MAX774/MAX775/MAX776 -5V/-12V/

19-0191; Rev 1; 3/94
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティングDC-DCコントローラ
概要 _______________________________
特長 _______________________________
MAX774/MAX775/MAX776は、30倍以上の負荷電流範囲
で高効率を発揮するインバーティングスイッチングレ
ギュレータです。独自の電流制限パルス周波数変調(PFM)
制御方式により、パルス幅変調コンバータの利点(重負荷
での高効率)を保ちつつ、消費電流を100µA以下に抑えて
います（PWMコンバータの消費電流は2mA∼10mA）。こ
のため、広範囲の負荷で高効率が実現されます。
◆ 効率：85%（負荷電流5mA∼1A）
これらの製品は小型の外付部品を使用します。スイッ
チング周波数が最大300kHzと高いため、直径5mm以下
の表面実装インダクタが使用できます。
MAX774/MAX775/MAX776の入力電圧範囲は3V∼
16.5V、出力電圧はそれぞれ-5V、-12V、-15Vに設定さ
れています。外部抵抗を2個用いることで-1V∼-16Vの
可 変 出 力 に す る こ と も で き ま す 。 最 大 電 圧 差 (V IN V OUT)は、外部スイッチトランジスタのブレークダウン
電圧によってのみ制限されます。
これらのインバータは外部PチャネルMOSFETスイッチ
を使用するため、最大5Wまでの負荷を駆動できます。
省 電 力 に は M O S F E T を 内 蔵 し たMAX764/MAX765/
MAX766のインバーティングスイッチングレギュレータ
を使用してください。
◆ 出力電力：5W(max)
◆ 消費電流：100µA(max)
◆ シャットダウン電流：5µA(max)
◆ 入力電圧範囲：3V∼16.5V
◆ 出力電圧：-5V(MAX774)、-12V(MAX775)、
-15V(MAX776)又は可変
◆ 電流制限PFM制御方式
◆ スイッチング周波数：300kHz
特長 _______________________________
TEMP. RANGE
PIN-PACKAGE
MAX774CPA
PART
0°C to +70°C
8 Plastic DIP
MAX774CSA
MAX774C/D
MAX774EPA
MAX774ESA
MAX774MJA
0°C to +70°C
0°C to +70°C
-40°C to +85°C
-40°C to +85°C
-55°C to +125°C
8 SO
Dice*
8 Plastic DIP
8 SO
8 CERDIP
Ordering Information continued on last page.
アプリケーション _______________________
* Contact factory for dice specifications.
LCDバイアスジェネレータ
高効率のDC-DCコンバータ
バッテリ駆動アプリケーション
データ通信機器
標準動作回路 ________________________
INPUT
3V TO 16V
ピン配置 ____________________________
TOP VIEW
V+
MAX774
ON/OFF
OUT
CS
1
8
GND
SHDN
EXT
P
OUTPUT
-5V
FB
2
SHDN
3
REF
4
FB
REF
MAX774
MAX775
MAX776
7
EXT
6
CS
5
V+
DIP/SO
GND
OUT
________________________________________________________________ Maxim Integrated Products
1
MAX774/MAX775/MAX776
TION KIT
EVALUA
LE
AVAILAB
MAX774/MAX775/MAX776
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
Supply Voltages
V+ to OUT ...........................................................................21V
V+ to GND ..............................................................-0.3V, +17V
OUT to GND ........................................................-0.3V, to -17V
REF, SHDN, FB, CS...................................-0.3V to (V+ + 0.3V)
EXT ...............................................(VOUT - 0.3V) to (V+ + 0.3V)
Continuous Power Dissipation (TA = +70°C)
Plastic DIP (derate 9.09mW/°C above +70°C) .............727mW
SO (derate 5.88mW/°C above +70°C) ..........................471mW
CERDIP (derate 8.00mW/°C above +70°C) ..................640mW
Operating Temperature Ranges:
MAX77_C_ _ .........................................................0°C to +70°C
MAX77_E_ _ ......................................................-40°C to +85°C
MAX77_MJA ...................................................-55°C to +125°C
Maximum Junction Temperatures:
MAX77_C_ _/E_ _ ...........................................................+150°C
MAX77_MJA..................................................................+175°C
Storage Temperature Range .............................-65°C to +160°C
Lead Temperature (soldering, 10sec) .............................+300°C
Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional
operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to
absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(V+ = 5V, ILOAD = 0mA, CREF = 0.1µF, TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C.)
PARAMETER
V+ Input Voltage Range
SYMBOL
CONDITIONS
MIN
V+
TYP
3.0
V+ = 16.5V, SHDN ≤ 0.4V (operating)
Supply Current
FB Input Current
Output Voltage
Reference Voltage
2
V+ = 16.5V, SHDN ≥ 1.6V (shutdown)
4
VOUT
VREF
-10
5
µA
10
mV
±50
MAX77_E
±70
MAX77_M
±90
MAX774
-4.80
-5
-5.20
MAX775
-11.52
-12
-12.48
MAX776
-14.40
-15
-15.60
IREF = 0µA
0µA ≤ IREF ≤ 100µA
REF Line Regulation
3V ≤ V+ ≤ 16.5V
Output Voltage Load Regulation
(Circuit of Figure 2—
Bootstrapped)
V
MAX77_C
REF Load Regulation
Output Voltage Line Regulation
(Circuit of Figure 2—
Bootstrapped)
2
IFB
UNITS
16.5
100
V+ = 10V, SHDN ≥ 1.6V (shutdown)
3V ≤ V+ ≤ 16.5V
FB Trip Point
MAX
MAX77_C
1.4700
1.5
1.5300
MAX77_E
1.4625
1.5
1.5375
MAX77_M
1.4550
1.5
1.5450
MAX77_C/E
4
10
MAX77_M
4
15
40
100
MAX774, 4V ≤ V+ ≤ 15V, ILOAD = 0.5A
0.035
MAX775, 4V ≤ V+ ≤ 8V, ILOAD = 0.2A
0.088
MAX776, 4V ≤ V+ ≤ 6V, ILOAD = 0.1A
0.137
MAX774, 0A ≤ ILOAD ≤ 1A, V+ = 5V
1.5
MAX775, 0mA ≤ ILOAD ≤ 500mA, V+ = 5V
1.5
MAX776, 0mA ≤ ILOAD ≤ 400mA, V+ = 5V
1.0
_______________________________________________________________________________________
nA
V
V
mV
µV/V
mV/V
mV/A
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
PARAMETER
SYMBOL
Efficiency
(Circuit of Figure 2—
Bootstrapped)
CONDITIONS
MAX774, V+ = 5V, ILOAD = 1A
MIN
MAX775, V+ = 5V, ILOAD = 500mA
MAX776, V+ = 5V, ILOAD = 400mA
SHDN Input Current
SHDN Input Voltage High
SHDN Input Voltage Low
VIH
VIL
V+ = 16.5V, SHDN = 0V or V+
3V ≤ V+ ≤ 16.5V
3V ≤ V+ ≤ 16.5V
Current-Limit Trip Level
(V+ – CS)
VCS
3V ≤ V+ ≤ 16.5V
TYP
82
MAX
±1
180
160
210
210
UNITS
%
88
87
1.6
MAX77_C/E
MAX77_M
0.4
240
260
µA
V
V
mV
±1
µA
Switch Maximum On-Time
tON (max)
V+ = 12V
12
16
20
µs
Switch Minimum Off-Time
tOFF (max)
V+ = 12V
1.8
2.3
2.8
µs
CS Input Current
EXT Rise Time
EXT Fall Time
CEXT = 1nF, V+ = 12V
CEXT = 1nF, V+ = 12V
50
50
MAX774/MAX775/MAX776
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)
ns
ns
_______________________________________________________________________________________
3
標準動作特性 _______________________________________________________________
(TA = +25°C, unless otherwise noted.)
MAX774
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
VOUT = -5V (NON-BOOTSTRAPPED)
VIN = 5V
70
80
VIN = 4V
EFFICIENCY (%)
VIN = 15V
ILOAD = 100mA
80
EFFICIENCY (%)
VIN = 3V
90
MA774/5/6--1b
VIN = 5V
80
EFFICIENCY (%)
90
MAX1774/5/6-01a
90
MAX774
EFFICIENCY vs. TEMPERATURE
MAX774/5/6-2
MAX774
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
VOUT = -5V (BOOTSTRAPPED)
VIN = 15V
70
ILOAD = 600mA
ILOAD = 1A
70
60
60
60
50
50
50
VIN = 5V
BOOTSTRAPPED
100
10
1000
-40
0
20
40
60
80
TEMPERATURE (°C)
MAX776
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
VOUT = -15V (BOOTSTRAPPED)
MAX776
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
VOUT = -15V (NON-BOOTSTRAPPED)
MAX775
EFFICIENCY vs. OUTPUT CURRENT
VOUT = -12V (BOOTSTRAPPED)
80
VIN = 3V
70
60
VIN = 15V
EFFICIENCY (%)
EFFICIENCY (%)
VIN = 4V
VIN = 6V
VIN = 4V
70
60
50
100
1000
VIN = 8V
VIN = 4V
70
60
50
10
VIN = 5V
80
VIN = 5V
50
1
100
10
1
1000
100
10
1000
LOAD CURRENT (mA)
LOAD CURRENT (mA)
OUTPUT CURRENT (mA)
MAX774/MAX775/MAX776
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
VOUT = -24V (NON-BOOTSTRAPPED)
MAX774/MAX775/MAX776
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
VOUT = -24V OUTPUT (ZENER CONNECTION)
MAX774
EFFICIENCY vs. INPUT VOLTAGE
VOUT = -5V AT 100mA
VIN = 5V
VIN = 6V
88
86
EFFICIENCY (%)
80
VIN = 4V
70
EFFICIENCY (%)
VIN = 5V
80
90
MA774/5/6--1g
VIN = 6V
MA774/5/6--1f
90
VIN = 4V
70
60
60
50
50
100
90
MA774/5/6-1d
90
VIN = 5V
1
-20
MA774/5/6--1e
1
LOAD CURRENT (mA)
VIN = 6V
80
EFFICIENCY (%)
1000
100
MA774/5/6-1c
90
10
LOAD CURRENT (mA)
BOOTSTRAPPED
MAX774/5/6-3
1
EFFICIENCY (%)
MAX774/MAX775/MAX776
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
84
82
80
NON-BOOTSTRAPPED
78
76
VOUT = -5V AT 100mA
1
10
100
LOAD CURRENT (mA)
4
1000
74
1
10
100
LOAD CURRENT (mA)
1000
2
4
6
8
10
12
INPUT VOLTAGE (V)
_______________________________________________________________________________________
14
16
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
(TA = +25°C, unless otherwise noted.)
4.5
3.5
VOUT = -5V
3.0
4.0
VOUT = -24V
3.5
3.0
2.5
1000
100
10
LOAD CURRENT (mA)
EXT RISE AND FALL TIMES
vs. TEMPERATURE
EXT RISE AND FALL TIMES
vs. TEMPERATURE
500
110
5V FALL
70
60
12V RISE
50
CEXT = 5nF
4
6
8
10
12
14
16
INPUT VOLTAGE (V)
SWITCH ON-TIME vs. TEMPERATURE
17
V+ = 5V
5V RISE
350
300
250
16
5V FALL
200
12V RISE
150
40
12V FALL
30
100
12V FALL
50
20
-60 -40 -20
0
20
40 60
80 100 120 140
15
-60 -40 -20
0
20
40 60
-60
80 100 120 140
60
0
TEMPERATURE (°C)
TEMPERATURE (°C)
TEMPERATURE (°C)
SWITCH OFF-TIME vs. TEMPERATURE
SWITCH ON-TIME/OFF-TIME RATIO
SHUTDOWN CURRENT
vs. TEMPERATURE
7.8
V+ = 5V
3.5
3.0
7.4
7.2
ICC (µA)
tON/tOFF RATIO (µs/µs)
7.6
2.0
4.0
120
MAX774/5/6-7
V+ = 5V
MAX774/5/6-6
8.0
MAX761-13
2.5
tOFF (µs)
2
ton (µs)
80
tRISE & tFALL (ns)
5V RISE
90
1200
1000
450
400
100
1400
1000
MAX774/5/6-10
120
1
LOAD CURRENT (mA)
CEXT = 1nF
BOOTSTRAPPED
1600
800
0.1
MAX774/5/6-9
130
100
10
1800
NON-BOOTSTRAPPED
VOUT = -5V
2.5
1
tRISE & tFALL (ns)
VOUT = -15V
VOUT = -5V
2000
LOAD CURRENT (mA)
VOUT = -12V
MAX774/5/6-16
VOUT = -12V
START-UP VOLTAGE (V)
START-UP VOLTAGE (V)
4.5
2200
MA744/5/6-15
VOUT = -15V
4.0
5.0
MA744/5/6-14
5.0
MAX774
MAXIMUM LOAD vs. INPUT VOLTAGE
START-UP VOLTAGE
vs. LOAD CURRENT (NON-BOOTSTRAPPED)
MAX761-13
START-UP VOLTAGE
vs. LOAD CURRENT (BOOTSTRAPPED)
7.0
6.8
2.5
V+ = 15V
2.0
1.5
6.6
V+ = 8V
1.0
6.4
1.5
-60
0
60
TEMPERATURE (°C)
120
6.2
0.5
6.0
0
V+ = 4V
-60 -40 -20
0
20
40 60
80 100 120 140
TEMPERATURE (°C)
-60 -40 -20
0
20
40 60
80 100 120 140
TEMPERATURE (°C)
_______________________________________________________________________________________
5
MAX774/MAX775/MAX776
標準動作特性（続き）__________________________________________________________
標準動作特性（続き）__________________________________________________________
(TA = +25°C, unless otherwise noted.)
OPERATING SUPPLY CURRENT
vs. TEMPERATURE
REFERENCE
TEMPERATURE COEFFICIENT
76
V+ = 10V
ICC (µA)
74
72
V+ = 3V
MAX774/5/6-12
1.504
REFERENCE OUTPUT (V)
V+ = 16.5V
78
70
1.506
MAX774/5/6-8
80
68
1.502
1.500
1.498
1.496
1.494
1.492
66
-60 -40 -20
0
20
40 60
80 100 120 140
-60 -40 -20
TEMPERATURE (°C)
220
215
210
205
200
195
190
80 100 120 140
MAX774/5/6-13
200
IREF = 10µA
150
IREF = 50µA
100
50
IREF = 100µA
0
185
-60 -40 -20
0
20
40 60
80 100 120 140
TEMPERATURE (°C)
6
40 60
250
REFERENCE OUTPUT RESISTANCE (Ω)
225
20
REFERENCE
OUTPUT RESISTANCE
MAX774/5/6-11
230
0
TEMPERATURE (°C)
CS TRIP LEVEL
235
CS TRIP LEVEL (mV)
MAX774/MAX775/MAX776
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
-60 -40 -20
0
20
40 60
80 100 120 140
TEMPERATURE (°C)
_______________________________________________________________________________________
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
(TA = +25°C, unless otherwise noted.)
INDUCTOR CURRENT NEAR FULL LOAD
OPERATING WAVEFORMS
A
1A/div
B
0A
C
20µs/div
10µs/div
CIRCUIT OF FIGURE 2
VOUT = -5V, V+ = 4.7V
ILOAD = 1.05A (1A/div)
CIRCUIT OF FIGURE 2
V+ = 6.5V, ILOAD = 1A, VOUT = -5V
A: OUTPUT RIPPLE, 200mV/div
B: EXT WAVEFORM, 10V/div
C: INDUCTOR CURRENT, 2A/div
CONTINUOUS CONDUCTION
AT ONE-HALF CURRENT LIMIT
ENTRY/EXIT FROM SHUTDOWN
A
1A/div
B
0A
20µs/div
CIRCUIT OF FIGURE 2
ILOAD = 300mA, VOUT = -5V
V+ = 8V, L = 22µH
2ms/div
CIRCUIT OF FIGURE 2
V+ = 6V, ILOAD = 1A, VOUT = -5V
A: SHUTDOWN PULSE, 0V TO V+, 5V/div
B: VOUT, 2V/div
_______________________________________________________________________________________
7
MAX774/MAX775/MAX776
標準動作特性（続き）__________________________________________________________
MAX774/MAX775/MAX776
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
標準動作特性（続き）__________________________________________________________
(TA = +25°C, unless otherwise noted.)
LOAD-TRANSIENT RESPONSE
LINE-TRANSIENT RESPONSE
A
A
B
B
100µs/div
2ms/div
CIRCUIT OF FIGURE 2
V+ = 6V, VOUT = -5V
A: ILOAD, 30mA TO 1A, 1A/div
B: VOUT, 100mV/div, AC-COUPLED
CIRCUIT OF FIGURE 2
VOUT = -5V, ILOAD = 1A
A: V+, 3V TO 8V, 5V/div
B: VOUT, 100mV/div, AC-COUPLED
端子説明 ___________________________________________________________________
8
端 子
名 称
機 能
1
OUT
固定出力動作の検出入力(VFB = VREF)。OUTは内部分圧器に接続され、EXTドライバのマイナス電源入力とな
ります。
2
FB
フィードバック入力。VFB = VREFの場合、出力は出荷時の設定値。可変動作では「可変出力」の項で説明さ
れている外部分圧器を使用してください。
3
SHDN
アクティブハイのシャットダウン入力。SHDNがハイの場合、この素子はシャットダウンモードに入り、消
費電流は5µA以下になります。通常動作時はGNDに接続してください。
4
REF
外部負荷を100µAまで駆動できる1.5Vのリファレンス出力。0.1µFのコンデンサでグランドにバイパスしてください。
5
V+
プラス電源入力
6
CS
電流検出コンパレータへの非インバーティング入力。トリップレベルは210mV typ (V+に対して)。
7
EXT
外部PチャネルパワーMOSFETへのゲート駆動出力。EXTはOUTからV+までスイングします。
8
GND
グランド
_______________________________________________________________________________________
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
MAX774/MAX775/MAX776
V+
FB
MODE
COMPARATOR
REF
MAX774
MAX775
MAX776
50mV
SHDN
ERROR
COMPARATOR
OUT
N
1.5V
REFERENCE
Q
TRIG
ONE-SHOT
FROM V+
S
TRIG
Q
EXT
Q
R
ONE-SHOT
FROM OUT
CURRENT
COMPARATOR
CS
0.2V
(FULL
CURRENT)
CURRENT
CONTROL CIRCUITS
0.1V
(HALF
CURRENT)
FROM
V+
GND
図1. ブロックダイアグラム
詳細 _______________________________
MAX774/MAX775/MAX776は、外部PチャネルMOSFET
を駆動できるマイナス出力のインバーティングパワー
コントローラです。出力電圧は-5V(MAX774)、-12V
(MAX775)、-15V(MAX776)に予め設定されています。
また、どの製品も外部抵抗分圧器を用いることで任意
の出力電圧に設定することができます。
MAX774/MAX775/MAX776はパルススキッピング式の
パルス周波数変調(PFM)コンバータの利点（超低消費電
流）とパルス幅変調(PWM)の利点（重負荷での高効率）を
兼ね備えた独自の制御方式を採用しています（図1）。こ
の制御方式により、5mA∼1Aの負荷で85%の効率が実現
されます。
従来のPFMコンバータと同様、出力がリファレンス
電圧より低いことを電圧コンパレータが検出すると、
外部PチャネルパワーMOSFETがオンになります。し
かし、従来のPFMコンバータとは異なり、スイッチン
グはスイッチ電流制限(210mV/R SENSE)及び単安定マル
チバイプレータで設定されるオン時間/オフ時間制限
の組合せによって制御されます。一旦オンになった
MOSFETは以下のいずれかの条件が満たされるまで
オンに留まります。
1) 最大オン時間制限(16µs)に到達、あるいは
2) ス イ ッ チ 電 流 が（ 電 流 検 出 抵 抗 で 設 定 さ れ た）
制限に到達。
一旦オフになると、通常スイッチは2.3µs(min)間オフの
状態を保ちます。そして、出力がV REF 及びフィード
バック分圧器ネットワークで決定されたレベルより低
くなるまでオフに留まります。
_______________________________________________________________________________________
9
MAX774/MAX775/MAX776
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
VIN
VIN
C2
0.1µF
C1
150µF
1 OUT
3
2
4
V+
1
5
MAX774
SHDN MAX775 CS 6
MAX776
FB
R2
R1
0.07Ω
EXT
C1
150µF
Q1
Si9435
P
7
VOUT
3
2
C2
0.1µF
GND
8
1N5822/
MBR340
L1
22µH
C4*
V+
FB
EXT
4
REF
C3
0.1µF
INPUT
VOLTAGE (V)
MAX774
-5
3 to 15
1
MAX775
-12
3 to 8
0.5
MAX776
-15
3 to 5
0.4
VIN
V+ 5
R3
0.07Ω
C1
150µF
C2
0.1µF
R1
C3
0.1µF
3 SHDN MAX774
2
4
FB
REF
MAX775 CS 6
MAX776
7
EXT
GND
8
L1
22µH
Q1
Si9435
P
VOUT
1N5822/
MBR340
C4*
* MAX774 = 330µF, 10V
MAX775, MAX776 = 120µF, 20V
図3. 外部フィードバック抵抗を用いたブートストラッ
プ接続
軽負荷の場合、MOSFETは従来のPFMコンバータ同様、
1サイクル以上オンを維持した後にオフになります。軽
負荷時の効率を上げるために、最初の2パルスの電流制
限はピーク時の電流制限の半分に設定されています。
これらのパルスによって出力電圧が安定化範囲に入っ
た場合、MOSFETは電圧コンパレータによってオフに
保たれ、電流制限はピーク時の電流制限の半分に留ま
ります。2つの連続したパルスの後で出力電圧が安定化
範囲外であった場合、次のパルスの電流制限はフル電
10
1N5822/
MBR340
C4*
MAX775, MAX776 = 120µF, 20V
流制限に等しくなります。
図2. 固定出力電圧を用いたブートストラップ接続
R2
L1
22µH
VOUT
図4. 非ブートストラップ動作 (VIN > 4.5V)
OUTPUT
CURRENT (A)
NOTE: Si9435 HAS VGS OF 20V MAX
1 OUT
GND
8
Q1
Si9435
P
* MAX774 = 330µF, 10V
MAX775, MAX776 = 120µF, 20V
OUTPUT
VOLTAGE (V)
R3
0.07Ω
MAX775 CS 6
MAX776
7
* MAX774 = 330µF, 10V
PRODUCT
5
SHDN MAX774
R1
REF
C3
0.1µF
OUT
重負荷の場合、MOSFETはまずピーク電流値の半分で2
度スイッチングします。その後はスイッチ電流がフル
電流制限に達するまでオンに留まり、それからオフに
なります。2.3µs間オフを保った後、MOSFETは再度オ
ンになり、スイッチ電流が再びフル電流制限に達する
までオンに留まります。そして、出力が安定化範囲に
収まるまでこのサイクルが繰り返されます。
この制御方式の利点は、広範囲の入出力比及び広範囲
の負荷電流に渡って高効率を実現できることです。さ
らに、PFMコンバータの動作は一定周波数スイッチン
グではなく、安定性の基準も（PWMコンバータとは異
なり）ゆるくなっています。この結果、値の小さな外
付部品を用いることができます。
PFMコンバータの場合、PWMコンバータとは異なり、
出力電圧リップルがオシレータ周波数に集中していま
せん。したがって、リップル周波数が重要なアプリケー
ションではPWM制御方式を使用する必要があります。
しかし、その他の多くのアプリケーションではコンデン
サの容量が小さく、消費電流も低いPFM制御方式の方
が賢い選択といえます。MAX774/MAX775/ MAX776の
出力電圧リップルはかなり低く抑えることができ、例
えば、図2の回路で+5V入力から-5V、1Aを出力した場
合の出力リップルは僅か100mVです。
ブートストラップ動作と非ブートストラップ動作
図2及び図3はブートストラップモードの標準的なアプ
リケーション回路であり、図4は非ブートストラップ
モードの回路です。EXTはO U Tで駆動されるため、
ブートストラップ動作を用いるか非ブートストラップ
動作を用いるかがFETのゲート駆動電圧に直接影響し
ます。EXTはV+とV OUTの間でスイングします。ブート
______________________________________________________________________________________
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
RZ
1
OUT
GND
8
R2
2
FB
R1
4
MAX774
MAX775
MAX776
REF
0.1µF
6V ≤ VZ + VIN ≤ 10V
VOUT – VZ
> IZ
RZ
IZ = ZENER BREAKDOWN CURRENT
VZ = ZENER BREAKDOWN VOLTAGE
VIN = INPUT SUPPLY VOLTAGE
図5. ベース駆動電圧を昇圧するためにツェナーダイ
オードを用いた接続
ストラップ動作ではOUTが出力電圧(-5V、-12V、-15V)
に接続されます。非ブートストラップ動作ではOUTは
グランドに接続され、EXTはV+とグランドの間でスイン
グします。
入出力電圧差が大きい場合には、V+とV OUT間の最大定
格電圧21Vを超えないために非ブートストラップモード
を用いる必要があるかもしれません。また、外部トラ
ンジスタのV GSの最大定格にも注意してください。中間
的な電圧/電流ではブートストラップと非ブートスト
ラップの差は殆どありません。入力電圧が約4V以下の
場合は必ずブートストラップ回路を使用してください。
EXTはOUT∼V+の範囲でスイングし、外部パワーMOSFET
の駆動出力を提供します。内蔵されたフィードバック抵
抗を用いて設定された出力電圧で動作を行う場合は、
OUTの電圧は出力電圧と等しくなります。外部フィード
バック抵抗を用いる場合は、OUTはGNDあるいはV OUT
とGNDの間のいずれかの電位に設定されます。
V+とOUTの電圧差の絶対最大定格21Vは必ず守ってくだ
さい。V+と出力の差が21Vを超える場合、OUTの電位は
出力よりもプラス側に設定されなければなりません。
このため、出力電圧は外部抵抗分圧器で設定する必要
があります。
低入力電圧(<4V)の非ブートストラップ動作の場合は、
外部MOSFETの性能を十分に発揮させるためにOUTをマ
イナス電圧に設定してください。これはツェナーダイ
オードを用いてV OUT用の中間電圧を作ることで実現し
ます（図5）。
設計手順 ____________________________
出力電圧の設定
MAX774/MAX775/MAX776の 出 力 電 圧 は そ れ ぞ れ
-5V、-12V、-15Vに設定されていますが、外部分圧器
を用いてその他の値に調節することもできます。固定
された出力電圧を用いる場合はFBをREFに、そしてOUT
を出力に接続してください（図3）。この場合、出力電圧
はOUTによって検出されます。
可変出力（図3及び図4）の場合は、外部抵抗分圧器を出
力電圧とFBの間、及びFBとREFの間に接続してくださ
い。この場合、分圧された出力電圧はFBピンを通じて
検出されます。
シャットダウンと自己消費電流
外部抵抗分圧器は次の3つの場合に使用されます。
MAX774/MAX775/MAX776はバッテリ駆動アプリケー
ションの電力を節約するように設計されています。超
低電力アプリケーション用にTTL/CMOSロジックレベル
シャットダウン入力(SHDN)を備えており、シャット
ダウン時(SHDN=V+)には殆どの内部バイアス電流源及
びリファレンスがターンオフし、消費電流は僅か5µA以
下に低減します。
1) 固定値以外の出力電圧を希望する場合、
通常動作時における自己消費電流は100µA以下です。
ただし、この電流は外部スイッチトランジスタを強制
的にオフにした状態で測定されたものです。実際のア
プリケーションでは無負荷時でもフィードバック抵抗、
ダイオード及びコンデンサの漏れ電流による消費電流
が生じるため、これよりも電流が増加します。無負荷時
にはピーク電流の半分の短い電流パルスが約100ms毎に
生じます（正確な周期は実際の回路の漏れに依存します）
。
2) 入出力電圧差が21Vを超える場合、あるいは
3) 出力電圧（VOUTからGNDまで）が-15Vを超える場合。
可変動作については図3及び図4を参照してください。
フィードバックネットワークのインピーダンスは、FB
の入力バイアス電流が問題にならない程度に低くして
ください。ネットワークに10µAの電流を流した時に最
高の効率と精度が得られます。(VREF -VFB)/R1=10µAの
式でV REF = 1.5V、V FB = 0Vであれば、R1は150kΩにな
ります。次に以下の手順でR2を算出します。
R2 _______
VOUT
___
=
R1
VREF
VOUT
______
( あ るいは
= 10µA)
R2
______________________________________________________________________________________
11
MAX774/MAX775/MAX776
EXT駆動電圧
VOUT
0.1µF
RSENSE = 0.06Ω
2000
1500
1000
RSENSE = 0.07Ω
RSENSE = 0.08Ω
500
0
RSENSE = 0.09Ω
VOUT = -5V
3 4
5 6
1000
VOUT = -12V
800
RSENSE = 0.05Ω
RSENSE = 0.06Ω
RSENSE = 0.07Ω
600
MAX775-FIG07
RSENSE = 0.05Ω
MAXIMUM OUTPUT CURRENT (mA)
MAX775-fig6
2500
MAXIMUM OUTPUT CURRENT (mA)
MAX774/MAX775/MAX776
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
400
RSENSE = 0.08Ω
RSENSE = 0.09Ω
200
0
7
8
9 10 11 12 13 14 15
3
INPUT VOLTAGE (V)
4
5
6
7
INPUT VOLTAGE (V)
8
9
図6. MAX774の最大出力電流対入力電圧(VOUT = -5V)
図7. MAX775の最大出力電流対入力電圧(VOUT = -12V)
インダクタの選択
です。放射ノイズを最小限に抑えるためにトロイド、
ポットコアあるいはシールドボビンインダクタを使用
してください。フェライトコア（あるいは相当品）を備
えたインダクタが推奨されます。インダクタの飽和電
流定格はILIM(max)よりも大きくしてください。
実用的なインダクタ値の範囲は10µH∼50µHです。最大
インダクタ値は特に重要ではありません。│V OUT│と
V+の比が大きく、電流も最大の場合、ピーク電流が電
流制限に達しないほど大型のインダクタを使用するの
は好ましくありません。すなわち、
[V+(min) - VSW(max)] x 12µs
L(max) ≤ _______________________________
ILIM(max)
これは次の式が成立つ場合にのみ重要です。
VIN
1
VOUT
6
_______ < —
t OFF(min)
= ___________
t ON(max)
これよりもさらに重要なのは、電流制限コンパレータ
が応答できる速さをはるかに超えて電流が増加してし
まうほど小型のインダクタを使用するのは望ましくな
いということです。こうなった場合、無駄が増えて効
率が低下します。最小インダクタ値は次式で計算して
ください。
[V+(max) - VSW(min)] x 0.3µs
L(min) ≥ _______________________________
δ(I) x ILIM(min)
ここでLの単位はµH、0.3µsはコンパレータが応答する
ために十分な時間、ILIMは電流制限（「電流検出抵抗」の
項を参照）、そしてδ(I)はオーバーシュートの許容値(%)
です。例えば、図2の回路は3Aのピーク電流を用いてい
ます。15%のオーバーシュートを許容し、最大入力電圧
が15Vであるとすると、L(min)は16µHになります。Lの
実際値がこの制限より高くてもこの回路の動作には殆
ど影響ありません。
DC抵抗の低いコイルを用いることで効率を向上させる
ことができます。抵抗が30mΩ以下のコイルも入手可能
12
ダイオードの選択
これらのICはスイッチング周波数が高いため、高速整流
器を必要とします。1N5817∼1N5822ファミリ等のショッ
トキーダイオードが推奨されます。平均電流定格が
ILIM (max)に等しいかそれ以上で電圧定格がV IN (max) +
VOUTよりも高いダイオードを使用してください。
ショットキーは漏れ電流が大きいため、高温のアプリ
ケーションには不適切な場合があります。このような
場合は、高速シリコンダイオードを使用することがで
きます。高温でかつ重負荷のアプリケーションでは、
ショットキーの利点である順方向電圧の低さが、高漏
れ電流の欠点を十分に補う場合があります。
電流検出抵抗
電流検出抵抗はピークスイッチ電流を210mV/RSENSEに
制限します。ここでRSENSEは電流検出抵抗の値、210mV
は電流検出コンパレータのスレッショルドです(「電気
特性」の項の「電流制限トリップレベル」を参照)。
ピーク電流を低くすることで最大限の効率を達成し、
外付部品のサイズとコストを低減することができます。
しかし、出力電流はピーク電流の関数になっているた
め、制限値をあまり低く設定しないでください。必要
な負荷電流に対応する検出抵抗については図6∼図9を
参照してください。検出抵抗を決定することでピーク
電流も決まります。
______________________________________________________________________________________
500
400
300
200
RSENSE = 0.08Ω
RSENSE = 0.09Ω
600
MAX776-FIG09
600
800
MAXIMUM OUTPUT CURRENT (mA)
MAXIMUM OUTPUT CURRENT (mA)
VOUT = -15V
RSENSE = 0.05Ω
RSENSE = 0.06Ω
RSENSE = 0.07Ω
VOUT = -24V
RSENSE = 0.05Ω
RSENSE = 0.06Ω
RSENSE = 0.07Ω
400
200
RSENSE = 0.08Ω
RSENSE = 0.09Ω
0
100
3
4
5
6
INPUT VOLTAGE (V)
7
図8. MAX776の最大出力電流と入力電圧の関係
(VOUT = -15V)
適切な電流検出抵抗を選択するためには以下の2段階の
手順に従ってください。
1) 次の各項目を決定します。
•入力電圧範囲、V+
•最大（絶対）出力電圧、VOUT
•最大出力電流、ILOAD
例えば、V+の範囲を4V∼6Vとし、V OU T = -24V、IOUT =
150mAを選択するとします。
2) 次に、図9を参照して出力電流が（最低の入力電圧
で）必要条件を満たす最低の電流制限の曲線を見
つけます。
この例では4V入力、-24V出力でIOUT > 150mAの曲線が
必要です。
RSENSE = 80mΩの曲線（図9）では、4V入力での出力電流
は約125mAにしかなりません。したがって、次の
RSENSE = 70mΩの曲線を見てみます。この曲線はV+ =
4V、V OUT = -24VでIOUT > 150mAです。この場合の電流
制限は0.210V/0.070Ω = 3Aです。これらの曲線はワー
ストケースのインダクタ(±10%)及び電流検出トリップ
レベルを考慮に入れていますが、検出抵抗の許容誤差
は考慮していません。スイッチのオン抵抗は70mΩです。
標準的な巻線及び金属皮膜抵抗はインダクタンスが高
いため、性能に悪影響を与えます。金属皮膜抵抗は通
常セラミック棒の上に螺旋上に蒸着されるため、イン
ダクタンスが比較的高くなります。表面実装（又はチッ
プ）抵抗はインダクタンスが非常に小さく、電流検出抵
抗に適しています。スルーホール抵抗を使用する場合
3 4
5 6
7 8 9 10 11 12 13 14 15
INPUT VOLTAGE (V)
図9. MAX774/MAX775/MAX776の最大出力電流と入
力電圧の関係(VOUT = -24V)
は、金属バンドをU字形にしてインダクタンスを10nH以下
（金属皮膜抵抗の10分の1）に抑えたワイヤ抵抗がIRC社
から提供されています。これらの抵抗は5mΩ∼0.1Ωの
範囲で提供されています。
外部スイッチングトランジスタ
MAX774/MAX775/MAX776が駆動できるのは、Pチャネ
ルのエンハンスメントモードMOSFETトランジスタのみ
です。パワートランジスタの選択は入出力電圧、ピー
ク電流定格、オン抵抗、ゲート・ソース間スレッショ
ルド及びゲート容量に基づいて行われます。ドレイン
からソースへの電圧定格は、V+ - V OUT（入出力電圧
差）よりも大きくなければなりません。ゲートからソース
への電圧定格はV+（ソース電圧）とEXTの最大マイナス
スイングの絶対値の和よりも大きくなければなりま
せん。ブートストラップ動作では、EXTのマイナスの
最大スイングはV OUTです。非ブートストラップ動作で
は、これはグランドあるいはその他のマイナス電圧に
なります。ゲート容量は通常は問題になりませんが、
最大の効率を得るためには1nF以下が望ましいです。最
大限の効率を実現するためには、ピーク電流でのオン
抵抗が非常に低く、しかもその電流に対応できるだけ
の能力を持っているMOSFETが必要です。標準動作回路
で 使 用 さ れ て い る ト ラ ン ジ ス タ は V G S = -10V で の
ドレイン・ソース間のオン抵抗が0.07Ω、ドレイン・
ソース電圧制限が30Vです。
表1にMAX774/MAX775/MAX776に適したスイッチング
トランジスタのメーカが記載されています。
______________________________________________________________________________________
13
MAX774/MAX775/MAX776
700
MAX776-FIG08
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
MAX774/MAX775/MAX776
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
表1.
部品メーカ
SUPPLIER
PHONE
FAX
Coiltronics
(407) 241-7876
(407) 241-9339
Gowanda
(716) 532-2234
(716) 532-2702
INDUCTORS
Sumida USA
(708) 956-0666
(708) 956-0702
Sumida Japan
81-3-3607-5111
81-3-3607-5144
Kemet
(803) 963-6300
(803) 963-6322
Matsuo
(714) 969-2491
(714) 960-6492
Nichicon
(708) 843-7500
(708) 843-2798
Sanyo USA
(619) 661-6835
(619) 661-1055
Sanyo Japan
81-7-2070-6306
81-7-2070-1174
Sprague
(603) 224-1961
(603) 224-1430
United Chemi-Con
(714) 255-9500
(714) 255-9400
Motorola
(800) 521-6274
(602) 952-4190
Nihon USA
(805) 867-2555
(805) 867-2556
Nihon Japan
81-3-3494-7411
81-3-3494-7414
Harris
(407) 724-3729
(407) 724-3937
International Rectifier
(310) 322-3331
(310) 322-3332
Siliconix
(408) 988-8000
(408) 970-3950
CAPACITORS
DIODES
POWER MOSFETS
CURRENT-SENSE RESISTORS
IRC
(704) 264-8861
(704) 264-8866
コンデンサ
出力コンデンサ（図2、3、4のC4）はサイズ、リップル
及び出力電圧の必要条件を満たしたものを選択してく
ださい。必要なサイズがない場合はコンデンサを並列
に接続してください。こうすることで容量を増加させ
ることができるだけでなく、コンデンサのESR（リップ
ルの主因）を低減させることができます。ESRが0.07Ω
の330µFタンタル出力フィルタを用いて5V入力から
-5V、1Aを出力したときの出力リップルは120mVpp(typ)です。軽負荷のアプリケーションあるいは大きな
出力リップルに耐えることのできるアプリケーション
ではより小さなコンデンサを使用することができます。
14
C4の値はスイッチオン時に蓄積する電荷ができるだけ
少なくなるように選択します。リップルの大きさを容
量の関数として表現すると次式のようになります。
VOUT x IOUT x ESR
IOUT x tOFF(min)
∆Vp-p = _____________________ + _________________
C
VIN
この式を使用するときは必ずスイッチング周波数での
容量を使用して計算してください。図2、図3及び図4の
330µFタンタルコンデンサは、200kHzでの容量が10分
の1に低下することがあり、そうなった場合にリップル
電圧の計算に大きく影響してきます。
バイパス及びフィルタコンデンサのESRも効率に影響を
与えます。フィルタコンデンサを2倍にするか、あるい
は低ESRコンデンサを用いることで高性能を実現できま
す。コンデンサのリップル電流定格はピーク電流に等
しくなければなりません。
現在提供されている最小の低ESR SMTコンデンサは
Spragueの595Dシリーズです。SanyoのOS-CON有機半導
体スルーホールコンデンサもESRが低く、特に低温で効
果的です。表1にメーカの電話番号が記載されています。
PCボードのレイアウトと接地
電流レベルが高く、スイッチング波形が高速であるた
め、適切なPCボードのレイアウトが重要です。次のよ
うにして星型接地方式を使用してください。
MAX774/MAX775/MAX776のGNDピン、インダクタ、
出力コンデンサ及び入力バイパスコンデンサのグラン
ドリードを、素子にできるだけ近い一点にまとめて接
続します。また、入力C2（図3及び図4）も素子にできる
だけ近いところに取付けてください。
外部抵抗分圧器（図3及び図4）を用いる場合は、FBから抵
抗へのトレースをできるだけ短くする必要があります。
______________________________________________________________________________________
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
PART
TEMP. RANGE
PIN-PACKAGE
MAX775CPA
0°C to +70°C
8 Plastic DIP
MAX775CSA
MAX775C/D
MAX775EPA
MAX775ESA
MAX775MJA
MAX776CPA
MAX776CSA
MAX776C/D
MAX776EPA
MAX776ESA
MAX776MJA
0°C to +70°C
0°C to +70°C
-40°C to +85°C
-40°C to +85°C
-55°C to +125°C
0°C to +70°C
0°C to +70°C
0°C to +70°C
-40°C to +85°C
-40°C to +85°C
-55°C to +125°C
8 SO
Dice*
8 Plastic DIP
8 SO
8 CERDIP
8 Plastic DIP
8 SO
Dice*
8 Plastic DIP
8 SO
8 CERDIP
チップ構造図 ________________________
OUT
GND
EXT
FB
.109"
(2.769mm)
CS
SHDN
* Contact factory for dice specifications.
REF
V+
0.080
(2.032mm)
TRANSISTOR COUNT: 442;
SUBSTRATE CONNECTED TO V+.
パッケージ _________________________________________________________________
DIM
E
A
A1
B
C
D
E
e
H
h
L
α
H
INCHES
MAX
MIN
0.069
0.053
0.010
0.004
0.019
0.014
0.010
0.007
0.197
0.189
0.157
0.150
0.050 BSC
0.244
0.228
0.020
0.010
0.050
0.016
8˚
0˚
MILLIMETERS
MIN
MAX
1.35
1.75
0.10
0.25
0.35
0.49
0.19
0.25
4.80
5.00
3.80
4.00
1.27 BSC
5.80
6.20
0.25
0.50
0.40
1.27
0˚
8˚
21-325A
h x 45˚
D
α
A
0.127mm
0.004in.
e
A1
C
L
8-PIN PLASTIC
SMALL-OUTLINE
PACKAGE
B
______________________________________________________________________________________
15
MAX774/MAX775/MAX776
型番（続き）__________________________
MAX774/MAX775/MAX776
-5V/-12V/-15V/可変出力、高効率
低消費、インバーティング DC-DCコントローラ
パッケージ _________________________________________________________________
DIM
D1
A
A1
A2
A3
B
B1
C
D
D1
E
E1
e
eA
eB
L
α
E
E1
D
A3
A
A2
L
A1
INCHES
MAX
MIN
0.200
–
–
0.015
0.175
0.125
0.080
0.055
0.022
0.016
0.065
0.050
0.012
0.008
0.390
0.348
0.035
0.005
0.325
0.300
0.280
0.240
0.100 BSC
0.300 BSC
0.400
–
0.150
0.115
15˚
0˚
MILLIMETERS
MIN
MAX
–
5.08
0.38
–
3.18
4.45
1.40
2.03
0.41
0.56
1.27
1.65
0.20
0.30
8.84
9.91
0.13
0.89
7.62
8.26
6.10
7.11
2.54 BSC
7.62 BSC
–
10.16
2.92
3.81
0˚
15˚
21-324A
α
8-PIN PLASTIC
DUAL-IN-LINE
PACKAGE
C
e
B1
B
eA
eB
販売代理店
〒169 東京都新宿区西早稲田3-30-16（ホリゾン1ビル）
TEL. (03)3232-6141
FAX. (03)3232-6149
Maxim cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in a Maxim product. No circuit patent licenses are
implied. Maxim reserves the right to change the circuitry and specifications without notice at any time.
16 __________________Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 (408) 737-7600
© 1993 Maxim Integrated Products
is a registered trademark of Maxim Integrated Products.