DC降压IC
WD5030
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC
商品型号WD5030
商品概述：24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC特征、封装、操作方式、输入过压保护、应用、电感选择、效率、典型应用电路等
产品说明
详细参数
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24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC描述：
WD5030是一种高效的单片同步降压型DC / DC转换器，利用抖动频率，平均电流模式控制架构。具有出色的线路和负载调节能力，能够提供高达15A的连续负载。该器件在7V至30V的输入电压范围内工作，并提供1V至25V的可调输出电压。 WD5030具有短路和热保护电路，以提高系统可靠性。内部软启动避免了启动期间的输入浪涌电流。 WD5030需要最少的外部组件数量。以及多种保护功能以增强可靠性
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC特征：
1、宽VIN范围：7V至30V
2、15A连续输出电流
3、效率高达96％
4、内置可调线路补偿
5、个可调输出电压
6、+/- 2％输出电压精度
7、个集成3mΩ高端开关
8、个集成3mΩ低侧开关
9、个可编程频率（85KHz〜300KHz）轻载时的10种突发模式操作
11、内部环路补偿
12、内部软启动
13、耐热增强型QFN 5 * 5封装
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC应用范围：可充电便携式设备/网络系统/分布式电源系统
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC操作方式：
WD5030是高效，单片，同步降压型DC / DC转换器，利用抖动频率，平均电流模式控制架构。平均电流模式控制可实现对输出电流的快速精确控制。它可在很宽的VIN范围内工作，并以低静态电流进行调节。误差放大器将输出电压与1.0V的内部基准电压进行比较，并相应地调整峰值电感器电流。过压和欠压比较器将关闭稳压器。
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC主控制回路：
在正常操作期间，内部顶部功率开关（N沟道MOSFET）在每个时钟周期的开始时打开，从而导致电感器电流增加。然后，将感应到的电感器电流传送到平均电流放大器，将其输出与锯齿形斜坡进行比较。当电压超过vduty电压时，PWM比较器跳闸并关闭顶部功率MOSFET。后
顶部功率MOSFET截止，同步功率开关（N沟道MOSFET）导通，导致电感电流减小。底部开关将保持开启状态，直到下一个时钟周期开始，除非达到反向电流限制并且反向
当前比较器跳闸。在闭环操作中，平均电流放大器创建一个平均电流环路，该环路迫使平均感测到的电流信号等于内部ITH电压。请注意，该平均电流环路的直流增益和补偿会自动调整，以保持最佳的电流环路响应。误差放大器通过将分压后的输出电压（VFB）与1.0V参考电压进行比较来调节ITH电压。如果负载电流发生变化，则误差放大器会根据需要调整平均电感器电流，以使输出电压保持稳定。
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC低电流运行：
不连续导电模式（DCM）可用于控制WD5030在低电流下的操作。当负载电流较低时，突发模式操作会自动从连续操作切换为突发模式操作
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC输入过压保护：
为了保护内部功率MOSFET器件免受瞬态电压尖峰的影响，WD5030不断监视VIN引脚是否存在过压情况。当VIN上升至38V以上时，调节器通过关闭两个功率MOSFET来暂停工作。一旦VIN降至37V以下，调节器将立即恢复正常工作。退出过压状态时，稳压器执行其软启动功能
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC频率选择和关闭：
WD5030的开关频率可通过外部电阻在85kHz至300kHz之间进行编程，通过将此引脚浮动，可将开关频率设置为130K，外部电阻可将频率设置为300KHz。使用FS引脚将开关频率设置为如表2所示：
表2
当FS引脚低于0.6V时，WD5030进入低电流关断状态，从而将直流电源电流降至1.3mA。
表2
| FS电阻（KΩ） | 频率（KHz） |
| Floating | 85K |
| 1000 | 140K |
| 750 | 160K |
| 510 | 170K |
| 300 | 210K |
| 200 | 255K |
| 150 | 300K |
24V/12V降5V10A同步大电流恒压IC参考应用：
一、应用信息：
一、应用信息：
输入电容（CIN）选择需要输入电容CIN来过滤顶部功率MOSFET漏极处的方波电流。 为防止发生大的电压瞬变，应使用尺寸适合最大RMS电流的低ESR输入电容器。 最大RMS电流由下式给出：
该公式在VIN = 2VOUT时具有最大值，其中：IRMS≅IOUT / 2这种简单的最坏情况通常用于设计，因为即使明显的偏差也无法提供很多缓解。 请注意，电容器制造商的纹波电流额定值通常仅基于2000小时的使用寿命，因此建议进一步降低电容器的额定值，或者选择额定温度高于要求温度的电容器。 几个电容器也可以并联以满足设计中的尺寸或高度要求。 对于低输入电压应用，需要足够大的输入电容，以最大程度减少输出负载变化期间的瞬态影响。
该公式在VIN = 2VOUT时具有最大值，其中：IRMS≅IOUT / 2这种简单的最坏情况通常用于设计，因为即使明显的偏差也无法提供很多缓解。 请注意，电容器制造商的纹波电流额定值通常仅基于2000小时的使用寿命，因此建议进一步降低电容器的额定值，或者选择额定温度高于要求温度的电容器。 几个电容器也可以并联以满足设计中的尺寸或高度要求。 对于低输入电压应用，需要足够大的输入电容，以最大程度减少输出负载变化期间的瞬态影响。
二、输出电容器（COUT）选择
COUT的选择由有效串联电阻（ESR）决定，该串联电阻可最大程度地减小电压纹波和负载阶跃瞬变以及确保控制环路稳定所需的大容量电容。 回路稳定性可以通过查看负载瞬态响应进行检查。 输出纹波△VOUT由下式确定：
在最大输入电压下，输出纹波最高，因为△IL随着输入电压而增加。 为了满足ESR和RMS电流处理要求，可能需要并联多个电容器。 干式钽，特殊聚合物，铝电解和陶瓷电容器均采用表面贴装封装。 特殊的聚合物电容器的ESR非常低，但比其他类型的电容器具有更低的电容密度。 钽电容器具有最高的电容密度，但重要的是仅使用经浪涌测试的类型用于开关电源。 铝电解电容器具有较高的ESR，但只要考虑到额定纹波电流和长期可靠性，就可以用于对成本敏感的应用中。 陶瓷电容器具有出色的低ESR特性和较小的占位面积。
在最大输入电压下，输出纹波最高，因为△IL随着输入电压而增加。 为了满足ESR和RMS电流处理要求，可能需要并联多个电容器。 干式钽，特殊聚合物，铝电解和陶瓷电容器均采用表面贴装封装。 特殊的聚合物电容器的ESR非常低，但比其他类型的电容器具有更低的电容密度。 钽电容器具有最高的电容密度，但重要的是仅使用经浪涌测试的类型用于开关电源。 铝电解电容器具有较高的ESR，但只要考虑到额定纹波电流和长期可靠性，就可以用于对成本敏感的应用中。 陶瓷电容器具有出色的低ESR特性和较小的占位面积。
三、电感选择
给定所需的输入和输出电压，电感值和工作频率决定了纹波电流：
较低的纹波电流可减少电感器中的功率损耗，输出电容器中的ESR损耗以及输出电压纹波。 在低频下以小纹波电流实现最高效率的工作。但是，要实现这一点需要大电感器。 在组件尺寸，效率和操作之间需要权衡频率。 合理的出发点是选择一个纹波电流，该纹波电流约为IOUT（MAX）的40％。 为确保纹波电流不超过规定的最大值，应根据以下条件选择电感：
一旦知道L的值，就必须选择电感器的类型。 对于固定的电感器值，实际的铁芯损耗与铁芯尺寸无关，但在很大程度上取决于所选的电感。 随着电感或频率的增加，铁损减小。 不幸的是，增加的电感需要更多的导线匝数，因此铜损会增加。 铜损耗也会随着频率的增加而增加铁氧体设计的铁损非常低，在高开关频率下更可取，因此设计目标可以集中于铜损耗并防止饱和。 铁氧体磁芯材料饱和“硬”，这意味着当超过峰值设计电流时，电感突然崩溃。 这导致电感器纹波电流突然增加，并随之导致输出电压纹波。 不要让核心饱和！不同的芯材料和形状将改变电感器的尺寸/电流和价格/电流关系。 铁氧体或坡莫合金材料的环形或屏蔽锅形磁芯很小，不会辐射太多能量，但是通常比具有类似特性的粉状铁芯电感器的成本更高。 使用哪种类型的电感器的选择主要取决于价格与尺寸要求以及任何辐射场/ EMI要求。 Coilcraft提供了表面贴装电感器的新设计，
较低的纹波电流可减少电感器中的功率损耗，输出电容器中的ESR损耗以及输出电压纹波。 在低频下以小纹波电流实现最高效率的工作。但是，要实现这一点需要大电感器。 在组件尺寸，效率和操作之间需要权衡频率。 合理的出发点是选择一个纹波电流，该纹波电流约为IOUT（MAX）的40％。 为确保纹波电流不超过规定的最大值，应根据以下条件选择电感：一旦知道L的值，就必须选择电感器的类型。 对于固定的电感器值，实际的铁芯损耗与铁芯尺寸无关，但在很大程度上取决于所选的电感。 随着电感或频率的增加，铁损减小。 不幸的是，增加的电感需要更多的导线匝数，因此铜损会增加。 铜损耗也会随着频率的增加而增加铁氧体设计的铁损非常低，在高开关频率下更可取，因此设计目标可以集中于铜损耗并防止饱和。 铁氧体磁芯材料饱和“硬”，这意味着当超过峰值设计电流时，电感突然崩溃。 这导致电感器纹波电流突然增加，并随之导致输出电压纹波。 不要让核心饱和！不同的芯材料和形状将改变电感器的尺寸/电流和价格/电流关系。 铁氧体或坡莫合金材料的环形或屏蔽锅形磁芯很小，不会辐射太多能量，但是通常比具有类似特性的粉状铁芯电感器的成本更高。 使用哪种类型的电感器的选择主要取决于价格与尺寸要求以及任何辐射场/ EMI要求。 Coilcraft提供了表面贴装电感器的新设计，
四、效率考虑
开关稳压器的效率百分比等于输出功率除以输入功率乘以100％。 通常，分析单个损失以确定哪些因素限制了效率以及哪些更改将带来最大的改进通常很有用。 效率百分比可以表示为：效率百分比= 100％–（损耗1 +损耗2 +…），其中损耗1，损耗2等是单个损耗占输入功率的百分比。 尽管电路中的所有耗散元件都会产生损耗，但在WD5030电路中，大部分损耗通常由三个主要来源引起：1）I2R损耗； 2）开关和偏置损耗； 3）其他损耗。
五、热条件
在大多数应用中，由于其高效率和低热阻，AH23A5D不会散发太多热量。 但是，在WD5030在高环境温度，高VIN和最大输出电流负载下运行的应用中，耗散的热量可能超过零件的最高结温。 如果结温达到约150°C，则两个电源开关都将关闭，直到温度下降约30°C。为避免WD5030超过最高结温，用户将需要进行一些热分析。 热分析的目的是确定功耗是否超过零件的最大结温。 如果应用要求更高的环境温度和/或更高的开关频率，则应注意通过使用散热器或强制气流来降低部件的温度升高。
六、电磁干扰/电磁干扰
为了解决EMI电磁干扰，SW引脚应增加一个RC滤波器电路，一个20Ω电阻和一个1nF电容器，BST引脚保留20Ω串100nF。如果应用版本足够大，则可以在输入端Π型电路中保留。
七、典型应用电路：
七、典型应用电路：
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