物聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴、小型便攜設(shè)備等市場需求不斷升級，消費者追求更小、更輕薄、待機時間更長的電子產(chǎn)品，高容量小尺寸的元器件需求持續(xù)攀升。遠(yuǎn)翔推出創(chuàng)新超小封裝的FP7153芯片，采用DFN-10L封裝能夠使Flash在客戶產(chǎn)品的PCB占用面積縮小80%，節(jié)省材料成本。

FP7153功能描述

控制回路

FP 7153是一款高效能電流模式同步降壓穩(wěn)壓器 。主開關(guān)（P溝道MOSFET )和同步開關(guān)（N溝道 MOSFET )均內(nèi)置。通過電流模式工作，PWM占空比由誤差放大器輸出和峰值電感電流共同控制。每個周期 開始時，振蕩器開啟P-MOSFET開關(guān)，將電流從V輸入源至SW輸出。隨后，芯片開始比較電感電流與誤差 放大器輸出。一旦電感電流i大于誤差放大器輸出，P-MOSFET開關(guān)即關(guān)閉。當(dāng)負(fù)載電流增加時，反饋電壓 FB將略微下降。這導(dǎo)致誤差放大器輸出更高的電流水平，直到上述峰值電感電流達(dá)到相同水平。此時，輸出電壓可以維持在同一水平。

當(dāng)topP-MOSFET開關(guān)關(guān)閉時，bottom同步N-MOSFET開關(guān)打開。

一旦電感電流反向，上下MOSFET都將關(guān)斷，使SW引腳進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。

FP7153的電流模式控制回路還包括斜率補償， 以抑制高占空比下的次諧波振蕩。該斜率補償是通過在電感電流信號中添加一個補償斜坡來實現(xiàn)的。

LDO模式

FP7153的最大占空比可以達(dá)到100% 。這意味著驅(qū)動器的主開關(guān)在整個時鐘周期內(nèi)都處于導(dǎo)通狀態(tài)。 一旦占空比達(dá)到100% ，反饋路徑就不再控制輸出電壓。輸出電壓將是輸入電壓減去主開關(guān)電壓降。

過流保護(hù)

FP 7153通過逐周期限制主開關(guān)峰值電流周期。當(dāng)發(fā)生過流時，芯片將關(guān)閉主開關(guān)并打開同步開關(guān)，直到下一個周期。

熱保護(hù)

當(dāng)內(nèi)部接點溫度達(dá)到150℃時，F(xiàn)P7153將自動關(guān)閉， 以保護(hù)部件和系統(tǒng)。

元器件選擇推薦

輸入電容選擇

輸入電容必須連接到FP7153的VIN引腳和GND引腳， 以保持穩(wěn)定的輸入電壓并過濾脈沖輸入電流。

輸入電容的電壓等級必須大于最大輸入電壓加上紋波電壓。

在開關(guān)模式中，降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電流是不連續(xù)的。高壓側(cè)MOSFET的源電流波形為方波。為了防止 大的電壓瞬變，必須使用低ESR輸入電容器，其尺寸應(yīng)適應(yīng)最大均方根電流。輸入電容器電流的均方根值可以通過以下公式計算：

可以看出，當(dāng)V O為V IN的一半時，C IN處于最壞的電流應(yīng)力下，C IN的最壞電流應(yīng)力為I O_MAX/2。

電感器選擇

電感器的值是根據(jù)所需的紋波電流來選擇的。較大的電感器會產(chǎn)生較低的紋波電流，而較小的電感器 則會導(dǎo)致較高的紋波電流。然而，較大的電感器具有更大的物理尺寸、更高的串聯(lián)電阻和/或更低的飽和電 流。根據(jù)經(jīng)驗，該值應(yīng)使電感器的峰峰值紋波電流達(dá)到最大負(fù)載電流的10%~20% 。 電感值可以通過以下方式計算：

電感器紋波電流可按以下方法計算：

選擇一個在最壞負(fù)載條件下不會飽和的電感器，即負(fù)載電流加上峰值電感紋波電流的一半，即使在最高工作溫度下也是如此。峰值電感電流為：

不同形狀和風(fēng)格的電感器可從制造商處獲得。屏蔽電感器體積小，輻射電磁干擾少，但價格高于非屏蔽電感器。選擇取決于電磁干擾要求、價格和尺寸。

輸出電容器選擇

輸出電容是維持直流輸出電壓所必需的。為了保持輸出電壓紋波低，優(yōu)選低ESR電容。在降壓轉(zhuǎn)換器電路中，輸出紋波電壓由電感值、開關(guān)頻率、輸出電容值和ESR決定。輸出紋波由以下因素決定：

其中f=工作頻率，COUT=輸出電容，Δ IL = 電感中的紋波電流。對于固定的輸出電壓，輸出紋波在最大輸入電壓時最高，隨著輸入電壓的增加而增大。

使用陶瓷輸入和輸出電容器

使用陶瓷電容器時，需注意輸入和輸出端的處理。當(dāng)陶瓷電容器用作輸入端，且電源通過長線由墻壁 適配器供電時，輸出端的負(fù)載階躍可能會在輸入端VIN處產(chǎn)生振鈴。最輕的情況是，這種振鈴可能耦合到輸 出端，被誤認(rèn)為是環(huán)路不穩(wěn)定。最嚴(yán)重的情況是，長線上突然出現(xiàn)的浪涌電流可能會導(dǎo)致V IN處出現(xiàn)電壓 尖峰，其幅度可能大到足以損壞元件。選擇輸入和輸出陶瓷電容器時，應(yīng)選用X5R或X7R規(guī)格。這些電容器的介電材料在給定值和尺寸下，具有所有陶瓷材料中最佳的溫度和電壓特性。

輸出電流編程

輸出電流由從FB引腳連接到地的電阻器設(shè)置。 電流為：

PC板布局檢查清單

1. 電源線，包括GND 、SW和V IN電源線應(yīng)保持短、直、寬。

2.將C放置在V附近，盡可能靠近V以保持輸入電壓穩(wěn)定并過濾脈沖輸入電流。

3. 當(dāng)前設(shè)置電阻R1必須直接且盡可能靠近FB引腳連接。

4. FB是一個敏感節(jié)點。請遠(yuǎn)離開關(guān)節(jié)點，SW 。一個好的方法是在另一個PCB層上路由反饋路徑，并 在頂層和反饋路徑路由層之間設(shè)置接地平面。這可以減少EMI輻射到DC-DC轉(zhuǎn)換器自身的電壓反饋路徑上。

5.盡量保持C IN和C OUT的GND板緊密接觸。然后通過多個過孔將其連接到地平面（如果使用的話） 。這可以減少地平面噪聲，防止開關(guān)電流通過地平面通道循 環(huán)。 同時，通過提供低阻抗地連接，還能減少FP 7153的地彈跳。