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PW-AN0023 Technology , Corp. FP5148 DC/DC 應用說明應用說明應用說明應用說明

版別 A0

1

一一一一、、、、前言前言前言前言：：：： ........................................................................................................................... 2

二二二二、、、、IC 接腳圖接腳圖接腳圖接腳圖：：：： .................................................................................................................. 2

三三三三、、、、內部方塊圖內部方塊圖內部方塊圖內部方塊圖：：：： ............................................................................................................... 3

1.方塊功能方塊功能方塊功能方塊功能：：：： ................................................................................................................ 3

2.設計限制設計限制設計限制設計限制：：：： ................................................................................................................ 4

四四四四、、、、系統應用系統應用系統應用系統應用：：：： ................................................................................................................... 5

1.設計規格設計規格設計規格設計規格：：：： ................................................................................................................ 5

2 .FP5148 應用電路圖應用電路圖應用電路圖應用電路圖：：：：.............................................................................................. 6

3.設計說明及公式設計說明及公式設計說明及公式設計說明及公式：：：： .................................................................................................... 7

4.實驗數據量測及紀錄實驗數據量測及紀錄實驗數據量測及紀錄實驗數據量測及紀錄：：：： .......................................................................................... 10

5.量測波形量測波形量測波形量測波形：：：： ...............................................................................................................11

6. PCB 佈局佈局佈局佈局................................................................................................................. 14

7. FP5148 EVAL BOARD 零件表零件表零件表零件表............................................................................ 15



版別 A0

2

一一一一、、、、前言前言前言前言：：：：

FP5148 是遠翔科技一顆雙組電源轉換用之脈波調變(Pulse Width Modulation)的

控制 IC，吾人於系統電源設計上主要是做成同步降壓轉換器型式(Synchronous Buck

Converter Circuits)輸出，內部並產生參考電源用以做為誤差放大器之參考電壓外，本

身還提供過載及短路保護功能，其基本具備特性如下：

1. 提供高精確度參考電壓源：0.8V(2%)。

2. 兩組反向同步 Totem Pole 輸出 PWM 信號。

3. 工作頻率可調。

4. 低壓栓鎖功能(UVLO)。

5. 軟起動功能。

6. 短路保護功能。

7. 過載保護功能。

8. PDIP16/SOP16 封裝型態。

二二二二、、、、IC 接腳圖接腳圖接腳圖接腳圖：：：：



版別 A0

3

三三三三、、、、內部方塊圖內部方塊圖內部方塊圖內部方塊圖：：：：

1.方塊功能方塊功能方塊功能方塊功能：：：：

FP5148 由不同特性之電晶體元件所構成，簡單分為下面數個部分：

i. 輸出驅動級。

ii. 參考電壓源產生。

iii. 短路保護線路及栓鎖。

iv. 過載保護線路。

v. 誤差放大器。

vi. Dead-Time 電路。

vii. 震盪產生電路及 PWM 比較器。



版別 A0

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2.設計限制設計限制設計限制設計限制：：：：

設計限制在於根據 IC 規格書及特性給予使用上的規格限制，其目的在告訴設計

者如何能設計在 IC 使用上安全的範圍內，一般設計者對於規格上的盲點可在此

得到初步澄清。

i. 工作電壓: IC 本身有限制最低及最高工作電壓，依規格書描述 UVLO 的

臨界電壓 Vc 為 4.2V 附近,VCH1＆VCH2 為 3.3V 附近，此時參考電源尚未穩

定，故在低壓上應以參考電壓穩定為前提，設計上工作電壓至少為 5V 以

上為安全值，高電壓工作下，漏電流及 IC 本身功率損耗會上升，不利於

高溫環境使用。

ii. 供給 IC 之電壓 Vc 必須大於 Vcc(至少高於 MOS 之最小 VGS 電壓)，才能

使 IC 輸出 HDrv 電位拉高而得到良好輸出特性。

iii. 即使不需過載保護，OCSET 仍應加一大電阻，以防大電流抽載時誤動作

而關閉輸出。

iv. 本 IC 輸出級為 Totem Pole 結構，輸出可直接推功率開關 NMOS,即可得到

良好開關特性。

v. 短路保護在動作後會栓鎖住，必須重置電源 VCC 過 UVLO 才能再啟動。

vi. 過載保護在動作後會拉低 Soft-Start 以關閉所有輸出，但只需恢復正常抽

載則會回復原來狀態。

vii. Soft-Start 接腳接地可關閉輸出，可藉此設計一外加電路做 ON/OFF 功能，

此開關再重開仍有 Soft-Start。

以上, 為挑選 FP5148 做為 PWM 控制電源設計前需要先做的評估與考量.



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四四四四、、、、系統應用系統應用系統應用系統應用：：：：

1.設計規格設計規格設計規格設計規格：：：：

規格值規格值規格值規格值

輸入電壓 DC 5V

第一組輸出電壓 DC 2.6V (4A)

第二組輸出電壓 DC 1.2V (8A)

全載轉換效率 87.8%

負載變動率 3mV

輸出漣波 16mVP-P



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2 .FP5148 應用電路圖應用電路圖應用電路圖應用電路圖：：：：

GND

GND

GND

Vout2

Vout2

Vout1

Vin

Vout1

Vin

CON1

Vin Socket

12

R15

C24

0.1uF

R7

0

C13

0.1uF

Q2

AP6680M

1234 5

678

R1

27k

C15330uF

R5

18k

L1 10uH

Q3

AP6680M

12345

678

C26

47uF

C25

47uF

D6

1N4148

R12

27k

D3

1N4148

D10

R20

R3

18k

R8R13

R6

0

C7

2200pF

C19

330uF R14

C18

330uF

C20

0.1uF

R9

10k

C17

D9

Q4

AP6680M

1234 5

678

C231uF/50V

R10

0

C16

C5

33pF

C41uF/50V

C12

Q1

AP6680M

12345

678

C11

330uF

C21

D51N4148

R19

4.7k

C1

330uF

C14330uF

D7

C3

330uF

CON2

Vot1 Socket

12

Q5

2N3904/TO

D21N4148

D4

1N4148

C9

0.1uF

L2 10uH

D1

1N4148

C220.1uF

R2

27k

R11

0

R4

12k

C10

0.1uF

R18

12k

CON3

Vot2 Socket

12

C8

2200pF

C2

0.1uF

C6

33pF

IC1

FP5148

94 13

5

6 11

14

7

12

16

15

10

38

1

2

Vcc

OCSET1 OCSET2

VC

H1

HDRV1 HDRV2

SS

LDRV1

VC

H2

VFB2

COMP2

LDRV2

RtP

GN

D

VFB1

COMP1

R17

0

D8

R16

20k

On/Off

Optional for On/Off Control

GND

CON4

On/Off Socket

12 On/Off

FP5148 輸出級為 Totem Pole 架構，其目的為了提昇對 Power MOSFET 驅動效率

進行提升使之獲得更好的轉換特性。

[周邊周邊周邊周邊 R-C 用件說明用件說明用件說明用件說明]

R1-C5-C7 及 R2-C6-C8 是回授補償用，建議使用中預留該種補償結構以方便調整

誤差放大器的回授特性，避免整個閉回路發生振盪。

C10 進行軟啟動(Soft-start)使電源能夠正常轉出，而短路保護功能則是當短路發

生，輸出電壓降低，而回授在電壓 VFB 低於 0.5V 時，則 IC 內建保護起動。

R3 電阻決定 FP5148 的振盪頻率。

R6 決定限制 Vout1 之抽載最大電流，R7 決定限制 Vout2 之抽載最大電流

轉換電壓 2.6V 是由 FP5148 的 VFB1 回授參考電壓與 R12-R18 的比值決定。

轉換電壓 1.2V 是由 FP5148 的 VFB2 回授參考電壓與 R 9 -R16 的比值決定。



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3.設計說明及公式設計說明及公式設計說明及公式設計說明及公式：：：：

計算出計算出計算出計算出 Buck 2.6V 在在在在 4A 所需使用的所需使用的所需使用的所需使用的 L2，，，，公式如下公式如下公式如下公式如下：：：：

LMIN = (VIN-VOUT) * VOUT * ESR / (f * VIN * VP-P)

VIN 最小為 5V，VOUT 為 2.6V，CO 電容的 ESR 為 80mΩ， f 為 270KHz，容許的

VP-P 為 25mV，將上述各數值代入公式中得到：

LMIN=(5-2.6)*2.6*80m/(270K*5*25m)=14.79µH (L2 選用 10µH)

計算出計算出計算出計算出 Buck 1.2 在在在在 8A 所需使用的所需使用的所需使用的所需使用的 L1，，，，公式如下公式如下公式如下公式如下：：：：

LMIN = (VIN-VOUT) * VOUT * ESR / (f * VIN * VP-P)

VIN 最小為 5V，VOUT 為 1.2V，CO 電容的 ESR 為 80mΩ， f 為 270KHz，容許的

VP-P 為 12mV，將上述各數值代入公式中得到：

LMIN=(5-1.2)*1.2*80m/(270K*5*12m)=22.51µH (L2 選用 10µH)

計算出計算出計算出計算出 COMIN 的計算公式如下的計算公式如下的計算公式如下的計算公式如下：：：：

SO

fESRC

∗∗=

8

1

代入公式 CO=5.78µF (C18＆C19、C14＆C15 選用 470µF,ESR 為 80mΩ)

FP5148 轉換輸出電壓公式如下轉換輸出電壓公式如下轉換輸出電壓公式如下轉換輸出電壓公式如下：：：：

V2.6V=(1+R12 / R18) * VFB1

V1.2V=(1+R 9 / R16) * VFB2

其中 FP5148 的回授電壓 VFB1＆VFB2 為 0.8V，想要得到 2.6V 的輸出電壓，則取

決於 R12 與 R18 的比值為 2.25 倍的關係，在設計上我們考慮負載變動的大小，

所以取 R12 為 27KΩ，R18 為 12KΩ，將上述各值代入公式中得到輸出電壓：

V2.6V=0.8*(1+27K/12K) = 2.6(V)

同理，R9 用 10KΩ及 R16 用 20KΩ，比值為 0.5 可得到 V1.2V 為 1.2V。

所以，要得到精確的輸出電壓除了 IC 的參考電壓精確外，電阻誤差也需考慮到。



版別 A0

8

FP5148 之震盪頻率與之震盪頻率與之震盪頻率與之震盪頻率與 Rt 電阻關係為電阻關係為電阻關係為電阻關係為：：：：

Rt=18KΩ 時，頻率大約 270KHz

FP5148 之軟啟動與時間關係為之軟啟動與時間關係為之軟啟動與時間關係為之軟啟動與時間關係為：：：：

Tss=75*Css(ms) Css=C10=0.1uF 代入，得到軟啟動時間為 7.5ms

FP5148 之過載保護電流與之過載保護電流與之過載保護電流與之過載保護電流與 RSET 之關係為之關係為之關係為之關係為：：：：

)(

2.0

ONDS

OCSETSETLSET R

VIRII

−×==

NMOS (AP6680)在 VGS=5V 環境下，其 RDS(ON)約為 13mΩ

Vout1 輸出為 4A，因此 RSET1=R4=12KΩ，將其輸出電流限制在 5~6A

Vout2 輸出為 8A，因此 RSET2=R5=18KΩ，將其輸出電流限制在 9~10A

NMOS 的選取上則根據設計規格來制訂；NMOS 採用 AP6680M 的原因可減少零

件空間，且連續電流可至 11.5A，應用上可依據不同環境更換之。零件的功率消

耗計算公式可如下估算：

HDrv－NMOS AP6680M： PNMOS= RDS(ON) * ID2 * D

LDrv－NMOS AP6680M： PNMOS= RDS(ON) * ID2 * (1-D)

這裡特別要提醒設計者幾個重點：

NMOS 的 VGS 電壓高低會影響導通效率；也就是說在 VGS>4.5V 得到的導通效率

較好,要得到此效果,必須給予 Vcc 較高的電位(較 VCH1＆VCH2 高 4.5V 以上)，HDrv

輸出電位也就拉高，和輸出電壓之壓差 VGS 才能大於 4.5V。



版別 A0

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外加之開關電路外加之開關電路外加之開關電路外加之開關電路：：：：

SS

R19

4.7k

R17

0

C220.1uF

Q5

2N3904/TO

On/Off

Optional for On/Off Control

動作原理分析動作原理分析動作原理分析動作原理分析：：：：

ON/OFF 為為為為 High(5V)時時時時：：：：

5V 經由 R19 限流，而驅動 Q5 Turn ON，致使 IC 之 SS 被拉至 GND 而關閉 PWM

輸出。

ON/OFF 為為為為 Low(0V)時時時時：：：：

Q5 無動作，IC 之 SS 將再次做 Soft-Start 動作而電壓也再次轉出。



版別 A0

10

4.實驗數據量測及紀錄實驗數據量測及紀錄實驗數據量測及紀錄實驗數據量測及紀錄：：：：

測試環境溫度 25

Vin=5V

Vout1=2.6V / 4A 輸出漣波：16mV

Vout2=1.2V / 8A 輸出漣波：14mV

實際測得工作頻率為： 270KHz

實際測得軟啟動時間為： 9.2ms

全載轉換效率： 87.81% IC 本體溫度為： 42

CH1 之 HDrv－MOS：：：：48 LDrv－MOS：43

CH2 之 HDrv－MOS：：：：74 LDrv－MOS：：：：78

不同負載輸出電壓比較不同負載輸出電壓比較不同負載輸出電壓比較不同負載輸出電壓比較

Vout1=2.6V

2.6024

2.6026

2.6028

2.603

2.6032

2.6034

2.6036

2.6038

2.604

2.6042

0A 1A 2A 3A 4A

Vout2=1.2V

1.2125

1.213

1.2135

1.214

1.2145

1.215

1.2155

1.216

1.2165

1.217

1.2175

0A 2A 4A 6A 8A



版別 A0

11

5.量測波形量測波形量測波形量測波形：：：：

CH1 之之之之 PWM 與輸出漣波與輸出漣波與輸出漣波與輸出漣波

CH2 之之之之 PWM 與輸出漣波與輸出漣波與輸出漣波與輸出漣波

CH1 PWM1-HDrv

CH2 PWM1-LDrv

CH3 Vout1

CH1 PWM2-HDrv

CH2 PWM2-LDrv

CH3 Vout2



版別 A0

12

CH1 之之之之 PWM 與輸出漣波與輸出漣波與輸出漣波與輸出漣波－－－－動態抽載動態抽載動態抽載動態抽載 1A＞＞＞＞4A(200ms)

CH2 之之之之 PWM 與輸出漣波與輸出漣波與輸出漣波與輸出漣波－－－－動動動動態抽載態抽載態抽載態抽載 1A＞＞＞＞4A(200ms)

CH1 PWM1-HDrv

CH2 PWM1-LDrv

CH3 Vout1

CH1 PWM2-HDrv

CH2 PWM2-LDrv

CH3 Vout2



版別 A0

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PWM 與軟啟動關係與軟啟動關係與軟啟動關係與軟啟動關係

短路時短路時短路時短路時 PWM 與輸出關係與輸出關係與輸出關係與輸出關係

CH1 PWM-HDrv

CH2 PWM-HDrv

CH3 Soft-Start

CH4 Vout

CH1 PWM-HDrv

CH2 PWM-HDrv

CH4 Vout



版別 A0

14

6. PCB 佈局佈局佈局佈局

Silk Screen

Top Layer

Bottom Layer



版別 A0

15

7. FP5148 EVAL BOARD 零件表零件表零件表零件表

ReferenceReferenceReferenceReference QuantityQuantityQuantityQuantity DescriptionDescriptionDescriptionDescription

C1C1C1C1,C3,C11,C3,C11,C3,C11,C3,C11 3333 330330330330uFuFuFuF

C2C2C2C2,C9,C10,C13,C20,C22,C24,C9,C10,C13,C20,C22,C24,C9,C10,C13,C20,C22,C24,C9,C10,C13,C20,C22,C24 7777 0.1u0.1u0.1u0.1uFFFF

C4,C23C4,C23C4,C23C4,C23 2222 1uF/25V1uF/25V1uF/25V1uF/25V

C5,C6C5,C6C5,C6C5,C6 2222 33pF33pF33pF33pF

C7,C8C7,C8C7,C8C7,C8 2222 2200pF2200pF2200pF2200pF

C14,C15,C18,C19C14,C15,C18,C19C14,C15,C18,C19C14,C15,C18,C19 4444 470470470470uFuFuFuF

C25,C26C25,C26C25,C26C25,C26 2222 47uF47uF47uF47uF

D1,D2D1,D2D1,D2D1,D2,D3,D4,D5,D6,D3,D4,D5,D6,D3,D4,D5,D6,D3,D4,D5,D6 6666 1N41481N41481N41481N4148

R1R1R1R1,R2,R2,R2,R2 2222 27k 27k 27k 27k

R3R3R3R3 1111 18181818kkkk

R4R4R4R4 1111 12k12k12k12k

R5R5R5R5 1111 18K18K18K18K

R6,R7,R10,R11,R17R6,R7,R10,R11,R17R6,R7,R10,R11,R17R6,R7,R10,R11,R17 5555 0000ΩΩΩΩ

R9R9R9R9 1111 10101010k 1%k 1%k 1%k 1%

R12R12R12R12 1111 27272727k 1%k 1%k 1%k 1%

R16R16R16R16 1111 20202020kkkk 1%1%1%1%

R18R18R18R18 1111 12k 12k 12k 12k 1%1%1%1%

R19R19R19R19 1111 4.7k4.7k4.7k4.7k

L1,L1,L1,L1,L2L2L2L2 2222 10101010uHuHuHuH

QQQQ1,Q2,Q3,Q41,Q2,Q3,Q41,Q2,Q3,Q41,Q2,Q3,Q4 4444 AP6680MAP6680MAP6680MAP6680M

Q5Q5Q5Q5 1111 2N2N2N2N3904390439043904

IC1IC1IC1IC1 1111 FPFPFPFP5148514851485148

FP5148 EVAL Board Bill of Materials

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