FAN53541UCX [ONSEMI]
2.4 MHz，5 A TinyBuck™ 同步降压稳压器;
| 型号： | FAN53541UCX |
| 厂家： | 
ONSEMI |
| 描述： | 2.4 MHz，5 A TinyBuck™ 同步降压稳压器 开关 稳压器 |
| 文件： | 总17页 (文件大小：1766K) |
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2014 年 2 月
FAN53541
2.4 MHz、5 A TinyBuck™ 同步降压调节器
说明
特性
FAN53541 是一款降压开关电压调节器，从 2.7 V 至 5.5 V 的
输入电压提供一个可调节输出。FAN53541 运用了同步整流
专利架构，能够以高于 90% 的效率提供 5 A 电流，同时在负
载电流低至 2 mA 时能够保持 80% 以上的效率。该调节器在
2.4 MHz 的标称固定频率下工作，可将外部元件的输出电感值
降至 470 nH，并将输出电容值降至 20 µF。可以增加输出电
容来提高负载瞬变时的电压调节能力，不会影响到稳定性；增
加输出电容后，电感最高可达 1.2 µH。
.
.
.
.
.
.
2.4 MHz 固定频率工作
同级最佳的负载瞬态响应
5 A 输出电流能力
2.3 V 至 5.5 V 输入电压范围
可调输出电压：0.8 V 至 90%VIN
轻负载情况下高效率的 PFM 模式
（在 MODE 引脚上强制 PWM 为可用）
在中等负载和轻负载下，通过脉冲频率调制 (PFM)，可使该
器件在 50µA 典型静态电流的省电模式下工作。即使在这种低
静态电流下，该部件也能够在大负载摆幅期间展示卓越的瞬态
响应。在较高的负载下，系统会自动切换到 2.4 MHz 的固定
频率控制下进行工作。在关断模式中，电源电流会降至 1µA
以下以减少功耗。在需要恒定频率时可禁用 PFM 模式。
FAN53541 采用 20 引脚、1.96 mm x 1.56 mm 晶圆级芯片尺
寸封装 (WLCSP)。
.
.
.
.
.
.
.
.
.
50 A 典型静态电流（PFM 模式）
外部频率同步
低纹波轻载 PFM 模式（强制 PWM 控制）
电源正常输出
内部软启动
输入欠压锁定 (UVLO)
热关断和过载保护
PGOOD
无需外部补偿
VIN
L1
SW
20-焊球 WLCSP
CIN
CIN1
0.47H
COUT
COUT
10nF
10F
GND
FAN53541
10F
应用
10F
VOUT
FB
.
.
.
.
机顶盒
EN
R1
硬盘驱动器
通信卡
MODE
DSP 电源
图1. 典型应用
订购信息
编号
温度范围
封装
包装方法
卷带
20 焊点，晶圆级芯片尺寸封装 (WLCSP)，4 x 5 阵列，
0.4 mm 间距，250 µm 焊点
FAN53541UCX
-40 至 85°C
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建议使用的外部元件
表 1. 推荐用于最大负载电流 5 A 的外部元件
元件
说明
厂商
参数
典型值 单位
0.47
L1
COUT
CIN
额定 470 nH
参见表 2
L
H
10 F、6.3V、X5R、0805、2 件
10 F, 6.3 V, X5R, 0805
10 nF, 25 V, X7R, 0402
C
C
C
20
10
10
F
F
nF
GRM21BR60J106M (Murata)
C2012X5R0J106M (TDK)
CIN1
任意
表 2. 推荐电感量
元件尺寸
(1)
生产厂商
部件编号
L (nH) DCR (mΩ) IMAXDC
L
W
H
Bourns
Bourns
SRP5012-R47M
SRP4012-R47M
470
470
470
470
470
470
19
20
19
2.6
15
20
6.0
5.5
7.2
16.0
5.4
5.0
5.1
4.6
4.2
6.5
5.0
4.5
4.5
4.0
4.2
6.5
5.0
4.1
1.2
1.2
2.0
3.0
2.0
1.2
Coilcraft
Inter-Technical(2)
TDK
XPL4020-471ML
SC2511-R47M
VLC5020T-R47M
IHLP1616ABERR47M01
Vishay
注意：
1.
IMAXDC 是较小的电流，可使温度上升 40°C 或使电感衰减 30%。
2. 用于效率和温度升高测量的电感。
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2
引脚配置
PGOOD EN
FB
A3
VOUT
A4
A4
B4
C4
D4
E4
A3
B3
C3
D3
E3
A2
B2
C2
D2
E2
A1
B1
C1
D1
E1
A1
A2
B2
C2
D2
E2
MODE
B1
GND
B3
B4
C4
C1
C3
D3
E3
VIN
SW
D1
E1
D4
E4
图1. 俯视图
图2. 俯视图仰视图
引脚定义
焊点编号
名称
说明
A1
A2
A3
A4
PGOOD 电源正常。如果输出停止调节或处于软启动中，该开漏引脚拉至低电平。
EN
FB
使能。该引脚处于低电平时，器件为关断模式。该引脚不得悬浮。
FB。连接至电阻分压器。集成芯片将该引脚控制在 0.8 V。
VOUT
VOUT。VOUT 的感测引脚。直接连接至 COUT。
模式/同步。逻辑 0 允许芯片在轻载状态时自动切换至 PFM。保持高电平时，IC 保持在 PWM 模式。调
节器也将其开关频率同步至该引脚 (fMODE) 所提供频率的四倍 (4X)。该引脚不得悬浮。
B1
MODE
B2, B3,
C1 – C4
GND
AGND
VIN
接地。低端 MOSFET 以此引脚为参考。CIN 和 COUT 应使用最短路径返回到这些引脚。
模拟地。所有信号均以该引脚为参照。避免高 dV/dt 交流电流经由此引脚的路径。
电源输入电压。连接至输入电源。用最短路径连接至 CIN。
B4
D1, D2,
E1, E2
D3, D4,
E3, E4
SW
开关节点。连接至电感。
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3
绝对最大额定值
应力超过绝对最大额定值，可能会损坏器件。在超出推荐的工作条件的情况下，该器件可能无法正常工作，所以不建议让器件在
这些条件下长期工作。此外，长期在高于推荐的工作条件下工作，会影响器件的可靠性。绝对最大额定值仅是应力规格值。
符号
参数
最小值
-0.3
最大值
7.0(3)
4.5
单位
SW 和 VIN 引脚
VIN
无串联阻抗连接
-0.3
V
其它引脚
⁽4⁾
通过 ≥ 100 的串联电阻连接
人体模型满足 JESD22-A114
元件充电模型 JESD22-C101
-0.3
VIN
2250
1500
ESD
静电放电防护等级
V
TJ
TSTG
TL
结温
-40
-65
+150
+150
+260
°C
°C
°C
存储温度
引脚焊接温度，10 秒
注：
3.
VIN 压摆率限制在 1 V/µs。
4. 选取 7 V 与 VIN+0.3 V 中的较小值。
推荐工作条件
推荐的操作条件表明确了器件的真实工作条件。指定推荐的工作条件，以确保器件的最佳性能达到数据表中的规格。飞兆半导体
建议不要超过推荐工作条件，也不能按照绝对最大额定值进行设计。
符号
参数
最小值
典型值
最大值
单位
VIN
电源电压范围
输出电压范围
2.7
5.5
V
90%
占空比
VOUT
0.8
0
V
IOUT
L
输出电流
电感
5
A
0.47
10
1.20
µH
µF
µF
°C
°C
CIN
COUT
TA
输入电容
输出电容
工作环境温度
工作结温
20
-40
-40
+85
TJ
+125
热性能
符号
JA
参数
典型值
单位
结-环境之间热阻
38(5)
°C/W
注意：
5. 参阅“应用”章节的“热考虑因素”。
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4
电气特性
除非另有说明，测得最小值和最大值的条件为 VIN=2.7 V 至 5.5 V，且 TA=-40°C 至 +85°C。典型值测量条件为 TA=25°C、VIN=5
V，且 VOUT=1.2 V。
符号
参数
条件
最小值 典型值 最大值 单位
电源
ILOAD= 0、MODE = 0（自动 PFM/PWM）
ILOAD= 0、MODE = 1（强制 PWM）
EN=GND
50
30
µA
mA
µA
V
IQ
静态电流
I SD
停机电源电流
0.1
2.67
2.3
365
10
VIN 升
IN 降
2.80
VUVLO 欠压锁定阈值
V
2.1
V
VUVHYST 欠压锁定滞环宽度
mV
逻辑引脚
VIH
VIL
高电平输入电压
低电平输入电压
1.05
V
0.4
V
VLHYST 逻辑输入滞回电压
140
mV
µA
mA
µA
IIN
输入偏置电流
输入接地或将 1 kΩ 电阻接在 VIN
VPGOOD=0.4 V
0.01
1.00
1.00
IOUTL
PGOOD 下拉电流
PGOOD 高漏电流
1
IOUTH
OUT调节
VPGOOD=VIN
0.01
V
TA= 25°C，强制 PWM
TA= -40°C 至 85°C，强制 PWM
自动 PFM/PWM
0.792
0.787
0.784
0.800
0.800
0.800
0.808
0.813
0.824
V
V
V
VREF
输出参考直流精度，在 FB 引脚测得
VOUT
ILOAD
负载调节
MODE = VIN（强制 PWM）
–0.02
%/A
%/V
VOUT
线路调节
2.7 V ≤ VIN≤ 5.5 V, IOUT(DC)=1.5 A
-0.16
V
IN
IREF
FB 引脚漏电流
FB=0.8 V
1
nA
VOUT 瞬态响应
ILOAD Step 0.1 A to 1.5 A, tR=100 ns
-30
mV
功率开关和保护
RDS(ON)P P 沟道 MOSFET 导通电阻
RDS(ON)N N 沟道 MOSFET 导通电阻
33
28
mΩ
mΩ
A
开环
闭环
5.8
5.5
7.5
8
8.8
ILIMPK
P-MOS 峰值限流
A
TLIMIT
THYST
热关断
155
20
°C
°C
V
热关闭滞环宽度
上升阈值
下降阈值
6.1
5.8
VSDWN 输入 OVP 关断
V
频率控制
fSW
振荡器频率
2.1
2.4
3.0
MHz
kHz
fMODE
MODE 引脚同步范围
外部方波、30% 至 70% 占空比
525
600
700
软启动和输出放电
调节器启用至稳定 VOUT
（上升 PGOOD）
tSS
1.2
ms
RDIS
输出放电电阻
EN=0 V
175
Ω
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典型特性
除非另有说明，一般为 VIN=5 V、VOUT=1.2 V、VMODE=0 V、TA=25°C、电路为图 1，元件为表 1。
95%
90%
85%
80%
75%
70%
95%
90%
85%
80%
75%
70%
2.7 VIN
3.3 VIN
5.0 VIN
5.5 VIN
-40C
+25C
+85C
0
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
5000
5000
Load Current (mA)
Load Current (mA)
图 4. 效率与 ILOAD 的关系，1.2 VOUT
图 5. 效率与 ILOAD 的关系，1.2 VOUT
95%
90%
85%
80%
75%
70%
95%
90%
85%
80%
75%
70%
2.7 VIN
3.3 VIN
5.0 VIN
5.5 VIN
-40C
+25C
+85C
1000
2000
3000
4000
5000
1000
2000
3000
4000
Load Current (mA)
Load Current (mA)
图 6. 效率与 ILOAD 的关系，1.8 VOUT
图 7. 效率与 ILOAD 的关系，1.8 VOUT
100%
95%
90%
85%
80%
75%
100%
95%
90%
85%
80%
75%
4.2 VIN
5.0 VIN
5.5 VIN
-40C
+25C
+85C
1000
2000
3000
4000
5000
1000
2000
3000
4000
Load Current (mA)
Load Current (mA)
图 8. 效率 与 ILOAD 的关系，3.3 VOUT
图 9. 效率与 ILOAD 的关系，3.3 VOUT
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典型特性
除非另有说明，一般为 VIN=5 V、VOUT=1.2 V、VMODE=0 V、TA=25°C、电路为图 1，元件为表 1。
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
35
30
25
20
15
10
5
4.2 VIN
5.0 VIN
5.5 VIN
2.7 VIN
3.3 VIN
5.0 VIN
5.5 VIN
0
0
-5
-5
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
1000
2000
3000
4000
5000
Load Current (mA)
Load Current (mA)
图 10. 稳压 1.2 VOUT
图 11. 稳压 3.3 VOUT
1,400
1,400
1,200
1,000
800
600
400
200
0
1,200
1,000
800
600
400
200
0
PFM Exit
PFM Enter
5.0
PFM Exit
PFM Enter
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.5
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
Input Voltage (V)
Input Voltage (V)
图 12. PFM/PWM 边界 1.2 VOUT
图 13. PFM/PWM 边界 3.3 VOUT
30
25
20
15
10
5
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
500
3.6VIN, Auto
3.6VIN, PWM
5.0VIN, Auto
5.0VIN, PWM
3.6VIN, Auto
5.0VIN, Auto
0
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
1000
2000
3000
4000
5000
Load Current (mA)
Load Current (mA)
图 14. 输出电压纹波
图 15. 开关频率
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典型特性
除非另有说明，一般为 VIN=5 V、VOUT=1.2 V、VMODE=0 V、TA=25°C、电路为图 1，元件为表 1。
60
50
40
30
20
10
50
40
30
20
10
0
-40C
+25C
+85C
-40C
+25C
+85C
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
Input Voltage (V)
Input Voltage (V)
图 16. 静态电流，自动模式，EN = VIN
图 17. 静态电流，PMW 模式，EN = VIN
70
60
50
40
30
20
10
100%
95%
90%
85%
80%
75%
70%
1.2VOUT,
25mA Load
1.2VOUT,
1.0A Load
3.3VOUT,
1.0A Load
1.2 VOUT, L=SC2511
1.2 VOUT, L=IHLP16
1.8 VOUT, L=SC2511
1.8 VOUT, L=IHLP16
3.3 VOUT, L=SC2511
3.3 VOUT, L=IHLP16
10
100
1,000
10,000
100,000
0
1000
2000
3000
4000
5000
Frequency (Hz)
Load Current (mA)
图 18. 电源抑制比 (PSRR)
图 19. 电感效率比较，5.0 VIN
图 20. 线路瞬态，50 Load, tR=tF=10 s
图 21. 线路瞬态，ILOAD=1.0 A、tR=tF=10 s
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典型特性
除非另有说明，一般为 VIN=5 V、VOUT=1.2 V、VMODE=0 V、TA=25°C、电路为图 1，元件为表 1。
图 22. 负载瞬态，0.1-1.5 A 负载，
图 23. 负载瞬态，0.1-3.0 A 负载，
tR=tF=100 ns
tR=tF=100 ns，COUT=2x22 F
图 24. 启动/关断，无负载
图 25. 启动/关断，240 m 负载，COUT=2x22 F
图 26. 过载保护和恢复
图 27. 启动至过载
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工作说明
FAN53541 是一款降压开关电压调节器，从2.7 V 至 5.5 V 的
输入电压提供一个可调节输出。FAN53541 运用了同步整流
专利架构，能够以高于 90% 的效率提供高达 5 A 的电流。该
调节器在 2.4 MHz 的标称固定频率下满载工作，可将外部元
件的输出电感值降至 470 nH，并将输出电容值降至 20 µF。
使用单脉冲 PFM 模式，轻载时仍可保持高效。
用于在恒流重载条件下成功启动的最大 COUT 电容约为：
800
COUT
5.8 I负载 V
(3)
最大
OUT
其中，COUTMAX 用 F 表示，而 ILOAD 是软启动过
程中的负载电流，用 A 表示。
控制模式
软启动过程中采用二极管仿真模式，允许 IC 启动至预充电输
出。二极管仿真禁止反向电感电流流过同步整流器。
FAN53541 使用独特的非线性、固定频率 PWM 调制器，实
现快速负载瞬态响应，同时在较宽的工作条件下保持恒定的开
关频率。
当 EN 处于低电平时，一个 150 电阻放电 VOUT
。
欠压锁定 (UVLO)
调节器性能独立于输出电容 ESR，可使用陶瓷输出电容。尽
管这类操作通常会导致开关频率随输入电压和负载电流发生变
化，但内部频率环可在较大的输入电压和负载电流范围内保持
开关频率的稳定。
当 EN 处于高电平时，欠压锁定使部件无法工作，直至电源电
压升至足以正常工作的水平。从而保证在启动或关机期间避免
出现误操作。
若为极轻载情况，FAN53541 在断续电流 (DCM) 单脉冲 PFM
模式下工作，与其它 PFM 结构相比，可产生较低的输出纹
波。DCM 和 CCM 模式之间转换时，VOUT 的干扰小于 3%，
PWM 和 PFM 间可无缝转换。
输入过压保护 (OVP)
当 VIN 超过 VSDWN（约 6.1 V），IC 停止开关，保护电路防止
出现过多的内部电压尖峰。内部滤波器防止电路由于 VIN 噪声
尖峰而关闭。
通过将 MODE 引脚保持在高电平 来禁用 PFM 模式。IC 同步
至 MODE 引脚频率。同步至 MODE 引脚时，PFM 模式被禁
用。
限流
输出电路中的大负载或短路会导致电感中的电流增大，直至达
到高侧开关的最大电流阈值。达到该值后，高侧开关关闭，以
避免因电流过大造成损坏。电流限制中若有 16 个连续的
PWM 循环，将使调节器关闭并保持大约 1.6 ms，然后尝试重
新启动。
设置输出电压
输出电压由 R1、R2 和 VREF (0.8 V) 设定：
V
V
REF
R1
R2
OUT
(1)
(2)
短路情况下，软启动电路尝试重新启动并在电流限制 16 个连
续循环后产生过流故障，导致占空比低于 5%，使电流进入短
路电路。
V
REF
R1 必须设置为 100 kΩ 或更低；因此：
R1 0.8
R2
外部频率同步
V
0.8
OUT
MODE 引脚的逻辑 1 强制 IC 保持 PWM 模式。逻辑 0 允许
IC 在轻载状态时自动切换至 PFM。如果引脚切换，转换电路
可将其开关频率同步至 MODE 引脚（fMODE）频率的四倍。
例如当 VOUT=1.2 V 时，R1=100 kΩ，R2=200 kΩ。
使能和软启动
MODE 引脚是利用施密特触发器从内部进行缓冲的，使得
MODE 引脚可以使用较慢的上升和下降时间来驱动。只要与
参数表中的限值相符，则允许频率同步出现非对称占空比。
EN 引脚处于低电平时；IC 处于关断状态，所有内部电路保持
关闭状态，而且器件消耗的电流微乎其微。EN 升过其阈值电
压可激活该部件并开始软启动循环。在软启动过程中，调制器
的内部参考上升缓慢，以最大限度地减小输入端浪涌电流，并
防止输出电压过冲。
如果使用较大的输出电容值，调节器可能无法启动。如果
VOUT 未能在软启动开始后 1.2 ms 内完成调节，则调节器将关
闭，并等待 1.6ms 后尝试重新启动。如果调节器在 16 个连续
PWM 循环内处于限流状态，调节器将关闭，并在 1.6 ms 后
重新启动。这样在启动过程中应用一个重负载 (ILOAD(SS)) 时，
会限制 COUT 电容。
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PGOOD 引脚
应用信息
选择电感
PGOOD 引脚为开漏引脚。当其状态为断开时，表示 IC 正在
进行调节。在下列条件下，PGOOD 将拉至低电平：
.
.
.
IC 已在逐周期电流限制中运行连续 8 个 PWM 循环。
在出现故障或 EN 处于低电平时，电路被禁用；或者
IC 正在进行软启动。
选择的输出电感器必须既能达到所需的电感大小，又能达到应
用所需的功率处理能力。电感值对平均限流、输出电压纹波、
瞬态响应和效率有影响。
调节器的纹波电流（∆I）为：
热关断
VOUT
V
IN VOUT
L fSW
I
(5)
由于负载过大或环境温度过高造成死区温度升高时，输出开
关电路将禁用，直至死区温度充分降低后方可启用。启动过
热关闭的结温通常为 155°C，滞环为 20°C。
V
IN
最大平均负载电流 IMAX(LOAD) 取决于峰值电流限值 ILIM(PK) 和纹
波电流：
最小关断时间对开关频率的影响
I
2
tOFF(MIN) 为 45 ns，这既能限制 FAN53541 所能提供的最大
VOUT/VIN 比，又能保持 PWM 模式下的固定开关频率。即使调
节器无法提供足够的占空比并以 2.4 MHz 运行，也能维持调
节。
IMAX(LOAD) ILIM(PK)
(6)
FAN53541 在 L = 470 nH 条件下工作最优，但电感高达 1.2
H（标称值）时仍可保持稳定。电感器应保持其峰值 ILIM(PK)
的 80%。若无法保持，则会降低 IC 输送的直流电流。
开关频率在 2.4 MHz 和以下情况的值中间取较小者：
电感直流内阻和电感值对效率会产生影响。降低特定尺寸的电
感值通常会缩小 DCR； 但由于 ∆I 增大，且电流有效值增
大，所以核心和表层的效应损耗也将增大。
VOUT IOUT ROFF
IN IOUT (ROFF RON
(4)
fSW(MHz) 22.2 1
V
)
I2
12
2
其中：
(7)
IRMS
IOUT(DC)
IOUT= 负载电流（单位是 A）；
有效电流越大，则由于 IC MOSFET 的 RDS(ON) 和电感 ESR
而导致的损耗就越大。
RON= RDS(ON)_P + DCRL（单位是欧姆）；并且
ROFF= RDS(ON)_N + DCRL（单位是欧姆）。
结果 <0 MHz 表示 100% 占空比运行。
增大电感值可降低有效电流，但会影响瞬态响应。对于一定尺
寸的电感，提高电感通常会使其饱和电流降低。
表 3 显示电感值高于 470 nH 推荐值时对调节器性能的影响。
表 3. 电感值和调节器性能
∆VOUT (方程 (8))
瞬态响应
降低
IMAX(LOAD)
增大
减小
额定电感电流
在极端情况下，FAN53541 的限流电路可让约为 8.8 A 的峰值
电流通过 L1。若负载上可连续吸收该电流，则电感应可以维
持该电流或进入故障安全状态。
对于空间有限的应用，可使用 L1 的较小额定电流。如果发生
短路，FAN53541 仍可可以保护这些电感，但若负载所得电
流高于该电感的直流额定值时，可能无法防止电感发生故障。
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输出电容和 VOUT 纹波
推荐布局
表 1 建议用 0805 电容；但如果空间不够，也可使用 0603 电
容。由于电压影响，0603 电容的内部电路电容值较低，这会
影响瞬态响应和输出纹波。
下面的布局范例说明推荐元件的布置以及表层铜（绿色）布
线。该范例中使用的电感为 TDK VLC5020T-R47N。
为了最大限度地减少 VIN 和 SW 尖峰从而降低 IC 电源开关的
电压应力，最大限度地减小 VIN 旁路电容的环路长度至关重
要。
提高 COUT 不影响环路稳定性，且能够降低输出电压纹波或改
善瞬态响应。输出电压纹波 ∆VOUT 为：
1
通过 CIN和 COUT 的开关电流路径应直接返回到印刷电路板
(PCB) 顶层 IC 的 GND 焊点。VOUT 和 GND 至系统电源和
接地平面的连接可以通过在离 COUT 电容尽可能近的地方设置
多个过孔来实现。调节器应该尽可能靠近其负载放置，从而
最大限度地减小走线电感和电容。
VOUT I
ESR
(8)
8COUT fSW
其中，COUT 为有效输出电容。电容 COUT 在输出电压较高时减
小，导致 ∆VOUT. 较高。如果 COUT 使用较大值，调节器可能
无法在负载条件下启动。如果使用的电感值大于 1.0 H，则
至少应使用 30 F 的 COUT，以确保瞬态响应性能。
最低 ∆VOUT 出现在 IC 处于 PWM 模式时，因此在 2.4 MHz 下
运行。在 PFM 模式下，fSW 减小，导致 ∆VOUT 增大。
ESL 影响
应该减小输出电容网络的等效串联电感 (ESL)，从而最大限度
地减小因标度比 COUT ESL 和输出电感 (LOUT) 而在输出纹波中
产生的方形波成分。因 ESL 产生的方波成分可由下式估算出：
ESLCOUT
(9)
VOUT(SQ) VIN
L1
最大限度地减小此纹波的好方法是使用多个输出电容，以达到
预期的 COUT 值。例如，若要获得 COUT=20 F，一个 22 F
的 0805 所产生的方形波纹波可达到两个 10 F 的 0805 的两
倍。
图 28. 推荐布局
若要最大限度地减小 ESL，请尝试使用具有最小长宽比的电
容。0805 的 ESL 比 1206 低。如果要求输出纹波必须很低，
则不妨寻找下哪些厂家的 0508 或 0612 电容 ESL 超低。将其
他小电容值的电容置于负载附近也可以减少高频率纹波元件。
采用一个低阻抗路径，将 VOUT 引脚和 R1 直接连至 COUT
（如图 28. 推荐布局中红色部分所示）。推荐使用 >0.4 mm
的宽走线宽度。除非用内部 GND 平面隔开，应避免将该走线
布置在 SW 正下方。
输入电容
如果不需要 MODE 功能，则通过 MODE 引脚扩展接地平
面，从而降低 VIN 旁路的环路电感。
10F 陶瓷输入电容应尽可能靠近 VIN 引脚和 PGND 放置，
将寄生电感降到最低。如果用来给 IC 供电的线路较长，则应
在 CIN 和电源引脚之间添加一个 "bulk" 电容（电解电容或钽电
容），从而降低电感和电容引脚和 CIN 之间的振荡。
热考虑因素
通过 PCB 铜片上的焊球去除 IC 的热量。结至环境热阻 (JA)
很大程度上是 PCB 布局（大小、铜片重量和走线宽度）的一
种功能，而且温度起因于结至环境 (T)。
由于直流偏压效应，有效 CIN 电容值会随着 VIN 的增大而减
小。这对调节器性能没有明显影响。
为了降低 VIN 和 SW 的振荡和过冲，推荐使用一个额外的旁
路电容 CIN1。因为这个值较小的电容的谐振频率比 CIN 高，因
此 CIN1 应该比 CIN 更靠近 IC 的 VIN 和 GND 引脚。
在不流动空气中贴装在其四层评测板（2 盎司的外层铜片和 1
盎司的内层）时，JA 为 38°C/W。将铜片厚度减半会使得 JA
增大到 48°C/W。
为实现长期可靠运行，IC 的结温 (TJ) 应保持在 125°C 以下。
芯片最大功 耗为 2.88 W。图 29 了显示在静止 空气中
(38°C/W) 贴装在飞兆评测板上的 FAN53541 所需的功率消耗
和额定功率降低。
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假设某设计要求 5.0 VIN、1.2 VOUT、4 ARMS，温度 75°C：
A. 根据图 4，η 为 ~82%。
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
2.88W, max.
B. 根据方程式 (10)，PIC=1,054 mW。
C. 根 据 方 程 式 (13)， 最 大 PD=1,316 mW（ 50°C 温
升）。
D. 根据方程式 (12)，PL=262 mW。
E. 根据方程式 (11)，DCR <16.4 m
由于铜存在 +0.4%/°C 的温度系数，电感 DCR 必须进一步降
低以适应 ~50°C 的温升。
为了满足设计需要，需要一个室温下直流阻值 <13.6 mΩ 的电
感。
0
25
50
75
100
125
Ambient Temperature (C)
图 30 显示了 FAN53541 可连续工作的最大环境温度（5.0 VIN
时）：
图 29. 功率额定值降低
6
1.2 VOUT
若要计算特定应用的最大工作温度 (<125°C)：
1.8 VOUT
3.3 VOUT
5
1. 使用效率图来确定所需 VIN、VOUT 和负载条件的效率。
2. 使用以下方程式计算 IC 功率耗散：
4
3
2
1
0
1
1
P
VOUT ILOAD
(10)
IC
其中，η 是从图 4 到 图 的效率。
3. 使用以下方程式计算电感铜损：
P ILOAD2 DCRL
(11)
25
50
75
100
125
L
Ambient Temperature (C)
4. 将 IC 损耗（步骤 2）和电感损耗（步骤 3）相加确定总
损耗：
图 30. 负载电流额定值降低(6)
PD P P
(12)
(13)
IC
L
注：
6. 图中所示为经验值，采用具有 DCR 极低 (2.6 m) 的电
感。对于尺寸更小、DCR 更高的器件，需要进一步减小
负载电流。
5. 确定器件工作温度：
T P RJA 和 T TAMB T
D
IC
器件温度 (TIC) 不应超过 125°C。
下面作为一个例子，利用同样的方程式通过不同的方式确定特
定应用的最大电感 DCR：
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物理尺寸
F
BALL A1
INDEX AREA
A
E
1.20
1.20
B
Ø0.215
Cu Pad
Ø0.20
Cu Pad
0.03 C
2X
A1
A1
1.60
D
0.40
Ø0.315 Solder
Mask Opening
Ø0.30 Solder
Mask Opening
0.40
0.40
0.03 C
2X
option 1
option 2
TOP VIEW
RECOMMENDED LAND PATTERN
(NSMD TYPE)
0.06 C
0.625
0.547
0.378±0.018
E
0.05 C
0.208±0.021
C
D
SEATING PLANE
SIDE VIEWS
NOTES:
A. NO JEDEC REGISTRATION APPLIES.
0.005
C A B
1.20
B. DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS.
Ø0.260±0.02
20X
0.40
C. DIMENSIONS AND TOLERANCE
PER ASMEY14.5M, 1994.
E
D
C
B
D. DATUM C IS DEFINED BY THE SPHERICAL
CROWNS OF THE BALLS.
1.60
(Y) ±0.018
F
0.40
A
E. PACKAGE NOMINAL HEIGHT IS 586 MICRONS
±39 MICRONS (547-625 MICRONS).
2
3
4
1
(X) ±0.018
F. FOR DIMENSIONS D, E, X, AND Y SEE
PRODUCT DATASHEET.
BOTTOM VIEW
G. DRAWING FILNAME: MKT-UC020AArev3.
图 31：20 焊点 WLCSP 封装、4 x 5 阵列、0.4 mm 间距、250 µm 焊点
产品规格尺寸
产品
D
E
X
Y
FAN53541UCX
1.96 +0.030
1.56 +0.030
0.180
0.180
封装图纸是作为一项服务而提供给考虑选用飞兆半导体产品的客户。具体参数可能会有变化，且不会做出相应通知。请注意图纸上的版本和/或
日期，并联系飞兆半导体代表核实或获得最新版本。封装规格并不超出飞兆公司全球范围内的条款与条件，尤其指保修，保修涵盖飞兆半导体的
全部产品。
随时访问飞兆半导体在线封装网页，可以获取最新的封装图纸：
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