Microsoft PowerPoint - IR3837_03-06-12__with new footprints

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

1

IR3837MPbF

Rev 1.31

Fig. 1. Typical application diagram

Description

The IR3837 SupIRBuck

TM

is an easy-to-use, fully 

integrated and highly efficient DC/DC regulator. 
The onboard PWM controller and MOSFETs 
make IR3837 a space-efficient solution, providing 
accurate power delivery for low output voltage 
applications.

IR3837 is a versatile regulator which offers 
programmability of switching frequency and 
current limit while operates 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. 

IR3837 offers margining capability through Vref
pin. During the margining operation, PGood
tracks Vref via feedback to ensure correct status 
of the output voltage.

The internal LDO enables the device to operate 
from a single supply. This internal LDO can be 
bypassed when an external bias voltage is 
available.

Features

Greater than 96% Maximum Efficiency

Single 16V Application

Single 5V Application

Wide Output Voltage Range: 0.6V to 0.9*Vin

Continuous 14A Load Capability

Programmable Switching Frequency up to 1.5MHz

Internal Digital Soft-Start

Enable Input with Voltage Monitoring Capability

Hiccup Mode Over Current Protection

Internal LDO

External Synchronization

Enhanced PreBias Start up

External Reference for Margining Purposes

Input for Tracking Applications

Integrated MOSFET Drivers and Bootstrap Diode

Operating Junction Temp: -40

o

C <Tj<125

o

C

Thermal Shut Down

Power Good Output with Tracking Capability

Over Voltage Detection Feature

Pin Compatible with 6A and 10A Versions

Small Size 5mmx6mm PQFN, 0.9 mm Height

Lead-free, Halogen-free and RoHS Compliant

Applications

Netcom  and Telecom Applications

Data Center Applications

Distributed Point of Load Power Architectures

HIGHLY INTEGRATED 14A

SINGLE-INPUT VOLTAGE, SYNCHRONOUS BUCK REGULATOR

SupIRBuck

TM

PD97511

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

2

IR3837MPbF

Rev 1.31

Package Information

5mm x 6mm Power QFN

(Top View)

13

PVin

12

SW

11

PGnd

17

Gnd

1

2

3

4

5

6

7

8

9

16

15

Fb Vref Comp Gnd    Rt OCset PGood

Sync

Vin

Vp

Boot

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

(Voltages referenced to GND unless otherwise specified)

PVin, Vin    ……………………………………………… -0.3V to 25V

Vcc/LDO_out ……………….……..……..……….…… -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

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(2KV)

Moisture sensitivity level………………...…………….  JEDEC Level 2 @260 °C (Note 5)

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

Enable

Vcc/LDO_out

10

14

W

/

C

2

θ

W

/

C

35

θ

o

PCB

J

o

JA

=

=

-

4000

17

IR3837MTRPbF

M

750

PARTS PER 

REEL

17

PIN 

COUNT

IR3837MTR1PbF

PACKAGE

DESCRIPTION

M

PACKAGE 

DESIGNATOR

ORDERING INFORMATION

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

3

IR3837MPbF

Rev 1.31

Block Diagram

Fig. 2. Simplified block diagram of the IR3837

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

4

IR3837MPbF

Rev 1.31

Pin Description

Pin Name 

Description 

1 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 

2 Vref 

External reference voltage, can be used for margining operation. A 
100nF capacitor should be connected between this pin and Gnd. 

3 Comp 

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

Gnd 

Signal ground for internal reference and control circuitry 

Rt 

Use an external resistor from this pin to Gnd to set the switching 
frequency 

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 

Sync 

 

External Synchronization, this pin is used to synchronize the device’s 
switching with an external clock. It is recommended that the external 
Sync clock be set to 20% above the free-running frequency. If not used, 
this pin can be left floating.   

Vin 

 

Input voltage for Internal LDO. A 1.0µF capacitor should be connected 
between this pin and PGnd. If external supply is connected to 
Vcc/LDO_out pin, this pin should be left floating. 

10 

V

CC 

/LDO_out 

Input Bias Voltage, output of internal LDO. Place a minimum 2.2µF cap 
from this pin to PGnd 

11 

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. 

12 

SW 

Switch node. This pin is connected to the output inductor 

13 

PVin 

Input voltage for power stage 

14 Boot 

Supply voltage for high side driver, a 100nF capacitor should be 
connected between this pin and SW pin. 

15 Enable 

Enable pin to turn on and off the device, if this pin is connected to PVin 
pin through a resistor divider, input voltage UVLO can be implemented. 

16 

Vp 

Input to error amplifier for tracking purposes 

17 

Gnd 

Signal ground for internal reference and control circuitry 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

5

IR3837MPbF

Rev 1.31

Recommended Operating Conditions

Symbol Definition  Min 

Max Units 

PVin 

Input Voltage for power stage 

1.5 

16 

Vin 

Input Voltage for internal LDO * 

7.0 

16 

Vcc/LDO_out  Supply Voltage * 

4.5 

6.5 

Boot to SW 

Supply Voltage 

4.5 

7.5 

V

o

 Output 

Voltage 

0.6 

0.9*Vin 

 
 

 

I

o

  

 Output 

Current 

0  14 

Fs Switching 

Frequency 

225 1650  kHz 

T

j

 Junction 

Temperature 

-40 125 

o

* Vcc/LDO_out can be connected to an external regulated supply (≈ 5V). If so, the Vin input should be 
left unconnected.

 
 
 

PARAMETER SYMBOL 

TEST 

CONDITION 

MIN 

TYP 

MAX 

UNIT 

POWER STAGE 

Power Losses 

P

loss

 

V

in

=12V, V

o

=1.8V, I

o

=14A, 

Fs=600kHz, L=0.51uH, Note4 

 3  W 

Top Switch 

R

ds(on)_Top

 

V

Boot 

-V

sw

 =5.0V, 

I

D

=14A,Tj=25C 

 12 16 

Bottom Switch 

R

ds(on)_Bot

 

V

cc

=5.0V, I

D

=14A 

 5.3 7 

 

mΩ 

Bootstrap Diode Forward 
Voltage 

 

I(Boot)= 

30mA 

180 260 470  mV 

SW=0V, Enable=0V 

 

 

SW leakage Current 

Isw 

SW=0V, Enable=high, Vp=0V 

 

 

14 

 

µA 

 

            SUPPLY CURRENT  
V

in

  Supply Current (Standby)

 

I

in(Standby)

 

Enable low , No Switching,  

 

 

400 

µA 

V

in

 Supply Current (Dyn) 

I

in(Dyn)

 

Enable high, Fs=500kHz, 
Vin=12V 

 17   mA 

             INTERNAL REGULATOR (LDO) 

Output Voltage 

IntVcc 

Vin(min)=7.0V, Io=0-50mA, 
Cload=2.2uF 

4.7 5.2 5.7  V 

IntVcc Dropout 

IntVcc_drop 

Io=50mA, Cload=2.2uF 

 

50 

150 

mV 

Short Circuit Current 

Ishort 

 

 

70 

 

mA 

           INTERNAL DIGITAL SOFT START 

Soft Start Clock Frequency 

Clk(SS) 

Note4 

168 

200 

254 

kHz 

Soft Start Ramp Rate 

Ramp(SS) 

 

 

0.2 

 

mV/us 

Electrical Specifications

Unless otherwise specified, these specification apply over, 7.0V<V

in

=PVin<16V, Vref=0.6V

in 0

o

C<T

j

< 125

o

C. Typical values are specified at T

a

= 25

o

C. 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

6

IR3837MPbF

Rev 1.31

Electrical Specifications (continued)

Unless otherwise specified, these specification apply over, 7.0V<V

in

=PVin<16V, Vref=0.6V

in 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 

UNIT 

ERROR AMPLIFIER 

Vos_Vp 

Vfb-Vp,  Vp=0.6V, Vref >2.0V 

-1 

 

+1 

Input Offset Voltage 

Vos_Vref Vfb-Vref, 

Vref=0.6V, 

Vp>2.0V -1    1 

Input Bias Current 

IFb(E/A) 

 

-1 

 

+1 

A 

Input Bias Current 

IVp(E/A) 

 

-1 

 

+1 

A 

Sink Current 

Isink(E/A) 

 

0.40 

0.85 

1.2 

mA 

Source Current 

Isource(E/A) 

 

10 

13 

mA 

Slew Rate 

SR 

Note4 

7 12 20 V/

s 

Gain-Bandwidth Product 

GBWP 

Note4 

20 30 40 MHz 

DC Gain 

Gain 

Note4 

100 110 120  dB 

Maximum Voltage  

Vmax(E/A) 

 

3.4 3.5 3.75  V 

Minimum Voltage 

Vmin(E/A) 

 

 

150 

220 

mV 

Common Mode Voltage

 

  

 

1.2 

OSCILLATOR 

 Rt Voltage 

 

 

0.665 

0.7 

0.735 

Rt=59K 

225 250 275 

Rt=28.7K 

450 500 550 

  

Frequency Range 

 
 

F

Rt=9.53K, Note4 

1350 

1500 

1650 

 

 

kHz 

Ramp Amplitude 

Vramp 

Note4 

 1.8  Vp-p 

Ramp Offset 

Ramp(os) 

Note4 

 0.6   V 

Min Pulse Width 

Dmin(ctrl) 

Note4 

  

70 

ns 

Max Duty Cycle 

Dmax 

Fs=250kHz 

91 

 

 

Fixed Off  Time 

 

Note4 

  

300 

ns 

Sync Frequency Range 

 

20% above free running 
frequency 

225  1650 

kHz 

Sync Pulse Duration 

 

 

100 

200 

 

ns 

Sync High 

 

 

 

Sync Level Threshold 

Sync Low 

 

 

 

0.6 

 

        REFERENCE VOLTAGE 
Feedback Voltage 

VFB 

Vref pin floating, Vp=Vcc 

 

0.6 

 

0

o

C<Tj<125

o

C -1.0 

 

+1.0 

Accuracy  

-40

o

C<Tj<125

o

C, Note3 

-2.0 

 

+2.0 

 

Vref margining voltage 

Vref_marg 

 

0.54 

 

1.2 

Sink Current 

Isink_Vref 

Vref=0.7V 

 

19 

25 

µA 

Source Current 

Isource_Vref 

Vref=0.5V 

 

19 

25 

µA 

Tracker(upper) Vref 

pulled 

up 

externally 

1.35  1.5  1.6 

Tracker Comparator Threshold 

Tracker(lower) Vref 

pulled 

up 

externally 

1.05  1.2  1.3 

Tracker Comparator 
Hysteresis 

Tracker_Hys 

Vref pulled up externally  

220 

300 

420 

mV 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

7

IR3837MPbF

Rev 1.31

Electrical Specifications (continued)

 

PARAMETER SYMBOL 

TEST 

CONDITION 

MIN 

TYP 

MAX 

UNIT 

FAULT PROTECTION 

Fs=250kHz

 

10.4 11.8 13.2 

Fs=500kHz 

21.5 24.4 27.3 

 

OCSET Current 

 

I

OCSET

 

Fs=1500kHz 68 

77 

86 

 

µA 

OC comp Offset Voltage 

V

OFFSET

 

Note4 

-6 0 +6 mV 

SS off time 

SS_Hiccup 

 

 

4096 

 

Cycles 

Thermal Shutdown 

 

Note4 

 140  

Thermal Hysteresis 

 

Note4 

 20  

 

°C 

        UNDER VOLTAGE LOCKOUT 

V

CC

-Start-Threshold V

CC

_UVLO_Start 

Vcc Rising Trip Level 

4.06 

4.26 

4.46 

V

CC

-Stop-Threshold V

CC

_UVLO_Stop 

Vcc Falling Trip Level 

3.76 

3.96 

4.16 

 

Enable-Start-Threshold Enable_UVLO_Start 

Supply 

ramping 

up 

1.14 1.2 1.36 

Enable-Stop-Threshold 

Enable_UVLO_Stop 

Supply 

ramping 

down  0.75 0.85 0.95 

 
 

Enable leakage current  

Ien 

Enable=3.3V 

 

 

    10 

µA 

            PGOOD 

Fb Rising, Vref  < 1.2V 

 

115 

 

%Vref 

Power Good upper Threshold 

VPG(upper) 

Fb Rising, Vref  > 1.5V 

 

115 

 

%Vp 

Upper Threshold Delay 

VPG(upper)_Dly 

Fb Falling  

 

256/Fs 

 

Fb Rising, Vref  < 1.2V 

 

85 

 

%Vref 

Power Good lower Threshold 

VPG(lower) 

Fb Rising, Vref  > 1.5V 

 

85 

 

%Vp 

Lower Threshold Delay 

VPG(lower)_Dly 

Fb Rising 

 

256/Fs 

 

Soft Start Delay Time 

Tdelay(Delay) 

Note4 

 

10 

 

ms 

PGood Voltage Low 

PG(voltage) 

I

Pgood

=-5mA  

 

0.5 

Tracker Comparator Upper 
Threshold 

VPG(tracker_upper)  Vp Rising, Vref  > 1.5V 

 

0.5 

 

Tracker Comparator Lower 
Threshold 

VPG(tracker_lower)  Vp Falling, Vref  > 1.5V 

 

0.3 

 

 

Tracker Comparator Delay 

Tdelay(tracker) 

Vp Rising, Vref  > 1.5V 

 

256/Fs   

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 1141 (marking explained on application note 

AN1132 

page 2).

Products with prior date code of 1141 are qualified with MSL3 for Consumer market.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

8

IR3837MPbF

Rev 1.31

Typical Efficiency and Power Loss Curves
Vin=12V, Vcc=5V (external), Io=1A-14A, 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.

Vo [V]

L [µH]

MFR

P/N

DCR [mΩ]

1.0

0.4

Vitec

59PR9875N

0.29

1.2

0.51

Vitec

59PR9876N

0.29

1.5

0.51

Vitec

59PR9876N

0.29

1.8

0.51

Vitec

59PR9876N

0.29

2.5

0.68

Wurth Elek. 744 332 0068

0.72

3.3

1.0

Wurth Elek. 744 332 0100

1.17

5.0

1.0

Wurth Elek. 744 332 0100

1.17

75

77

79

81

83

85

87

89

91

93

95

97

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Load Current (A)

Eff

iciency  

(%

)

1.0V

1.2V

1.5V

1.8V

2.5V

3.3V

5.0V

0.2

0.7

1.2

1.7

2.2

2.7

3.2

3.7

4.2

4.7

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Load Current (A)

Po

wer

 Loss (

W

)

1.0V

1.2V

1.5V

1.8V

2.5V

3.3V

5.0V

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

9

IR3837MPbF

Rev 1.31

Typical Efficiency and Power Loss Curves
Vin=12V, Vcc/LDO_out=5.2V, Io=1A-14A, Fs=600kHz, Room Temperature, No Air Flow

The same inductors as listed on the previous page have been used.

71

73

75

77

79

81

83

85

87

89

91

93

95

97

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Load Current (A)

Ef

fic

iency  

(%

)

1.0V

1.2V

1.5V

1.8V

2.5V

3.3V

5.0V

0.2

0.7

1.2

1.7

2.2

2.7

3.2

3.7

4.2

4.7

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Load Current (A)

Power

 Loss 

(W

)

1.0V

1.2V

1.5V

1.8V

2.5V

3.3V

5.0V

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3837mpbf-html.html
background image

 

 

10

IR3837MPbF

Rev 1.31

Iin(Dyn)

15.8

16.0

16.2

16.4

16.6

16.8

17.0

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Temp [ºC]

[m

A

]

TYPICAL OPERATING CHARACTERISTICS (-40

o

C - 125

o

C), F

s

=500 kHz

Iin(Standby)

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Temp [ºC]

A

]

FREQUENCY

450

460

470

480

490

500

510

520

530

540

550

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Temp [ºC]

[k

H

z]

IOCSET(500kHz)

21.5

22.5

23.5

24.5

25.5

26.5

27.5

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Temp [ºC]

[µA

]

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

140

Temp [ºC]

[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

140

Temp [ºC]

[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

140

Temp [ºC]

[V

]

Enable(UVLO) Stop

0.75

0.77

0.79

0.81

0.83

0.85

0.87

0.89

0.91

0.93

0.95

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Temp [ºC]

[V

]

Vcc_LDO

4.7

4.8

4.9

5.0

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Temp [ºC]

[V

]

Vfb

0.588

0.592

0.596

0.600

0.604

0.608

0.612

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Temp [ºC]

[V

]

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download