
© ЗАО «ПКК Миландр»
ТСКЯ.431329.001СП
4
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Выбор параметров катушки индуктивности
Для выбора катушки индуктивности необходимо определить
параметра:
- значение индуктивности;
- значение пикового тока;
- значение сопротивления катушки по постоянному току.
три
основных
Значение индуктивности определяется по следующей формуле:
L=UO• tV/(ILOAD•LIR)
(5)
IP=1,125•ILOAD
(6)
где:
UO-выходное напряжение;
tV-время сохранения сигнала;
ILOAD-максимальный постоянный ток через нагрузку;
LIR-отношение амплитуды переменного тока, протекающего через катушку
индуктивности к максимальному постоянному току через нагрузку, рекомендуемое
значение LIR=0,25 соответствует тому, что значение пикового тока протекающего
через катушку индуктивности в 1,125 раз больше значения постоянного тока через
нагрузку. Более высокие значения LIR позволяют применить катушку с меньшей
индуктивностью, но это приведёт к большим потерям и пульсациям. Значение
LIR=0,25 является компромиссом между габаритами катушки и потерями.
Таким образом, при LIR=0,25 значение пикового тока протекающего через
катушку индуктивности определяется следующей формулой:
В общем случае значение пикового тока протекающего через катушку
индуктивности определяется по следующей формуле:
IP=ILOAD+UO• tV/(2•L)
где:
ILOAD- значение максимального постоянного тока через нагрузку;
UO-выходное напряжение;
tV-время сохранения сигнала;
L-значение индуктивности.
(7)
Катушку индуктивности следует выбирать с током насыщения не менее
пикового тока.
Для минимизации потерь, катушка индуктивности выбирается с наименьшим
сопротивлением по постоянном току.
© ЗАО «ПКК Миландр»
ТСКЯ.431329.001СП
5
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Типовая схема включения микросхемы
18
G1
19
20
+
C1
R1
C4
21
22
16
C2
IN
IN
IN
IN
IN
UCC
15 FBSEL
10
SHDN
17
COMP
09 TOFF
13 REF
C3
11
R2
C5
SS
D
LX
LX
LX
LX
LX
FB
01
02
UO1-O3
L1
03
23
24
14
PGND 04
05
PGND
06
PGND
PGND 07
08
PGND
12
GND
+
C7
C6
Рисунок 2 Типовая схема включения микросхемы
D
G1
L1
С1–С7
R1, R2
–микросхема;
– источник постоянного напряжения (3,0 – 5,5) В;
– индуктивность, L1 – согласно формулы (5);
– конденсаторы; C1= C7= 100 мкФ ± 5 %, 16 В;
С2= 470 пФ ± 5 %;
С3= 2,2 мкФ ± 5 %;
С4= С5= 1 мкФ ± 5 %;
С6= 0,01 мкФ ± 5 %;
– резисторы;
R1= 10 Ом ± 1%, 0,125Вт;
R2– согласно формулы (4).
© ЗАО «ПКК Миландр»
ТСКЯ.431329.001СП
6
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
G1
+
C1
R1
C4
18
19
20
21
22
16
C2
IN
IN
IN
IN
IN
UCC
15 FBSEL
10
SHDN
17
COMP
09
TOFF
13 REF
C3
11
R2
C5
SS
D
LX
LX
LX
LX
LX
01
02
03
23
24
L1
14
FB
PGND 04
05
PGND
06
PGND
07
PGND
08
PGND
12
GND
UO1-O3
R3
C7
R4
C6
Рисунок 3 Типовая схема включения микросхемы в режиме регулируемого
выходного напряжения устанавливаемого внешним резистивным делителем
D
G1
L1
С1–С7
– микросхема;
– источник постоянного напряжения (3,0 – 5,5) В;
– индуктивность, L1 – согласно формулы (5);
– конденсаторы; C1= C7= 100 мкФ ± 5 %, 16 В;
С2= 470 пФ ± 5 %;
С3= 2,2 мкФ ± 5 %;
С4= С5= 1 мкФ ± 5 %;
С6= 0,01 мкФ ± 5 %;
– резисторы;
R1= 10 Ом ± 1%, 0,125 Вт;
R2– согласно формулы (4);
R3=R1•(UO/UREF –1)
R4= 50 кОм ± 1%, 0,125 Вт.
R1 – R4
(8)
Таблица 2* – Пример выбор элементов L1, R2 в зависимости от напряжения питания
и выходного напряжения, для IO max= 1,5 А, fS= 300 кГц.
UO1, UO2, UO3, В
L1, мкГн
R2, кОм
UCC
5,0
3,3
6,0
120
5,0
2,5
6,8
180
5,0
1,8
6,8
240
5,0
1,5
6,0
270
3,3
2,5
3,3
82
3,3
1,8
4,7
180
3,3
1,5
4,7
200
Примечание. Элементы L1, R2 приведены в таблице ориентировочно и
определяются разработчиком в зависимости от напряжения питания и тока нагрузки.
© ЗАО «ПКК Миландр»
ТСКЯ.431329.001СП
7
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Предельно допустимые характеристики микросхемы
Таблица 2
№
п/п
1
2
3
4
5
6
Наименование
параметра
Напряжение питания
Входное напряжение
на выводах IN
Входное напряжение
низкого уровня на
выводе 10
Входное напряжение
высокого уровня на
выводе 10
Максимальный
выходной ток
Частота коммутации
при UCC= UI= 3,3 B,
FBSEL= GND
ПредельноОбозначение допустимый режим
параметра
Не
Не более
менее
Предельный
режим
Не
Не
менее
более
Ед-цы
измер
UCC
3,0
5,5
-
6,0
В
UI
3,0
5,5
–
6,0
В
UIL
0
0,1•UCC
–
–
В
UIH
0,9•UCC
UCC
–
–
В
IO mах
-
1,5
-
1,7
А
fS
100
400
–
–
кГц
Стойкость к воздействию статического электричества 2 кВ.
© ЗАО «ПКК Миландр»
ТСКЯ.431329.001СП
8
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Электрические параметры микросхемы
№
п/п
Наименование
параметра
Обозначение
параметра
1
UO1
Выходное
напряжение
UO2
UO3
2
Опорное
напряжение
3 Регулируемое
значение выходного
напряжения
4 Входной ток по
выводу FB
5 Ток потребления в
режиме холостого
хода
6 Ток срабатывания
схемы защиты
7 Время сохранения
сигнала
8 Сопротивление в
открытом состоянии
р - транзистора
9 Сопротивление в
открытом состоянии
n - транзистора
10 Температура
срабатывания
защиты
11 Температура
отпускания защиты
12 Гистерезис
температур
срабатывания/отпус
кания
© ЗАО «ПКК Миландр»
UREF
Условия
измерения
ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO,
UCC= UI= (4–5,5) B,
FBSEL= не подключен
ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO,
UCC= UI= (3–5,5) B,
FBSEL= UCC
ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO,
UCC= UI= (3–5,5) B,
FBSEL= REF
UCC= UI= 3,3 B, FBSEL= GND
Таблица 3
Норма
Ед-цы
параметра
измер
Мин. Макс.
3,245
3,42
2,45
2,6
1,05
1,15
1,07
1,13
В
UI
В
0
300
нА
-
400
мкА
UR
ILOAD=0 A, UCC= UI= (3,0–5,5) B,
UREF
FBSEL= REF
II_FB
UCC= UI= 3,3 B, UFB= 1,2 В,
FBSEL= GND
В
IСС
UCC= UI= 3,3 B, UFB= 3,3 В
IIK
UCC= UI= 3,3 B, FBSEL= GND
1,70
3,65
А
tV
RTOFF=400 кОм
2,5
5,0
мкс
RON, P1
ILX= 0,5 А UСС = UI = 4,5 В
-
150
RON, P2
ILX= 0,5 А, UСС = UI = 3,0 В
-
200
RON, N1
ILX= 0,5 А UСС = UI = 4,5 В
-
200
RON, N2
ILX= 0,5 А UСС = UI = 3,0 В
-
200
мОм
мОм
TTHP
160
ºС
TTHN
105
ºС
∆TTH
55
ºС
ТСКЯ.431329.001СП
9
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Типовые зависимости
,В
O
, В 3,375
3,352
O
U1
U1
3,35
3,37
3,365
3,348
3,36
3,346
3,355
3,344
3,35
3,342
3,345
3,34
3,34
3,338
3,335
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
UCC , В
2,552
Рисунок 5 Зависимость выходного
напряжения от температуры
при ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO, UCC= UI=
(4,0–5,5) B, FBSEL= не подключен
UO2 , В
UO2 , В
Рисунок 4 Зависимость выходного
напряжения от напряжения питания
при ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO, UCC= UI= (4,0–
5,5) B, FBSEL= не подключен
T, 0C
2,55
2,552
2,55
2,548
2,548
2,546
2,546
2,544
2,544
2,542
2,542
2,54
2,54
2,538
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
2,538
-80
UCC, В
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
T, 0 C
Рисунок 7 Зависимость выходного
напряжения от температуры
при ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO, UCC= UI=
(3,0–5,5) B, FBSEL= UCC
1,12
UO3 , В
UO3 , В
Рисунок 6 Зависимость выходного
напряжения от напряжения питания
при ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO,
UCC= UI= (3,0–5,5) B, FBSEL= UCC
1,118
1,2
1
1,116
0,8
1,114
0,6
1,112
0,4
1,11
0,2
1,108
1,106
0
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
UCC , В
Рисунок 8 Зависимость выходного
напряжения от напряжения питания
при ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO,
UCC= UI= (3,0–5,5) B, FBSEL= REF
© ЗАО «ПКК Миландр»
100
T, 0C
Рисунок 9 Зависимость выходного
напряжения от температуры
при ILOAD=(0–1,5) A, UFB= UO, UCC= UI=
(3,0–5,5) B, FBSEL= REF
ТСКЯ.431329.001СП
10
1,1012
UREF , В
UREF , В
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
1,101
1,103
1,102
1,101
1,1008
1,1006
1,1
1,1004
1,099
1,1002
1,098
1,1
1,097
1,096
1,0998
3
3,5
4
4,5
5
5,5
-80
6
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
UCC, В
Рисунок 11 Зависимость опорного
напряжения от температуры
при UCC= UI= 3,3 B, FBSEL= GND
ICC , мкА
Рисунок 10 Зависимость опорного
напряжения от напряжения питания
при FBSEL= GND
ICC , мкА
100
T, 0C
330
350
300
320
250
310
200
300
150
290
100
280
50
270
3
3,5
4
4,5
5
5,5
0
6
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
UCC, В
Рисунок 13 Зависимость тока
потребления в режиме холостого хода от
температуры при UCC= UI= 3,3 B, UFB=
1,2 В
600
5
fS , кГц
tV , мкс
Рисунок 12 Зависимость тока
потребления в режиме холостого хода
от напряжения питания при 25 °С
100
T, 0 C
4,5
500
4
3,5
400
3
300
2,5
2
200
1,5
1
100
0,5
0
0
0
100
200
300
400
500
0
600
100
200
300
400
500
Uo3=1,1В
Uo2=2,5В
Uo1=3,3В
Uo3=1,1В
Рисунок 14 Зависимость времени
сохранения сигнала от значения
сопротивления резистора на выводе
TOFF
© ЗАО «ПКК Миландр»
600
RTOF F , кОм
R TOFF, кОм
Uo2=2,5В
Uo1=3,3В
Рисунок 15 Зависимость частоты
коммутации от значения
сопротивления резистора на выводе
TOFF
ТСКЯ.431329.001СП
11
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
3,0 max
0,2 -0,07
Габаритный чертеж микросхемы
В
24 выводов 0,37 -0,07
Т 0,155 М
М
14
23
24
1
+0,28
Зона ключа
5,2 -0,18
3 X 1,0 = 3,0
15
22
1
24
2
11
1,0
15,88 max
Вид В
Ключ
3
10
9,2
1,0
+0,28
-0,18
7 X 1,0 = 7,0
17,48 max
Рисунок 16 Габаритный чертеж микросхемы в корпусе Н06.24-2В
Информация для заказа
Обозначение
микросхемы
Маркировка
1310ПН1У
1310ПН1У
Н06.24-1В
минус 60 – 85 °С
К1310ПН1У
К1310ПН1У
Н06.24-1В
минус 60 – 85 °С
К1310ПН1АУ
К1310ПН1У
•
Н06.24-1В
0 – 70 °С
Тип корпуса
Температурный
диапазон
Микросхемы с приемкой «ВП» маркируются ромбом.
Микросхемы с приемкой «ОТК» маркируются буквой «К».
© ЗАО «ПКК Миландр»
ТСКЯ.431329.001СП
12
Спецификация 1310ПН1У, К1310ПН1У
Лист регистрации изменений
№
п/п
Дата
Версия
1
02.04.2010 2.2
2
3
27.04.2010 2.3
08.07.2010 2.4
© ЗАО «ПКК Миландр»
Краткое содержание изменения
№№
изменяемых листов
№№
новых
листов
Корректировка на основании планового
1, 2, 12
пересмотра документации
Замена логотипа
1
1. Изменен рис. 3
7
2. Приведены в соответствие с ТУ
10, 12
рис. 4-15
ТСКЯ.431329.001СП
13