ROHM BD9673AEFJ：高效降压开关稳压器的深度剖析

在电子设备的电源设计中，降压开关稳压器扮演着至关重要的角色。ROHM公司的BD9673AEFJ作为一款内置功率MOSFET的单芯片降压开关稳压器，具有诸多出色的特性，适用于多种应用场景。下面我们就来详细了解一下这款产品。

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一、产品概述

BD9673AEFJ主要用作次级侧电源，能够从12V、24V等固定电源降压输出1.2V、1.8V、3.3V、5V等电压。它通过300kHz的频率操作实现外部线圈和电容器的小型化，内部Nch - FET SW具备45V的耐压能力，并且采用电流模式控制实现高速负载响应，同时拥有简单的外部设置相位补偿系统，通过广泛的外部常数，能够轻松打造紧凑的电源。

二、产品特性

电气性能

• 内置MOSFET：内部集成200mΩ的Nch MOSFET，有助于提高电源转换效率。
• 输出电流：最大输出电流可达1.5A，能满足大多数中小功率设备的需求。
• 振荡频率：固定振荡频率为300kHz，也可同步到200kHz - 500kHz的外部时钟。
• 反馈电压：反馈电压为1.0V ± 1.0%，保证了输出电压的稳定性。

保护功能

• 软启动功能：内置软启动功能，可防止启动时的浪涌电流，保护电路元件。
• 过流保护：具备内部过流保护电路，当检测到过流时，会停止工作并在13ms后重启。
• 低压错误预防：通过UVLO电路防止电源电压上升和下降期间的内部电路错误。
• 热保护：TSD电路可在检测到异常温度超过最大结温（150°C）时，关闭所有输出FET和DC/DC比较器输出，温度下降后自动恢复。

控制与封装

• ON/OFF控制：通过EN引脚进行ON/OFF控制，待机电流典型值为0A。
• 封装形式：采用HTSOP - J8封装，尺寸为4.90mm x 6.00mm x 1.00mm，便于安装和布局。

三、关键规格参数

参数	详情
输入电压	7V - 42V
参考精度（Ta = 25°C）	±1.0%
最大输出电流	1.5A
工作温度	-40°C - 105°C
最大结温	-55°C - 150°C

四、引脚配置与功能

引脚配置

BD9673AEFJ共有8个引脚，具体引脚配置如下：	引脚编号	引脚名称	描述
1	Lx	电感连接端
2	GND	接地引脚
3	VC	误差放大器输出
4	FB	跨导误差放大器的反相节点
5	SYNC	用于外部信号同步的输入引脚
6	EN	待机ON/OFF引脚
7	BST	高端FET驱动器的电压供应引脚
8	VCC	电压输入引脚

引脚功能

每个引脚都有其特定的功能，例如Lx引脚连接电感，用于实现电源的转换；EN引脚可方便地控制芯片的开启和关闭。在实际设计中，正确连接和使用这些引脚对于保证芯片的正常工作至关重要。

五、内部模块功能

参考模块

该模块生成误差放大器的标准电压，标准电压为1.0V，为整个电路提供稳定的参考基准。

REG模块

作为栅极驱动电压发生器和5V低饱和稳压器，为内部电路提供电源，确保内部电路的稳定运行。

OSC模块

这是一个精确的振荡电路，固定工作频率为300kHz（自运行模式）。通过将方波信号连接到SYNC引脚，可实现与外部时钟的同步，同步频率范围为200kHz - 500kHz。

软启动模块

对DC/DC比较器的输出电压进行软启动，防止启动时的浪涌电流。软启动时间在IC内部设置，从EN引脚启动10ms后，标准电压达到1.0V，输出电压达到设定值。

ERROR AMP模块

误差放大器检测输出信号，并输出PWM控制信号。内部标准电压设定为1.0V，同时在误差放大器的输出（VC）引脚和GND之间连接C和R作为相位补偿元件。

ICOMP模块

作为电压 - 脉冲宽度转换器，根据输入电压控制输出电压。它将与FET WS电流响应的内部斜坡波形相加的电压与误差放大器输出电压进行比较，控制输出脉冲的宽度并输出到驱动器。

Nch FET SW模块

内部换向开关，用于转换DC/DC比较器的线圈电流。包含45V耐压、200mΩ的开关，电流额定值为2.0A（包含纹波电流），并具备过流保护电路。

UVLO模块

低压错误预防电路，监测VCC引脚电压和内部REG电压，当VCC电压降至6.4V及以下时，关闭所有输出FET和DC/DC比较器输出，并重置软启动电路。

TSD模块

热保护电路，当检测到结温超过150°C时，关闭所有输出FET和DC/DC比较器输出，温度下降后自动恢复。

六、同步与软启动功能

同步功能

SYNC引脚可用于将稳压器与外部系统时钟同步。要实现同步，需将方波信号连接到SYNC引脚，方波幅度需在0.8V - 2.0V之间，且导通时间和关断时间均大于100ns。同步频率范围为200kHz - 500kHz，LX的上升沿将在SYNC输入脉冲3次计数后与SYNC引脚信号的下降沿同步。当移除外部时钟时，设备将在7微秒后转换为自运行模式。

软启动功能

BD9673AEFJ的软启动时间由DCDC工作频率（自运行模式300kHz对应10ms）决定。如果在EN = ON时使用同步功能，软启动时间将受SYNC引脚输入脉冲频率的限制，计算公式为(Tss =frac{300}{ foc_ex } × 10[ ms])。

七、过流保护（OCP）操作

该设备具备过流保护电路，用于保护FET免受过大电流的损害。当连续两次检测到过流（OCP）时，设备将停止工作，并在13ms后重启。

八、应用电路与数据

典型应用电路

文档中给出了多种输入输出情况下的参考应用电路，如输入24V输出5.0V、12V、3.3V、 - 12V等。这些电路包含了电感、电容、二极管等外部元件，为实际设计提供了参考。

应用数据

通过一系列图表展示了不同条件下的电气性能数据，包括待机电流温度特性、电路电流电源电压特性、振荡频率温度特性等。这些数据有助于工程师在不同的工作环境下评估和优化电路设计。

九、功率耗散与估算

功率耗散特性

在70mm × 70mm × 1.6mm的PCB上，功率耗散会随着环境温度的升高而降低。在设计时，需要确保结温不超过150°C。

功率耗散估算

在连续模式下，设备的功率耗散包括传导损耗、开关损耗、栅极电荷损耗和静态电流损耗，计算公式如下：

• 传导损耗：(Pcon = IOUT ^{2} × RonH × VOUT / VCC)
• 开关损耗：(Psw=1.25 ×10^{-9} ×VCC^{2} × IOUT × fSW)
• 栅极电荷损耗：(Pgc=22.8 × 10^{-9} times fsw)
• 静态电流损耗：(Pq=1.0 ×10^{-3} ×VCC) 总功率耗散为：(Pd=Pcon+Psw+Pgc+Pq)

十、应用组件选择方法

电感选择

建议选择满足电流额定值、具有低直流电阻（DCR）的屏蔽型电感。电感值会影响电感纹波电流和输出纹波，可通过公式(Delta IL=frac{ Vin-Vout }{L} × frac{ Vout }{Vin } × frac{1}{f}[A])计算纹波电流，设计时可将电感纹波电流设定为最大输入电流的20% - 50%，同时要确保峰值电流不超过电感的额定电流。

输出电容选择

为降低输出纹波，建议使用低ESR的陶瓷电容。在选择电容额定值时，需考虑直流偏置特性，并确保最大额定值相对于输出电压有足够的余量。输出纹波电压可通过公式(Vpp=Delta IL × frac{1}{2 pi × f × Co}+Delta IL × R_{ESR} quad[V])计算。

输出电压设置

误差放大器内部标准电压为1.0V，输出电压由电阻R1和R2决定，可根据具体需求进行设置。

自举电容

在BST引脚和Lx引脚之间连接0.01µF的叠层陶瓷电容。

肖特基二极管

选择满足应用最大输入电压和最大电流额定值的二极管，建议使用Vf较小的二极管，并将其放置在离引脚最近的位置。

频率特性调整

通过VC引脚（误差放大器的输出）控制环路的稳定性和响应性。通过调整连接到VC引脚的电阻和电容的组合，可调整决定稳定性和响应性的零点和极点。

十一、操作注意事项

电源连接

• 防止电源反接，可在电源和IC电源引脚之间安装外部二极管。
• 设计PCB布局时，要提供低阻抗的电源线，分离数字和模拟块的地线和电源线，避免数字块的噪声影响模拟块。

接地问题

• 确保任何时候引脚电压都不低于接地引脚电压。
• 小信号和大电流接地走线应分开布线，并在应用板的参考点连接到单一接地，以减少大电流对小信号接地的影响。

热管理

当功率耗散超过额定值时，芯片温度升高可能导致性能下降。可通过增加电路板尺寸和铜面积来防止功率耗散超过额定值。

其他注意事项

还需注意防止静电放电、避免引脚短路、正确处理未使用的输入引脚等问题，以确保芯片的正常工作。

ROHM的BD9673AEFJ降压开关稳压器凭借其丰富的功能和出色的性能，为电子工程师在电源设计中提供了一个可靠的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体需求，合理选择外部组件，注意操作细节，以充分发挥该芯片的优势。你在使用这款芯片的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。