概述

FP7153 是一款 PWM 控制降壓轉(zhuǎn)換器，旨在為驅(qū)動(dòng)大功率 LED 提供簡(jiǎn)單、高效的解決方案。FP7153 采用 0.1V 基準(zhǔn)電壓反饋控制，可最大限度地降低功耗，外部電阻器可根據(jù)需要設(shè)置電流，以驅(qū)動(dòng)各種類(lèi)型的 LED。FP7153 包括高低側(cè)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了高效率和緊湊的 PCB 布局。為了延長(zhǎng)便攜式應(yīng)用的電池壽命，F(xiàn)P7153 支持 100% 占空比的低壓差操作。其他功能包括熱關(guān)斷、逐周期電流限制和過(guò)流保護(hù)。

特性

? 輸入電壓范圍：2.5 至 5.5V

? 可調(diào)輸出電壓：0.1V 至 VIN

? 精確反饋基準(zhǔn)電壓：0.1V (±10%)

? 輸出電流：3A（最大值）

? 工作周期： 0~100%

? 內(nèi)部固定 PWM 頻率：1.5MHz

? 低靜態(tài)電流：100μA

? 無(wú)需肖特基二極管

? 內(nèi)置軟啟動(dòng)

? 電流模式操作

? 過(guò)溫保護(hù)

? 包裝： DFN-10L (EP)

應(yīng)用

? LED 驅(qū)動(dòng)器

典型應(yīng)用電路

功能框圖

引腳說(shuō)明

標(biāo)記信息

無(wú)鹵素: 無(wú)鹵素產(chǎn)品指示器

批號(hào): 晶圓批號(hào)代碼

內(nèi)部 ID: 內(nèi)部識(shí)別代碼

每半月: 以半個(gè)月為時(shí)間單位的生產(chǎn)周期指標(biāo)

例如 : A → 一月上半月

B → 一月下半月

C →二月上半月

D → 二月下半月

年份: 生產(chǎn)年份的最后一位數(shù)字

包裹信息

絕對(duì)最大額定值

建議的 IR 回流焊接曲線(xiàn)

建議的運(yùn)行條件

直流電電特性(VIN=3.6V ,TA= 25°C , 除非另有說(shuō)明)

功能描述

控制回路

FP7153 是一款高效電流模式同步降壓穩(wěn)壓器。主（P 溝道 MOSFET）和同步（N 溝道 MOSFET）開(kāi)關(guān)均內(nèi)置在內(nèi)部。在電流模式工作時(shí)，PWM 占空比由誤差放大器輸出和電感器峰值電流控制。在每個(gè)周期開(kāi)始時(shí)，振蕩器打開(kāi) P-MOSFET 開(kāi)關(guān)，將電流從 VIN 源接到 SW 輸出。然后，芯片開(kāi)始比較電感器電流和誤差放大器輸出。 一旦電感器電流大于誤差放大器輸出，P-MOSFET 開(kāi)關(guān)就會(huì)關(guān)閉。當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，反饋電壓 FB 會(huì)略微下降。這將導(dǎo)致誤差放大器輸出更高的電流水平，直到前面提到的電感器峰值電流達(dá)到相同水平。這樣，輸出電壓就能保持不變。

當(dāng)頂部 P-MOSFET 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，底部同步 N-MOSFET 開(kāi)關(guān)接通。一旦電感電流反向，頂部和底部 MOSFET 都將關(guān)閉，使 SW 引腳進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。

FP7153 的電流模式控制環(huán)路還包括斜率補(bǔ)償，以抑制高占空比時(shí)的次諧波振蕩。這種斜率補(bǔ)償是通過(guò)在電感器電流信號(hào)中添加一個(gè)補(bǔ)償斜坡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

LDO 模式

FP7153 的最大占空比可達(dá) 100%。這意味著驅(qū)動(dòng)器的主開(kāi)關(guān)在整個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)都處于開(kāi)啟狀態(tài)。一旦占空比達(dá)到 100%，反饋路徑就不再控制輸出電壓。輸出電壓將為輸入電壓減去主開(kāi)關(guān)壓降。

過(guò)流保護(hù)

逐周期限制主開(kāi)關(guān)的峰值電流。當(dāng)發(fā)生過(guò)電流時(shí)，芯片將關(guān)閉主開(kāi)關(guān)并打開(kāi)同步開(kāi)關(guān)，直到下一個(gè)周期。

過(guò)熱保護(hù)

當(dāng)內(nèi)部結(jié)溫達(dá)到 150℃ 時(shí)，F(xiàn)P7153 將自動(dòng)關(guān)機(jī)，以保護(hù)器件和系統(tǒng)。

應(yīng)用信息

輸入電容器的選擇

輸入電容器必須連接到 FP7153 的 VIN 引腳和 GND 引腳，以保持穩(wěn)定的輸入電壓并濾除脈動(dòng)輸入電流。輸入電容器的額定電壓必須大于最大輸入電壓加上紋波電壓。

在開(kāi)關(guān)模式下，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。為防止出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓，必須使用 ESR 值較低的輸入電容器，其大小應(yīng)符合最大有效值電流的要求。輸入電容器電流的有效值可通過(guò)以下方式計(jì)算：

可以看出，當(dāng) VO 為 VIN 的一半時(shí)，CIN 承受的電流應(yīng)力最大。CIN 上的最壞電流應(yīng)力為 IO_MAX/2。

電感器選擇

電感器的值根據(jù)所需的紋波電流來(lái)選擇。電感值大的電感器紋波電流低，電感值小的電感器紋波電流高。然而，大值電感器的物理尺寸較大，串聯(lián)電阻較高，和/或飽和電流較低。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電感器的峰峰值紋波電流應(yīng)為最大負(fù)載電流的 10%~20%。電感值的計(jì)算公式如下：

電感器紋波電流的計(jì)算方法如下：

即使在最高工作溫度下，選擇的電感器在最壞負(fù)載條件下也不會(huì)飽和，即負(fù)載電流加上電感器紋波電流峰峰值的一半。電感器的峰值電流為

制造商可提供不同形狀和樣式的電感器。屏蔽電感器體積小，電磁干擾輻射小。但成本高于非屏蔽電感器。如何選擇取決于 EMI 要求、價(jià)格和尺寸。

輸出電容器的選擇

需要使用輸出電容器來(lái)維持直流輸出電壓。低 ESR 電容器是保持輸出電壓紋波較低的首選。在降壓轉(zhuǎn)換器電路中，輸出紋波電壓由電感器值、開(kāi)關(guān)頻率、輸出電容器值和 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，ΔIL = 電感中的紋波電流。對(duì)于固定的輸出電壓，由于 ΔIL 隨輸入電壓的增加而增大，因此在最大輸入電壓時(shí)輸出紋波最大。

使用陶瓷輸入和輸出電容器

在輸入和輸出端使用陶瓷電容器時(shí)必須小心。當(dāng)輸入端使用陶瓷電容器，而電源由壁式適配器通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)提供時(shí)，輸出端的負(fù)載階躍會(huì)導(dǎo)致輸入端 VIN 產(chǎn)生振鈴。最好的情況是，這種振鈴會(huì)耦合到輸出端，并被誤認(rèn)為是環(huán)路不穩(wěn)定。在最壞的情況下，通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)的突然浪涌電流可能會(huì)在 VIN 處造成電壓尖峰，其幅度可能大到足以損壞部件。選擇輸入和輸出陶瓷電容器時(shí)，應(yīng)選擇 X5R 或 X7R 規(guī)格。在給定值和尺寸的所有陶瓷電容器中，它們的電介質(zhì)具有最佳的溫度和電壓特性。

輸出電流編程

輸出電流由一個(gè)從 FB 引腳連接到地的電阻器設(shè)定。電流為:

PC 板布局檢查表

1.電源線(xiàn)（包括 GND、SW 和 VIN 線(xiàn)）應(yīng)保持短、直接和寬。

2.將 CIN 盡可能靠近 VIN 引腳，以保持輸入電壓穩(wěn)定并濾除脈沖輸入電流。

3.電流設(shè)置電阻器 R1 必須盡可能直接、緊密地連接到 FB 引腳。

4.FB 是一個(gè)敏感節(jié)點(diǎn)。請(qǐng)將其遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn) SW。一個(gè)好的方法是在另一層印刷電路板上布線(xiàn)反饋跡線(xiàn)，并在頂層和反饋跡線(xiàn)布線(xiàn)層之間設(shè)置接地平面。這樣可以減少對(duì) DC-DC 轉(zhuǎn)換器自身電壓反饋跡線(xiàn)的 EMI 輻射。

5.盡可能靠近 CIN 和 COUT 的 GND 板。然后用幾個(gè)通孔將其連接到接地平面（如果使用接地平面）。這樣可以防止開(kāi)關(guān)電流通過(guò)接地平面循環(huán)，從而降低接地平面噪聲。同時(shí)，通過(guò)給 FP7153 提供低阻抗接地連接，還能減少 FP7153 的接地反彈。

DFN-10L(EP) 的建議布局

典型應(yīng)用

審核編輯 黃宇