【IC】 长工微新推超高功率密度的同步全开关模式转换器IS6630A/C/D,以超小体积实现三路输出电压

2023-03-06 长工微电子公众号
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新型终端应用的诞生及爆发,拉动数据存储需求持续增长,促使SDRAM不断迭代置换,高效稳定的电源管理芯片显得愈发重要。长工微电子推出全集成、超高功率密度的同步全开关模式转换器IS6630AIS6630CIS6630D,以超小体积实现三路输出电压,提供DDR供电一体化电源解决方案,为终端提供更加高效、低功耗的工作环境。


方案简介

IS6630A/C/D全开关模式转换器,采用3mm*3mm*0.85mm QFN封装,可为SDRAM提供超高功率密度的一体化电源解决方案,内含固定LDO输出,支持宽输入电压(4.5V~22V)并提供高达10A的连续输出电流。产品特征如下:

图1 IS6630A/C/D全开关模式转换器


●IS6630A具有全集成的VDDQ(BUCK),VTT(LDO),VPP(LDO)及VTTREF电源通道;IS6603C/D具有全集成的VDDQ(LDO),VDD1(LDO),VDD2(BUCK)电源通道

●采用TCOTTM控制模式,实现快速瞬态响应

●10A的连续输出电流

●开关频率:500kHz/700kHz

●优秀的负载调整率和线性调整率,精度达1%

●在VIN=12V,VOUT=1.2V条件下,负载范围内效率可达92%以上

●支持内部软启动,可编程谷值限流

●内部集成OCP,NOCP,OVP,UVLO,OTP等保护功能


技术优势

1.控制环路简单,瞬态响应速度快

IS6630A/C/D使用长工微专利TCOTTM控制模式,直接比较FB与REF,以此调节输出电压,反馈线路无需做复杂的补偿,不存在RC网络延迟;同时控制环路能对输出电压变化进行快速响应,无需等待时钟来临,因此不存在时钟延迟,仅使用少量陶瓷电容即可实现极快的瞬态响应速度。下图为电流模式控制与COT控制模式的瞬态响应对比示意图,显然COT控制模式要快得多。

图2 电流模与COT的瞬态响应对比示意图


2.斜坡补偿,支持全陶瓷输出电容

IS6630A/C/D于芯片内部集成了斜坡补偿网络即RAMP信号,该信号叠加在FB上,以此模拟ESR的阻性纹波作用,避免发生“多脉冲振荡”不稳定现象,使用全陶瓷电容即可稳定工作,节省空间的同时降低了成本。


3.内置积分器,输出电压精度高

IS6630A/C/D引入慢速数字积分器持续对参考电压REF做修正,以此提高输出电压精度,消除COT存在的半纹波偏差。该数字积分器也使得IS6630A/C/D具有良好线性度,在不同的负载电流、输入电压下,输出电压精度高达±1%。

图3 IS6630A的线性调整曲线图

图4 IS6630A的负载调整曲线图


4.高效率,低功耗

得益于集成MOS管低导通电阻及驱动电路的技术优化,IS6630A/C/D在VIN=12V,VOUT=1.2V条件下,效率可高达92%。轻载条件下,芯片固定为DCM模式,进一步降低芯片的功耗,提高芯片整体工作效率。此外IC还具有USM 超声波模式:与普通的DCM模式相比,多开启一次低侧MOS管,开关频率得到显著提高,避免IC在DCM模式工作时轻载开关频率落入人耳声频范围内,出现明显的可闻噪声。

图5 IS6630A/C/D的效率曲线示意图


系列选型

IS6630A/C/D支持-40至+125℃环境温度,适用于数据传输率/宽输出电压范围的笔电、服务器、数据中心等领域。IS6630可提供多种三路输出电压选择,有利于终端应用工程师根据不同的应用场景进行多样化方案设计。

图6 IS6630A/C/D 具体应用分类及所需电压表 


应用场景实例

笔记本电脑主板的输入电压由电池规格及适配器决定,一般笔记本适配器电压为19V,电池可分为3S(9V~13.2V),4S(12V~17.6V)。下面以4S电池供电的笔记本主板为例,介绍一下IS6630A为DDR4供电的应用设计实例:


应用条件:VIN=12V~19V,VOUT=1.2V(Imax=10A),VTT=0.6V(Imax=1A),VPP=2.5V(Imax=1A),Load Step: 0A~7A&3A~10A,PKPK of VOUT≤120mV(±5%)。


首先选择开关频率,IS6630A开关频率分别为500kHz和700kHz,一般情况下建议选择700kHz;


其次确定电感值,按照电感电流纹波为满载输出电流的20%~40%取值,本应用满载电流为10A,则电感电流纹波的取值范围为2A~4A。根据公式∆IL={(VIN-VOUT)/L}*TON,当VOUT=1.2V,Fsw=700kHz,VIN=12V时,电感取值范围为0.39μH~0.77μH,当VIN=19V,电感取值范围为0.4μH~0.8μH,最终选择电感感值为0.68μH;


最后,根据长工微所提供的design tool,分别为VDDQ,VTT,VPP选用合适的输出电容。此处VDDQ选用6颗22uF的陶瓷电容,VTT选用1颗4.7μF和1颗22μF的陶瓷电容并联使用,VPP选用1颗1μF和1颗47μF的陶瓷电容并联使用。至此,此应用的关键参数已确定完毕,下图为对应的实测波形:

Load Transient

VIN=19V,VOUT=1.2V,LOAD3A~10A 1A/us, PKPK of VOUT=66mV


Vo Ripple

VIN=19V,VOUT=1.2V,LOAD=10A,PKPK of VOUT=10mV


JITTER of LOAD=5A


Power on by EN2


Power off by EN2


授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
技术资料,数据手册,3D模型库,原理图,PCB封装文件,选型指南来源平台:世强硬创平台www.sekorm.com
现货商城,价格查询,交期查询,订货,现货采购,在线购买,样品申请渠道:世强硬创平台电子商城www.sekorm.com/supply/
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