電源Vol.2 - リニアテクノロジー

熱抵抗と電気抵抗
電源用の I C やパワーアンプを使う機器を設計する場合、デバイ
ところで、同図で、横軸を電流に、縦軸を電圧降下に置き換える
と、図中の直線の傾斜は電気抵抗を表していることになります。
スメーカの推奨回路や回路シミュレータが充実してきたことで、
このことから、電気抵抗と熱抵抗の置き換えができることに気づ
使用する回路やデバイスは比較的簡単に決定できるようになりま
くはずです。つまり、
した。ところが、実装を考える段になると、熱の問題を考慮しな
ければならず、普段パワーデバイスを扱うことがない技術者の場
合、手が止まってしまうことがあるようです。
パワー回路の熱設計では、デバイスの損失（発熱量）とジャンク
ション、ケース、周囲など各部の温度、そしてデバイスやヒート
シンクの放熱特性を元に設計を進めます。この際に、放熱の特性
を表す量として「熱抵抗」という名のパラメータが登場します。
熱抵抗は、電気量ではありませんが、電子技術者の場合は、熱抵
抗を理解することで、熱の問題を電気回路に置き換えて考えるこ
電圧降下 ＝ 電気抵抗 × 回路電流 （オームの法則）
温度上昇 ＝ 熱 抵 抗 × 電力損失
という対応関係が成り立ちます。電力損失という表現では電気
の問題と混同しやすいと思うならば、発生熱量と言い換えれば良
いでしょう。ちなみに、技術者のセンスとして、オームの法則を、
I ＝ E / R と理解するか E ＝ I R と理解するかは時と場合によりま
すが、覚える関係はひとつです。温度上昇・電力損失・熱抵抗
3 者の関係も同じことが言えます。
とができるというメリットがあります。
熱抵抗と電気抵抗
熱抵抗とは、1 Ｗ の電力で温度が何度上がるかを示した量です。
したがって、熱抵抗が小さいとは、放熱性が良く電力を加えてて
もあまり温度が上がらないことを意味し、反対に熱抵抗が大きい
とは、少しの電力ですぐに温度が上がってしまうことを意味します。
例えば、無限大の放熱板の熱抵抗はゼロです。また、小さなパッ
ケージに入ったデバイスの熱抵抗は大きくなります。この関係を
示したのが右の図です。図中の線の傾きが熱抵抗を表しています。
、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。
ThinSOTはリニアテクノロジー社の商標です。
︵
電
圧
降
下
［
V
］
︶
温
度
上
昇
［
˚C
］
高抵抗
低抵抗
電力損失［W］
（電流［A］）
サーマル･レギュレーション装備、
モノリシック･リニアL i-Ionバッテリチャージャ
1 セル Li-Ion 用の完全なリニアチャージャ
＊
過熱の恐れなく最大充電レートを実現（サーマル ･ レギュレーション）
外付けの MOSFET 、センス抵抗、ブロッキング ･ ダイオード不要
最大 1.5 A の充電電流
ガス・ゲージに有用な充電電流モニタ ＊
C/ 10 充電電流検出出力
L T C ® 1 7 3 3 は、L i - Ion バッテリ用スタンドアロン定電流／定
電圧リニアチャージャです。サーマル･フィードバックによって
高電力動作時や高周囲温度条件下で、チップの温度を制限
しながら高い電流で充電可能です。MOSF E T 内蔵で外付
けの電 流センス抵 抗やブロッキング･ダイオードが 不 要です。
充電電流と充電時間は、1 個の抵抗とコンデンサでそれぞれ
外部設定でき、N T C 温度検知、C/10 検出回路、A C 検出
ロジック、4.1 V/4.2 Vピン選択、バッテリ低下時の充電調節
（トリクル充電 ）などの機能も搭載しています。
VIN = 5V
8
2
SEL
VCC
4.7µF
BAT
IBAT = 1A
9
4.2V
LTC1733
4
TIMER
PROG
GND
NTC
5
6
0.1µF
7
1-CELL
Li-Ion
BATTERY*
1.5k
1%
＊U.S.Patent No.6,522,118
▲ スタンドアローン Li - I o n バッテリチャージャ
SOT- 23、サーマル･レギュレーション機能付き
スタンドアローンリニアL i-Ionバッテリチャージャ
プログラマブル充電電流：800 ｍ A 最大
外付け MOSFET 、センス抵抗、ブロッキング・ダイオード不要
1 セル Li-Ion バッテリ向けの ThinSOT ™ パッケージ
過熱のリスクなしに最大充電レートを実現（サーマル・レギュレーション）
VIN
USB ポートから直接 1 セル Li-Ion バッテリを充電
4.5V TO 6.5V
トリクル充電なし（ LTC 4054 X ）
1µF
L T C 4 0 5 4は、1 セルの L i - Ion バッテリ用の完全な定電流／
定電圧リニアチャージャです。超小型の ThinSOT パッケー
ジで外付け部品が少ないので、LT C 4054 は特に携帯アプリ
ケーションに適しています。さらに、L T C 4 0 5 4 は U S B 電源
規 格の中で動 作 するように設 計されています。他の機 能と
して充 電 電 流モニタ、低 電 圧ロックアウト、自動 再 充 電 、そ
してステータスピンによる充電終了と入力電圧ありの表示が
あります。
4
VCC
BAT
LTC4054-4.2
PROG
3
600mA
5
GND
4.2V
Li-Ion
BATTERY
1.65k
2
▲ 600mA 1 セル Li-Ion チャージャ
T hinSOTの終了機能付き
リニアL i-Ionバッテリチャージャ
プログラム可能な充電終了タイマ
センス抵抗やブロッキング・ダイオードが不要
USB 電源からの充電に適合
プログラム可能な充電電流：200 mA ∼ 700 mA
過電流／過熱に対する自己保護機能
バッテリ低下時の充電調節（トリクル充電）
PCB ソリューションの総面積（ 700 mA ）：わずか 75 mm 2
VIN
4.5V TO 6.5V
L T C 4 0 5 6 は、プログラム可 能な終了タイマを搭 載した、低
コストの定電流／定電圧 1 セルL i - Ion バッテリチャージャで、
数個の外付け部品を使用するだけです。充電電流と充電時
間は 1 本の抵抗とコンデンサでそれぞれ外部設定できます。
シャットダウン･モードとスリープ・モードのどちらでもバッテリ
から流出する電流はほぼゼロです。バッテリ低下時の充電調
節（トリクル充電）
、低電圧充電電流制限、自動再充電、充電
状態出力などの機能も搭載しています。
1
8
CHARGE
STATUS
7
1µF
1µF
5
1.3k
LTC4056
VCC
ISENSE
CHRG
DRIVE
TIMER/SHDN
BAT
2
700mA
3
ZXT1M322
6
+
PROG
GND
▲ LT C 4056-4.2 標準的応用例
データシートと評価サンプルについては、当社Webサイトまたは販売代理店にお問い合わせください。
1-CELL
4.2V Li-Ion
サーマル･レギュレーション装備、
USB互換 L i-Ionバッテリチャージャ
1 セル Li-Ion バッテリを USB ポートから直接充電
外付け MOSFET 、センス抵抗、ブロッキング・ダイオードが不要
プログラム可能な充電終了タイマ
USB PORT
1 % 精度のプリセット充電電圧
4.35V TO 5.5V
C/ 10 充電電流検出出力
熱特性が改善された小型 10 ピン MSOP パッケージ
2
VCC
BAT
9
+
LTC4053-4.2
4
LTC4053 は、パワー MOSFETを内蔵し、外付けセンス抵抗
やブロッキング・ダイオードが不要です。サーマル･レギュレー
ションによって充電電流を自動調整し、中断なしに最大レート
で充電できます。充電電流と時間は 1 個の抵抗とコンデンサ
で外部設定できます。入力電源を取り外すと自動的に低電流
のスリープ･モードになり、流出電流は 5 µA 以下になります。
N T C 温度検知、C/10 検出回路、A Cアダプタ検出ロジック、
トリクル充電などの機能も搭載しています。
4.7µF
TIMER
SHDN
8
GND NTC PROG
5
6
7
0.1µF
SYSTEM
LOAD
Li-Ion
BATTERY
SUSPEND
3.74k
USB CONTROL
µC
100mA/
500mA
15k
▲ USB 給電スタンドアローン Li-Ion チャージャ
4 A、高効率、スタンドアローン・バッテリチャージャ
Li-Ion 2 ∼ 4 セル（ LTC 4006 ）、3 ∼ 4 セル（ LTC 4007 ）、汎用（ LTC 4008 ）
高い変換効率：最大 96 %
充電電圧精度：± 0.8 % 、プログラム可能な充電電流
A C アダプタ電流制限により、最大充電レートを実現
広い入力電圧範囲：6 V ∼ 28 V
細型 SSOP：16 ピン（ LTC 4006 ）
、24 ピン（ LTC 4007 ）
、20 ピン（ LTC 4008 ）
LTC4006 ･ LTC4007は、2セル、
3 セルまたは 4 セルL i - Ion バッ
DCIN
0V TO 28V
テリ用、L T C 4 0 0 8 は汎用の完
3A
全な定電流／定電圧チャージャ・
VLOGIC
コントローラです。このPWMコン
CHG
トローラは同期整流式、準固定
ACP
周波数、一定オフタイム・アーキテ
CHARGING
CURRENT MONITOR
クチャを採用しており、セラミック・
コンデンサを使用した場合でも
THERMISTOR
可聴ノイズを生成しません。充電
10k
NTC
電流は1 本のセンス抵抗とプログ
ラミング抵抗を使用してプログラ
ムできます。外付け抵抗でプロ
グラムされるタイマによって総充
電時間を設定します。
INPUT SWITCH
0.1µF
5k
32.4k
309k
TIMING
RESISTOR
(~2 HOURS)
CHG
CLP
ACP/SHDN
CLN
IMON
TGATE
NTC
BGATE
ITH
6k
0.033Ω
15nF
20µF
10µH
0.025Ω
BATTERY
PGND
RT
0.0047µF
0.47µF
INFET
DCIN
100k
LTC4006
20µF
CSP
BAT
GND
0.12µF
▲ 4A Li-Ion バッテリ
T hinSOTのUSBパワー・マネージャ
USB 周辺機器とバッテリチャージャ間の総電力を管理
最小の電圧降下（ 500 mA で 100 mV ）
超低バッテリ流失：1 µ A
逆電流ブロッキング・ダイオードが不要
弊社リニア・バッテリチャージャとの互換性
高さの低い（ 1 mm ）ThinSOT パッケージ
L T C 4 4 1 0 は、U S B ポートに接続されているU S B 1 . 0 および
2.0 準拠の携帯機器を動作させたまま、そのバッテリを充電
することが可能です。L T C 4 4 1 0 は U S B 周辺負荷の増加に
比例してバッテリ充電電流を低減し、MOD Eピンの状態に
応じて、総電流を500mAまたは 100mA 以下に抑えることが
できます。逆電流防止、サーマル・シャットダウン、U S B 一時
停止モードによる低消費電流（ 500mA モードで 80µA）があり
ます。
100mA 500mA
4.35V TO 5.5V
FROM
USB
VIN
4.7µF
GND
4.7µF
LTC4410
CHP
USBP
IRLML6401
1Ω
OFF ON
SYSTEM POWER
SUPPLY
VOUT
MODE
3.4k
1%
SHDN
PROG
VCC
TIMER
1M
BAT
NTC
LTC4053
GND
1-CELL
Li-Ion
0.1µF
USB
LTC4410
MODE
MODE
500mA
1
100mA
0
SUSPEND
1
LTC4053
SHDN
1
1
0
▲ USB 給電バッテリチャージャおよびパワー・マネージャ
www. linear -tech.co. jp/
TIMELY NEWS
ここに掲載した技術情報は一部です。
リスト内の情報や製品のデータシート、その他の技術資料は、すべて当社のWebサイトよりご覧いただけます。
www. l i near - tech.co. j p/
DN 320
USBからのバッテリチャージを簡単にする 新しいIC
DN 283
Li-Ionリニアチャージャによる、PC
DN 250
実装面積と外付部品点数が少ない低コスト SOT-23 Li-Ion バッテリチャージャ
DN 242
PWMスイッチャにインタフェースする Li-Ion 充電終了 IC
DN 239
Li-Ion バッテリ用 超小型低損失バッテリチャージャ
ボードの温度を85˚Cに制限した高速、全電流充電
Linear Technology Chronicle 2003 年 6月 Vol. 12 No.6
ハンドヘルド・アプリケーション向け パワーマネージメントおよびワイヤレス・ソリューション
Linear Technology Chronicle 2003 年 3月 Vol. 12 No.2
バッテリチャージャ
Linear Technology Magazine 2002 年 12月 Vol. 12 No.4
英語
理想ダイオードコントローラが電力ORアプリケーションで ダイオードのエネルギー損失を解消
Linear Technology Magazine 2002 年 5月 Vol. 12 No.2
英語
LTC1733：サーマル・レギュレーションによる オーバヒートの心配がない最大レート でのLi-Ion 充電