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LT3513 - TFT-LCDパネル向け2MHz高電流5出力
LT3513 TFT-LCDパネル向け 2MHz高電流 5出力レギュレータ 特長 n n n n n n n n n n n 概要 LT ®3513 は、大型 TFT-LCD パネルに電力を供給する調 整可能な 5 出力スイッチング・レギュレータです。38 ピンの 5mm × 7mm QFN パッケージで供給されるこのデ バイスは、3.3V または 5V のロジック電源を生成すると ともに、TFT-LCD パネルに必要なトリプル出力電源を 生成します。また、内部リニア・レギュレータによって ドライブされる外付け NPN を追加することにより、よ り低電圧の補助ロジック電源を生成することもできま す。降圧レギュレータは最大 1.2A の電流で低電圧出力 V LOGIC を供給し、4.5V ∼ 30V の広い入力範囲で動作可 能です。高電力の昇圧コンバータ、比較的低電力の昇圧 コンバータ、反転コンバータにより、LCD パネルに必 要な 3 つの出力電圧 AVDD、VON、VOFF を個別に供給し ます。ハイサイド PNP は VON 信号を遅延付きでオンし、 最大 30mA を処理できます。保護回路により、4 つの出 力のいずれかが設定電圧を 10% 以上下回ると、V ON が ディスエーブルされます。 入力電圧範囲: 4.5V∼30V 4個のスイッチを内蔵: 2.2A降圧スイッチ、1.5A昇圧 スイッチ、0.25A昇圧スイッチ、0.25A反転スイッチ (最小電流制限を保証) 外付けNPN LDOのドライバ 固定周波数、低ノイズ出力 降圧用のインダクタ電流センス 全出力にソフトスタート機能搭載 外部設定可能なVON遅延 3個のショットキー・ダイオードを内蔵 PGOODピンによるAVDD出力切断 PanelProtect™ 回路により、フォールト時にVONをディス エーブル 熱特性が改善された38ピン5mm × 7mm QFNパッケージ アプリケーション n n n 車載TFT-LCDディスプレイ 大型TFT-LCDデスクトップ・モニタ フラット・パネルTV L、LT、LTC、LTMはリニアテクノロジー社の登録商標です。 PanelProtectはリニアテクノロジー社の商標です。 他のすべての商標はそれぞれの所有者に所有権があります。 標準的応用例 VIN 8V TO 16V 0.47µF VOFF –10V 20mA 2.2µF 10µH VLOGIC 5V 10µF 178k 60.4k UVLO LDOPWR VIN 10µH SW2 SW4 69.8k RUN-SS3/4 CT 0.22µF SW1 SENSE+ SENSE– FB1 22µF 起動時波形 AVDD 8V 80mA RUN-SS2 BOOST 30.1k 10µF RUN-SS1 BIAS 4.7µH 10k PGOOD NFB4 VLOGIC 5V 0.5A 100k FB2 D4 10k 53.6k 47nF LT3513 VON_CLK 15nF VON_CLK VON 15nF VON 22V 20mA 232k VONSINK 10k 15nF E3 6.8µH VLDO 3.3V 0.5A BD FB5 VC1 42.2k 10µF 7.5k 10k 2.7nF SW3 FB3 VC2 GND 4.7k VC3 30k 4.7nF 1.5nF VC4 VE3 20V/DIV VON 20V/DIV 165k VLOGIC 5V 10k RUN/SS 2V/DIV VLOGIC 5V/DIV AVDD 10V/DIV VOFF 10V/DIV IIN(AVG) 1A/DIV 0.47µF 2.2µF 5ms/DIV 3513 TA01b 13k 2.2nF 3513 TA01a 3513fb LT3513 絶対最大定格 ピン配置 FB1 GND SW1 SW1 VIN VIN UVLO TOP VIEW 38 37 36 35 34 33 32 FB5 1 31 SENSE+ VC1 2 30 SENSE– RUN-SS3/4 3 29 BIAS FB3 4 28 BOOST RUN-SS2 5 27 LDOPWR SW3 6 26 BD 39 E3 7 25 SW4 VON 8 24 D4 VONSINK 9 23 NFB4 VON_CLK 10 22 RUN-SS1 21 VC4 20 VC2 PGOOD 11 VC3 12 FB2 BIAS GND SW2 SW2 13 14 15 16 17 18 19 CT VIN、LDOPWR電圧..................................................................... 32V UVLO電圧 ................................................................................. 32V SW2、SW3、SW4電圧 ................................................................ 40V E3ピン電圧 ............................................................................... 40V VON、VONSINK電圧 ...................................................................... 40V PGOOD電圧 ............................................................................... 40V D4電圧 .............................................................................. 1V、–40V BOOST電圧 ............................................................................... 37V BOOST Over SW1 ........................................................................ 8V SENSE+、SENSE–電圧................................................................ 10V VON_CLK電圧.............................................................................. 10V BIAS、BD電圧 ............................................................................ 10V CTピン電圧.................................................................................. 5V RUN-SS1、RUN-SS2、RUN-SS3/4電圧 ........................................ 5V FB1、FB2、FB3、FB5電圧............................................................... 5V NFB4電圧 ............................................................................ 5V、–5V VC1、VC2、VC3、VC4電圧 ................................................................ 5V 接合部温度(Note 8).............................................................125℃ 動作温度範囲(Note 2)...........................................–40℃~125℃ 保存温度範囲..........................................................–65℃~125℃ GND (Note 1) UHF PACKAGE 38-LEAD (5mm s 7mm) PLASTIC QFN TJMAX = 125°C, θJA = 34°C/W, θJC = 1°C/W EXPOSED PAD (PIN 39) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB 発注情報 鉛フリー仕上げ テープアンドリール 製品マーキング* パッケージ 温度範囲 LT3513EUHF#PBF LT3513EUHF#TRPBF 3513 38-Lead (5mm × 7mm) Plastic QFN –40°C to 125°C LT3513IUHF#PBF LT3513IUHF#TRPBF 3513 38-Lead (5mm × 7mm) Plastic QFN –40°C to 125°C より広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社へお問い合わせください。*温度等級は出荷時のコンテナのラベルで識別されます。 鉛フリー仕様の製品のマーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。 テープアンドリール仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/ をご覧ください。 電気的特性 l 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、VIN = 12V、BIAS = 3V。 PARAMETER CONDITIONS Minimum Input Voltage MIN l Quiescent Current Not Switching VRUNSS1 = 0V RUN-SS1, RUN-SS2, RUN-SS3/4 Pin Current RUN-SS1= RUN-SS2 = RUN-SS3 = RUN-SS4 = 0.4V 7.5 30 RUN-SS1, RUN-SS2, RUN-SS3/4 Threshold BIAS Pin Voltage to Begin RUN-SS2, RUN-SS3/4 BIAS Pin Current TYP l BIAS = 3.1V, All Switches Off MAX UNITS 4.5 V 12 65 mA µA 2 µA 0.8 V 2.25 2.7 V 16.5 20 mA 3513fb LT3513 電気的特性 l 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、VIN = 12V、BIAS = 3V。 PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS FB Threshold Offset to Begin CT Charge CT Pin Current Source (Note 3) 90 125 160 mV All FB Pins = 1.5V, CT = 0.35V 16 20 25 µA CT Threshold to Power VON All FB Pins = 1.5V 1 1.1 1.2 V VON Switch Drop VON Current = 30mA 200 400 mV Maximum VON Current VE3 = 30V l VON_CLK Input Voltage High 30 50 1.5 V VON_CLK Input Voltage Low VONSINK Voltage On mA VONSINK Current = 1µA l Master Oscillator Frequency l Foldback Switching Frequency FB2 = 0V, FB3 = 0V, NFB4 = 0V UVLO Pin Threshold UVLO Pin Voltage Rising UVLO Pin Hysteresis Current VUVLO = 1V PGOOD Connected to 40V Through 100k PGOOD Pin Leakage VPGOOD = 40V 2 V 1.2 V 2.12 2.22 MHz MHz 200 kHz 1.25 PGOOD Threshold Offset PGOOD Sink Current 1.90 1.80 0.3 V 3.4 3.9 4.4 µA 90 125 160 mV 4 mA 1 µA 1.235 1.255 1.265 V V 0.01 0.03 %/V 30 200 Switch 1 (2.2A Buck) FB1 Voltage l FB1 Voltage Line Regulation 4.5V < VIN < 30V FB1 Pin Bias Current (Note 4) 1.215 1.205 l Error Amplifier 1 Voltage Gain Error Amplifier 1 Transconductance ΔI = 10µA Maximum Duty Cycle l nA 250 V/V 220 µmhos 75 85 2.2 3 % Switch 1 Current Limit Duty Cycle = 35% (Note 6) 3.5 A Switch 1 VCESAT ISW = 1.5A 430 Switch 1 Leakage Current FB1 = 1.5V, RUN-SS1 = 0V 0.1 10 µA Minimum BOOST Voltage Above SW1 Pin ISW = 1.5A (Note 7) 1.8 2.5 V BOOST Pin Current ISW = 1.5A 30 50 mA BOOST Schottky Diode Drop I = 170mA 700 mV mV Switch 2 (1.5A BOOST) FB2 Voltage l FB2 Voltage Line Regulation 4.5V < VIN < 30V FB2 Pin Bias Current (Note 5) 1.20 1.19 l Error Amplifier 2 Voltage Gain 1.22 1.24 1.25 V V 0.01 0.03 %/V 30 200 nA 250 Error Amplifier 2 Transconductance ΔI = 10µA Switch 2 Current Limit (Note 6) Switch 2 VCESAT ISW2 = 1.2A 360 Switch 2 Leakage Current FB2 = 1.5V, RUN-SS1 = 0V 0.1 BIAS Pin Current Due to SW2 ISW2 = 1.2A Maximum Duty Cycle (SW2) V/V 220 1.5 1.85 45 l 75 90 µmhos 2.3 A mV 1 µA mA % 3513fb LT3513 電気的特性 l 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、VIN = 12V、BIAS = 3V。 PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 1.20 1.19 1.22 1.24 1.25 V V 0.01 0.03 %/V 30 200 nA Switch 3 (250mA BOOST) FB3 Voltage l FB3 Voltage Line Regulation 4.5V < VIN < 30V FB3 Pin Bias Current (Note 4) l Error Amplifier 3 Voltage Gain 250 V/V 220 µmhos Error Amplifier 3 Transconductance ΔI = 10µA Switch 3 Current Limit (Note 6) Switch 3 VCESAT ISW3 = 0.2A 200 Switch 3 Leakage Current FB3 = 1.5V, RUN-SS1 = 0V 0.1 BIAS Pin Current Due to SW3 ISW3 = 0.2A 18 0.25 Maximum Duty Cycle (SW3) Schottky Diode Drop l 84 I = 170mA 0.3 0.38 A mV 1 µA mA 88 % 900 mV Switch 4 (250mA Inverter) NFB4 Voltage l NFB4 Voltage Line Regulation 4.5V < VIN < 30V NFB4 Pin Bias Current (Note 4) –1.205 –1.215 l Error Amplifier 4 Voltage Gain –1.180 –1.155 –1.145 0.01 0.03 5 16 220 µmhos Switch 4 Current Limit (Note 6) Switch 4 VCESAT ISW4 = 0.2A 200 Switch 4 Leakage Current NFB4 = –1.5V, RUN-SS1 = 0V 0.1 BIAS Pin Current Due to SW4 ISW4 = 0.2A Schottky Diode Drop (D4) 84 I = 170mA µA V/V ΔI = 10µA Maximum Duty Cycle (SW4) %/V 200 Error Amplifier 4 Transconductance 0.25 V V 0.3 0.40 A mV 1 µA 18 mA 88 % 700 mV NPN LDO FB5 Voltage l 0.61 0.6 FB5 Pin Bias Current (Note 4) Base Drive Current FB5 = 0.5V 6 LDOPWR Minimum Voltage BD = 3.5V 4.5 Note 1: 絶対最大定格に記載された値を超えるストレスはデバイスに永続的損 傷を与える可能性がある。長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、デバ イスの信頼性と寿命に悪影響を与える可能性がある。 Note 2: LT3513Eは0℃~125℃の接合部温度範囲で仕様性能に適合することが 保証されている。–40℃~125℃の動作接合部温度範囲での仕様は設計、特性 評価および統計学的なプロセス・コントロールとの相関で確認されている。 LT3513Iは –40ºC~125ºCの動作接合部温度範囲での性能が保証されている。 Note 3: CTピンは FB1、FB2、FB3、NFB4がすべて立ち上がってFBスレッショル ド・オフセットを上回るまで"L"を維持。 Note 4: 電流は、FB1、FB3、NFB4、FB5から出力。 l 0.625 0.63 0.65 V V 30 200 nA 8 10 mA V Note 5: 電流はFB2に流入またはFB2から流出。このテストの絶対値を使用。 Note 6: 電流制限は、設計上やスタティック・テストとの関連で保証されて いる。デューティ・サイクルが高くなると、スロープ補償により電流制限 が軽減される。 Note 7: 内蔵電源スイッチの完全飽和を保証するのに必要な昇圧コンデンサ の最小電圧。 Note 8: このデバイスには一時的な過負荷状態の間デバイスを保護するための 過熱保護機能が備わっている。過熱保護機能がアクティブなときは、接合部 温度は最大動作接合部温度範囲を超える。規定された最大動作接合部温度を 超えた動作が継続するとデバイスの信頼性を損なうおそれがある。 3513fb LT3513 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 3.0 2.4 1.8 1.6 5 0 10 MINIMUM 2 1 25 35 45 55 DUTY CYCLE (%) BOOSTピン電流 SW3電流制限 450 20 SW CURRENT LIMIT (mA) SW CURRENT LIMIT (A) 2.3 30 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 10 500 1000 1500 2000 2500 SWITCH CURRENT (mA) 1.5 –40 3000 400 350 300 250 200 150 1.6 0 100 –50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 60 35 110 10 85 –15 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 3513 G05 3513 G04 SW4電流制限 3513 G06 SW1 VCESAT 500 1000 450 900 SW2 VCESAT 600 500 800 400 VCESAT (mV) 300 250 VCE2SAT (mV) 700 350 600 500 400 300 200 200 150 1 500 2.4 40 0.01 0.1 LOAD CURRENT (A) 3513 G03 SW2電流制限 60 BOOST CURRENT (mA) 0 0.001 75 2.5 70 SW CURRENT LIMIT (mA) 65 3513 G02 3513 G01 50 VIN(MIN) RUN 4 3 1.0 VIN (V) 0 5 1.5 0 20 15 VIN(MIN) START 6 2.0 0.5 1.4 1.2 7 VIN (V) SW1 CURRENT LIMIT (A) IOUT(MAX) (A) L = 2.4µH 2.0 8 SW1 CURRENT LIMIT vs DUTY CYCLE 2.5 L = 4.3µH 2.2 起動および実行時のVLOGIC = 3.3V SW1電流制限とデューティ・サイクル VLOGIC = 3.3V時の最大出力電流 2.6 400 300 200 100 100 100 –50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 3513 G07 0 0 500 1000 1500 2000 SW1 CURRENT (mA) 2500 3000 3513 G08 0 0 400 800 1200 ISW2 (mA) 1600 2000 3513 G09 3513fb LT3513 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 VON 電流制限 SW4 VCESAT 300 350 250 300 45 40 35 200 150 ION LIMIT (mA) 250 VCESAT (mV) VCE3SAT (mV) SW3 VCESAT 200 150 100 100 30 25 20 15 10 50 50 0 0 0 50 100 150 200 250 ISW3 (mA) 300 350 5 0 50 100 150 200 ISW (mA) 250 300 3513 G10 0 350 0 5 10 15 20 VE3 (V) 25 3513 G11 発振器周波数 3513 G12 周波数の折り返し 2.5 35 30 リファレンス電圧 2500 1.25 2000 1.24 FREQUENCY (MHz) 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 REFERENCE VOLTAGE (V) SWITCHING FREQUENCY (kHz) 2.4 1500 1000 500 1.23 1.22 1.21 1.8 1.7 –50 0 50 0 100 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 0 3513 G13 EFFICIENCY (%) BIAS CURRENT (mA) ISW2 = 0A ISW3 = 0A ISW4 = 0A 20 10 0 –50 100 90 90 80 80 70 60 50 100 TEMPERATURE (°C) 150 3513 G16 40 70 60 50 50 0 110 効率、VLOGIC = 5V 100 EFFICIENCY (%) L2 = 10µH L3 = 10µH L4 = 10µH 30 60 35 10 85 TEMPERATURE (°C) 3513 G15 効率、AVDD = 13V BIASピン電流 40 –15 3513 G14 60 50 1.20 –40 150 300 450 600 750 900 1050 1200 VFB (mV) 1 100 200 300 400 LOAD CURRENT (mA) 500 3513 G17 40 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 IOUT (mA) 3513 G18 3513fb LT3513 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 VUVLOと温度 FB5、LDO用基準電圧 670 1.33 9 8 660 UVLO FOR START 1.31 6 5 4 3 1.30 UVLO MINIMUM FOR RUN 1.29 1.28 2 0 –50 0 25 –25 50 75 100 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 125 1.26 –50 650 640 630 620 610 1.27 1 REFERENCE VOLTAGE (mV) 1.32 7 UVLO (V) BASE CURRENT LIMIT OF INTERNAL PNP (mA) LDO電流制限と温度 0 50 100 AMBIENT TEMPERATURE (oC) 3513 G19 3513 G20 600 –40 –15 60 35 85 10 TEMPERATURE (°C) 110 3513 G21 ピン機能 FB5(ピン 1) :帰還ピン。抵抗タップをこのピンに接続し、 VLDO = 0.625 • (1 + R14/R15) に基づいて LDO 出力を設定 します。記号名称などは、図 1 に対応しています。 VC1(ピン 2): 内部誤差アンプ用制御電圧と補償ピン。 このピンの直列 RC をグランドに接続して、スイッチン グ・レギュレータ 1 を補償します。 容量の大きなコンデンサを使用します。完全にシャット ダウンするには、RUN-SS2 をグランドに接続します。 SW3(ピン 6) : スイッチ・ノード。SW3 ピンは、スイッ チング・レギュレータ 3 用の内蔵 NPN バイポーラ・ト ランジスタのコレクタです。EMI を抑えるためにこのピ ンの配線エリアを最小限にしてください。 RUN-SS3/4(ピン 3):実行 / ソフトスタート・ピン。レギュ レータ 3 とレギュレータ 4 を切り替えるソフトスタート・ピン です。ここにソフトスタート・コンデンサを配置して突入電流 と出力電圧のランプ・レートを制限します。BIAS ピンが 2.25V に達すると、2µA 電流源でコンデンサを充電します。このピ ンの電圧が 0.8V に達すると、スイッチ 3 と 4 がオンになって スイッチングを開始します。起動を遅くするには、容量の大き なコンデンサを使用します。完全にシャットダウンするには、 RUN-SS3/4 をグランドに接続します。 E3(ピン 7):スイッチング・レギュレータ 3 の出力で、 出力切断 PNP のエミッタです。ここで出力コンデンサ と抵抗分割器を接続します。 FB3(ピン 4):帰還ピン。このピンに抵抗タップを接続 して、VON = 1.22V • (1 + R8/R9) – 150mV に基づいて VON を設定します。記号名称などは、図 1 に対応しています。 VONSINK(ピン 9) :オープン・コレクタ出力で、VON_CLK ピンによって制御されます。V ON_CLK が "L" のときは、 このピンには電流は流れず、VON_CLK が "H" のときに電 流が流れます。 RUN-SS2(ピン 5) : 実行 / ソフトスタート・ピン。スイッ チング・レギュレータ 2 用のソフトスタート・ピンです。 ここにソフトスタート・コンデンサを配置して突入電流 と出力電圧のランプ・レートを制限します。BIAS ピンが 2.25V に達すると、 2µA 電流源でコンデンサを充電します。 このピンの電圧が 0.8V に達すると、スイッチ 2 がオンに なってスイッチングを開始します。起動を遅くするには、 V ON(ピン 8):スイッチング・レギュレータ 3 用の遅延 出力。内蔵 C T タイマのタイムアウト後に V ON がプログ ラム設定された電圧に達します。保護回路により、4 つ の出力のいずれかが通常電圧を 10% 以上下回ると、VON がディスエーブルされます。この出力は、V ON_CLK が "H" になったときもディスエーブルします。 V ON_CLK(ピン 10):このピンは、出力切断デバイスと V ONSINK のオープン・コレクタを制御します。このピン が "L" のとき、V ON ピンはイネーブルとなり、V ONSINK ピンはハイ・インピーダンス状態となります。このピ ンが "H" のとき、V ON ピンはディスエーブルとなり、 VONSINK ピンで電流がグランドに流れます。 3513fb LT3513 ピン機能 PGOOD(ピン 11):パワー・グッド・コンパレータ出力。 これはパワー・グッド・コンパレータのオープン・コレ クタ出力であり、外部 P チャネル MOSFET と併用して図 2 に示すような AVDD の出力切断を行います。スイッチャ 2 の出力が設定電圧の約 90% に達すると、PGOOD がグラ ンドにプルされます。それによって MOSFET のゲートが プルダウンされ、AVDD を接続します。スイッチャ 2 の出 力が "L" のときは、ソースと P チャネル MOSFET のゲー ト間の 100kΩ プルアップ抵抗がオフ状態になります。 V C3(ピン 12):内部誤差アンプ用制御電圧と補償ピン。 このピンの直列 RC をグランドに接続して、スイッチン グ・レギュレータ 3 を補償します。 C T(ピン 13):タイミング・コンデンサ・ピン。V ON タ イマの入力で、4 つの帰還ピンの時間遅延をプログラミ ングし、1.125V に達すると、V ON をオンにします。C T コンデンサの値は C = (20µA • tDELAY)/1.1V の式を使用し て設定することができます。 GND(ピン 14、17、33):グランド。 SW2(ピン 15、16):スイッチ・ノード。SW2 ピンは、 スイッチング・レギュレータ 2 用の内蔵 NPN バイポーラ・ トランジスタのコレクタです。EMI を抑えるためにこの ピンの配線エリアを最小限にしてください。 BIAS(ピン 18、29) :BIAS ピンを使用して高入力電圧時 の動作効率を改善します。このピンをスイッチング・レ ギュレータ 1 の出力に接続すると、ほとんどの内部回路 の動作電流が強制的に V IN からではなく、V LOGIC から 流れるようになります。スイッチ 2、3、4 のドライバと LDO は、BIAS によって供給されます。スイッチ 2、3、 4 と LDO は、BIAS ピンが約 2.7V に到達しないと機能 しません。BIAS ピンは、両方とも VLOGIC に接続する必 要があります。 FB2(ピン 19):帰還ピン。抵抗分割器タップをこのピン に接続し、AVDD を AVDD = 1.22V • (1 + R5/R6) に基づい て設定します。記号名称などは、図 2 に対応しています。 V C2(ピン 20):内部誤差アンプ用制御電圧と補償ピン。 このピンの直列 RC をグランドに接続して、スイッチン グ・レギュレータ 2 を補償します。 V C4(ピン 21):内部誤差アンプ用制御電圧と補償ピン。 このピンの直列 RC をグランドに接続して、スイッチン グ・レギュレータ 4 を補償します。 RUN-SS1(ピン 22) :実行 / ソフトスタート・ピン。スイッ チング・レギュレータ 1 用のソフトスタート・ピンです。 ここにソフトスタート・コンデンサを配置して突入電流 と出力電圧のランプ・レートを制限します。V IN ピンに 電源を投入すると、2µA 電流源によってコンデンサが充 電されます。このピンの電圧が 0.8V に達すると、スイッ チ 1 がオンになってスイッチングを開始します。起動を 遅くするには、容量の大きなコンデンサを使用します。 完全にシャットダウンするには、RUN-SS1 をグランド に接続します。 NFB4(ピン 23):負帰還ピン。抵抗分割器タップをこの ピンに接続し、VOFF を VOFF = –1.18 • (1 + R3/R4) に基づ いて設定します。記号名称などは、 図 2 に対応しています。 D4(ピン 24):内部ショットキー・ダイオード・ピン。 このピンは、内部ショットキー・ダイオードの陽極で、 もう一方がグランドに接続されています。このショット キー・ダイオードを使用して VOFF 出力を生成します。 SW4(ピン 25) :スイッチ・ノード。SW4 ピンは、スイッ チング・レギュレータ 4 用の内蔵 NPN バイポーラ・ト ランジスタのコレクタです。EMI を抑えるためにこのピ ンの配線エリアを最小限にしてください。 BD(ピン 26):NPN LDO ベース・ドライブ。このピン で外部 NPN LDO トランジスタのベースを制御します。 LDOPWR(ピン 27):LDO ドライバの入力電圧。このピ ンで NPN LDO ベースに電流を供給します。このピンは、 V IN に接続することができます。高電圧の V IN の電力を 節約するためにこのピンを AV DD 電源に接続することも できます。 BOOST(ピン 28):BOOST ピンを使用して VIN より高い ドライブ電圧をスイッチ 1 ドライブ回路に供給します。 内部ショットキー・ダイオードは BIAS と BOOST 間に 接続されています。コンデンサを BOOST と SW1 間に 接続する必要があります。 SENSE–(ピン 30) :負電流センス入力。このピン (SENSE+ ピンと共に)を使用して、降圧スイッチング・レギュレー タのインダクタ電流を検出します。 3513fb LT3513 ピン機能 SENSE+(ピン 31):正電流センス入力。このピン(SENSE– ピンと共に)を使用して、降圧スイッチング・レギュレー タのインダクタ電流を検出します。 FB1(ピン 32):帰還ピン。抵抗分割器タップをこのピン に接続し、VLOGIC を VLOGIC = 1.235V • (1 + R1/R2) に基 づいて設定します。記号名称などは、図 2 に対応してい ます。 SW1(ピン 34、35):スイッチ・ノード。SW1 ピンは、 スイッチング・レギュレータ 1 用の内蔵 NPN バイポーラ・ トランジスタのエミッタです。正常に動作させるために は、これらのポイントを結線する必要があります。これ らのピンをインダクタ、キャッチ・ダイオード、および 昇圧コンデンサに接続します。 V IN(ピン 36、37) :入力電圧。このピンで LT3513 の内 部回路に電流を供給します。このピンは、コンデンサで ローカルにバイパスする必要があります。 UVLO(ピン 38):低電圧ロックアウト。V IN に接続され た抵抗分割器をこのピンに接続して LT3513 が動作する 最小入力電圧を設定します。このピンが内部基準電圧 1.25V と比較されます。UVLO が 1.25V を下回るときは、 スイッチング・レギュレータは動作しません(RUN/SS ピンを使用して各スイッチング・レギュレータをオンに することはできます)。このピンが 1.25V を下回るとき は、3.9µA がピンからプルされて UVLO のプログラマブ ル・ヒステリシスを提供します。 露出パッド(ピン 39) :グランド。パッケージの露出パッ ドは、グランドに電気的に接触しているのみならず、プ リント基板への良好な熱接点を提供しています。正常な 動作のためには、露出パッドを回路に半田付けする必要 があります。 3513fb LT3513 ブロック図 LDOPWR + – 27 + gm 26 1 BD VON_CLK 0.625V VONSINK MASTER OSCILLATOR 2MHz FB5 VIN 36,37 11 19 13 38 1.235V PGOOD + + VC1 – + BOOST R S Q DRIVER SW1 34, 35 1.1V SENSE+ 1.25V UVLO + – 1.22V + 1.1V + – +gm CURRENT SENSE AMP VC2 – + 31 30 20 BIAS 18, 29 SW2 15, 16 R FOLDBACK OSCILLATOR 28 VIN SENSE– 20µA 2 BIAS FB2 CT 9 VON_CLK SLOPE COMP/ ONE-SHOT FB2 + – – – – 32 FB1 INTERNAL REGULATOR AND REFERENCE + – 22 RUN-SS1 – +gm 10 S Q DRIVER UVLO 3.9µA VC4 4 8 RUN-SS2 1.18V SW3 LOCKOUT BIAS 100k NFB4 SW4 R S 23 25 Q DRIVER D4 24 2µA SW2 LOCKOUT FB3 1.22V VON GND 14,17,33 BIAS FOLDBACK OSCILLATOR 2.7V + – 5 RUN-SS3/4 + – 3 + 100k – + + – 2µA – +gm 21 + – +gm FOLDBACK OSCILLATOR 1.1V VC3 – + BIAS SW3 R S 図1 6 Q DRIVER E3 VON_CLK 12 7 3513 F01 3513fb 10 LT3513 動作 LT3513 は 4 つの独立したスイッチング・レギュレータと 低損失(LDO)リニア・レギュレータで構成される高集 積電源 IC です。スイッチング・レギュレータ 1 は、降 圧 2.2A レギュレータで、インダクタ電流センスと昇圧 ショットキー・ダイオードを内蔵しています。スイッチ ング・レギュレータ 2 は、昇圧コンバータまたは SEPIC コンバータとして設定でき、1.5A スイッチを内蔵してい ます。スイッチング・レギュレータ 3 は、0.25A スイッ チ付き昇圧レギュレータと内蔵ショットキー・ダイオー ドで構成されています。スイッチング・レギュレータ 4 は、 0.25A の電流制限スイッチ付きの負のレギュレータと内 蔵ショットキー・ダイオードで構成されています。リニ ア・レギュレータ 5 は、外部 NPN トランジスタのベース に 8mA の電流を供給することができます。レギュレータ では、入力ソース、基準電圧、マスタ発振器を共通回路 として共有しています。回路全体の動作は、 図 1 のブロッ ク図を参照すると一番よく理解することができます。 RUN-SS1 ピンをグランドにプルすると、LT3513 がシャッ トダウンされ、V IN に接続された入力源から 30µA が流 入します。内部 2µA 電流源は外部ソフトスタート・コ ンデンサを充電し、このピンに電圧ランプを生じさせま す。RUN-SS1 ピンが 0.8V を超えると、内部レギュレー タ、基準電圧、2MHz マスタ発振器を含む内部バイアス 回路が起動します。マスタ発振器は、4 つのクロック信 号を生成し、それぞれが各スイッチング・レギュレータ に対応しています。スイッチング・レギュレータ 1 は、 RUN-SS1 ピンが 0.8V に達したときにのみ動作を開始し ます。スイッチャ 1 によって、VLOGIC が生成されますが、 これは、BIAS ピンに接続する必要があります。BIAS が 2.8V に達すると、RUN-SS2 と RUN-SS3/4 ピンをプル ダウンする NPN がオフとなり、RUN-SS2 および RUNSS3/4 ピンに接続された外部コンデンサが内部 2µA 電流 源によって充電されます。RUN-SS2 の電圧が 0.8V にな ると、スイッチャ 2 がオンになります。それにともなっ て RUN-SS3/4 の電圧が 0.8V になると、スイッチャ 3 と 4 がオンになります。さらに AV DD、E3 および V OFF が 一定速度で立ち上がり始めます。この速度は、RUN-SS2 と RUN-SS3/4 ピンに接続したコンデンサによって確定 したものです。4 つのスイッチング出力がすべて設定電 圧の 90% に達すると、CT ピンをプルダウンする NPN が オフとなり、C T ピンに接続された外部コンデンサが内 部 20µA 電流源によって充電されます。C T ピンが 1.1V になると、出力切断 PNP がオンとなり、V ON を E3 に接 続します。4 つの出力のいずれかが設定電圧の 90% を下 回ると、PanelProtect 回路が C T ピンを GND にプルし、 VON をオフにします。 パワー・グッド・コンパレータが AV DD をモニタし、 FB2 が安定化した値の 90% 以上になると、オンになり ます。この出力はオープン・コレクタ・トランジスタで、 出力が安定してないときは、オフの状態であり、外部抵 抗によってピンが "H" にプルされます。このピンは P チャ ネル MOSFET と併用することができ、AVDD の出力切断 として機能します。 4 つのスイッチャは、電流モードのレギュレータです。 電源スイッチのデューティ・サイクルを直接変調するの ではなく、帰還ループが各サイクルのスイッチのピーク 電流を制御します。電圧モード制御に比べて、電流モー ド制御のほうがループ・ダイナミクスが改善され、サイ クル単位で電流制限を行うことができます。 RUN-SS 2V/DIV VLOGIC 5V/DIV IL1 1A/DIV SS-234 2V/DIV AVDD 10V/DIV IL2 500µA/DIV PGOOD 20V/DIV 5ms/DIV 3513 F02a (2a) VSS3/4 2V/DIV VOFF 10V/DIV IL4 500mA/DIV VE3 20V/DIV IL3 500mA/DIV VCT 2V/DIV VON 20V/DIV 5ms/DIV 3513 F02b (2b) 図2. LT3513電源投入シーケンス。 (両方の写真の表示データは いずれも同じトリガに同期しています) 3513fb 11 LT3513 動作 4 つのスイッチャはいずれも固定周波数電流モード制御 入力電圧レンジを下げることの検討事項 方式を採用しています。降圧レギュレータであるスイッ スイッチャ 1 の最小動作電圧は、約 4V の LT3513 の低 チャ 1 は、他のスイッチャに比べて、インダクタ電流セ 電圧ロックアウトまたはその最大デューティ・サイクル ンスがわずかに異なります。スイッチの電流をモニタリ で決まります。ユーザ定義された低電圧ロックアウトは、 ングをせずに、電流ノードを使用してインダクタ経由の UVLO ピンにおいて内部低電圧ロックアウトよりも高い 電流を測定します。インダクタ電流センスでは、最小オ 電圧に設定されます。デューティ・サイクルは、内部ス ンタイムの問題が発生しないため、入力電圧と出力電圧 イッチがオンになっている間のほんの一瞬であり、次式 の比にかかわりなくそのスイッチの電流は常に制限され の入力電圧と出力電圧で決まります。 た状態になります。スイッチャ 1 はつねにマスタ発振器 VOUT + VF に同期しています。それ以外の 3 つのスイッチャはそれ DC = VIN – VSW + VF ぞれのスレーブ発振器を持っています。帰還電圧が 0.75V を下回ると、スレーブ発振器の周波数が減少し、「標準 ここで、VF は、キャッチ・ダイオードの順方向電圧降下 的性能特性」の周波数の折り返しのグラフからも分かる (約 0.4V)であり、V は、内部スイッチの電圧降下(最 SW ようにそのスレッショルド未満は直線的な減少を示して 大負荷時の約 0.3V)です。これが次式の最小入力電圧に います。これらの 2 つの差異以外は、制御ループはいず なります。 れも 4 つのスイッチで類似しています。スイッチャ 1 の VOUT + VF マスタ発振器のパルスまたはその他の 3 つのスイッチャ VIN(MIN) = DC のスレーブ発振器のパルスによって RS ラッチが設定さ MAX – VF + VSW れ、内蔵 NPN バイポーラ電源スイッチをオンにします。 ここで、DCMAX = 0.75 です。 スイッチと外部インダクタの電流が増加し始めます。こ ユーザ定義された低電圧は、UVLO ピンに接続された抵 の電流が V C の電圧で規定されたレベルを超えると電流 抗分割器によって設定されます。UVLO ピンが 1.25V よ コンパレータがラッチをリセットし、スイッチをオフに り高いときは、コンパレータによって 3µA がピンから します。インダクタの電流がショットキー・ダイオード プルされます。ヒステリシスと最小入力電圧の式はそれ を通過し、減少し始めます。発振器の次のパルスでこの ぞれ次のようになります。 サイクルが再度開始します。このようにして V C ピンの 電圧がインダクタ経由で出力への電流を制御します。連 VHYS = (R2 + 2k ) • 3.9µA 続的に V C ピン電圧を調整しながら内蔵誤差アンプが出 R1+ R2 力を安定化させます。V C ピンをオンにするスレッショ VIN(MIN) = 1.25V R1 ルドは 0.8V で、1.8V のアクティブ・クランプは、VC 電 圧に制約を加えます。スイッチャ 2、3 および 4 にも V C またはデューティ・サイクルに依存しない独立した電流 VIN 制限があります。スイッチャ 1 の電流制限は、V C 電圧 R2 によって制御され、デューティ・サイクルによって変化 UVLO します。4 つのスイッチャはいずれもスロープ補償を使 38 用しており、50% を超えるデューティ・サイクルでの R1 電流モード方式の安定性を確保しています。RUN-SS1、 RUN-SS2、RUN-SS3/4 ピンは、帰還ピンの立ち上がり速 度を制御します。 3513 A1 SW1 用スイッチ・ドライバは、V IN あるいは BOOST ピ ンのいずれかから動作します。外部コンデンサと内蔵 ショットキー・ダイオードを使用して入力電源より高い 電圧を BOOST ピンに発生させます。これによってドラ イバに内部バイポーラ NPN 電源スイッチを飽和させ、 動作を効率よくします。 3513fb 12 LT3513 動作 インダクタの選択と最大出力電流 最初に選択するインダクタの値として最適な値は、次式 で求められます。 L= VOUT + VF 1.8 ここで、VF は、キャッチ・ダイオードの電圧降下(約 0.4V) で、L の単位は、µH です。インダクタの RMS 電流定格は、 最大負荷電流よりも大きく、その飽和電流は少なくとも 30% 以上大きい必要があります。高い効率を得るには、 直列抵抗(DCR)は、0.1Ω 未満にする必要があります。 表 1 に推奨できるインダクタのタイプとメーカを示します。 表1. インダクタのメーカ メーカ Coilcraft 村田製作所 TDK URL www.coilcraft.com www.murata.com www.component.tdk.com 東光 www.toko.com スミダ コーポ レーション www.sumida.com 部品シリーズ MSS7341 LQH55D SLF7045 SLF10145 DC62CB D63CB D75C D75F CR54 CDRH74 CDRH6D38 CR75 タイプ シールド オープン シールド シールド シールド シールド シールド オープン オープン シールド シールド オープン アプリケーションによっては、ここに挙げたインダクタと は違うものが最適のものであることもあります。インダク タの値が大きくなると、最大負荷電流が大きくなり、出力 電圧リップルが減少します。使用負荷が最大負荷電流より も小さいとインダクタの値をゆるめることができ、より リップルの大きい電流で動作します。これによって物理 的に小さなインダクタの使用が可能になるか、DCR の値 が小さくなり、結果的に効率を高めることができます。最 大負荷電流は入力電圧に依存することを念頭においてくだ さい。本データ・シートの「標準性能特性」のグラフか ら、V OUT = 3.3V のとき、最大負荷電流が入力電圧とイン ダクタ値の関数であることが分かります。さらに、インダ クタンスが低いと動作モードが不連続になり、それがさら に最大負荷電流を低減させます。最大出力電流と不連続動 作モードの詳細は、弊社の「アプリケーション・ノート No.44」をご覧ください。結局、デューティ・サイクルが 50% を超えると(VOUT/VIN > 0.5)、低調波発振を避けるた めに最小インダクタンスが必要になります。詳細は、弊社 の「アプリケーション・ノート No.19」をご覧ください。 インダクタの電流は、負荷電流と等価の平均値を持つ三 角波です。ピークスイッチ電流は、出力電流にピーク・ トゥ・ピーク・インダクタ・リップル電流の 1/2 を加え たものになります。LT3513 は、過負荷フォールトからデ バイスとシステムを保護するためにスイッチ電流に制限 を加えています。したがって、LT3513 が供給する最大出 力電流は、スイッチ電流制限値、インダクタ値、入出力 電圧値に依存します。スイッチを切ると、インダクタ間 の電位が出力電圧とキャッチ・ダイオードの降下を加え たものになります。したがって、インダクタのピーク・ トゥ・ピークのリップル電流は次式のようになります。 ∆IL = (1– DC)( VOUT + VF ) L•f ここで、f は LT3513 のスイッチング周波数、L はインダ クタ値です。ピーク・インダクタとスイッチの電流の関 係は、次式のようになります。 ISW(PK) =ILPK =IOUT + ∆IL 2 出 力 の 安 定 性 を 維 持 す る に は、 こ の ピ ー ク 電 流 を LT3513 のスイッチ電流制限値の I LIM より低くする必要 があります。SW1 では、ILIM は DC = 0.35 時に少なくと も 2A で、 「標準性能特性」 のグラフに示すように DC = 0.75 の 1.5A まで直線的に減少しています。最大出力電流は、 次式に示すように選択したインダクタ値の関数です。 IOUT(MAX) =ILIM – ∆IL ∆I = 2.5A • (1– 0.57 • DC) – L 2 2 リップル電流が小さくなるようにインダクタ値を選択す ると、スイッチ電流制限値に近い最大出力電流値を得る ことができます。インダクタの選択方法としては、まず 上記の簡単なルールにしたがって利用可能なインダクタ を検討し、コストとスペースに合致したものを選択する ことになります。それからこれらの式を使って LT3513 で必要な出力電流を得ることができるかどうかをチェッ クします。これらの式は、インダクタ電流が連続的であ ることを前提にしていることに注意してください。I OUT が ΔIL/2 未満のときに動作モードが不連続になります。 3513fb 13 LT3513 動作 出力コンデンサの選択 5V および 3.3V 出力を得るには、出力に 10µF 6.3V セラ ミック・コンデンサ(X5R または X7R)を置くと、出力 電圧のリップルを非常に低くすることができ、過渡応答 も良好になります。他のタイプおよび値のものを使用す ることもできます。出力リップルと過渡応答のパフォー マンスを比較、検討してそれらの値を決定する方法を以 下に説明します。 出力コンデンサによってインダクタ電流にフィルタがか けられ、低電圧リップルの出力を得ることができます。 コンデンサによってエネルギーを蓄え、過渡負荷を満足 させるとともに、LT3513 の制御ループを安定させます。 LT3513 は、高周波数で動作するため、最小限の出力コ ンデンサが必要です。さらに制御ループは、出力コンデ ンサ直列抵抗(ESR)があってもなくても十分に動作し ます。したがって、非常に低い出力リップルと小さな回 路サイズを実現するセラミック・コンデンサはオプショ ンになります。 出力リップルは、次式で 推測することができます。 ∆IL VRIPPLE = (セラミック・コンデンサの場合) 8 • f • COUT VRIPPLE = ΔIL • ESR(電極コンデンサ(タンタルおよび アルミニウム)の場合) ここで、ΔIL は、インダクタのピーク・トゥ・ピーク・リッ プル電流です。このリップルの RMS 成分は、非常に少 ないため、出力コンデンサの RMS 電流定格は通常、無 視します。次式で推測することができます。 IC(RMS) = ∆IL ループの安定性と過渡応答は、C OUT の値に依存するた め、この損失は許容できるものではありません。X7R お よび X5R タイプを使用するようにしてください。電極 コンデンサもオプションとして考えられます。多くのア ルミニウム電極コンデンサの ESR は、低出力リップル を得るには大きすぎます。電源用としてタンタル・コ ンデンサおよびより新しい ESR の低い有機電極コンデ ンサが適切で、メーカごとに ESR が規定されています。 所定の出力リップルに応じて ESR が十分に低いコンデ ンサを選択してください。コンデンサの容量によって ESR が決定付けられるため、同じリップル性能を持つセ ラミック・コンデンサよりサイズも値も大きくなります。 メリットの 1 つは、容量の大きなコンデンサほど負荷電 流の大きな変化に対して過渡応答がよいことです。表 2 に代表的なコンデンサ・メーカを示します。 表2. 低ESRの表面実装コンデンサ メーカ 太陽誘電 AVX Kemet 三洋 パナソニック TDK 12 出力コンデンサのもう 1 つの制約条件は、インダクタよ り大きなエネルギーを蓄えておく必要があるという点で す。インダクタの蓄積エネルギーが出力に移動すると、 その結果として電圧ステップは、レギュレーション電圧 に比べて小さな値にする必要があります。5% のオーバー シュートの場合、出力コンデンサの条件は次式のように なります。 I COUT > 10 • L • LIM V OUT 量の大きなコンデンサの多くは、温度が高くなり、電圧 係数が高くなると、誘電性が悪くなります。特に Y5V および Z5U タイプは、印加された状態で極端に高い温 度になると、かなりの容量が失われます。 2 低 ESR と小型セラミック・コンデンサは、LT3513 のア プリケーションとして好ましいタイプです。しかし、セ ラミック・コンデンサはすべて同じではありません。容 タイプ セラミック セラミック タンタル タンタル タンタル 有機 アルミ 有機 タンタルまたはアル ミ 有機 アルミ 有機 セラミック シリーズ X5R、X7R X5R、X7R TPS T491、T494、T495 T520 A700 POSCAP SP CAP X5R、X7R ダイオードの選択 キャッチ・ダイオード(図 1 の D1)は、スイッチ・オフ 時にのみ電流を流します。通常動作時の平均順方向電流 は、次式から計算することができます。 ID(AVG) =IOUT VIN – VOUT VIN 通常動作時に必要以上に大きな電流定格のダイオードを 検討する唯一の理由は、出力短絡時のワースト・ケース を想定したときのためです。そのとき、 ダイオード電流は、 標準的なピーク・スイッチ電流にまで増加します。ピー ク逆電圧は、レギュレータ入力電圧と等価になります。 3513fb 14 LT3513 動作 入力電圧より大きな逆電圧定格を持つダイオードを使用 します。表 3 にショットキー・ダイオードとそれらのメー カを示します。 表3. ショットキー・ダイオード 製品番号 VR (V) IAVE (A) VF@1A (mV) MBRM120E 20 1 530 MBRM140 40 1 550 MBRS240 40 2 MBRA340 40 3 VF@2A (mV) On Semiconductor V R3 = R4 OUT – 1 1.25 バイアス電流エラーを防ぐために、R4 は 10kΩ 以下にし てください。 負出力電圧の安定化 LT3513 には、ゲイン 1 の反転オペ・アンプが搭載され ています。NFB4 ピンは、他の FB ピンと同じように機 能します。抵抗を次式にしたがって選択します。 450 R6 = Diodes Inc. B120 20 1 500 B240 40 2 500 B340A 40 3 450 VOUT • R5 – R5 1.25 バイアス電流エラーを防ぐために、R5 は 2.5kΩ 以下に してください。 –VOUT 昇圧ピン検討事項 LT3513 アプリケーションの最小動作電圧は、約 4V の 低電圧ロックアウトと最大デューティ・サイクルによっ て制約を受けます。適切な起動に必要な最小入力電圧は 昇圧回路によっても制約を受けます。出力がすでに安 定しているときに入力電圧がゆっくり立ち上がったり、 LT3513 がオンになると、昇圧コンデンサがフルに充電 されないことがあります。昇圧コンデンサはインダクタ に蓄積されたエネルギーで充電されるため、昇圧回路が 正常に動作するためには、回路はある程度最小負荷電流 に依存しています。この最小負荷は、入出力電圧に依存 しています。最小負荷電流が 3.3V 出力の入力電圧の関 数として立ち上がるプロット図を「標準性能特性」のグ ラフに示します。回路がいったん立ち上がると、最小負 荷電流は通常、ゼロになります。出力負荷電流がなくて も、多くの場合、放電された出力コンデンサによって負 荷がスイッチャに提供され、それによって起動します。 インバータ/昇圧の検討事項 正出力電圧の安定化 出力電圧は、出力と FB ピン間の抵抗分割器によって設 定されます。抵抗を次式にしたがって選択します。 R6 NFB4 22 R5 3513 A2 デューティ・サイクルの範囲 LT3513 スイッチング・レギュレータの最大デューティ・ サイクル(DC)は、SW2 では 75%、SW3 と SW4 では 84% です。昇圧またはチャージ・ポンプのトポロジを使 用した所定のアプリケーションのデューティ・サイクル は、次式で求めます。 DC = VOUT – VIN VOUT インバータまたは SEPIC を使用した所定のアプリケー ションのデューティ・サイクルは、次式で求めます。 DC = VOUT VIN + VOUT 上式で求めたデューティ・サイクルが最大値より大きい アプリケーションの場合でも LT3513 を使用することが できます。ただし、実際のデューティ・サイクルが小さ くなるようにデバイスは不連続モードで動作させる必要 があります。 3513fb 15 LT3513 動作 インダクタの選択 LT3513 に最適なインダクタとそのメーカおよびタイプ を表 1 に示します。詳細な情報および関連部品のフル・ ラインナップはそれぞれのメーカにご確認ください。最 良の効率を得るには、フェライト・コア・インダクタを 使用します。1MHz を超える周波数では、フェライト・ コアを使用したほうが鉄粉よりもコアの損失が大幅に 少ないためです。ほとんどの LT3513 昇圧およびチャー ジ・ポンプ設計では、10µH ∼ 22µH のインダクタが最 良の選択です。飽和せずにスイッチ電流をすべて伝える ことのできるインダクタを選択してください。反転レ ギュレータおよび SEPIC レギュレータには、結合イン ダクタまたは個別で 2 つのインダクタを選択することが できます。結合インダクタを使用するときは、飽和せず に少なくともスイッチ電流に対応できるものを選択して ください。非結合インダクタを使用するときは、各イン ダクタは全スイッチ電流の約半分を処理できるだけで十 分です。ほとんどの LT3513 の反転および SEPIC 設計で は、通常、4.7µH ∼ 15µH の結合インダクタか、10µH ∼ 22µH の非結合インダクタ 2 つで最良の選択となります。 出力コンデンサの選択 出力には、低 ESR(等価直列抵抗)コンデンサを使用し て出力リップル電圧を最小限に抑えます。多層セラミッ ク・コンデンサは ESR が極めて低く、非常に小型化さ れたパッケージもあるため、選択肢としては優れていま す。誘電体としては、X7R、それに引き続くものとして X5R を推奨します。これらは広い電圧範囲と温度範囲に わたって容量を保持します。ほとんどの LT3513 アプリ ケーションには、10µF ∼ 22µF の出力コンデンサで十分 です。|VOUT| > 20V または |IOUT| < 100mA の出力の場合 は、さらにそれより少ない容量で済む場合もあります。 固体タンタルまたは OS-CON コンデンサでもよいのです が、ボード上の占有面積が増え、セラミック・コンデン サよりも ESR が高くなります。必ず十分な電圧定格の コンデンサを使用してください。 ダイオードの選択 LT3513 のスイッチャ 2 とスイッチャ 4 との併用時には、 ショットキー・ダイオードを推奨します。スイッチャ 3 用のショットキー・ダイオードは LT3513 に内蔵され ています。スイッチャ 2 とスイッチャ 4 のダイオード は、負荷電流よりも大きな平均電流に対応し、最大ダイ オード電圧に対応した定格のものを選択します。昇圧お よび SEPIC 設計の平均ダイオード電流は、負荷電流と等 価です。チャージ・ポンプ構成の 2 つのダイオードはそ れぞれ負荷電流相当の平均ダイオード電流を流します。 チャージ・ポンプのグランド接続ダイオードは、LT3513 に内蔵されています。昇圧およびチャージ・ポンプ構成 の最大ダイオード電圧は、|V OUT | と等価です。SEPIC お よび反転構成の最大ダイオード電圧は、 VIN + |VOUT| です。 入力コンデンサの選択 LT3513 回路の入力を X7R または X5R タイプの 4.7µF 以 上のセラミック・コンデンサでバイパスします。バルク 電極コンデンサによる追加バイパスがあるか、入力ソー ス・インピーダンスが低い場合は、値の小さなまたは安 価な Y5V タイプを使用することもできます。入力コン デンサの検討事項を以下にやや詳細に説明します。降圧 レギュレータは、入力電源から急峻な立ち上がり、立ち 下がり時間のパルスで電流を引き込みます。LT3513 に 生じる電圧リップルを低減し、強制的にこのスイッチン グ電流を高密度ローカル・ループに入れ、EMI を最小限 にするには入力コンデンサが必要です。これを効率的に 行うには、入力コンデンサにはスイッチング周波数に同 期した低インピーダンスが必要で、適切なリップル電流 定格である必要があります。入力コンデンサ RMS 電流 は、次式に示すように降圧出力電圧、出力電流、入力電 圧から計算することができます。 CIN(RMS) =IOUT VOUT ( VIN – VOUT ) VIN < IOUT 2 この値は、VIN = 2VOUT 時に最大になります(50% デュー ティ・サイクル時)。他のチャネルからのリップル電流は 最小限になります。スイッチャ 1 からの最大負荷電流が約 3A であることを考慮すると、RMS リップル電流は、1.5A 未満になります。LT3513 が高周波数に対応しているため、 入力コンデンサのエネルギー蓄積条件が低減され、必要 容量が 10µF 未満で済みます。セラミック・コンデンサに おける小型サイズと低インピーダンスの組み合わせ(低 ESR)の選択が推奨されます。低 ESR の結果、電圧リップ ルが非常に小さくなります。セラミック・コンデンサは、 同じ容量の他のコンデンサ・タイプのものに比べ、より大 きなリップル電流に対応することができます。X5R および 3513fb 16 LT3513 動作 X7R タイプを使用してください。大容量のセラミック・コ ンデンサに代わるものとして、小容量のものを大容量の電 解コンデンサと併用する方法があります。たとえば、1µF セラミック・コンデンサと低 ESR のタンタル・コンデン サを併用します。電解コンデンサの場合、ESR とリップル 電流の条件に合致するには、10µF を超える容量が必要に なります。電源を投入すると、入力コンデンサには大量の 突入電流が生じるため、適切な突入電流定格があれば、タ ンタル・コンデンサだけを検討してください。メーカは、 コンデンサの定格電圧未満の動作も推奨しています。最適 なノイズ・イミュニティを実現するために、1µF セラミッ ク・コンデンサをできるだけ V IN と GND ピンの近くに配 置してください。 入力部でのセラミック・コンデンサの使用についても注 意が必要です。セラミック入力コンデンサが漂遊インダ クタンスと組み合わさって共鳴タンク回路を形成するこ とがあります。電源を急速に投入すると(回路を通電し た電源に接続するなど)、このタンクがリンギングを生 じ、入力電圧が倍になって LT3513 を損傷することがあ ります。これの解決には、セラミック・コンデンサと並 列に損失性コンデンサ(電解コンデンサ)を追加して入 力電圧をクランピングするか、タンク回路を減衰する 方法があります。詳細は、「アプリケーション・ノート No.88」をご覧ください。 ソフトスタートとシャットダウン RUN-SS1(実行 / ソフトスタート)ピンを使用してスイッ チング・レギュレータと内部バイアス回路をシャットダ ウン・モードにします。これはまた、RUN-SS2 および RUN-SS3/4 とともにソフトスタート機能を提供します。 RUN-SS1 ピンをグランドにプルすると、LT3513 はシャッ トダウン・モードとなり、レギュレータがすべてオフ になるとともに消費電流が約 30µA に減少します。内部 2µA 電流源が、RUN-SS1、RUN-SS2、RUN-SS3/4 ピンで プルアップします。RUN-SS1 ピンが約 0.6V に達すると、 内部バイアス回路が起動し、消費電流が通常レベルに上 昇します。 RUN-SS1、RUN-SS2 または RUN-SS3/4 ピンのコンデン サがグランドに接続されていると、内部プルアップ電 流によってこれらのピンに電圧ランプが生成されます。 この電圧は V C ピンをクランプし、ピーク・スイッチ電 流を制限するとともに起動時の入力電流を制限します。 RUN-SS1 ピンが VC1、RUN-SS2 ピンが VC1、RUN-SS3/4 ピンが V C3 と V C4 ピンをそれぞれクランプします。ソ フトスタート・コンデンサの最適値は、COUT/10,000 です。 ここで、COUT は、最大出力コンデンサの容量です。 VON ピンの検討事項 V ON ピンは、スイッチング・レギュレータ 3 の遅延出力 です。C T ピンが 1.1V になると、出力切断 PNP がオンと なり、V ON を E3 に接続します。V ON ピンは電流制限さ れており、LT3513 と入力源が短絡出力から保護されます。 VON ピン出力も VON_CLK ピンから制御されます。VON_CLK が "L" のときは、V ON 出力は、C T ピンが 1.1V を超える とオンになります。V ON_CLK が "H" で、1.5V を超える と、V ON 出力がオフとなり、V ONSINK オープン・コレ クタ・デバイスがオンになります。V ONSINK ピンが抵抗 を通して V ON に接続されていると、V ON 電圧が高電圧 V ON_CLK とともに減衰します。V ON_CLK が水平スキャ ニング周波数に同期して、LCD 画像品質が改善されます。 低損失電圧リニア・レギュレータ LT3513 は、外部 NPN トランジスタ LDO をドライブす る出力を装備しており、低電圧ロジック供給電圧を提供 します。この出力は、NPN のベースに 10mA 電流を供 給することができます。LDO の出力は、FB5 ピンによっ て制御されます。抵抗値を次式にしたがって選択します。 V R8 = R7 LDO – 1 0.625V バイアス電流エラーを防ぐために、R8 は 10kΩ 以下にし てください。 LDO の内部補償は、2.2µF ∼ 20µF の値の低 ESR セラ ミック・コンデンサに依存しています。誘電体として は、X7R、それに引き続くものとして X5R を推奨します。 これらは広い電圧範囲と温度範囲にわたって容量を保持 します。 3513fb 17 LT3513 動作 プリント基板のレイアウト 正常動作を実現し、EMI を最小限に抑えるには、プリ ント基板(PCB)のレイアウトには注意が必要です。降 圧レギュレータ回路における大電流経路を図 3 に示しま す。降圧レギュレータでは、大量のスイッチングされた 電流が電源スイッチ、キャッチ・ダイオード、入力コン デンサ内を流れます。昇圧レギュレータでは、大量のス イッチングされた電流が電源スイッチ、スイッチング・ ダイオード、出力コンデンサ内を流れます。SEPIC およ び反転レギュレータでは、大量のスイッチングされた電 流が電源スイッチ、スイッチング・ダイオード、タンク・ コンデンサ内を流れます。スイッチングされた電流経路 の部品によって形成されるループは、できる限り、小さ くする必要があります。これらの部品は、インダクタや 出力コンデンサとプリント基板の同じ側に配置し、同じ 層で接続してください。これらの部品の下にローカルで 連続的なグランド・プレーンを配置し、このグランド・ プレーンを 1 点、理想的には出力コンデンサ C2 のグラ VIN ンド端子でシステム・グランドに接続します。さらに、 SW および BOOST ノードは、できるだけ小さくします。 熱に関する検討事項 LT3513 を冷却するのに、PCB にヒート・シンクを設け ます。パッケージ底面の露出パッドは、グランド・プ レーンに半田付けします。このグランドは、下位にある 他の銅の層にサーマル・ビア経由で接続します。LT3513 によって消費された熱がこれらの層で放熱されます。 キャッチ・ダイオードの近くには、ビアを追加します。 最上層と最下位層にさらに銅を追加し、これらの銅をビ アを通して内部プレーンと接続するとさらに熱抵抗を削 減することができます。これらの対策をとることで、ダ イ(または接合部)から周囲への熱抵抗を qJA = 25℃以 下に低減することができます。100LFPM の通風で、こ の熱抵抗をさらに 25% 落とすことができます。通風量 をさらに増やすことでさらに熱抵抗を下げることができ ます。 SW GND (3a) VIN SW GND (3b) VSW VIN IC1 C1 L1 SW D1 GND (3c) C2 3519 F03 図4. PCB最上面のレイアウト 図3.(3a) スイッチオフ時の電流からスイッチオン時の電流を差し 引く、 (3b)高周波数スイッチング電流の経路表示、 (3c) このループ を小型化。SWとBOOSTノードの電圧もスイッチング可能。 これらの ノードは可能な限り、小さくしてください。回路がローカル・グラン ド・プレーンでシールドされていることを確認。 3513fb 18 LT3513 パッケージ寸法 UHFパッケージ 38ピン・プラスチックQFN(5mm×7mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1701 Rev C) 0.70 p 0.05 5.50 p 0.05 5.15 ± 0.05 4.10 p 0.05 3.00 REF 3.15 ± 0.05 パッケージの 外形 0.25 p 0.05 0.50 BSC 5.5 REF 6.10 p 0.05 7.50 p 0.05 推奨する半田パッド・レイアウト 半田されていない部分に半田マスクをかける 5.00 p 0.10 0.75 p 0.05 ピン1ノッチ R = 0.30 TYPまたは 0.35 s 45oの面取り 3.00 REF 37 0.00 – 0.05 38 0.40 p0.10 ピン1の トップ・マーキング (NOTE 6) 1 2 5.15 ± 0.10 5.50 REF 7.00 p 0.10 3.15 ± 0.10 (UH) QFN REF C 1107 0.200 REF 0.25 p 0.05 0.50 BSC 注記: 1. 図面はJEDECのパッケージ外形M0-220の バリエーションWHKDに適合 2. 図は実寸とは異なる 3. すべての寸法はミリメートル R = 0.125 TYP R = 0.10 TYP 露出パッドの底面 4. パッケージの底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない モールドのバリは(もしあれば)各サイドで0.20mmを超えないこと 5. 露出パッドは半田メッキとする 6. 網掛けの部分はパッケージのトップとボトムのピン1の位置の参考に 過ぎない 3513fb 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。 19 LT3513 関連製品 製品番号 説明 注釈 LT3003 3チャネルLED安定抵抗、PWM輝度制御 VIN: 3V∼48V、IQ = 3,000:1 True Color PWM™、ISD < 5µA、 MSOP10パッケージ LT3465/LT3465A 固定電流、1.MHz/2.7MHz、高効率白色LED昇圧 レギュレータ、 内蔵ショットキー・ダイオード付き VIN: 2.7V∼16V、VOUT(MAX) = 34V、IQ = 1.9mA、ISD < 1µA、 ThinSOT™ パッケージ LT3466/LT3466-1 デュアル固定電流、2MHz高効率白色LED昇圧 レギュレータ、 内蔵ショットキー・ダイオード付き VIN: 2.7V∼24V、VOUT(MAX) = 40V、IQ = 5mA、ISD < 16µA、 3mm × 3mm DFN10パッケージ LT3474 36V、1A (ILED)、2MHz降圧LEDドライバ LT3475 デュアル1.5A (ILED)、36V、2MHz降圧LEDドライバ VIN: 4V∼36V、VOUT(MAX) = 13.5V、IQ = 400:1 True Color PWM、 ISD < 16µA、TSSOP16Eパッケージ LT3476 クワッド出力1.5A、2MHz大電流LEDドライバ、 1,000:1輝度制御 LT3478/LT3478-1 42V、4.5A (ISW)、2.25MHz、LEDドライバ、 3,000:1 True Color PWM輝度制御 VIN: 2.8V∼36V、VOUT(MAX) = 42V、IQ = 6.1mA、ISD < 3µA、 TSSOP16Eパッケージ LT3486 デュアル1.3A、2MHz大電流LEDドライバ VIN: 2.5V∼24V、VOUT(MAX) = 36V、IQ = 1,000:1 True Color PWM、 ISD < 1µA、5mm × 3mm DFN、TSSOP16Eパッケージ LT3491 固定電流、2.3MHz、高効率白色LED昇圧レギュレータ、 VIN: 2.5V∼12V、VOUT(MAX) = 27V、IQ = 2.6mA、ISD < 8µA、 内蔵ショットキー・ダイオード付き 2mm × 2mm DFN6、SC70パッケージ LT3494/LT3494A 40V、180mA/350mAマイクロパワー低ノイズ昇圧 コンバータ、 出力切断 LT3497 デュアル2.3MHz、 フル機能LEDドライバ、 内蔵ショット VIN: 2.5V∼10V、VOUT(MAX) = 32V、IQ = 6mA、ISD < 12µA、 キー・ダイオードおよび250:1 TrueColor PWM輝度制 3mm × 2mm DFN10パッケージ 御機能 LT3498 2.3MHz、20mA LEDドライバおよびOLEDドライバ、 VIN: 2.5V∼12V、VOUT(MAX) = 32V、IQ = 1.65mA、ISD < 9µA、 内蔵ショットキー・ダイオード 3mm × 2mm DFN12パッケージ LT3591 固定電流、1MHz、高効率白色LED昇圧レギュレータ、 VIN: 2.5V∼12V、VOUT(MAX) = 40V、IQ = 4mA、ISD < 9µA、 内蔵ショットキー・ダイオードおよび80:1 True Color 3mm × 2mm DFN8パッケージ PWM輝度制御 LT3595 16チャネル48V、2MHz降圧モードLEDドライバ、 3000:1 True Color PWM輝度制御 VIN: 4V∼36V、VOUT(MAX) = 13.5V、IQ = 3,000:1 True Color PWM、 ISD < 1µA、TSSOP20Eパッケージ VIN: 2.8V∼16V、VOUT(MAX) = 36V、IQ = 1,000:1 True Color PWM、 ISD < 10µA、5mm × 7mm QFN10パッケージ VIN: 2.3V∼16V、VOUT(MAX) = 40V、IQ = 65µA、ISD < 1µA、 3mm × 2mm DFN8パッケージ VIN: 4.5V∼50V、IQ = 3,000:1 True Color PWM、ISD < 3µA、 5mm × 9mm QFN56パッケージ True Color PWMおよびThinSOTは、 リニアテクノロジー社の商標です。 3513fb 20 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 03- 5226-7291 ● FAX 03-5226-0268 ● www.linear-tech.co.jp LT 0309 REV B • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2008