前言
近年來48V的應用越來越廣泛，目前在資料中心、汽車、LED 照明、工業設備，乃至電動工具等領域都可看到48V的需求，安森美提供了操作範圍4.5V到65V輸入的電源轉換器讓設計人員簡化設計開發流程。
介紹
FAN65004C是一款寬輸入電壓、高效同步降壓穩壓器，集成了高側和低側功率MOSFET。該器件包含一個固定頻率電壓模式 PWM 控制器，支持 4.5 V 至 65 V 的寬電壓範圍，可處理高達 6 A 的連續電流。
FAN65004C內部有一個精確度為 0.67% 的基準電壓，以實現精準的輸出電壓調節。
開關頻率可從100 kHz 至 1 MHz。為了提高輕負載條件下的效率，可以將器件設置為具有脈衝跳躍操作的斷續導通模式。
FAN65004C 具有雙 LDO 以最大限度地減少功率損耗和提供週期電流限制的集成電流檢測電路。
這款單相降壓穩壓器提供完整的保護功能，包括過流保護、熱關斷、欠壓鎖定、過壓保護、欠壓保護和短路保護。
特色
- 寬輸入電壓範圍：4.5 V 至 65 V
- 連續輸出電流：6 A
- 具有輸入電壓前饋的固定頻率電壓模式 PWM 控制
- 0.6 V 參考電壓，精度為 0.67%
- 可調開關頻率：100 kHz 至 1 MHz
- 雙 LDO 用於單電源操作並減少功率損耗
- 用於輕負載的可選 CCM PWM 模式或 PFM 模式
- 寬工作範圍的外部補償
- 可調軟啟動和預偏置啟動
- 啟用具有可調節輸入電壓欠壓鎖定 (UVLO) 的功能
- 電源良好指示燈
- 過流保護、熱關斷、過壓保護、欠壓保護和短路保護
- 高性能薄型 6 mm x 6 mm PQFN 封裝
功能描述
FAN65004C 是一款高效同步降压带有集成控制器、驱动器和两个LDO及MOSFET。
它可以在 4.5 V 至 65 V 输入电压范围内工作，并提供 6 A 负载电流。
内部参考電壓在 -40°C 至 125°C 温度范围内，电压为 0.6 V ±1%
設計介紹
晶片致能及低電壓保護，致能電壓為1.22V。
範例: 輸入電壓為VIN = 48 V。啟用電壓高於 35 V，這使得 VIN_UVLO = 35 V。
I為50uA，通過上面公式可得 R2 和 R3
切換頻率設定
頻率範圍可透過外部電阻對地設定，範圍100K~1MHz。
Rt=37.5K => 切換頻率為300KHz
電感選擇
D = VOUT / VIN
△IL : 電感漣波電流，通常低於0.3倍電感電流
輸入電容選擇
輸入電容器需要考量額定電壓和平均電流額定值。
額定電壓必須至少比最大輸入電壓大 1.25 倍。
平均電流依據以下公式計算:
輸出電容選擇
通常需要考慮兩點，紋波電壓及負載暫態反映
- 下列為紋波電壓需求計算公式
- 暫態反映
過電流保護
透過外部電阻下地，設定保護電流，電阻範圍建議在22K ~ 80K ohm之間
OCP : 100% ILIM_HS < iDS_HS < 130% ILIM_HS
當iDS_HS 處於此範圍內1024週期後，進入Hitcup模式
SCP : iDS_HS > 130% ILIM_HS
當超出130%範圍，馬上進入Hitcup模式
RLIM = ILIM/206uA ex: 12A/206uA => RLIM=58.25K
低側反向電流保護
L/S Reverse OCP :
RLIM= ILIM / 71uA ex: 4.14A/71uA => RLIM=58.3K
超出此反向電流，低側MOS關斷，此功能不影響高側OCP保護
參考線路
展示板照片
布局走線建議
- 將 RT 電阻和 SS 電容靠近 RT 和SS 引腳。
- 數位信號的元件如EN/UVLO，PGOOD 和 SYNC 可以遠離IC。
- 將 BOOT電容放在IC旁。如果考量高側MOSFET驅動的靈活性，放置一個電阻串聯BOOT電容。應用於 Vin > 40 V，建議 Rboot= 2 歐姆。
- 將電感器放在頂層。走線盡可能寬且短並避開易受干擾的訊號線
- 避免所有的補償元件放置在Switch節點周圍
- 在 PVCC、VCC、HVBIAS 和 EXTBIAS旁邊放置去耦電容。
- 輸出電容應盡可能放置在靠近負載。使用短而寬的銅平面將輸出電容器連接到負載，以避免等效電感和電阻。
結語
安森美 (onsemi) FAN65004C最高可到65V輸入電壓，集成降壓應用所需之功率元件，保護功能，可降低外部應用空間及提高可靠度。
安森美官網上也有提供FAN65004C評估板及用戶指南，包括評估板輸入/輸出連接圖、電氣原理圖、PCB佈局、以及評估板的材料清單 (BOM)。
適合應用在有寬輸入電壓應用領域及空間有限制的產品上。
參考文檔：
FAN65004C Datasheet
FAN65004B-GEVB