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1 | LM(2)5143/-Q1 Synchronous Buck Controller Design Tool | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | http://www.ti.com/product/lm5175 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | About | xx | = Input Box | TERMS OF USE | |||||||||||||||||||||||||||||||
4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | Step 1: Operating Specifications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | Input Voltage – Min, VIN(min) | 30 | V | ||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | Input Voltage – Nom, VIN(nom) | 49 | V | ||||||||||||||||||||||||||||||||
9 | Input Voltage – Max, VIN(max) | 50 | V | ||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | Output Voltage, VOUT | 15 | V | Output Voltage, VOUT2 | 15 | V | |||||||||||||||||||||||||||||
11 | Full Load Output Current, IOUT | 70 | A | Full Load Output Current, IOUT2 | 20 | A | |||||||||||||||||||||||||||||
12 | Switching Frequency, FSW | 2200 | kHz | ||||||||||||||||||||||||||||||||
13 | Frequency Set Resistor, RT | 10 | kΩ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
14 | Ambient Temperature, TA | 25 | °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||
15 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
16 | Step 2: Current Sense Resistors | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
17 | Required IOCP Setpoint at VIN(nom) | 30 | A | Required IOCP Setpoint at VIN(nom) | 16 | A | |||||||||||||||||||||||||||||
18 | Recommended Sense Resistance | 7.4 | mΩ | Recommended Sense Resistance | 4.3 | mΩ | |||||||||||||||||||||||||||||
19 | Sense Resistance, RS | 2 | mΩ | Sense Resistance, RS2 | 3 | mΩ | |||||||||||||||||||||||||||||
20 | Min Inductor Sat Current, ILO(SAT) | 36.5 | A | Min Inductor Sat Current, ILO2(SAT) | 24.3 | A | |||||||||||||||||||||||||||||
21 | Max power loss in shunt | 2.42 | W | Max power loss in shunt RS2 | 1.66 | W | |||||||||||||||||||||||||||||
22 | VIN(min) | 139.2 | A | VIN(min) | 23.6 | A | |||||||||||||||||||||||||||||
23 | IOUT(typ) at OCP Inception: | VIN(nom) | 136.5 | A | IOUT2(typ) at OCP Inception: | VIN(nom) | 23.2 | A | |||||||||||||||||||||||||||
24 | VIN(max) | 136.4 | A | VIN(max) | 23.2 | A | |||||||||||||||||||||||||||||
25 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
26 | Step 3: Buck Inductances | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
27 | Ch1 Recommended Inductance | 0.57 | µH | Ch2 Recommended Inductance | 0.85 | µH | |||||||||||||||||||||||||||||
28 | Ch1 Inductance, LO1 | 1 | µH | Ch2 Inductance, LO2 | 2.2 | µH | |||||||||||||||||||||||||||||
29 | Ch1 Inductor DCR | 2 | mΩ | Ch2 Inductor DCR | 4 | mΩ | |||||||||||||||||||||||||||||
30 | DIL as a % at VIN(nom) | 27 | % | DIL2 as a % at VIN(nom) | 11 | % | |||||||||||||||||||||||||||||
31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
32 | Step 4: Output Capacitors | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
33 | Output Voltage Ripple Spec | 400 | mVpk-pk | Ch2 Output Voltage Ripple Spec | 50 | mVpk-pk | |||||||||||||||||||||||||||||
34 | Minimum Output Capacitance | 2.2 | µF | Ch2 Minimum Output Capacitance | 2.5 | µF | |||||||||||||||||||||||||||||
35 | Output Capacitance (derated), COUT | 580 | µF | Ch2 Output Cap (derated), COUT2 | 100 | µF | ** For Single-Output Operation in 4-Phase Mode, tie both MODE pins to VDDA. Use FB1 of master IC to set VOUT. Connect FB2 of master IC to AGND. Connect FB2 of slave IC to VDDA to configure it as a slave ** | ||||||||||||||||||||||||||||
36 | Maximum Permitted ESR | 84 | mΩ | Ch2 Maximum Permitted ESR | 23 | mΩ | |||||||||||||||||||||||||||||
37 | Output Capacitor ESR | 3 | mΩ | Ch2 Output Capacitor ESR | 2 | mΩ | ** Slave controller (CNTRL2) not shown ** | ||||||||||||||||||||||||||||
38 | Resulting Output Voltage Ripple (max) | 14 | mVpk-pk | Resulting Output Voltage Ripple (max) | 5 | mVpk-pk | ** Tie VCCX to GND if not used ** | ||||||||||||||||||||||||||||
39 | Output Capacitor RMS Current (max) | 1.38 | A (rms) | Output Capacitor RMS Current (max) | 0.63 | A (rms) | |||||||||||||||||||||||||||||
40 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
41 | Step 5: Input Capacitors | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
42 | Input Voltage Ripple Spec | 2500 | mVpk-pk | ||||||||||||||||||||||||||||||||
43 | Minimum Input Capacitance | 10 | µF | ||||||||||||||||||||||||||||||||
44 | Input Capacitance, CIN | 20.047 | µF | ||||||||||||||||||||||||||||||||
45 | Maximum Permitted ESR | 120.7 | mΩ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
46 | Input Capacitor ESR | 1 | mΩ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
47 | Resulting Input Voltage Ripple (max) | 119 | mVpk-pk | ||||||||||||||||||||||||||||||||
48 | Input Capacitor RMS Current (max) | 8.75 | A (rms) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
49 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
50 | Step 6: Soft-start, Hiccup, Dither, DEMB, MODE | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
51 | Soft-Start Time, tSS | 3 | ms | ||||||||||||||||||||||||||||||||
52 | Soft-Start Capacitance, CSS | 100 | nF | ||||||||||||||||||||||||||||||||
53 | Hiccup Fault Time, tRES | 12 | ms | ||||||||||||||||||||||||||||||||
54 | RES Capacitance, CRES | 220 | nF | ||||||||||||||||||||||||||||||||
55 | Modulating Frequency | 9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
56 | *Tie DITH to VDDA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
57 | * Tie DEMB to VDDA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
58 | * Tie MODE to VDDA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
59 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
60 | Step 7: Compensation Design | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
61 | Load Pole Frequency | 1648 | Hz | Ch2 Load Pole Frequency | 2447 | Hz | |||||||||||||||||||||||||||||
62 | ESR Zero Frequency | 91 | kHz | Ch2 ESR Zero Frequency | 796 | kHz | |||||||||||||||||||||||||||||
63 | Desired Crossover Frequency | 60 | kHz | Ch2 Desired Crossover Frequency | 60 | kHz | |||||||||||||||||||||||||||||
64 | Error Amp Pole Frequency | 2.5 | Hz | Ch2 Error Amp Pole Frequency | 2.5 | Hz | |||||||||||||||||||||||||||||
65 | Upper Feedback Resistor | 240 | kΩ | Ch2 Upper Feedback Resistor | 115 | kΩ | |||||||||||||||||||||||||||||
66 | Lower Feedback Resistor | 10 | kΩ | Ch2 Lower Feedback Resistor | 4.75 | kΩ | |||||||||||||||||||||||||||||
67 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
68 | Compensation Components | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
69 | Calculated / | Std Values | Std Values | Actual P/Z Frequencies | |||||||||||||||||||||||||||||||
70 | RC1 | 27.3 | 27.4 | 20 | kΩ | 2 | Hz (FPEA) | ||||||||||||||||||||||||||||
71 | CC1 | 1.0 | 1 | 1 | nF | 8.0 | kHz (FZCOMP) | ||||||||||||||||||||||||||||
72 | CC2 | 57 | 56 | 33 | pF | 202 | kHz (FPCOMP) | ||||||||||||||||||||||||||||
73 | RC2 | 28.3 | 28 | 28 | kΩ | 2 | Hz (FPEA2) | ||||||||||||||||||||||||||||
74 | CC3 | 0.9 | 1 | 1 | nF | 5.7 | kHz (FZCOMP2) | ||||||||||||||||||||||||||||
75 | CC4 | 1 | 0.68 | 22 | pF | 200 | kHz (FPCOMP2) | ** Specify Inductor Core Loss ** | 0.3 | W | |||||||||||||||||||||||||
76 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
77 | Efficiency / Power Loss Analyzer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
78 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
79 | Step 8: Efficiency | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
80 | Power MOSFETs | (Q1, Q2) | Power MOSFETs | (Q3, Q4) | |||||||||||||||||||||||||||||||
81 | ISC0805NLS, ISC0805NLS | NVMFS5H663, NVMFS5C628NL | |||||||||||||||||||||||||||||||||
82 | High-side | Low-side | High-side | Low-side | |||||||||||||||||||||||||||||||
83 | On-State Resistance, RDS(on) | 9.0 | 9.0 | mΩ | 6 | 2.5 | mΩ | ||||||||||||||||||||||||||||
84 | Total Gate Charge, QG | 13 | 13 | nC | 8 | 25 | nC | ||||||||||||||||||||||||||||
85 | Gate-Drain Charge, QGD | 4.7 | 4.7 | nC | 1.4 | 4.5 | nC | ||||||||||||||||||||||||||||
86 | Gate-Source Charge, QGS | 6 | 6 | nC | 3.8 | 12 | nC | ||||||||||||||||||||||||||||
87 | Output Charge, QOSS | 34 | nC | 30 | nC | ||||||||||||||||||||||||||||||
88 | Output Capacitance, COSS | 280 | 280 | pF | 213 | 1700 | pF | ||||||||||||||||||||||||||||
89 | Gate Resistance, RG | 1 | 1 | Ω | 0.5 | 0.5 | Ω | ||||||||||||||||||||||||||||
90 | Transconductance, gFS | 73 | 73 | S | 64 | 280 | S | ||||||||||||||||||||||||||||
91 | Gate-Source Threshold Voltage, VTH | 1.6 | 1.6 | V | 2.9 | 3 | V | ||||||||||||||||||||||||||||
92 | Body Diode Forward Voltage, VBD | 0.92 | 0.92 | V | 0.7 | 0.7 | V | ||||||||||||||||||||||||||||
93 | Body Diode Rev Recovery Charge, QRR | 28 | nC | 60 | nC | ||||||||||||||||||||||||||||||
94 | Thermal Resistance, θJA | 50 | 50 | °C/W | 50 | 38 | °C/W | ||||||||||||||||||||||||||||
95 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
96 | External Schottky Diode (if applicable) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
97 | Schottky Fwd Voltage, VFWDsch | 0.46 | 0 | V | |||||||||||||||||||||||||||||||
98 | Schottky Rev Recovery Charge, QRRsch | 1.5 | 0 | nC | |||||||||||||||||||||||||||||||
99 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
100 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||