（LDOレギュレータ）の評価

Keysight B2900Aを用いた
パワー・マネジメント・デバイス
（LDOレギュレータ）の評価
低価格ベンチトップ型ソース／メジャー・ユニット
1台で測定を実現
電流・電圧源 & 電圧・電流測定を1台で対応
負荷の模擬による実環境を想定した評価 4象限の電流・電圧源
B2900 シリーズ SMU
A
SMU1
IN
RST
OUT1
V
SMU2
OUT2
GND
LDO1
1
2
＋
－
10
VREF
3
9
8
LDO
4
5
7
More circuitry
(LDO1, Thermal shutdown,
UVLO, etc.)
6
EN1
OUT2
NC
EN2
FB2
NR
図 1：パワー・マネジメント・ユニットの測定接続例
はじめに
近年、携帯電話、PDA などのモバイル電
子機器が普及しています。
これらは乾電池、充電池などのバッテリで
動作しています。
また、モバイル電子機器の場合、電池の
持続時間は最も重要な要求項目となりま
すが、高速化・高機能化とはトレード・オフ
の関係にもなり、
どのように最適化してい
くのかが、重要な課題となります。
そのチャレンジとして、バッテリ自身の高
性能化も一つのキーとなりますが、それに
加え、いかに効率良くバッテリを使うかと
いう観点で、パワー・マネジメント・ユニット
（PMU）ICの開発が進められています。
ここでは、B2900Aソース／メジャー・ユ
ニット（ SMU ）を用いたPMU の評価に関
しLDO（Low Dropout）
レギュレータ関連
の測定を取り上げてご紹介いたします。
パワー・マネジメント・ユニット
（PMU）
とは
PMU の基本要素の一つは、リニア・レギュ
レータです。
バッテリから電力をもらい、いかに効率
良く、安定した電力を後段の回路に与え
るかということが要求され、LDO（ Low
Dropout = 低損失）レギュレータという、
より効率を高めたリニア・レギュレータが
採用されたりする。
そしてもう一つは、バッテリが消費され、一
定電力を供給できなくなる前に、低電圧
検出回路から信号をだし、安全に回路を
シャットダウンするといった制御回路です。
B2900ソース／メジャー・ユニット
（SMU）
を用いたPMU評価
B2900 SMUを用いることにより、PC 上
でプログラムを作成することなく、
フロン
ト・パネル上で、各電圧・電流パラメータの
掃引測定を行うことができます。
この掃引測定機能、両極性動作、フォー
ス・ライン、
センス・ラインを持つ4端子接続
（ケルビン接続）により、流れる電流によ
る電圧降下を最小限にした、正確なライ
ン・レギュレーション試験とロード・レギュ
レーション試験が可能になります。
図 2 は B2902Aを用いて行ったライン・レ
ギュレーション、およびロード・レギュレー
ションの評価結果です。
PMU評価に不可欠なツール
ソース／メジャー・ユニット
（SMU）
＋電圧をPMU出
PMUを評価する際には、
力に出しながら、電流を引く
（つまり−電
流を流す）事が必要になるため、ユニポー
ラ極性の電源ではできません。また、入力
電圧を振りながら、出力電圧の変動を見る
（ライン・レギュレーション）、出力電流を
振りながら、出力電圧の変動をみる
（ロー
ド・レギュレーション）といったことが必要
となります。
SMUは、文字通り、電圧・電流源と電圧・電
流測定機能を 1 台でカバーした測定器で
あるうえ、4象限の電圧・電流レンジに対応
しているので、
＋電圧を PMUに出力しな
がら、電流を引くといった用途には最適な
ソリューションとなります。
図 2：B2902A による Line Regulation（上）、Load Regulation（下）測定結果
電圧源
電流計
A
High Force
V
Low Force
電流源
図 3：ソース／メジャー・ユニット（SMU）の概念図
図 4：ソース／メジャー・ユニットの出力範囲（4 象限）
電圧計
広いダイナミック・レンジによる
消費電流測定
1.5E-01
1.0E-01
消費電流
5.0E-02
図 5 上は、入力電圧を 0V から上昇させて
下降させた時に、出力電圧が上がるタイ
ミング、出力電圧が落ちるタイミングを示
しています。
図 5：Vin, Vout の時間経緯測定結果
測定チャネル数の関係で、1台のB2902A
では入力、出力、
リセットを同時に見ること
ができませんが、時間軸機能を持つこと
により、オシロスコープなしでも、それぞ
れの特性を観測することができます。
（ B2902Aをトリガ接続して複数台で3ch
以上を同期して、
プログラム測定すること
はできます）
まとめ
以上ご紹介させていただきましたように、
ソース／メジャー・ユニットB2900シリー
ズは、高精度な電圧・電流源および電圧・
電流測定機能を備えると共に、電源部は、
負荷の擬似に有効な 4 象限の出力となっ
ており、PMUデバイスの評価には最適な
ソリューションとなっています。
図 6：Vin, Reset 信号の時間経緯測定結果
－2.E-01
－2.E-01
－2.E-01
－2.E-01
－1.E-01
－1.E-01
－1.E-01
－1.E-01
－1.E-01
－8.E-02
－7.E-02
－6.E-02
Output current（A）
PMU には、入力電圧が下がってきた時、
つまりバッテリが消費されてきた時に、後
段の回路をシャットダウンを促すための、
LVD（Low Voltage Detect）回路がつい
ていることがあります。
図 5 下図は、同じ条件で測定を行った時
の、
リセット端子を見たものです。出力電
圧がでてからある遅延時間をおいて、
リ
セットが可能になり、逆に入力が下がり出
力電圧が出せなくなるタイミングでリセッ
ト信号が下がっています。
（ PMU によっ
て、
リセット信号をだすしきい値電圧はそ
れぞれ違います）
－5.E-02
電流
－4.E-02
スタンバイ
－3.E-02
0.0E+00
－1.E-02
うに、時間軸での測定も可能になってい
ます。
2.0E-01
－1.E-03
B2902A SMU は、オシロスコープのよ
Input Current（A）
時間軸測定を用いた
広いダイナミック・レンジによる
消費電流測定
2.5E-01
電流（SMU1）t
B2902A の電流測定範囲は、実に 9レン
ジ、100fA* ∼ 3A DCまであり、
この広い
範囲での印加・測定機能を使い、PMU の
スタンバイ状態から、最高出力状態まで
の、消費電流を測定することができます。
Output current vs. Input current
負荷（SMU2）
幅広いアプリケーションに対応：B2900A プレシジョン・ソース／メジャー・ユニット 主な仕様
B2901A
1ch
入力チャネル数
出力範囲（ソース）
最大電圧
最大電流
出力分解能（ソース） 最高桁数
最小分解能
測定（メジャー）
最高桁数
最小分解能
デジタイザ最小トリガ間隔
（最大サンプル・レート）
最大負荷容量
その他
B2902A
2ch
B2911A
1ch
B2912A
2ch
210 V
210 V
DC：3.03 A／パルス10.5 A
DC：3.03 A／パルス10.5 A
5 ½桁
6 ½桁
電圧100 µV、電流10 fA
電圧1 µV、電流1 pA
6 ½桁
6 ½桁
電圧100 nV、電流10 fA
電圧100 nV、電流100 fA
20 µs
10 µs
50,000 pts/s
100,000 pts/s
0.01F（ノーマル・モード）／50F（高容量モード）
設定・計測データ保存用USBメモリ・ポート付属（フロント･パネル上）
; GPIB、LAN、USB2.0対応; LXIクラスC準拠
オーダー情報
アクセサリ オーダー情報
型番
概要
希望小売価格
B2901A
プレシジョン・ソース／メジャー・ユニット
1ch、100 fA、210 V、3 A DC/10.5 Aパルス 標準5年保証
¥597,481
B2902A
プレシジョン・ソース／メジャー・ユニット
2ch、100 fA、210 V、3 A DC/10.5 Aパルス 標準5年保証
¥1,076,751
B2911A
プレシジョン・ソース／メジャー・ユニット
¥1,049,831
1ch、10 fA、210 V、3 A DC/10.5 Aパルス 標準5年保証
B2912A
プレシジョン・ソース／メジャー・ユニット
¥1,625,842
2ch、10 fA、210 V、3 A DC/10.5 Aパルス 標準5年保証
Opt. ABJ 日本語マニュアル（ユーザーズ・ガイド）
¥7,660
Opt. A6J 校正および校正証明書（校正データ付）、ANSI Z540準拠
¥57,450
Opt. UK6 校正および校正証明書（校正データ付）
¥44,683
Opt. 1CM ラック・マウント・キット
¥7,660
型番
概要
希望小売価格
バナナ ―トライアキシャル・アダプタ
N1294A-001
バナナ ―トライアキシャル・アダプタ、
2端子接続用（非ケルビン接続用）
¥37,094
N1294A-002
バナナ ―トライアキシャル・アダプタ、
4端子接続用（ケルビン接続用）
¥49,459
16442B用インターロック・ケーブル
N1294A-011
インターロック・ケーブル、16442B用、1.5 m
¥25,966
N1294A-012
インターロック・ケーブル、16442B用、3.0 m
¥29,675
テスト・フィクスチャ
N1295A
デバイス／コンポーネント・テスト・フィクスチャ
¥49,459
バナナコネクタアクセサリ
U8201A
コンボ・テスト・リード・キット
11059A
ケルビン・プローブ・セット
¥4,207
¥19,042
トライアキシャル・ケーブル
※ 製品価格は、2014 年 12 月現在のもので消費税は含まれません。
お問い合せ先
16494A-001
トライアキシャル・ケーブル、1.5m
（1A以下で使用）
¥23,392
16494A-002
トライアキシャル・ケーブル、3m
（1A以下で使用）
¥32,825
キーサイト・テクノロジー合同会社
本社〒192-8550 東京都八王子市高倉町9-1
受付時間 9：00-18：00（土・日・祭日を除く）
TEL
0120-421-345 (042-656-7832)
FAX
0120-421-678 (042-656-7840)
Email [email protected]
www.keysight.co.jp
© Keysight Technologies, 2014
Published in Japan, December 25, 2014
5991-0741JAJP
0000-08cS