IR3840WM Datasheet

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

1

Features

Greater than 96% Maximum Efficiency

Wide Input Voltage Range 1.5V to 16V

Wide Output Voltage Range 0.7V to 0.9*Vin

Continuous 12A Load Capability

Integrated Bootstrap-diode

High Bandwidth E/A for excellent transient 
performance

Programmable Switching Frequency up to 1.5MHz

Programmable Over Current Protection

PGood output

Hiccup Current Limit

Precision Reference Voltage (0.7V, +/-1%) 

Programmable Soft-Start

Enable Input with Voltage Monitoring Capability

Enhanced Pre-Bias Start-up

Seq input for Tracking applications

-40

o

C to 125

o

C operating junction temperature

Thermal Protection

Pin compatible option for 4A, 8A, and 14A devices

5mm x 6mm Power QFN package, 0.9 mm height

Lead-free, halogen-free and RoHS compliant

Applications

Server Applications

Storage Applications

Embedded Telecom Systems

Fig. 1. Typical application diagram

Description

The IR3840W SupIRBuck

TM

is an easy-to-use, 

fully integrated and highly efficient DC/DC 
synchronous Buck regulator. The MOSFETs co-
packaged with the on-chip PWM controller make 
IR3840W a space-efficient solution, providing 
accurate power delivery for low output voltage 
applications.

IR3840W is a versatile regulator which offers 
programmability of start up time, switching 
frequency and current limit while operating in 
wide input and output voltage range.

The switching frequency is programmable from 
250kHz to 1.5MHz for an optimum solution.  

It also features important protection functions, 
such as Pre-Bias startup, hiccup current limit and 
thermal shutdown to give required system level 
security in the event of fault conditions.

HIGHLY EFFICIENT

INTEGRATED 12A  SYNCHRONOUS BUCK REGULATOR

SupIRBuck

TM

Boot

Vcc

Fb

Comp

Gnd

PGnd

SW

OCSet

SS/ SD

4.5V <Vcc<5.5V

Vo

PGood

PGood

Enable

Rt

1.5V <Vin<16V

Vin

Seq

Distributed Point of Load Power Architectures

Netcom Applications

Computing Peripheral Voltage Regulators

General DC-DC Converters

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

2

14

13

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

(Voltages referenced to GND unless otherwise specified)

Vin   …………………………………………………….  -0.3V to 25V

Vcc   ……………….….…………….……..……….…… -0.3V to 8V (Note2)

Boot      ……………………………………..……….….   -0.3V to 33V

SW       …………………………………………..……… -0.3V to 25V(DC), -4V to 25V(AC, 100ns) 

Boot to SW     ……..…………………………….…..….. -0.3V to Vcc+0.3V (Note1)

OCSet      ………………………………………….……. -0.3V to 30V, 30mA

Input / output Pins    ……………………………….. ...  -0.3V to Vcc+0.3V (Note1)

PGND to GND  ……………...………………………….. -0.3V to +0.3V

Storage Temperature Range ...................................   -55°C To 150°C

Junction Temperature Range ...................................  -40°C To 150°C (Note2)

ESD Classification  …………………………… ……… JEDEC Class 1C

Moisture sensitivity level………………...………………JEDEC Level 2@260 °C (Note5)

Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the 

device. These are stress ratings only and functional operation of the device at these or any other 
conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications are not implied.

Note1: 

Must not exceed 8V

Note2: 

Vcc must not exceed 7.5V for Junction Temperature between -10

o

C and -40

o

C

W

/

C

2

θ

W

/

C

35

θ

o

PCB

J

o

JA

=

=

-

PACKAGE INFORMATION

5mm x 6mm POWER QFN

4000

15

IR3840WMTRPbF

M

750

PARTS PER 

REEL

15

PIN 

COUNT

IR3840WMTR1PbF

PACKAGE

DESCRIPTION

M

PACKAGE 

DESIGNATOR

ORDERING INFORMATION

12

11

10

PGnd

15

Gnd

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Seq   FB  COMP Gnd   Rt      SS   OCSet

PGood

V

CC

Enable

Boot

V

IN

SW

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

3

Block Diagram

Fig. 2. Simplified block diagram of the IR3840W

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

4

Pin Description

Pin

Name 

Description 

1 Seq 

Sequence pin. Use two external resistors to set Simultaneous Power up 
sequencing. If this pin is not used connect to Vcc. 

2 Fb 

Inverting input to the error amplifier. This pin is connected directly to the 
output of the regulator via resistor divider to set the output voltage and 
provide feedback to the error amplifier. 

3 Comp 

Output of error amplifier.  An external resistor and capacitor network is 
typically connected from this pin to Fb pin to provide loop 
compensation. 

Gnd 

Signal ground for internal reference and control circuitry. 

5 Rt 

Set the switching frequency. Connect an external resistor from this pin 
to Gnd to set the switching frequency. 

6 SS/SD

¯¯   

Soft start / shutdown. This pin provides user programmable soft-start 
function. Connect an external capacitor from this pin to Gnd to set the 
start up time of the output voltage. The converter can be shutdown by 
pulling this pin below 0.3V. 

7 OCSet 

Current limit set point. A resistor from this pin to SW pin will set the 
current limit threshold. 

 

PGood 

 

Power Good status pin. Output is open drain. Connect a pull up resistor 
from this pin to Vcc. If unused, it can be left open. 

V

CC

 

This pin powers the internal IC and the drivers. A minimum of 1uF high 
frequency capacitor must be connected from this pin to the power 
ground (PGnd). 

10 PGnd 

Power Ground. This pin serves as a separated ground for the MOSFET 
drivers and should be connected to the system’s power ground plane. 

11 

 

SW 

 

Switch node. This pin is connected to the output inductor. 

12 

 

V

IN

 

 

Input voltage connection pin. 

13 Boot 

Supply voltage for high side driver. A 0.1uF capacitor must be 
connected from this pin to SW. 

14 Enable 

Enable pin to turn on and off the device. Use two external resistors to 
set the turn on threshold (see Enable section). Connect this pin to Vcc if 
it is not used. 

15 

Gnd 

Signal ground for internal reference and control circuitry. 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

5

Recommended Operating Conditions

Parameter Symbol  Test 

Condition 

Min 

TYP 

MAX 

Units 

Power Loss 

Power Loss

 

P

loss

 Vcc=5V, 

V

in

=12V, V

o

=1.8V, I

o

=12A, 

Fs=600kHz, L=0.6uH, Note4 

 

2.5   W 

MOSFET R

ds(on)

 

Top Switch 

R

ds(on)_Top

 

V

Boot 

-V

sw

 =5V, I

D

=14A, Tj=25

0

 

8.4 10.6 

Bottom Switch

 

R

ds(on)_Bot

 

V

cc

=5V, I

D

=14A, Tj=25

0

C

 

 

5.7 6.9 

 

m

Ω 

 

Reference Voltage 

Feedback  Voltage 

V

FB

  

 

0.7 

 V 

0

o

C<Tj<125

o

C -1.0 

 

+1.0 

Accuracy  

-40

o

C<Tj<125

o

C, 

Note3

 -2.0 

 

+2.0 

 

 

Supply Current 

V

cc

  Supply Current (Standby)

 

I

CC(Standby)

 

SS=0V, No Switching, Enable low 

 

 

500 

uA 

V

cc

 Supply Current (Dyn) 

I

CC(Dyn)

 SS=3V, 

Vcc=5V, 

Fs=500kHz 

Enable high 

 15   mA 

Under Voltage Lockout

 

V

cc

-Start-Threshold V

CC

_UVLO_Start

 

Vcc Rising Trip Level 

3.95 

4.15 

4.35 

V

cc

-Stop-Threshold V

CC

_UVLO_Stop 

Vcc Falling Trip Level 

3.65 

3.85 

4.05 

Enable-Start-Threshold Enable_UVLO_Start

 

Supply ramping up 

1.14 

1.2 

1.36 

Enable-Stop-Threshold Enable_UVLO_Stop 

Supply 

ramping 

down 

0.9 1.0 

1.06 

 
 
 
 
 

Enable leakage current  

Ien 

Enable=3.3V 

 

 

15 

uA 

 

Electrical Specifications

Unless otherwise specified, these specification apply over 4.5V< V

cc

<5.5V, V

in

=12V, 0

o

C<T

j

< 125

o

C.

Typical values are specified at T

a

= 25

o

C. 

Symbol Definition 

Min 

Max  Units 

V

in

 Input 

Voltage 

1.5 

16 

V

cc

 Supply 

Voltage 

4.5 

5.5 

Boot to SW 

Supply Voltage 

4.5 

5.5 

V

o

 Output 

Voltage 

0.7  0.9*Vin 

 
 

I

o

 Output 

Current 

12 

Fs Switching 

Frequency 

225 

1650  kHz 

T

j

 Junction 

Temperature  -40 

125 

o

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

6

Electrical Specifications (continued)

Unless otherwise specified, these specification apply over 4.5V< V

cc

<5.5V, V

in

=12V, 0

o

C<T

j

< 125

o

C.

Typical values are specified at T

a

= 25

o

C. 

Parameter Symbol  Test 

Condition Min 

TYP 

MAX 

Units 

Oscillator 

Rt Voltage 

 

 

0.665 0.7  0.735 

Rt=59K 225 

250 

275 

Rt=28.7K 450 

500 

550 

 Frequency 

F

Rt=9.31K, Note4 

1350 1500  1650 

 
 

kHz 

Ramp Amplitude 

Vramp 

Note4 

 1.8   

Vp-p 

Ramp Offset 

Ramp (os) 

Note4 

 0.6   

Min Pulse Width 

Dmin(ctrl) 

Note4 

 50   

Fixed Off Time 

 

Note4 

 130 

200 

 

ns 

 

Max Duty Cycle 

Dmax 

Fs=250kHz 

92 

 

 

Error Amplifier 

Input Offset Voltage 

Vos 

Vfb-Vseq,  
Vseq=0.8V 

-10 0 +10 

mV 

Input Bias Current 

IFb(E/A) 

 

-1 

 

+1 

Input Bias Current 

IVp(E/A) 

 

-1 

 

+1 

μA 

 

Sink Current 

Isink(E/A) 

 

0.40 

0.85 

1.2 

Source Current 

Isource(E/A) 

 

10 

13 

 

mA 

 

Slew Rate 

SR 

Note4 

7 12 20 

V/

μs 

Gain-Bandwidth Product 

GBWP 

Note4 

20 30  40 

MHz 

DC Gain 

Gain 

Note4 

100 110  120 

dB 

Maximum Voltage  

Vmax(E/A) 

Vcc=4.5V 

3.4 3.5 3.75 

Minimum Voltage 

Vmin(E/A) 

 

 120 

220 

mV 

Common Mode Voltage 

 

Note4 

0   1 

Soft Start/SD 

Soft Start Current 

ISS 

Source 

14 

20 

26 

μA 

Soft Start Clamp Voltage 

Vss(clamp) 

 

2.7 

3.0 

3.3 

Shutdown Output 
Threshold 

SD  

  0.3 

 

 

Over Current Protection 

Fs=250kHz 20.8 

23.6 

26.4 

Fs=500kHz 43 

48.8 

54.6 

OCSET Current 

I

OCSET

 

Fs=1500kHz 136 

154 

172 

 
 

μA 

OC Comp Offset Voltage 

V

OFFSET

 

Note4 

-10 0  +10 

mV 

SS off time 

SS_Hiccup 

 

 

4096 

 

Cycles 

Bootstrap Diode 

Forward Voltage 

 

I(Boot)=30mA 

180 

260 

470 

mV 

Deadband

 

Deadband time 

 

Note4 

5 10 30 

ns 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

7

Note3: Cold temperature performance is guaranteed via correlation using statistical quality control. Not tested in production.

Note4: Guaranteed by Design but not tested in production.

Note5: Upgrade to industrial/MSL2 level applies from date codes 1227 (marking explained on application note 

AN1132

page 2). 

Products with prior date code of 1227 are qualified with MSL3 for Consumer market.

Electrical Specifications (continued)

Unless otherwise specified, these specification apply over 4.5V< V

cc

<5.5V, V

in

=12V, 0

o

C<T

j

< 125

o

C.

Typical values are specified at T

a

= 25

o

C. 

Parameter SYM Test 

Condition 

Min 

TYP 

MAX 

Units 

Thermal Shutdown 

Thermal Shutdown 

 

Note4 

 140  

Hysteresis 

 

Note4 

 20  

 

o

 

Power Good 

Power Good upper 
Threshold 

VPG(upper) Fb 

Rising 

 

0.770 

0.805 

0.840 

Upper Threshold 
Delay 

VPG(upper)_Dly Fb 

Rising 

 

256/Fs 

 

Power Good lower 
Threshold 

VPG(lower) Fb 

Falling 

0.560 

0.595 

0.630 

Lower Threshold 
Delay 

VPG(lower)_Dly Fb 

Falling 

 

256/Fs 

 

Delay Comparator 
Threshold 

PG(Delay) 

Relative to charge voltage, SS rising 

2.1 

2.3 

Delay Comparator 
Hysteresis 

Delay(hys) 

Note4 

260 300 340 mV 

PGood Voltage Low 

PG(voltage) 

I

PGood

=-5mA  

 

0.5 

Leakage Current 

I

leakage

  

 

0  10 

μA 

Switch Node 

SW=0V, Enable=0V 

 

 

SW Bias Current 

 

 

Isw 

 

 
SW=0V,Enable=high,SS=3V,Vseq=0V, 
Note4
 

 

 

 
 

 

μA 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

8

Typical Efficiency and Power Loss Curves
Vin=12V, Vcc=5V, Io=2A-12A, F

s

=600kHz, Room Temperature, No Air Flow

The table below shows the inductors used for each of the output voltages
in the efficiency measurement.

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Load Current (A)

Efficiency  (%

)

0.9V

1.0V

1.1V

1.2V

1.5V

1.8V

2.5V

3.3V

5.0V

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Load Current (A)

Power Loss (W)

0.9V

1.0V

1.1V

1.2V

1.5V

1.8V

2.5V

3.3V

5.0V

Vo (V)

L (uH)

P/N

DCR (mOHm)

0.9

0.3

59PR9874N

0.29

1.0

0.3

59PR9874N

0.29

1.1

0.4

59PR9875N

0.29

1.2

0.4

59PR9875N

0.29

1.5

0.5

59PR9876N

0.29

1.8

0.5

59PR9876N

0.29

2.5

0.6

MPL104-0R6

1.5

3.3

1.0

MPL105-1R0

2.3

5.0

1.0

MPL105-1R0

2.3

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

9

Typical Efficiency and Power Loss Curves
Vin=5V, Vcc=5V, Io=1A-12A, Fs=600kHz, Room Temperature, No Air Flow

For all the output voltages, L=0.3uH (DCR=0.29 mΩ, P/N: 59PR9874N)

81

83

85

87

89

91

93

95

97

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

Load Current (A)

E

ff

icie

n

cy (

%

)

0.7V

0.75V

0.9V

1.0V

1.1V

1.2V

1.5V

1.8V

2.5V

3.3V

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1.1

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Load Current (A)

P

o

wer Loss 

(W

)

0.7V

0.75V

0.9V

1.0V

1.1V

1.2V

1.5V

1.8V

2.5V

3.3V

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3840wm-html.html
background image

 

 

Rev 12.0

PD-97657 

IR3840WMPbF

10

Vfb

686

691

696

701

706

711

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[m

V]

Vcc(UVLO) Stop

3.76

3.81

3.86

3.91

3.96

4.01

4.06

4.11

4.16

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[V]

IOCSET(500kHz)

43.0

44.0

45.0

46.0

47.0

48.0

49.0

50.0

51.0

52.0

53.0

54.0

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[u

A]

Icc(Dyn)

5.5

6.5

7.5

8.5

9.5

10.5

11.5

12.5

13.5

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[mA

]

ISS

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

26.0

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[u

A

]

Enable(UVLO) Stop

0.90

0.92

0.94

0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

ο

C]

[V

]

Enable(UVLO) Start

1.14

1.16

1.18

1.20

1.22

1.24

1.26

1.28

1.30

1.32

1.34

1.36

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[V

]

Vcc(UVLO) Start

4.06

4.11

4.16

4.21

4.26

4.31

4.36

4.41

4.46

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[V

]

FREQUENCY

450

460

470

480

490

500

510

520

530

540

550

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[k

H

z]

Icc(Standby)

150

170

190

210

230

250

270

290

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Temp[ 

o

C]

[u

A

]

TYPICAL OPERATING CHARACTERISTICS (-40

o

C - 125

o

C) F

s

=500 kHz

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download