Microsoft Word - IR3598 Datasheet.docx

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

FEATURES 

 

  Dual MOSFET drivers in single 16 pin QFN 

package 

  Buck Converter Driver Vin 4.0 to 13.2Vdc  

  Multimode operation to configure the driver 

as either dual or doubler/interleaved mode 
drivers 

  Variable Gate drive from 4V to 13V to 

optimize system efficiency  

  5V VCC and VDRV capability for sleep states 

where only 5V is available 

  Large drivers designed to drive 3nF in < 12ns 

with any voltage from 5V to 12V (typ) 
supplied to the VDRV pin 

  Low side driver – 0.85Ω source/0.38Ω sink  
  High side driver – 1.1Ω source/0.60Ω sink 
  Propagation delays < 20ns 

  Integrated bootstrap diode on both drivers 

  Capable of high output switching frequencies 

from 150kHz up to greater than 1MHz 

  Compatible with IR’s patented Active  

Tri‐Level (ATL) PWM for fastest response to 
transient overshoot as well as industry 
standard 3.3V and 5V Tri‐State signals in  
most modes 

  Non‐overlap and under voltage protection 

  Thermally enhanced 16 pin QFN package 

  Lead free RoHS compliant package 

  Low Quiescent power to optimize efficiency 

 

 

BASIC APPLICATION 

 

Figure 1: IR3598 Typical DOUBLER Mode  

Application Circuit 

DESCRIPTION 

 

The IR3598 is a high‐efficiency dual driver capable of switching  
a pair of high and low side N‐channel MOSFETs in synchronous 
buck converters and is optimized for use with IR’s Digital PWM 
controllers to provide a total voltage regulator solution for today’s 
advanced computing applications. In a space saving 16‐pin QFN 
package, the IR3598 can significantly improve density in high 
phase count voltage regulators saving over 50% board space 
versus conventional drivers.  

The IR3598 can be configured as two independent drivers in DUAL 
mode with individual PWM signals, or as an interleaved DOUBLER 
driver where one PWM signal is internally split to drive the two 
pairs of MOSFETs 180° out of phase. The inter‐leaving action is 
optimized internally to manage the tri‐state action of multiple 
phases during transients, low current single phase operation, and 
PS2 operation (see Figs. 8 and 9.) The DOUBLER mode can double 
the effective maximum phase count from the controller, enabling 
a well‐controlled, high phase count voltage regulator. 

The IR3598 has a proprietary circuit which maintains the MOSFET 
drive strength throughout the 4.0V to 13.2V drive voltage range 
thus insuring fast switching even with 5V standby drive operation 
during system sleep modes. The integrated boot diodes reduce 
external component count. The IR3598 also features an adaptive 
non‐overlap control for shoot‐through protection. 

The IR3598 PWM inputs are compatible with IR’s fast Active  
Tri‐Level (ATL) PWM signals as well as 3.3V and 5V Tri‐State  
PWM signals. 

APPLICATIONS 

 

  Desktop CPU and GPU solutions 
  Performance overclocking CPU and GPU VR solutions 
  Optimized for Sleep state S3 systems using +5VSB 

 
PIN DIAGRAM 

 

Figure 2: IR3598 Package Top View

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

ORDERING INFORMATION 

 
 

      IR3598

 

       

       
 

 

 

 
 

 

 

 

 
 
 

Package

Tape & Reel Qty 

Part Number

QFN 

3000 

IR3598MTRPBF 

QFN 

100 

IR3598MPBF 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

PBF – Lead Free 

TR – Tape and Reel 

M – QFN Package 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM  

 

 

 

Figure 3: IR3598 Simplified Functional Block Diagram 

 

T

ABLE 

1:

 

M

ODE 

C

ONFIGURATION 

T

ABLE

 

Function 

Mode

PWM Mode

Phase Mode 

IR ATL 

Dual 

IR ATL 

Doubler 

Tri‐State 

Dual 

Tri‐State 

Doubler 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

TYPICAL APPLICATIONS 
 

 

 

Figure 4: 8‐Phase CPU VR solution using IR3598 MOSFET drivers in DUAL mode & IR3538/CHL8328 Controller  

with the IR3537/CHL8510 as a VGD Driver 

 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

 

 

Figure 5: 16‐Phase VR solution using IR3598 MOSFET drivers in DOUBLER mode & IR3538/CHL8328 Controller  

with the IR3537/CHL8510 as a VGD

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

PIN DESCRIPTIONS 

 

PIN # 

PIN NAME 

PIN DESCRIPTION 

BOOT1 

Floating bootstrap supply pin for the upper gate drive HG1. Connect the bootstrap capacitor between this pin 
and the SW1 pin. The bootstrap capacitor provides the charge to turn on the upper MOSFET. See the Internal 
Bootstrap Device section under DESCRIPTION for guidance in choosing the capacitor value. 

MODE 

The MODE pin is an input signal used to set the PWM MODE (Tri‐State or IR ATL) of the drivers. 
The MODE pin levels are controlled by connecting the MODE pin to Ground or connecting to VCC. Refer to the 
configuration instructions in Table 1 to program the mode pin. Do not let this pin float. The mode pin must be 
directly connected to ground when this is the connection.  Do not connect through a resistor when connecting 
to ground. The mode pin is low when the pin voltage is below 0.8Vdc and high when the pin voltage is above 
2Vdc. 

VDRV 

Connect this pin to a separate supply voltage between 4.0V and 13.2V to vary the drive voltage 
on both the high side and low side MOSFET’s. Place a high quality low ESR ceramic capacitor from this pin to 
GND. Note that on the high side MOSFET’s, the gate drive voltage will be VDRV less the boot strap diode voltage 
drop. 

BOOT2 

Floating bootstrap supply pin for the upper gate drive HG2. Connect the bootstrap capacitor between this pin 
and the SW2 pin. The bootstrap capacitor provides the charge to turn on the upper MOSFET. See the Internal 
Bootstrap Device section under DESCRIPTION for guidance in choosing the capacitor value. 

SW2 

Connect this pin to the SOURCE of the upper MOSFET and the DRAIN of the lower MOSFET of the second power 
stage, driven by HG2 and LG2. This pin provides a return path for the upper gate drive. 

HG2 

Upper gate drive output of Driver 2. Connect to gate of high‐side power N‐Channel MOSFET of the second 
power stage. 

LG2 

Lower gate drive output of Driver 2. Connect to gate of the low‐side power N‐Channel MOSFET 
of the second power stage. 

PWM2 

The PWM2 signal is the control input for the second driver from either an IR ATL compatible source or an 
industry standard Tri‐State source. Connect this pin to the PWM output of the controller.  
As a DUAL driver, PWM2 controls the behavior of Gate Driver 2 (HG2, LG2). In DOUBLER mode this pin is not 
used and must be left open. 

EN 

The chip will be enabled with the EN pin left open, or pulled high to VCC. The enable is low when the pin 
voltage is below 0.8Vdc and high when the pin voltage is above 2Vdc. 

10 

NC 

This pin must be left open. 

11 

VCC 

Connect this pin to a +5V bias supply. Place a high quality low ESR 0.1uF ceramic capacitor from this pin to the 
IR3598 GND. 

12 

FUNCTION 

The FUNCTION pin controls the Phase Mode (Dual or Doubler Modes). The FUNCTION pin levels are controlled 
by connecting the FUNCTION pin to Ground or VCC. Refer to the configuration instructions in Table 1 to 
program the FUNCTION pin. At power up, the function pin selection is latched into the IR3598, and therefore 
cannot be changed after initial power up. The function pin is low when the pin voltage is below 1 Vdc and high 
when the pin voltage is above 4.2Vdc. 

13 

PWM1 

The PWM1 signal is the control input for the first driver from either an IR ATL compatible source 
or an industry standard Tri‐State source. Connect this pin to the PWM output of the controller.  
As a DUAL driver, PWM1 controls the behavior of Gate Driver 1 (HG1, LG1). In DOUBLER mode  
PWM1 controls the behavior of Gate Drive 1 (HG1, LG1) and Gate Drive 2 (HG2, LG2). 

14 

LG1 

Lower gate drive output of Driver 1. Connect to gate of the low‐side power N‐Channel MOSFET 
of the first power stage. 

15 

HG1 

Upper gate drive output of Driver 1. Connect to gate of high‐side power N‐Channel MOSFET  
of the first power stage. 

16 

SW1 

Connect this pin to the SOURCE of the upper MOSFET and the DRAIN of the lower MOSFET of the first power 
stage. This pin provides a return path for the upper gate drive. 

(PAD) 17 

GND 

Bias and reference ground. All signals are referenced to this node. It is also the power ground return of the 
driver. 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 

 

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. 
 

Voltage Regulator  Vin 

4.0 to 13.2Vdc 

VCC 

‐0.3V  to  +7.0V 

VDRV 

‐0.3V  to  +15.0V 

PWM1, PWM2, EN, MODE, FUNCTION 

‐0.3V  to  VCC +0.3V 

BOOTx‐GND, BOOTx – SWx 

‐0.3V  to  +35V, ‐0.3V  to  +15.0V 

LG1, LG2 

DC ‐0.3V to VDRV + 0.3V, <200ns: ‐5V to VDRV + 0.3V 

HG1, HG2 

SWx – 0.3V to VBOOT + 0.3V, <20ns: SWx – 5V to VBOOT + 0.3V 

SW1, SW2 

‐0.3V to +35V, <200nS, ‐8V 

ESD 

750V HBM 

Thermal Information 

Thermal Resistance (ΘJC) 

3°C/W 

Thermal Resistance (ΘJA)

1

 

45°C/W 

Maximum Junction Temperature 

150°C 

Maximum Storage Temperature Range 

‐65°C  to  150°C 

Maximum Lead Temperature (Soldering 10s) 

300°C 

 
Note 1: θJA is measured with the component mounted on a high effective thermal conductivity test board in free air. 
 
 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

ELECTRICAL  SPECIFICATIONS 

 

RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS FOR RELIABLE OPERATION WITH MARGIN 

Recommended Voltage Regulator Vin Range 

4.5 to 13.2Vdc 

Recommended Operating Ambient Temperature Range 

0°C  to  85°C 

Maximum Operating Junction Temperature 

125°C 

VCC Supply Voltage Range 

+5V  ±  10% 

VDRV 

4.0V  to  13.2V 

 
ELECTRICAL CHARACTERISTICS 

Unless otherwise specified, these specifications were tested at +25°C. VCC = VDRV = 5.0V.  

PARAMETER 

SYMBOL 

CONDITIONS 

MIN 

TYP 

MAX 

UNIT 

Supply 

Supply Bias Current Shutdown – Dual 
Mode 

I

VCC + 

I

VDRV

 

ENABLE LOW 

1.8 

2.1 

 2.7 

mA 

Supply Bias Current Idle – Dual Mode 

I

VCC + 

I

VDRV

 

Tri‐stated Gate Driver 

2.6 

3.3 

 4.0 

mA 

Supply Bias Current Idle – Doubler Mode 

I

VCC + 

I

VDRV

 

Tri‐stated Gate Driver 

2.1 

2.9 

 3.6 

mA 

Supply Bias Current ―Note 1 

I

VCC + 

I

VDRV

 

f

PWM

 = 300kHz, no load 

 ‐ 

4.5 

 ‐ 

mA 

VCC Rising Threshold for POR 

  

  

3.55 

3.80 

3.98 

VCC Falling Threshold for POR 

  

 

3.20 

 3.50 

3.80 

Vdrive Rising Threshold for POR  

 

 

3.55 

3.80 

3.98 

Vdrive Falling Threshold for POR  

 

 

2.50 

 2.75 

3.00 

PWM Input IR ATL Mode 

PWM Input Pull‐Up Voltage 

VPWM_pull up 

PWM Input Floating 

‐ 

4.0 

‐ 

PWM Input High Threshold 

V

IH(C_PWM)

 

  

 0.9 

 1.15 

1.3 

PWM Input Low Threshold 

V

IL(C_PWM)

 

  

0.7 

0.95 

 1.1 

PWM Tri‐level High Threshold 

V

TL(C_PWM)

 

 

2.4 

2.65 

2.9 

PWM Tri‐level Low Threshold 

V

TH(C_PWM)

 

 

2.2 

2.5 

2.7 

PWM Input Current Low 

I

C_PWM

 

V

PWM

 = 0V 

0.7 

1.0 

1.4 

mA 

PWM Input Current High 

 

V

PWM

 = 1.8V 

0.7 

1.0 

1.4 

mA 

PWM Input Current Tri‐state 

 

V

PWM

 = 3.3V 

60 

125 

190 

uA 

PWM Input Tri‐State Mode (+3.3V or +5V signal level) 

PWM Input Rising Threshold, Note 1 

V

IH(C_PWM)

 

 

‐ 

1.65 

‐ 

PWM Input Falling Threshold, Note 1 

V

IL(C_PWM)

 

 

‐ 

1.3 

‐ 

Tri‐State LO_GATE Threshold 

 

 

0.7 

0.95 

 1.1 

Tri‐State LO_GATE Hysteresis 

 

 

100 

200 

300 

mV 

Tri‐State HI_GATE Threshold 

 

 

2.4 

2.65 

2.9 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

IR3598

PARAMETER 

SYMBOL 

CONDITIONS 

MIN 

TYP 

MAX 

UNIT 

Tri‐State HI_GATE Hysteresis 

 

 

100 

200 

300 

mV 

Tri‐State Hold Off Time, Note 1 

 

 

‐ 

80 

‐ 

ns 

PWM Input Pull‐Up Voltage 

VPWM_pull up 

PWM Input Floating 

1.3 

1.55 

1.9 

PWM Input Resistance, Note 1 

RPWM 

PWM Input Floating 

‐ 

3.75 

‐ 

kΩ 

Minimum Recognized PWM Pulse Width, 
Note 1 

 

ATL (IR) and Tri‐State Modes 

‐ 

40 

‐ 

nSec 

High Side Gate Drivers 

Transi on Time ― Rise, Note1 

t

R(HS)

 

3nF Load, VDRV = 5‐12V 

‐ 

15 

‐ 

ns 

Transi on Time ― Fall, Note1 

t

F(HS)

 

3nF Load, VDRV = 12V 

‐ 

12 

‐ 

ns 

Transi on Time ― Fall, Note1 

t

F(HS)

 

3nF Load, VDRV = 5V 

‐ 

17 

‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Turn‐on all modes, 
Note 1 

t

PDH(HS)

 

3nF Load, VDRV = 5‐12V 

‐ 

23 

‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Turn‐off Dual, Note 

t

PDL(HS)

 

3nF Load, VDRV = 5‐12V 

‐ 

17 

‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Turn‐off Doubler, 
Note 1 

t

PDL(HS)

 

3nF Load, VDRV = 5‐12V 

‐ 

24 

‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Exit Tri‐State Dual, 
Note 1 

t

PDTS(HS_en)

 

3nF Load 

 ‐ 

40 

 ‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Exit Tri‐State 
Doubler, Note 1 

t

PDTS(HS_en)

 

3nF Load 

 ‐ 

40 

 ‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Enter Tri‐State 
Dual, Note 1 

t

PDTS(HS_dis)

 

3nF Load 

 ‐ 

19 

 ‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Enter Tri‐State 
Doubler, Note 1 

t

PDTS(HS_dis)

 

3nF Load 

 ‐ 

19 

 ‐ 

ns 

Output Impedance Source, Note 1 

R

HS_SOURCE

 

VDRV = 12V, 100mA 

 ‐ 

1.1 

 ‐ 

Ω 

Output Impedance Source, Note 1 

R

HS_SOURCE

 

VDRV = 5V, 100mA 

 ‐ 

1.4 

 ‐ 

Ω 

Output Impedance ― Sinking, Note 1 

R

HS_SINK

 

VDRV = 12V, 100mA 

 ‐ 

0.60 

 ‐ 

Ω 

Output Impedance ― Sinking 

R

HS_SINK

 

VDRV = 5V, 100mA 

 0.70 

0.90 

 1.20 

Ω 

Low Side Gate Drivers 

Transi on Time ― Rise, Note 1 

t

R(LS)

 

3nF Load, VDRV = 5‐12V 

‐ 

14 

‐ 

ns 

Transi on Time ― Fall, Note 1 

t

F(LS)

 

3nF Load, VDRV = 12V 

‐ 

‐ 

ns 

Transi on Time ― Fall, Note 1 

t

F(LS)

 

3nF Load, VDRV = 5V 

‐ 

8.5 

‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Turn‐on all modes, 
Note 1 

t

PDH(LS)

 

3nF Load, VDRV = 5‐12V 

‐ 

20 

‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Turn‐off Dual, Note 

t

PDL(LS)

 

3nF Load, VDRV = 5‐12V 

‐ 

18 

‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Turn‐off Doubler, 
Note 1 

t

PDL(LS)

 

3nF Load, VDRV = 5‐12V 

‐ 

24 

‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Exit Tri‐State Dual, 
Note 1 

t

PDTS(LS_en)

 

3nF Load 

‐  

24 

 ‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Exit Tri‐State 

t

PDTS(LS_en)

 

3nF Load 

‐  

30 

 ‐ 

ns 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir3598-html.html
background image

 

 

Dual/Doubler Interleaved MOSFET Driver 

October 25, 2013 |  FINAL  |  V1.12

10 

IR3598

PARAMETER 

SYMBOL 

CONDITIONS 

MIN 

TYP 

MAX 

UNIT 

Doubler, Note 1 

Propaga on Delay ― Enter Tri‐State 
Dual, Note 1 

t

PDTS(LS_dis)

 

3nF Load 

 ‐ 

15 

 ‐ 

ns 

Propaga on Delay ― Enter Tri‐State, 
Doubler, Note 1 

t

PDTS(LS_dis)

 

3nF Load 

 ‐ 

23 

 ‐ 

ns 

Output Impedance Source, Note 1 

R

LS_SOURCE

 

VDRV = 12V, 100mA 

 ‐ 

0.85 

 ‐ 

Ω 

Output Impedance Source, Note 1 

R

LS_SOURCE

 

VDRV = 5V, 100mA 

 ‐ 

1.0 

 ‐ 

Ω 

Output Impedance ― Sinking, Note 1 

R

LS_SINK

 

VDRV = 12V, 100mA 

 ‐ 

0.38 

 ‐ 

Ω 

Output Impedance ― Sinking 

R

LS_SINK

 

VDRV = 5V, 100mA 

 0.45 

0.55 

0.75 

Ω 

 
Note 1: Guaranteed by design but not tested in production. 
 

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download