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LTC1645 - デュアルチャネル、ホットスワップ

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LTC1645 - デュアルチャネル、ホットスワップ
LTC1645
デュアルチャネル
ホットスワップ・コントローラ/電源シーケンサ
特長
概要
■
LTC®1645は電源の入った状態でのバックプレーンからの
ボードの安全な抜き差しを可能にする2チャネル・ホット
(活線挿抜)コントローラです。外付けNチャネ
スワップTM
ル・パス・トランジスタを使用し、
供給電圧をプログラマブ
ル・レートで徐々に増加させることが可能です。
2つのハイ
サイド・スイッチ・ドライバは1.2V∼12Vの電圧を供給す
るためにNチャネルのゲートを制御することができます。
2つのチャネルを個別に上昇および下降するように設定で
きます。
あるいは同時に上昇および下降するようなプログ
ラムも可能で、
2出力の電源トラッキングを保証します。
■
■
■
■
■
■
■
■
電源の入ったバックプレーンへの挿入、引き抜きを安
全に行う
プログラム可能な電源シーケンス
プログラム可能な電子回路ブレーカ
ユーザがプログラム可能なパワーアップ・レートおよ
びパワーダウン・レート
外部NチャネルFET用のハイサイド・ドライバ
1.2V∼12Vまで可能な供給電圧の制御
適切な起動動作が確実
低電圧ロックアウト
グリッチ・フィルタにより偽RESET信号から保護
プログラム可能な回路ブレーカによりいずれの出力も短
絡から保護します。RESET出力は電源電圧がユーザがプ
ログラムした電圧以下に低下すると、システム・リセット
を発生することに用いられます。二次電源電圧のモニタ
には、もう1つの予備コンパレータを利用できます。
アプリケーション
■
■
■
ボードの活線挿入
電源のシーケンシング
電子回路ブレーカ
LTC1645は8ピンおよび14ピンSOパッケージで供給され
ます。
、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。
Hot Swapはリニアテクノロジー社の商標です。
標準的応用例
5Vおよび3.3Vのホットスワップ
5Vおよび3.3Vのホットスワップ波形
VOUT2
3.3V
5A
0.005Ω* IRF7413
VIN2
+
CLOAD2
0.005Ω*
VOUT1
5V
5A
IRF7413
VIN1
+
CLOAD1
10Ω
ON
CONNECTOR 1
CONNECTOR 2
10Ω
0.01µF
25V
0.01µF
25V
7
6
SENSE1 GATE1
8
5
1
2
3
GATEn
10V/DIV
VOUT2
5V/DIV
VCC2 SENSE2 GATE2
VCC1
ON
ON
5V/DIV
VOUT1
5V/DIV
LTC1645
(8-LEAD)
10k
GND
1645 TA01
4
GND
BACKPLANE PLUG-IN CARD
*LRF1206-01-R005-J (IRC)
1
LTC1645
絶対最大定格
(Note 1)
電源電圧(VCC1、VCC2)......................................... 13.2V
入力電圧
FB、ON、COMP+ .......................... −0.3V∼(VCC1+0.3V)
TIMER ................................................... −0.3V∼2.5V
SENSE1 ...................... (VCC1 − 0.7V)∼(VCC1+0.3V)
SENSE2 ...................... (VCC1 − 0.7V)∼(VCC2+0.3V)
出力電圧
RESET、COMPOUT、FAULT .............. −0.3V∼16V
GATE1、GATE2 ............................ 内部制限(Note 3)
出力電流
GATE1、GATE2 ............................................ ±20mA
動作温度範囲
LTC1645C .................................................. 0℃∼70℃
LTC1645I .............................................. −40℃∼85℃
保存温度範囲 ......................................... −65℃∼150℃
リード温度 (半田付け、10秒) ............................... 300℃
パッケージ/発注情報
ORDER PART
NUMBER
TOP VIEW
VCC2 1
8
VCC1
SENSE2 2
7
SENSE1
GATE2 3
6
GATE1
GND 4
5
ON
LTC1645CS8
LTC1645IS8
S8 PART MARKING
S8 PACKAGE
8-LEAD PLASTIC SO
TJMAX = 125°C, θJA = 150°C/ W
1645
1645I
ORDER PART
NUMBER
TOP VIEW
VCC2 1
14 VCC1
SENSE2 2
13 SENSE1
GATE2 3
12 GATE1
FAULT 4
11 TIMER
RESET 5
10 ON
FB 6
9
COMPOUT
GND 7
8
COMP +
LTC1645CS
LTC1645IS
S PACKAGE
14-LEAD PLASTIC SO
TJMAX = 125°C, θJA = 110°C/ W
ミリタリ・グレードに関してはお問い合わせください。
電気的特性
● は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA=25℃での値。注記がない限り、2.375V ≤ VCC1 ≤ 12V、
1.2V ≤ VCC2 ≤ 12V(Note 2)。
SYMBOL
PARAMETER
CONDITIONS
MIN
TYP
MAX
UNITS
1.1
2.0
mA
DC Characteristics
ICC1
VCC1 Supply Current
ON = VCC1 = 5V, VCC2 = 3.3V
●
ICC2
VLKO1
VCC2 Supply Current
ON = VCC1 = 5V, VCC2 = 3.3V
●
0.28
0.4
mA
VCC1 Undervoltage Lockout
High to Low
●
2.16
2.23
2.3
V
VLKO2
VCC2 Undervoltage Lockout
High to Low
●
1.06
1.12
1.18
V
VLKHn
VCCn Undervoltage Lockout Hysteresis
VFB
FB Pin Voltage Threshold
High to Low
●
1.226
1.238
1.250
∆VFB
FB Pin Threshold Line Regulation
High to Low, VCC1 = 2.375V to 12V
●
1
4
VFBHST
FB Pin Voltage Threshold Hysteresis
VCOMP
COMP + Pin Voltage Threshold
High to Low
●
∆VCOMP
COMP +
Pin Threshold Line Regulation
High to Low, VCC1 = 2.375V to 12V
●
VCOMPHST
COMP +
Pin Voltage Threshold Hysteresis
2
25
mV
5
1.226
mV
mV
1.238
1.250
1
4
5
V
V
mV
mV
LTC1645
電気的特性
● は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA=25℃での値。注記がない限り、2.375V ≤ VCC1 ≤ 12V、
1.2V ≤ VCC2 ≤ 12V(Note 2)。
SYMBOL PARAMETER
CONDITIONS
MIN
TYP
MAX
UNITS
1.212
1.230
1.248
V
1
9
mV
– 2.3
–2
12
– 1.7
µA
mA
●
46
50
56
mV
●
46
50
56
mV
VTM
TIMER Pin Voltage Threshold
∆VTM
TIMER Pin Threshold Line Regulation
VCC1 = 2.375V to 12V
●
ITM
TIMER Pin Current
Timer On, VTIMER = 0.6V, VCC1 = 5V
Timer Off, VTIMER = 1.5V
●
VCB1
Circuit Breaker Trip Voltage 1
VCB1 = (VCC1 – VSENSE1)
VCB2
Circuit Breaker Trip Voltage 2
VCB2 = (VCC2 – VSENSE2)
t CBDn
Circuit Breaker Trip Delay
VCBn = (VCCn – VSENSEn) > 60mV
ICP
GATEn Pin Output Current
ON = 2.2V, VGATEn = VCCn, VCC1 = 5V, VCC2 = 3.3V
ON = 0.7V, VGATEn = VCCn, VCC1 = 5V, VCC2 = 3.3V
ON = 0.3V, VGATEn = VCCn, VCC1 = 5V, VCC2 = 3.3V
●
●
– 12.5
30
∆VGATEn
External N-Channel Gate Drive
∆VGATEn = (VGATEn – VCCn)
●
4.5
VONFPD
ON Pin Fast Pull-Down Threshold
Low to High
High to Low, Fast Pull-Down Engaged
●
●
0.375
0.35
VON1
ON Pin Threshold #1
Low to High, GATE1 Turns On
High to Low, GATE1 Turns Off
●
●
VON2
ON Pin Threshold #2
Low to High, GATE2 Turns On
High to Low, GATE2 Turns Off
●
●
VONHYST
ON Pin Hysteresis
ION
ON Pin Input Current
VCC1 = 5V, VCC2 = 3.3V
●
±0.01
±2
µA
VOL
Output Low Voltage
RESET, FAULT, COMPOUT, IOUT = 1.6mA, VCC1 = 5V
●
0.16
0.4
V
●
µs
1.5
– 10
40
12
µA
µA
mA
– 7.5
50
16
V
0.4
0.375
0.425
0.4
V
V
0.8
0.775
0.825
0.8
0.85
0.825
V
V
2
1.975
2.025
2
2.050
2.025
V
V
25
mV
Note 3:GATEnピンの内部ツェナーにより、チャージ・ポンプ電圧は標準最大
動作電圧22Vにクランプされる。GATEピンの外部オーバドライブ(たとえば、
VCCnのグリッチの容量結合によるもの)が、内部ツェナー電圧を超える場合、
デバイスに損傷を与える可能性がある。GATE nピンのクランプ電圧を低くした
い場合は、外部ツェナー・ダイオードを使用すること。
Note 1:絶対最大定格はそれを超えるとデバイスの寿命が損なわれる可能性が
ある値。
Note 2:デバイスのピンに流入する電流はすべて正。デバイスのピンから流出
する電流はすべて負。注記がない限り、すべての電圧はグランドを基準にして
いる。
標準的性能特性
VCC2電源電流と電圧
VCC1電源電流と電圧
3.5
TA = 25°C
2.5
ICC2 (mA)
ICC1 (mA)
2.0
1.5
VCC2 = 1.5V
1.0
1.4
TA = 25°C
3.0
1.2
2.5
1.0
ICCn (mA)
3.0
電源電流と温度
2.0
VCC1 = 2.375V
1.5
1.0
VCC2 = 12V
3
4
5
6 7 8
VCC1 (V)
0.6
0.4
9
10 11 12
1645 G01
ICC2
0.2
0.5
0
ICC1
0.8
VCC1 = 12V
0.5
2
VCC1 = 5V
VCC2 = 3.3V
0
1
2
3
4
5
7 8
VCC2 (V)
6
9 10 11 12
1645 G02
0
–40 –20
40
20
60
0
TEMPERATURE (°C)
80
100
1645 G03
3
LTC1645
標準的性能特性
GATE電圧と電源電圧
グリッチ・フィルタ時間
と帰還過渡
GATE電圧と温度
16.0
25
100
VCC1 = 5V
15.8 VCC2 = 3.3V
TA = 25°C
GLITCH FILTER TIME (µs)
15.6
20
GATEn (V)
GATEn (V)
15.4
15
10
15.2
15.0
14.8
14.6
5
0
2
4
3
5
6 7 8 9
HIGHEST VCC (V)
0
40
20
0
60
TEMPERATURE (°C)
0
OUTPUT VOLTAGE (mV)
300
250
200
150
SINK CURRENT = 1.6mA
100
600
500
SINK CURRENT = 3mA
400
300
200
SINK CURRENT = 1.6mA
1645 G07
2
3
4
5
6 7 8
VCC1 (V)
280
高速プルダウン電流とVCC1
TA = 25°C
17 VCC2 = 1.5V
16
15
14
13
12
11
10
9
0
100
80 120 160 200 240
FEEDBACK TRANSIENT (mV)
18
TA = 25°C
100
50
40
1645 G06
FAST PULL-DOWN CURRENT (mA)
SINK CURRENT = 3mA
OUTPUT VOLTAGE (mV)
100
80
700
350
4
30
RESET、FAULT、COMPOUT
出力電圧とVCC1
VCC1 = 5V
80
40
10
800
0
20
40
60
TEMPERATURE (°C)
50
1645 G05
400
–20
60
20
RESET、FAULT、COMPOUT
出力電圧と温度
0
–40
70
14.2
1645 G04
450
80
14.4
14.0
–40 – 20
10 11 12
TA = 25°C
90
9
10 11 12
1645 G08
8
2
3
4
5
6 7 8
VCC1 (V)
9
10 11 12
1645 G09
LTC1645
ピン機能
(14ピン・パッケージ/8ピン・パッケージ)
VCC2(ピン1/ピン1)
:正電源入力。VCC2の範囲が1.2V∼
12Vの場合に通常動作を行います。ICC2は標準0.2mAで
す。低電圧ロックアウト回路は、VCC2の電圧が1.12V以下
になるたびにLTC1645をディスエーブルします。
SENSE2( ピン2/ピン2)
:VCC2の回路ブレーカ設定ピン。
電流供給パスのVCC2とSENSE2間に接続された電流セン
ス抵抗によって、その両端の電圧が1.5µs以上の間50mV
以上になると回路ブレーカはトリップします。回路ブ
レーカのトリップ電流を通常動作電流の2倍に設定した
場合、通常動作時のセンス抵抗での電圧降下はわずか
25mVです。このブレーカをディスエーブルするには、
VCC2とSENSE2をまとめて短絡します。
GATE2(ピン3/ピン3)
:チャネル2のハイサイド・ゲート・
ドライブ。外部NチャネルMOSFETのゲートに接続して
ください。内部チャージ・ポンプは最低4.5Vのゲート・ド
ライブを保証します。チャージ・ポンプには、VCC1とVCC2
のうち電圧の高い方から電源が供給されます。ONピンが
2Vを超えると、チャージ・ポンプの出力からGATE2に
10µAの電流源を接続することによりGATE2がターンオ
ンし、電圧はdv/dt=10µA/CGATE2の勾配で上昇を開始しま
す。一方、ONピンが2V以下0.4V以上の場合、40µAの電流
源によりGATE2はグランド電位に向かって低下します。
ONピンが0.4V以下の場合、回路ブレーカまたは低電圧
ロックアウト回路がトリップし、GATE2ピンは12mA(標
準)の電流源により即時グランド電位になります。
FAULT(ピン4/NA)
:回路ブレーカ・フォールト。FAULT
ピンは、回路ブレーカ機能がトリップすると“L”になる
オープン・ドレイン出力です。ONピンを0.4V以下に下げ
ると、回路ブレーカはリセットされます。FAULTピンを
ロジック“H”にするには、外部プルアップが必要です。
ONピンが“L”になると、FAULTが解除されます。
回路ブレーカは、FAULTピンをONピンに接続して、自動
的にリセットするようにプログラムできます。この回路
構成でロジック・デバイスがONピンをドライブする場合
は、大電流が流れるのを防止するためにロジック出力と
ONピンの間に直列抵抗を使用してください。
RESET( ピ ン 5/NA)
:オ ー プ ン・ド レ イ ン RESET出 力 。
RESETピンはFBピンの電圧が1.238V以下に低下するか、
またはVCC1が低電圧ロックアウト・スレッショルド以下
になると“L”になります。RESETピンはFBピンの電圧が
FBピン・スレッショルド以上に上昇すると、1タイミン
グ・サイクル後に“H”になります。このタイミング・サイ
クルの間、ONピンは0.8V以上でなければなりません。
RESETピンをロジック“H”にするには、外部プルアップ
が必要です。
FB(ピン6/NA)
:RESETコンパレータ入力。FBピンを外部
抵抗分割器とともに使用して出力電源電圧をモニタしま
す。FBピンの電圧が1.238V以下のとき、RESETピンは“L”
になります。FBピンのグリッチ・フィルタは、高速過渡に
よりRESETが“L”に強制されるのを防止します。FBピン
の電圧がトリップ点より上昇すると、RESETピンは1タイ
ミング・サイクル後に“H”になります。
GND(ピン7/ピン4)
:グランド。最高の性能を達成するに
は、グランド・プレーンに接続してください。
COMP+ (ピ ン 8/NA)
:予 備 コ ン パ レ ー タ 非 反 転 入 力 。
+
COMP の電圧が1.238V以下のとき、COMPOUTは“L”に
なります。
COMPOUT(ピン9/NA)
:オープン・ドレインの予備コン
+
パレータ出力。COMP の電圧が1.238V以下、またはVCC1
が低電圧ロックアウト・スレッショルド以下に低下する
と、COMPOUTは“ L”に なり ます 。COMPOUTピンをロ
ジック“H”にするには、外部プルアップが必要です。
ON(ピン10/ピン5)
:アナログ制御入力。ONピンの電圧が
0.4V未満のとき、GATE1とGATE2はどちらも即時にグラ
ンド電位になります。電圧が0.4Vから0.8Vの間にある場
合、
GATE1とGATE2はそれぞれ40µAの電流源によってグ
ランド電位になります。電圧が0.8Vから2Vの間にある場
合、GATE1プルアップは1タイミング・サイクル後にター
ンオンしますが、GATE2は40µA電流源によりグランド電
位になります。電圧が2Vを超えると、GATE1とGATE2の
プルアップはどちらも電圧が0.8Vを超えてから1タイミ
ング・サイクル後にターンオンします。
ONピンを使用して電子回路ブレーカをリセットするこ
ともできます。回路ブレーカのトリップした後、ONピン
を0.4V未満にしてから再び0.4Vより高くすると、回路ブ
レーカはリセットし、通常のパワーアップ・シーケンスが
発生します。
タイマ:
(ピン11/NA)
:システム・タイミング・ピン。タイ
ミング遅延を発生させるために、TIMERピンとグランド
との間に外部コンデンサが必要です。このピンはFBピン
が正常な出力電源電圧を検知してからRESETピンが“H”
になるまでの遅延を設定するのに使用します。また、この
ピンはONピンが0.8Vを超えてからGATE1ピンとGATE2
ピンがターンオンするまでの遅延を設定します(GATE2
はONピンが2Vを超える場合にのみターンオンします)。
5
LTC1645
ピン機能
(14ピン・パッケージ/8ピン・パッケージ)
タイマが非アクティブになるたびに、内部NチャネルFET
はTIMERピンをグランドに短絡します。タイマをアク
ティブにするとVCC1からTIMERピンに2µA電流源が接続
され、電圧がdv/dt=2µA/CTIMERの勾配で上昇を開始しま
す 。電 圧 が ト リ ッ プ・ポ イ ン ト( 1.23V)に 達 す る と 、
TIMERピンがグランド電位になり、タイマがリセットさ
れます。タイマ周期は(1.23V • CTIMER)/2µAです。
て低下します。また、ONピンが0.4V未満の場合、回路ブ
レーカまたは低電圧ロックアウト回路がトリップし、
GATE1ピンは12mA(標準)の電流源により即時グランド
電位になります。
SENSE1(ピン13/ピン7):VCC1回路ブレーカ設定ピン。電
流供給パスのVCC1とSENSE1の間に接続されたセンス抵
抗によって、その両端の電圧が1.5µs以上の間50mV以上
になると回路ブレーカはトリップします。回路ブレーカ
のトリップ電流を通常動作電流の2倍に設定した場合、通
常動作時のセンス抵抗での電圧降下はわずか25mVです。
この回路ブレーカをディスエーブルするには、VCC1と
SENSE1をまとめて短絡してください。
GATE1( ピン12/ピン6)
:チャネル1のハイサイド・ゲー
ト・ドライブ。外部NチャネルMOSFETのゲートに接続し
てください。内部チャージ・ポンプは最低4.5Vのゲート・
ドライブを保証します。チャージ・ポンプには、VCC1と
VCC2のうち電圧の高い方から電源が供給されます。ONピ
ン が 0.8Vを 超 え る と 、チ ャ ー ジ・ポ ン プ の 出 力 か ら
GATE1ピンに10µAの電流源が接続されGATE1がターン
オンして、dv/dt = 10µA/CGATE1の勾配で電圧が上昇を開始
します。一方、ONピンが0.8V以下(ただし0.4V以上)の場
合、40µAの電流源によりGATE1はグランド電位に向かっ
VCC1(ピン14/ピン8)
:正電源入力。VCC1の範囲が2.375V∼
12Vの場合は、通常動作を行います。ICC1は標準1mAです。
低電圧ロックアウト回路はVCC1の電圧が2.23V以下にな
るたびに、チップをディスエーブルします。すべての内部
ロジックはVCC1から電源が供給されます。
ブロック図
VCC1
SENSE1
VCC2
SENSE2
14
13
1
2
–
+
+
–
+
50mV
+
–
2V
–
2.23V
UVL
1.5µs
FILTER
1.12V
UVL
12
3
50mV
–
+
ON 10
GATE1 GATE2
1.5µs
FILTER
4× CHARGE
PUMP
+
0.8V
–
+
0.4V
LOGIC
1.238V
REFERENCE
REF
–
GLITCH
FILTER
2µA
–
+
+
TIMER 11
REF
FB
5
RESET
7
GND
8
COMP+
9
COMPOUT
–
–
+
FAULT 4
6
REF
1645 BD
6
LTC1645
アプリケーション情報
活線挿入
電源トラッキングと電源シーケンス
回路ボードが電源の入っているバックプレーンに挿入さ
れるとき、ボード上のバイパス・コンデンサの充電中に
大きな過渡電流が流れる可能性があります。これらの過
渡電流によってコネクタのピンに回復不可能な損傷が生
じたり、電源にグリッチが生じ他のボードがリセットし
たりすることがあります。
2つの電源間の電位差がある電圧を超えないことを要求する
アプリケーションがあります。
この要求条件は、
多くはデュア
ル電源ASICでのラッチアップを防止するために、
定常状態で
の動作中だけでなくパワーアップ中やパワーダウン中にも
適用されます。
ある電源が別の電源より前に立ち上がること
を要求するシステムもあります。
たとえば、
ロジック・ブロッ
クの前にクロックが開始しなければならない場合などです。
標準的な2電源またはバックプレーン接続は、負荷電流、
コン
デンサのサイズ、
ソフトスタート・レートなどに応じて起動時
間が異なる場合があります。
従来の解決方法はかなり面倒で、
電源の要求条件を満たすには複雑な回路が必要でした。
LTC1645はボードの供給電圧のオン/オフを制御された
方法で行い、電源の入ったバックプレーンへの抜き差し
を安全に行えるようにします。このチップは、システ
ム・リセット信号およびボードの電源電圧がプログラム
された電圧以下に低下したことを示す予備コンパレー
タ、そして過電流状態が発生したことを示すフォールト
信号を出します。
LTC1645は、電源トラッキングおよびシーケンス要求に容易
に対応できます。
LTC1645は2つの電源の立上げと立下げを同
時に行うことによって、
電源トラッキングを保証します
(図15
参照)。LTC1645のシーケンス能力は、
電源の立上げと立下げ
の組合せのほとんどすべてに対応可能なため
(例として図17
を参照)
、
さまざまなシーケンス仕様を満足させることができ
ます。
電源トラッキングおよびシーケンスの詳細については、
アプリケーション情報セクションを参照してください。
図1に示すとおり、LTC1645はコネクタの前または後に
配置することができます。回路ボードを差し込んだり取
り外したりする際、スタガPCBコネクタによりピン接続
をシーケンスすることができます。また、制御信号はプ
ロセッサ制御により生成できます。
BACKPLANE
CONNECTOR
STAGGERED PCB
EDGE CONNECTOR
VCC
+
ON
VCC
SENSE
VOUT
CLOAD
GATE
ON
FAULT
FAULT
LTC1645
GND
(a)マザーボード上のホットスワップ・コントローラ
BACKPLANE
CONNECTOR
STAGGERED PCB
EDGE CONNECTOR
VCC
+
VOUT
CLOAD
FAULT
VCC
SENSE
GATE
ON
FAULT
LTC1645
GND
1645 F01
(b)
ドーターボード上のホットスワップ・コントローラ
図1. スタガ・ピン接続
7
LTC1645
アプリケーション情報
電源電圧の立上り
図2に示すように、ボードの電源供給は電源経路に挿入
された外部Nチャネルパス・トランジスタによって制御
されます。LTC1645で使用するNチャネルFETの選択に
ついては、表1を参照してください。RSENSE1とRSENSE2は
電流フォールトを検出し、R1とR2は高周波発振を防止
します。パス・トランジスタのゲート電圧を制御された
レートで上昇下降させることによって、ボードが挿入さ
れたときに生じるメイン・バックプレーンからの過渡
サージ電流(I=C • dv/dt)を安全な値に制限することがで
きます。
このチップにまず電源を供給すると、Nチャネルのゲー
ト(GATE1およびGATE2ピン)は“L”になります。ONピ
ンが少なくとも1タイミング・サイクル以上の間0.8V以
上に保持されると、GATE1の電圧はdv/dt=10µA/C1の勾
配で上昇を開始します(図3)。C1はGATE1ピンとグラン
ドの間に接続される外部コンデンサです。ONピンが2V
を超えると(ONピンが1タイミング・サイクル以上の間
0.8V以上に保持されてから)、GATE2の電圧はdv/dt=
10µA/C2の勾配で上昇を開始します。
RSENSE1
Q1
VCC1
+
VOUT1
各電源の立上り時間はt=(VCCn • Cn)/10µAです。ONピン
がGATE2の場合は2V以下、またはGATE1の場合は0.8V
以下(ただし0.4V以上)に低下すると、GATEnからGND
に40µA電流源が接続され、図4に示すとおりGATEnピン
の電圧は下降します。
リンギング
どの回路でも技術的に優れた方法は、電源レールをバイ
パスすることです。各電源レールに1個以上の大容量バ
ルク・コンデンサを接続するとともに、多くの場合は、
すべてのアクティブ・デバイスの電源接続にバイパス・
コンデンサを配置します。急に電源接続を行った場合、
バイパス・コンデンサによって電圧の上昇率が低下し、
電源バイパス・コンデンサに作用するどんなリードまた
は配線インダクタンスの寄生共振を大幅に低下します。
この逆がドーターボードのLTC1645ホットスワップ回路で
の電源
す。
ほとんどの場合、NチャネルFETスイッチ
(VCCn)
側には電源バイパス・コンデンサはありません。バックプ
レーン・コネクタにボードを差し込んで急な接続を行うと、
LTC1645のVCCnラインに高速立上りエッジが印加されます。
VCCn + ∆VGATE
GATEn
CLOAD1
R1
10Ω
SLOPE = 10µA/Cn
C1
RSENSE2
Q2
VCC2
+
VOUT2
VOUTn
VCCn
CLOAD2
R2
10Ω
14
13
1
12
VCC1 SENSE1 GATE1
VCC2 SENSE2 GATE2
4
ON
LTC1645
(14-LEAD)
COMPOUT
FAULT
FB
t2
図3. 電源のターンオン
C2
3
2
COMP+
10
t1
8
VCCn + ∆VGATE
9
GATEn
6
SLOPE = 40µA/Cn
5
TIMER
11
CTIMER
GND
RESET
VCCn
7
VOUTn
1645 F02
t3
図2. 標準的なホットスワップ接続
8
t4
1645 F04
図4. 電源のターンオフ
1645 F03
LTC1645
アプリケーション情報
上昇率を下げ、寄生共振を著しく減衰させるバルク容量
は存在しません。代わりに、配線ハーネス、バックプ
レーンおよび回路ボードの寄生インダクタンス、FET容
量の組合せからなる共振回路が高速エッジによる衝撃で
励振されます。理論上、ピーク電圧は入力電源の2倍に
上昇するはずですが、実際には電圧に依存するFET容量
の影響で2.5倍にまで達することがあります。
LTC1645の絶対最大VCCnの電位は13.2Vです。入力が5V以
上の回路はすべて、リンギングがあるかどうか詳しく調査
しなければなりません。十分にバイパスされたバックプ
レーンも疑ってみる必要があります。回路ボード配線によ
るインダクタンスがわずか10nHでも、VCCを過電圧状態に
するだけのリンギングが発生する可能性があります。
高速ストレージ・オシロスコープ(LECROY 9314AL DSO
など)
を使用し、VCCおよびGNDに同軸またはプローブを
当て、バックプレーンに回路ボードを繰り返し挿入し
て、リンギングをチェックしてください。図5aおよび図
5bに、VCCのリード長が異なる12Vアプリケーションでの
標準的な結果を示します。ピーク振幅は22Vに達し、そ
の過程でESD保護ダイオードを破壊します。
リンギングを除去する方法は2つあります。クリッピン
グとスナッビングです。過渡電圧サプレッサは、ピーク
電圧を安全なレベルに制限する有効な手段です。図6に
ON Semiconductor製1SMA12CAT3を追加したときの図5
の波形に与える効果を示します。
図7aおよび図7bは、異なるRC回路でのスナッビングの
効果を示します。コンデンサ値はバイアス印加時のFET
COSSの10倍∼100倍を選択し、Rは寄生インダクタンス
値に応じて、減衰効果が最高の値(1Ω∼50Ω)を選択し
ています。
R1
0.01Ω
8'
IRF7413
+
12V
+
–
POWER
LEADS
VOUT
CLOAD
10Ω
SCOPE
PROBE
0.1µF
LTC1645
1645 F05
4V/DIV
24V
4V/DIV
24V
0V
0V
1µs/DIV
1µs/DIV
1645 F05a
(a) 減衰されていないVCC波形(リード122cm)
1645 F05b
(b) 減衰されていないVCC波形(リード20cm)
図5. リング実験
9
LTC1645
アプリケーション情報
R1
0.01Ω
IRF7413
VOUT
12V
CLOAD
10Ω
D1*
2V/DIV
+
–
PCB EDGE CONNECTOR
12V
POWER
LEADS
BACKPLANE CONNECTOR
+
0.1µF
LTC1645
0V
1645 F06
1µs/DIV
ON SEMICONDUCTOR
* 1SMA12CAT3
1645 F06a
過渡サプレッサでクランプされたVCC波形
図6. 過渡サプレッサのクランプ
R1
0.01Ω
IRF7413
+
–
PCB EDGE CONNECTOR
12V
POWER
LEADS
BACKPLANE CONNECTOR
+
10Ω
VOUT
CLOAD
10Ω
0.1µF
0.1µF
LTC1645
1645 F07
12V
2V/DIV
2V/DIV
12V
0V
0V
1µs/DIV
1µs/DIV
1645 F07a
(a) スナバ(15Ω、6.8nF)により減衰されたVCC波形
(b) スナバ(10Ω、0.1µF)により減衰されたVCC波形
図7. スナバによる「調整」
10
1645 F07b
LTC1645
アプリケーション情報
SUPPLY
GLITCH
12V
+
–
R1
0.01Ω
電源接続後に完全な短絡が生じた場合(図8)、センス抵
抗R1と完全に導通したFETのRDS(ON)により、
ほとんど無制
限の電流が流れる低インピーダンス経路が与えられます。
IRF7413
2µH
10Ω
+
100µF
0.1µF
LTC1645
BOARD WITH POSSIBLE
SHORT-CIRCUIT FAULT
バックプレーンのLTC1645ホットスワップ回路は、一般
に過負荷保護および短絡保護はもとより、抜き差しの際
のパワーアップ/パワーダウン・シーケンスを提供する
ことに使われます。電源上昇中に短絡が発生した場合
は、回路ブレーカがトリップします。完全に導通してい
ないFETは、電源グリッチなしに簡単に切り離すことが
できます。
BACKPLANE CONNECTOR
電源のグリッチ
1645 F08
4V/DIV
25A/DIV
GATE
VCC
1µs/DIV
1µs/DIV
1645 F08a
1645 F08b
(b) 制限のないVCC電源グリッチ
(a) 制限のないVCC短絡電源電流グリッチ
4V/DIV
5A/DIV
GATE
1µs/DIV
1µs/DIV
1645 F08c
(c) 2µHの直列インダクタによる
VCC短絡電源電流グリッチ
VCC
1645 F08d
(d) 2µHの直列インダクタによるVCC電源グリッチ
図8. 電源グリッチ
11
LTC1645
アプリケーション情報
LTC1645は数µs以内にGATEピンを放電しますが、放電
中にVCC電源から150A台の電流が流れます。この電流ス
パイクにより電源にグリッチが発生し、結果としてVCC
が低下します(図8aおよび図8b)。
過負荷状態から回復する際に、電源がオーバシュートす
ることがあります。この電源に取り付けられた他のデバ
イスがリセットあるいは誤動作し、またオーバシュート
により一部の部品が損傷をうけることもあります。イン
ダクタ(1µH∼10µH)をFETのソースと直列に接続すれば
短絡電流のdi/dtを制限し、それによってピーク電流と電
源グリッチが制限されます(図8cおよび図8d)。また、電
源にバイパス・コンデンサを追加して、VCCグリッチを
低減することもできます。
リセット
LTC1645は内部1.238Vバンドギャップ・リファレンス、
高精度電圧コンパレータ、および抵抗分割器を使用して
出力電源電圧をモニタします(図9)。
FBピンの電圧がリセット・スレッショルド(1.238V)以
上に上昇するたびに、コンパレータの出力が“H”にな
り、タイミング・サイクルがスタートします(図10のタ
イム・ポイント1と4を参照)。1タイミング・サイクルの
完了後に、RESETは解除されます。RESETピンをロジッ
ク
“H”
に上昇させるには、
外部プルアップが必要です。
グリッチ・フィルタ
LTC1645は、FBピンに過渡信号がある場合にRESETが擬
似システム・リセットを生成するのを防ぐグリッチ・フィ
ルタを内蔵しています。フィルタ時間は大きな過渡信号
(150mV以上)に対しては20µs、より小さな過渡信号に対
しては最大80µsです。グリッチ・フィルタ時間と過渡電圧
の関係を標準的性能特性「グリッチ・フィルタ時間と帰還
過渡」に示します。
タイマ
LTC1645のシステム・タイミングは、図11に示す回路に
よって生成されます。タイマはONピンが“H”になってか
らのターンオン遅延を設定するのに使用します。また、
FBピンが1.238Vを超えてからRESETピンが“H”になるま
での遅延も設定します。
タイマがオフになるたびに、内部NチャネルはTIMERピン
をグランドに短絡します
(図11)
。
タイマをアクティブにす
るとVCC1からTIMERピンに2µAの電流が接続され、外部コ
ンデンサCTIMERの電圧がdv/dt=2µA/CTIMERの勾配で上昇を
3
V1
V2
ON
LOGIC
1.23V
1.23V
RESET
1645 F10
図10. 電源モニタ波形
ON
LOGIC
SUPPLY
MONITOR
COMP
10k
1.23V
–
1.238V
REFERENCE
+
FB
COMP
TIMER
V2
TIMER
2µA
+
4
V1
VOUT
FBピンの電源電圧がリセット・スレッショルド以下に低
下すると、コンパレータの出力が“L”になります。グリッ
チ・フィルタを通過した後、RESETは“L”になります(タ
イム・ポイント2)。FBピンがリセット・スレッショルド以
上に上昇しても、1タイミング・サイクルより短ければ、
RESET出力は“L”のままです(タイム・ポイント3)。
VOUT
2
1
V2
–
µP
RESET
RESET
TIMER
CTIMER
TIMER
1645 F09
CTIMER
1645 F11
図9. 電源モニタ・ブロック図
12
図11. システム・タイミング・ブロック図
LTC1645
アプリケーション情報
開始します。
電圧がトリップ・ポイント
(1.23V)
に達すると、
TIMERピンがグランド電位になり、
タイマがリセットされ
ます。
タイマ周期はt=
(1.23V • CTIMER)
/2µAです。
200msの遅
延には、
0.33µFコンデンサを使用してください。
電子回路ブレーカ
LTC1645は短絡や過剰な出力電流から保護するための電
子回路ブレーカ機能を備えています。センス抵抗を両方
の電源入力および電源センスピンの間に挿入すると、セ
ンス抵抗両端の電圧が1.5µs以上の間50mV以上になるた
びに回路ブレーカがトリップします。回路ブレーカがト
リップすると、両方のGATEピンが瞬時にグランド電位
になり、外部NチャネルFETが素早くターンオフします
(図12のタイム・ポイント6)。タイム・ポイント7に示す
とおり、ONピンを0.4V以下にし、そして上昇させる
と、回路ブレーカがリセットし、別のタイミング・サイ
クルがスタートします。
CURRENT
FAULT
RAMPING UP
1 2
3
4
5
6
RESET FAULT
AND RAMP UP
7
8
9
10
VCCn
ON
VCCn – VSENSEn
タイマ・サイクルの終り
(タイム・ポイント8)
に、
チャージ・
ポンプが再びターンオンします。
回路ブレーカ機能が必要
ない場合は、
SENSEnピンをVCCnに短絡してください。
応答時間が1.5µsでは速すぎて電源ノイズを除去できな
い場合、図13に示すように、センス回路に外部抵抗RFと
コンデンサCFを追加してください。
ONピン
図14に示すように、ONピンを使用してシステム動作を
制御します。タイム・ポイント1で、ボードが接続され
電源がチップをパワーアップします。タイム・ポイント
2で、ONピンが“H”になり、両方のVCCピンが低電圧
ロックアウト・トリップ点(VCC1では2.23V、VCC2では
1.12V)より高く、過電流フォールトが検出されない限り
タイマ・サイクルがスタートします。タイマ・サイクル
の終り(タイム・ポイント3)で、いずれかのゲート-ソー
ス間電圧が降下すると、チャージ・ポンプがターンオン
し、GATEnピンの電圧が出力電源電圧VOUTnとともに上
昇を開始します。タイム・ポイント4で、VOUT2はパワー
グッド・トリップ・レベル(この例ではFBピンの抵抗分
割器がVOUT2に接続されていると仮定)に達し、タイミン
グ・サイクルがスタートします。タイミング・サイクル
の終わり(タイム・ポイント5)で、RESETは“H”にな
り、パワーアップ・プロセスが完了します。
TIMER
RAMPING UP AND
DOWN TOGETHER
RAMPING UP AND
DOWN SEPARATELY
RAMPING UP AND
TURNING OFF FAST
GATEn
12
VOUTn
3
4
5
6 7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
VCCn
2V
RESET
1645 F12
図12. 電流フォールト・タイミング
0.8V
ON 0.4V
0V
TIMER
GATE1
CF
RF
VOUT1
GATE2
VCCn SENSEn
GATEn
VOUT2
LTC1645
RESET
1645 G13
1645 F14
図13. 短絡保護遅延の延長
図14. ONピンの波形
13
LTC1645
アプリケーション情報
外部ハード・リセットは、
タイム・ポイント6で開始します。
ONピンは0.8V以下0.4V以上に強制され、
GATEnピンの電圧
は下降を開始します。
VOUTnも下降を開始し、
タイム・ポイン
ト7でVOUT2がパワーグッド・トリップ・レベル以下に低下す
るとRESETは
“L”
になります。
タイム・ポイント16から19で示されるパワーアップ・シー
ケンスはタイム・ポイント2から5のシーケンスと同じで
す。ただし、タイム・ポイント20は、ONピンが0.4V以下と
なるとGATE nピンは(徐々に下降せず)瞬時にグランド
電位になることを示しています。
タイム・ポイント8∼15は、VOUT1とVOUT2を別々に立ち上げ
るために、
ONピンの電圧スレッショルドが異なる場合を除
き、
タイム・ポイント1∼7に似ています。
タイム・ポイント8
で、ONピンが0.8Vを超えると(ただし2V以下)、1タイミン
グ・サイクル後(タイム・ポイント9)
で、いずれかのゲートソース間電圧が降下すると、
GATE1がVOUT1とともに上昇を
開始します。
タイム・ポイント10で、
ONピンが2Vを超え、
い
ずれかのゲート-ソース間電圧が降下するとGATE2は即時
タイム・ポイント11で、
にVOUT2とともに上昇を開始します。
VOUT2がパワーグッド・トリップ・レベルに達すると、
直ちに
タイミング・サイクルがスタートします。
タイミング・サイ
クルの終り
(タイム・ポイント12)
で、
RESETは
“H”
になり、
パ
ワーアップ・プロセスが完了します。
電源のトラッキングとシーケンス・アプリケーション
LTC1645は、
さまざまなVOUTnのシーケンスが可能です。
たと
えば、
VOUT1を最初に立ち上げ、
最後に立ち下げる。
VOUT1を
最初に立ち上げ、
最後に立ち下げる。
VOUT1を最初に立ち上
げ、
VOUT1とVOUT2を同時に立ち下げる。
VOUT1とVOUT2を同時
に立ち上げ、
同時に立ち下げる、
などです。
図15にVOUT1とVOUT2を同時に立ち上げ、
立ち下げるアプリ
ケーションを示します。VOUT1とVOUT2を立ち上げるには、
ONピンが0.8Vに達しなければなりません。
VCC2が2.3Vを超
えるまで予備コンパレータはONピンを
“L”
にし、
VCC1が3V
を超えるまではONピンが0.8Vに達することはありません。
したがって、
タイミング・サイクルがスタートする前に両方
の入力電源が安定化状態になっていなければなりません。
タイミング・サイクルの終りで、
出力電圧は同時に上昇しま
す。いずれかの入力電源が安定化状態から外れると、
Q1と
Q2のゲートは同時に
“L”
になります。
図16に図15の回路のオ
シロスコープ写真を示します。
タイム・ポイント13で、
ONピンは2V以下0.8V以上に強制さ
れると、
GATE 2ピンの電圧は下降を開始します。
VOUT2も下
降を開始し、
タイム・ポイント14でVOUT2がパワーグッド・ト
リップ・レベル以下に低下するとRESETは
“L”
になります。
タイム・ポイント15で、
ONピンが0.8V以下
(ただし0.4V以上)
に低下すると、
GATE1とVOUT1は下降します。
BOTH CURRENT LIMITS: 5A
Q1
1/2 Si4920DY
0.01Ω*
VIN1
3.3V
D1
1N4002
10Ω
Q2
0.01Ω* 1/2 Si4920DY
VIN2
2.5V
D2
1N4002
+
CLOAD1
D3
MBR0530T1
VOUT1
3.3V
2.5A
VOUT2
2.5V
2.5A
+
CLOAD2
10k
10Ω
14
4.99k
1%
TRIP
POINT:
3V
1.37k
1%
12
VCC1 SENSE1 GATE1
10
1
VCC2 SENSE2 GATE2
COMP+
COMPOUT
LTC1645
(14-LEAD)
FB
8
9
1.18k
1%
6
5
FAULT
TIMER
11
0.33µF
GND
1.37k
1%
RESET
7
µP RESET
1645 F15
*WSL1206-01-1% (VISHAY DALE)
図15. 3.3Vと2.5Vの同時立上げ、立下げ
14
10k
0.1µF
25V
3
2
ON
1.82k
1%
4
1.18k
1%
13
LTC1645
アプリケーション情報
VIN2
5V/DIV
VIN1
5V/DIV
VOUT2
5V/DIV
VOUT1
5V/DIV
TIMER
2V/DIV
RESET
5V/DIV
図16. 3.3Vと2.5Vの同時立上げ、立下げ
この回路は、(1)VOUT1はVOUT2より1.2V以上高くなるこ
とはなく、(2)VOUT2はVOUT1より0.4V以上高くなること
はないことを保証します。パワーアップ時、VOUT1と
VOUT2は 同 時 に 立 ち 上 が り ま す 。 パ ワ ー ダ ウ ン 時 、
LTC1645はQ1とQ2を同時にターンオフします。電荷は
CLOAD1とCLOAD2に蓄積されたままで、出力電圧は負荷に
応じて変化します。D1および D2が約1V( それ ぞれ約
0.5V)でターンオンするので確実に条件1を満足し、D3
は条件2の違反を防止します。異なる出力電圧構成の場
合には、異なるダイオードを使用する必要もあります。
入力の過電圧状態を除き、これらのダイオードが電流を
流すのはパワーダウン・イベント中、つまりCLOAD1また
はCLOAD2が放電するときだけです。入力が過電圧状態に
なり過剰な電流が流れる場合は、電流制限レベルが適切
に設定されていれば回路ブレーカがトリップします。
図17にVOUT2より先にVOUT1が立ち上がるアプリケーショ
ン回路を示します。VOUT1が最初に放電され、D1は逆バイ
アスされます。したがって、ONピンの電圧は抵抗分割器
R1とR2によるVCC1だけで決まります。VCC1が4.6V以上に
なるとONピンの電圧が0.8Vを超え、VOUT1は1タイミン
グ・サイクル後に上昇を開始します。VOUT1が上昇すると、
D1は順バイアスされ、VOUT1が約4.5VのときにONピンを
2V以上に引き上げます。これにより、GATE2がターンオ
ンし、VOUT2が立ち上がります。FBコンパレータはVOUT2
をモニタし、予備コンパレータは約50mVのヒステリシス
を生成するRHYSTによりVOUT1をモニタします。
電源マルチプレクサ
バック・トゥ・バックFETを使用して、LTC1645は2つ
の電源を同じ出力にホットスワップし、一次電源がある
ときは自動的に一次電源を、一次電源が使えない場合は
二次電源を選択することができます。図18のとおり、ど
ちらかの電源が立ち上がった場合はダイオードまたは回
路がLTC1645に電源を供給します。VCC1の電圧が低電圧
ロックアウト・スレッショルドに接近するのを防ぐため
に、ショットキ・ダイオードが使用されています。この
アプリケーションは、電源が存在しない場合には電源入
力がフロートしているものと仮定します。
3.3V電源しか存在しない場合、COMP+ ピンの電圧はト
リップ点以下であり、COMPOUTはQ3のベースを“L”に
して、GATE1ピンが正常に上昇できるようにします。
3.3V電源が3Vを超えるとONピンの電圧は0.8Vを超え、
GATE1を立ち上げ、Q1AとQ1Bをターンオンします。ON
ピンが2Vを超えず(3.3V電源が7.5Vを超えない限り!)、
GATE2は“L”のまま、Q2AとQ2Bはオフのままです。
5V電源だけが存在するか、または両方の電源が存在する場
合は、
COMP+ピンが1.238V以上になり、
COMPOUTはR2でQ3
のベースを
“H”
に引き上げることができるようにします。
こ
れにより、
Q3をターンオンし、
GATE1を
“L”
に、
Q1AとQ1Bを
オフ状態に保ちます。
ONピンの電圧はR1により2V以上に引
き上げられ、
GATE2がQ2AとQ2Bをターンオンします。
15
LTC1645
アプリケーション情報
0.005Ω*
BOTH CURRENT LIMITS: 10A
VIN2
3.3V
IRF7413
+
CLOAD2
0.005Ω*
VIN1
5V
IRF7413
+
CLOAD1
D1
1N4148
10Ω
13k
1%
10k
R1
47.5k
1%
10Ω
0.01µF
25V
0.01µF
25V
14
13
12
1
VCC1 SENSE1 GATE1
10
ON
R2
10k
1%
3
2
VCC2 SENSE2 GATE2
COMP+
COMPOUT
FB
4
FAULT
RESET
FAULT
TIMER
GND
11
7
10k
28k
1%
8
14.7k
1%
RHYST
681k
LTC1645
(14-LEAD)
10k
10k
1%
9
µP RESET2
6
10k
1%
5
µP RESET
1645 F17
0.33µF
*LRF1206-01-R005-J (IRC)
図17. 5Vの立上げに続く3.3Vの立上げ
Q1A
Q1B
IRF7313
VIN1
3.3V
D1
1/2 BAT54C
Q2A
Q2B
IRF7313
10Ω
VIN2
5V
R1
10k
14
10k
VCC1
10
10k
D2
1/2
BAT54C
22.6k
1%
13
12
1
10Ω
0.1µF
25V
3
2
R2
10k
SENSE1 GATE1 VCC2 SENSE2 GATE2
COMP+
ON
11.3k
1%
4
0.1µF
25V
VOUT
5V OR
3.3V
5A
COMPOUT
LTC1645
(14-LEAD)
FB
FAULT
TIMER
GND
11
7
RESET
8
9
Q3
PN2222
6
5
0.33µF
1645 F18
図18. 電源マルチプレクサ
16
VOUT2
3.3V
5A
VOUT1
5V
5A
LTC1645
アプリケーション情報
LTC1645をリニア・レギュレータとして使用
ターンオンします。これによってQ2のゲート電圧が低
下します。この帰還ループはコンデンサC1とC2および
抵抗R1によって補償されます。最初に電源を入れる
と、FBピンは“L”になり、RESETピンはC2の片側を“L”
に保持し、VOUT2のランプアップを遅くします。VOUT2が
2.75Vを超えると、RESETが解除されてループ過渡応答
が改善されます。図20に生成された電源の負荷過渡応答
と電圧リップルを示します。
このアプリケーションではLTC1645を使用して一次電源
をホットスワップし、二次低損失安定化電源を生成しま
す。図19に、5V電源を切り替えて、予備コンパレータ
と1個の追加トランジスタを使用し3.3V電源を構築する
方法を示します。 COMP+ピンを使用して3.3V出力をモ
ニタします。Q2のゲート電圧が上昇すると3.3V出力も
上昇します。3.3Vスレッショルドでは予備コンパレータ
がトリップします。COMPOUTピンが“H”になりQ3を
Q1
IRF7413
0.01Ω*
VIN
5V
VOUT1
5V
2.5A
BOTH CURRENT LIMITS: 5A
+
CLOAD1
10Ω
0.1µF
25V
0.01Ω*
1M
Q2
IRFZ24
+
10k
10Ω
14
13
VCC1 SENSE1 GATE1
10
1
12
VCC2 SENSE2 GATE2
COMP+
ON
LTC1645
(14-LEAD)
4
3
2
COMPOUT
FB
R1
200k
C2
0.1µF
25V
2.49k
1%
VOUT2
3.3V
2.5A
470µF**
6V
×2
C1
0.033µF
8
9
Q3
PN2222
6
1.5k
1%
12.1k
1%
5
FAULT
TIMER
GND
11
7
0.33µF
RESET
10k
1%
*LRF1206-01-R010-J (IRC)
**T510X477K006AS (KEMET)
1645 F19
図19. 5Vの切替えと3.3Vの生成
VOUT2
0.1V/DIV
2.5A
IOUT2
1A/DIV
0.5A
図20. 負荷過渡応答と電圧リップル
17
LTC1645
アプリケーション情報
スイッチング・レギュレータの電源シーケンス
図21にLTC1645による2電源シーケンスを示します。電圧
が低い方の電源はLTC1430Aスイッチング・レギュレー
タにより生成されます。レギュレータのFBピンの抵抗分
割器(R1およびR2)をパスFET(Q1)の他のサイドに接続
すると、LTC1430AによりRSENSE1とQ1間での電圧降下が
補償され、正確な電圧出力を確保できます。予備コンパ
レータはLTC1430Aの出力が少なくとも3Vになるまで
LTC1645のONピンを“L”に保持し、3V以下になると両方
のチャネルをシャットオフします。ON/OFF信号が5V
(ターンオン)まで上昇すると、ONピンの電圧はRCの指
数特性で上昇し、まず0.8Vに達します。すると、タイミン
グ・サイクルがスタートし、GATE1が上昇を開始します。
ONピンが2Vに達するとGATE2が上昇を開始します。タ
イミング・サイクルがONピンが0.8Vから2Vに上昇する
のに要する時間よりも短かければ、VOUT2はVOUT1の後で
上昇します。RESETはVOUT1が3Vを超えるた1タイミン
グ・サイクル後に“H”になります。ON/OFF信号が“L”にな
ると、ONピンの電圧は指数関数的に低下し、GATE2は
GATE1より先に下降します。VOUT1が3V以下に下降する
と直ちにRESETが“L”になります。図22に図21の回路のパ
ワーアップおよびパワーダウン・シーケンスを示します。
スイッチング・レギュレータのホットスワッピング
高電流スイッチング・レギュレータを適切に動作させる
には、通常、入力と出力の両方に大容量のバイパス・コン
デンサが必要です。図23のアプリケーションはLTC1649
の入力バイパス・コンデンサへの突入電流を制御し、2つ
の出力電圧の立上げと立下げを同時に行います。前述の
アプリケーションと同様に、レギュレータのFBピン抵抗
分割器を出力パスFET
(Q2)の他方に接続するとLTC1649
はQ2での電圧降下を補償することができ、正確な電圧出
力が確保されます。VINが3Vを超えると、LTC1645のONピ
ンの電圧は0.8Vに達し、GATE1は1タイミング・サイクル
後に上昇を開始します。レギュレータの出力が上昇する
と、
D2によりONピンの電圧が2Vを超え、GATE2が上昇を
開始し、VOUT1とVOUT2が同時に立ち上がります。VOUT1が
3Vを超え、VOUT2が2.35Vを超えると、1タイミング・サイ
クル後にRESETは“H”になります。図24に図23の回路が
立ち上がる様子を示します。
スイッチング・レギュレータのFBピンまたはSENSEピン
を出力以外のノードに接続する際には注意が必要です。
レギュレータの内部アーキテクチャによっては、FBピン
またはSENSEピンの電圧を無駄に上昇させようとする異
ON
2V/DIV
VREGOUT
2V/DIV
VOUT1
2V/DIV
VOUT2
2V/DIV
RESET
5V/DIV
図22. スイッチング・レギュレータの電源シーケンス
18
+
1µF
+
1500µF
6.3V
×3
CLOAD2
MBR0530T1
VOUT2
5V
2.5A
アプリケーション情報
RSENSE2*
Q2
0.01Ω 1/2 Si4920DY
VIN
5V
51Ω
LTC1430ACS8
7
8
5
22k
6
4700pF
270pF
15µF
10V
PVCC2
G2
SHDN
COMP
PVCC1
G1
FB
GND
1
Si4410DY
0.1µF
4
0.1µF
R2
16.9k
1%
2.4µH
CDRH1272R4
RSENSE1*
Q1
0.01Ω 1/2 Si4920DY
VREGOUT
3
Si4410DY
+
R1
16.5k
1%
680pF
2
MBRS130T3
+
1Ω
4700pF
1500µF
6.3V
×2
+
CLOAD1
10Ω
1µF
10Ω
0.047µF
25V
0.047µF
25V
ON/OFF
14
162k
1%
10k
130k
1%
13
3
1
2
VCC2 SENSE2 GATE2
12
VCC1 SENSE1 GATE1
10
COMP+
ON
8
LTC1645
(14-LEAD)
COMPOUT
FB
4
FAULT
RESET
TIMER
*LRF1206-01-R010-J (IRC)
2.67k
1%
10k
1.87k
1%
1µF
FAULT
VOUT1
3.3V
2.5A
11
0.33µF
9
6
5
3.16k
1%
1.15k
1%
GND
7
RESET
1645 F21
図21. スイッチング・レギュレータの電源シーケンス
LTC1645
19
+
10Ω
1500µF
6.3V
×6
IRF7801
1µF
IRF7801
1.2µH†
GND
**
IRF7801
5.1Ω
IRF7801
0.1µF
MBR0530LT1
1
2
3
4
+
10µF
100k
5
6
0.33µF
7
0.33µF
0.1µF
8
0.1µF
G1
G2
PVCC1
PVCC2
GND
FB
VCC
LTC1649 IFB
SHDN
IMAX
SS
COMP
VIN
CPOUT
1500µF
6.3V
×4
+
10Ω
GND
R1
1.8k
14
1k
13
18k
12
R2
1k
11
3.01k
1%
0.01µF
D1
1N4148
3.09k
1%
0.1µF
10
0.015µF
220Ω
0.33µF
220pF
+
100µF
1µF
MBR0530LT1
0.003Ω*
33k
Q3
FDS6680
+
0.01µF
25V
D2
MBR0530T1
10k
4.99k
VCC1
1%
10
ON
13
1
RESET
COMP+
FAULT
COMPOUT
TIMER
*LRF2010-01-R003-J (IRC)
**MBRS340T (ON SEMICONDUCTOR)
†ETQP6F1R2HFA (PANASONIC)
3
10k
VCC2 SENSE2 GATE2
LTC1645
(14-LEAD)
4
2
FB
1.82k
1%
FAULT
0.047µF
25V
12
SENSE1 GATE1
1.02k
1%
6
1.13k
1%
5
8
9
2.67k
1%
1.87k
1%
GND
11
VOUT1
3.3V
10A
CLOAD1
10Ω
14
VOUT2
2.5V
15A
CLOAD2
1µF
15
9
C+
C–
+
2200pF
16
Q2
FDB8030L
VREGOUT
RESET
7
0.01µF
1645 F23
図23. スイッチング・レギュレータのホットスワップ
LTC1645
VREGIN
アプリケーション情報
20
Q1
0.003Ω* FDB8030L
VIN
3.3V
LTC1645
アプリケーション情報
表1. NチャネルFETの選択ガイド
ON
2V/DIV
電流
レベル
製品番号
製造業者
1A to 2A
NDH8503N
Fairchild
Dual N-Channel
RDS(ON) = 0.033
SuperSOT-8
1A to 2A
Si6928DQ
Siliconix
Dual N-Channel
RDS(ON) = 0.035
TSSOP-8
2A to 5A
Si4920DY
Siliconix
Dual N-Channel
RDS(ON) = 0.025
SO-8
2A to 5A
IRF7313
International
Rectifier
Dual N-Channel
RDS(ON) = 0.029
SuperSOT-8
5A to 10A
Si4420
Siliconix
Single N-Channel
RDS(ON) = 0.009
SO-8
5A to 10A
FDS6680
Fairchild
Single N-Channel
RDS(ON) = 0.01
SO-8
5A to 10A
IRF7413
International
Rectifier
Single N-Channel
RDS(ON) = 0.011
SO-8
5A to 10A
MMSF3300
ON Semiconductor
Single N-Channel
RDS(ON) = 0.0125
SO-8
10A to 20A
FDB8030L
Fairchild
Single N-Channel
RDS(ON) = 0.0035
TO-263AB
10A to 20A
SUD75N03-04
Siliconix
Single N-Channel
RDS(ON) = 0.004
D2PAK
説明
VREGIN
2V/DIV
VREGOUT
2V/DIV
VOUT2
2V/DIV
VOUT1
2V/DIV
RESET
5V/DIV
図24. スイッチング・レギュレータのホットスワップ
常動作が発生することがあります。LTC1649の場合、FB
ピンがグランド電位にあり出力インダクタおよびコンデ
ンサに直接接続されていない場合には、大きなピーク電
流が発生します。ピーク電流を制御するために、R1と
R2およびD1はVOUT2が上昇してD1が逆バイアスされる
までは、FBピンをグランド電位より高く、ただし通常
の安定値以下に保持します。
パワーNチャネルFETの選択
外部パス・トランジスタのRDS(ON)は、全電流時の電圧降
下が100mV以下になるように十分低くなければなりませ
ん。もしRDS(ON)が高すぎると、トランジスタの電圧降下
によって出力電圧がリセット回路をトリップさせる可能
性があります。LTC1645とともに使用する場合は、表1
に列挙するトランジスタまたは他の類似トランジスタが
推奨されます。
低電圧アプリケーションでは、ロジック・レベルのFET
を使用しなければならない場合があります。アプリケー
ションにとって最大VGS定格が十分であることを確認し
てください。標準的性能特性にGATE電圧をVCCの関数
として表します。GATEドライブを低くしたい場合は、
図25に示すとおり、GATEとVCC間またはGATEとVOUT
間にダイオードとツェナーを直列に接続してください。
R1
Q1
VCC
VOUT
D1*
D2
1N4148
D2
1N4148
D4*
*USER SELECTED VOLTAGE CLAMP
1N4688 (5V)
1N4692 (7V): LOGIC-LEVEL MOSFET
1N4695 (9V)
1N4702 (15V): STANDARD-LEVEL MOSFET
1645 F25
図25. オプションのゲート・クランプ
21
LTC1645
パッケージ
注記がない限り寸法はインチ(ミリメートル)
S8パッケージ
8ピン・プラスチック・スモールアウトライン(細型0.150)
(LTC DWG # 05-08-1610)
0.189 – 0.197*
(4.801 – 5.004)
8
7
6
5
0.150 – 0.157**
(3.810 – 3.988)
0.228 – 0.244
(5.791 – 6.197)
1
0.010 – 0.020
× 45°
(0.254 – 0.508)
0.008 – 0.010
(0.203 – 0.254)
0.053 – 0.069
(1.346 – 1.752)
0°– 8° TYP
0.016 – 0.050
(0.406 – 1.270)
0.014 – 0.019
(0.355 – 0.483)
TYP
* 寸法はモールドのバリを含まない。モールドのバリは
各サイドで0.006"(0.152mm)を超えてはならない。
** 寸法にはリード間のバリは含まれない。リード間の
バリは各サイドで0.010"(0.254mm)を超えてはならない。
22
2
3
4
0.004 – 0.010
(0.101 – 0.254)
0.050
(1.270)
BSC
SO8 1298
LTC1645
パッケージ
注記がない限り寸法はインチ(ミリメートル)
Sパッケージ
14ピン・プラスチック・スモール・アウトライン(細型0.150)
(LTC DWG # 05-08-1610)
0.337 – 0.344*
(8.560 – 8.738)
14
13
12
11
10
9
8
0.228 – 0.244
(5.791 – 6.197)
0.150 – 0.157**
(3.810 – 3.988)
1
0.010 – 0.020
× 45°
(0.254 – 0.508)
0.008 – 0.010
(0.203 – 0.254)
2
3
4
5
0.053 – 0.069
(1.346 – 1.752)
0.014 – 0.019
(0.355 – 0.483)
TYP
* 寸法はモールドのバリを含まない。モールドのバリは
各サイドで0.006"(0.152mm)を超えてはならない。
** 寸法にはリード間のバリは含まれない。リード間のバリは
各サイドで0.010"(0.254mm)を超えてはならない。
7
0.004 – 0.010
(0.101 – 0.254)
0° – 8° TYP
0.016 – 0.050
(0.406 – 1.270)
6
0.050
(1.270)
BSC
S14 1298
リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、
その使用に関する責務は一切
負いません。
また、
ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。
なお、
日本語の資料はあくまで
も参考資料です。
訂正、
変更、
改版に追従していない場合があります。
最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。
23
LTC1645
標準的応用例
トラッキング出力付き両電源ホットスワップ
BOTH CURRENT LIMITS: 5A
Q1
1/2 Si4920DY
0.01Ω*
VIN1
3.3V
D1
1N4002
10Ω
Q2
0.01Ω* 1/2 Si4920DY
VIN2
2.5V
D2
1N4002
+
CLOAD1
D3
MBR0530T1
VOUT1
3.3V
2.5A
VOUT2
2.5V
2.5A
+
CLOAD2
10k
10Ω
14
4.99k
1%
TRIP
POINT:
3V
13
VCC1 SENSE1 GATE1
10
1
VCC2 SENSE2 GATE2
COMP+
COMPOUT
LTC1645
(14-LEAD)
4
FB
TIMER
GND
11
0.33µF
1.37k
1%
8
9
1.18k
1%
6
5
FAULT
10k
0.1µF
25V
3
2
ON
1.82k
1%
1.18k
1%
12
1.37k
1%
RESET
7
µP RESET
1645 F15
*WSL1206-01-1% (VISHAY DALE)
関連製品
製品番号
説明
注釈
LTC1421
ホットスワップ・コントローラ
3V∼12Vの2電源と−12V
LTC1422
ホットスワップ・コントローラ
SO-8、3V∼12Vの単一電源ホットスワップ
LT1640L/LT1640H
負電圧ホットスワップ・コントローラ
−10V∼−80Vの負高電圧電源
LT1641
正電圧ホットスワップ・コントローラ
9V∼80Vの正高電圧電源
LTC1642
フォールト保護のホットスワップ・コントローラ
3V∼15V、最大33Vまで過電圧保護
LTC1643L/LTC1643L-1/ PCIバスのホットスワップ・コントローラ
LTC1643H
PCIバス用3.3V、5V、12V、−12V電源
LTC1647
3V∼15V電源用デュアルONピン
24
デュアル・ホットスワップ・コントローラ
1645f 0400 0.5K • PRINTED IN JAPAN
リニアテクノロジー株式会社
〒162-0814 東京都新宿区新小川町1-14 NAOビル5F
TEL 03-3267-7891• FAX 03-3267-8510 • www.linear-tech.co.jp
 LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 1999
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