A6985F
Automotive 38 V, 500 mA synchronous step-down switching
regulator with 30
μA
quiescent current
Datasheet
-
production data
Description
The A6985F automotive grade device is a step-
down monolithic switching regulator able to
deliver up to 0.5 A DC. The output voltage
adjustability ranges from 0.85 V to VIN. The 100%
duty cycle capability and the wide input voltage
range meet the cold crank and load dump
specifications for automotive systems. The “Low
Consumption Mode” (LCM) is designed for
applications active during car parking, so it
maximizes the efficiency at light-load with
controlled output voltage ripple. The “Low Noise
Mode” (LNM) makes the switching frequency
constant and minimizes the output voltage ripple
overload current range, meeting the low noise
application specification like car audio. The output
voltage supervisor manages the reset phase for
any digital load (µC, FPGA). The RST open
collector output can also implement output
voltage sequencing during the power-up phase.
The synchronous rectification, designed for high
efficiency at medium - heavy load, and the high
switching frequency capability make the size of
the application compact. Pulse by pulse current
sensing on both power elements implements an
effective constant current protection.
HTSSOP16 (R
TH
= 40 °C/W)
Features
AEC-Q100 qualified
0.5 A DC output current
4 V to 38 V operating input voltage
Low consumption mode or low noise mode
30 µA I
Q
at light-load (LCM V
OUT
= 3.3 V)
8 µA I
Q-SHTDWN
Fixed output voltage (3.3 V and 5 V) or
adjustable from 0.85 V to V
IN
Adjustable f
SW
(250 kHz - 2 MHz)
Embedded output voltage supervisor
Synchronization
Adjustable soft-start time
Internal current limiting
Overvoltage protection
Output voltage sequencing
Peak current mode architecture
R
DSON HS
= 360 m, R
DSON LS
= 150 m
Thermal shutdown
Applications
Designed for automotive systems
Battery powered applications
Car body applications (LCM)
Car audio and low noise applications (LNM)
February 2017
This is information on a product in full production.
DocID027738 Rev 6
1/82
www.st.com
Contents
A6985F
Contents
1
2
Application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Pin settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Pin connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
ESD protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3
4
5
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Datasheet parameters over the temperature range . . . . . . . . . . . . . . . 14
Functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.1
5.2
5.3
Power supply and voltage reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Switchover feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Voltages monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Soft-start and inhibit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.3.1
5.3.2
Ratiometric startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Output voltage sequencing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
Error amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Output voltage line regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Output voltage load regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
High-side switch resistance vs. input voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Light-load operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.8.1
5.8.2
5.8.3
Low noise mode (LNM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Low consumption mode (LCM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Quiescent current in LCM with switchover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.9
Switchover feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.9.1
5.9.2
LCM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
LNM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.10
Overcurrent protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
OCP and switchover feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2/82
DocID027738 Rev 6
A6985F
Contents
5.11
5.12
Overvoltage protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6
Closing the loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.1
6.2
6.3
G
CO
(s) control to output transfer function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Error amplifier compensation network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Voltage divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.3.1
6.3.2
Internal voltage divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
External voltage divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.4
6.5
Total loop gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Compensation network design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7
Application notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
Output voltage adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Switching frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
MLF pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Voltage supervisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Synchronization (LNM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Design of the power components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.6.1
7.6.2
7.6.3
Input capacitor selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Inductor selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Output capacitor selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
8
Application board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
8.1
8.2
8.3
A6985F3V3 evaluation board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
A6985F5V evaluation board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
A6985F (V
OUT
= 6 V) evaluation board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
9
10
11
Efficiency curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
EMC testing results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
11.1
HTSSOP16 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
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Contents
A6985F
12
13
Order codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
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A6985F
Application schematic
1
Application schematic
Figure 1. A6985F3V3 application schematic
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