Comments
Description
Transcript
LTC1559 - 固定出力バックアップ・バッテリ・コントローラ
LTC1559-3.3/LTC1559-5 固定出力バックアップ バッテリ・コントローラ 特長 概要 ■ LTC®1559は1個のNiCdセルを使用して3.3Vまたは5Vの バックアップ電源を構築するのに必要なすべての機能を 提供するバックアップ・バッテリ・コントローラです。 1.2Vから3.07V/4.63V昇圧コンバータ、インテリジェント 2ステージ・バッテリ充電器、自動バックアップ切替え、お よびマイクロプロセッサ・リセット発生器を内蔵してい ます。昇圧コンバータは同期スイッチング・アーキテク チャを使用して標準で70％の効率を達成し、小型NiCdセ ルからのバックアップ時間を最大にしています。 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ SO-8、16ピンGNまたはSOパッケージの完全なバッ テリ・バックアップ・システム 単一1.2V NiCdボタン・セルから固定バックアップ電 圧(3.07V/4.63V)を生成 主電源からバックアップへの自動切替え 最小100mWの出力電力 NiCdバッテリの自動高速再充電 プログラム可能なNiCdトリクル充電電流 スマートNiCdチャージャによって再充電時間を短縮 し、バックアップ後のシステム効率を向上 起動およびプッシュ・ボタン・リセット発生器内蔵 VCC監視機能 VCC＝1V時でのリセットを保証 短絡保護回路内蔵 サーマル・リミット内蔵 LTC1559の自動バックアップ切替え方式は、ホスト・シス テムからの干渉が最小限ですみ、ホストにフィードバッ クして、バックアップ状態にあるシステムの負荷を最小 限に抑えます。VCCフォールト検出器とリセット発生器 を内蔵しているため、ほとんどのアプリケーションで、別 にマイクロプロセッサ監視チップは必要ありません。 アプリケーション ■ ■ ■ ■ 内蔵NiCd充電器は、内部ガス・ゲージを使用して高速 再充電時間を短くし、またバックアップ・セルの過充電 を防止することによって、システム効率を改善し、バッ クアップ・セルの寿命を延長します。LTC1559はバック アップ・セルの自己放電損失を補償する、ユーザがプロ グラム可能なトリクル充電電流を供給します。 ノートブック・コンピュータ パームトップ・コンピュータ/PDA 携帯機器 バッテリ電源機器 LTC1559はSO-8、16ピンGN、または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。 標準的応用例 バックアップ時間と VBAK出力負荷電流 *L1 22µH + C1 1µF S1 RESET MAIN BATTERY 4.5V TO 28V †LTC1435 R1 68k 1 8 SW VBAK 7 2 VCC GND 3 CTL LTC1559-3.3 6 BACKUP 4 5 PS RESET 800 + R2 100k SYSTEM µP Q1 + C3 P-MOSFET 100µF Si9424DY VOUT 10V 3.3V AT NORMAL MODE * SUMIDA CD54-22µH 3A VBAK ** PANASONIC P-11AAH 33mA (3.07V) AT BACKUP MODE † CONSULT LTC1435 DATA SHEET FOR >33mA (3.3V) AT NORMAL MODE 1559 TA01 APPLICATION CIRCUIT INFORMATION SYNCHRONOUS BUCK REGULATOR VBAK = 3.07V NiCd CELL = P-11AAH (110mA Hrs) 700 C2 1µF BACKUP TIME (MINUTES) **BACKUP BATTERY 1.2V NiCd 600 500 400 300 200 100 0 0 5 20 30 15 25 10 VBAK LOAD CURRENT (mA) 35 1559 TA02 4-156 LTC1559-3.3/LTC1559-5 絶対最大定格 (Note 1) 端子電圧 VCC ..........................................................................6V VBAK ...................................................................... 12V SW ....................................................................... 14V 他のすべてのピン ....................... −0.3V∼VCC＋0.3V SW入力電流 ........................................................ 500mA VBAK出力電流 ................................................... 短絡保護 動作周囲温度範囲 ........................................ 0℃ ∼ 70℃ 接合部温度 ............................................................ 125℃ 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 SW 1 8 VBAK GND 2 7 VCC CTL 3 LTC1559CS8-3.3 LTC1559CS8-5 6 BACKUP PS 4 5 RESET S8 PACKAGE 8-LEAD PLASTIC SO S8 PART MARKING TJMAX = 125°C, θJA = 130°C/ W 155933 15595 TOP VIEW SW 1 16 VBAK SW 2 15 VBAK PGND 3 ORDER PART NUMBER LTC1559CGN-3.3 LTC1559CGN-5 LTC1559CS-3.3 LTC1559CS-5 14 VCC GND 4 13 BACKUP CTL 5 12 RESET SHDN 6 11 RESET PS 7 10 NC NC 8 9 4 LOBAT GN PACKAGE S PACKAGE 16-LEAD PLASTIC SSOP 16-LEAD PLASTIC SO TJMAX = 125°C, θJA = 110°C/ W (GN) TJMAX = 125°C, θJA = 110°C/ W (S) インダストリアルおよびミリタリ・グレードに関してははお問い合わせください。 電気的特性 SYMBOL 注記がない限り、VBAT＝1.2V、TA＝0℃∼ 70℃ PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 3.5 5.5 V V V Battery Backup Switching VCC Operating Voltage Range VBAT Backup Battery Cell Voltage IVCC Quiescent Supply Current (Note 2) IBAT Peak Inductor Current (Backup) IBAT(SHDN) Battery Standby Current LTC1559-3.3 LTC1559-5 ● ● 2.900 4.400 ● 1.0 1.2 1.5 155 250 µA 80 225 165 330 225 445 mA mA 0.1 15 µA ● Boost Converter in Low Current Mode (Note 7) Boost Converter in High Current Mode (Note 7) ● ● VCC = 0V ● 50 µA VBAK(ON) VCC Backup Request/Booster Assertion Trip Point (Note 4) LTC1559-3.3 LTC1559-5 ● ● 3.011 4.475 3.070 4.625 3.127 4.775 V V VBAK(OFF) VCC Backup Deassertion Trip Point (Note 4) LTC1559-3.3 LTC1559-5 ● ● 3.061 4.550 3.119 4.700 3.176 4.850 V V VLOBAT1 Low VBAT Detect (Note 3) ● 0.95 1.00 1.05 V VUVLO(ON) VCC UVLO Trip Voltage (Note 4) LTC1559-3.3 LTC1559-5 ● ● 2.904 4.400 3.003 4.550 3.102 4.700 V V VUVLO(OFF) VCC UVLO Trip Voltage (Note 4) LTC1559-3.3 LTC1559-5 ● ● 3.061 4.550 3.119 4.700 3.176 4.850 V V IVCC(SHDN) Supply Current During Shutdown (Note 3) ● 4-157 LTC1559-3.3/LTC1559-5 電気的特性 SYMBOL 注記がない限り、VBAT＝1.2V、TA＝0℃∼ 70℃ PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 0.85 0.9 0.95 V 16 21 mA 2 mA UVLO Reset Monitor VLOBAT2 VBAT UVLO Trip Voltage (Note 5) ● Backup Battery Charger ICHGF Battery Charge Current During Fast Recharge ● 11 ICHGT User-Programmable Trickle Charge Current Range ● 0.05 QRECH Fast Recharge Factor (Note 6) QTRK Nominal Trickle Charge Multiplier Factor VCTL(CLAMP) CTL Clamp Voltage in Trickle Mode 1.35 1.6 1.85 C/C A/A ICHGT = 1mA ● 8 10 12 ICHGT = 1mA ● 0.45 0.5 0.55 V 250 mV 20 26 1.10 1.8 3.4 sec 50 115 80 185 150 345 µs ms mV Push-Button Reset VCTL CTL Input Threshold t CTL CTL Input Low Time (Debounce Time) ms Reset Timer t HRESET Push-Button Duration for Hard Reset tRST RESET Pulse Width VCTL Low for < t HRESET (Soft Reset) VCTL Low for > t HRESET (Hard Reset) ● ● VRST1 RESET Output Voltage VCC = 1V, ISINK = 10µA ● 5 200 VRST RESET Output Voltage VCC = 4.25V, ISINK = 1.6mA ● 0.1 0.4 ISC RESET Output Current Output Source Current VCC = 3.3V Output Source Current VCC = 5V 10 20 mA mA Short-Circuit Current Output Sink Current VCC = 3.3V Output Sink Current VCC = 5V 20 40 mA mA TA = 25°C 90 mV 7.5 µs V PS Comparator VHYST Comparator Threshold Hysteresis Internal VCC Monitor Comparator tr UVLO, Comparator Propagation Delay (Rising) Shutdown Pin (Note 3) VSHDN ISHDN SHDN Input Threshold SHDN Pin Bias Current Logic Low, VIL Logic High, VIH ● ● VCC = 5V, VSHDN = 0V ● ● は全動作温度範囲の規格値を意味する。 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：消費電流はプッシュボタン・リセット間に測定される。 Note 3：16ピン・バージョンにのみ適用される。 Note 4：VBAK(ON)、VBAK(OFF)、VUVLO(ON)、およびVUVLO(OFF)スレッショルド電圧 には仕様上の許容差はあるが、設計によってオーバラップしないことが保証さ れており、製造工程でテストされている。 4-158 0.8 V V 15 µA 2 8 Note 5：低セル電圧リセットはバックアップ・モード時に、最低20µsの間 0.25V < VCTL < 0.9Vになったときにのみトリガされる。 Note 6：高速再充電係数は、高速再充電中にNiCdバッテリに再補給された電荷 とバックアップ中にNiCdバッテリから流出した電荷の比として定義される。 Note 7：LTC1559は自動的に低動作電流レベルと高動作電流レベルを切り替え る。詳細についてはアプリケーション情報を参照してください。 LTC1559-3.3/LTC1559-5 標準的応用例 出力電力とバッテリ電圧 100 80 60 40 20 125 VBAT = 1.2V POUT = 100mW 3.0 BACKUP TIME (HOURS) 120 OUTPUT POWER (mW) 3.5 IPK = 330mA CL = 200µF SWITCHING FREQUENCY (kHz) 140 2.5 2.0 1.5 1.0 0 1.0 1.1 1.2 1.3 NiCd TERMINAL VOLTAGE (V) 1.4 100 75 50 25 0 50 125 250 375 NiCd CELL CAPACITY (mA Hr) 500 1559 G01 40 LTC1559-3.3 VBAT = 1.2V IPK = 330mA 20 2 6 4 8 OUTPUT VOLTAGE, VBAK (V) 10.5 1.005 10.4 1.000 4 0.995 10.3 10.2 10.1 10.0 9.9 9.8 9.7 0.990 0.985 0.980 0.975 0.970 0.965 0.960 9.6 0.955 0.950 9.5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 NiCd BATTERY TRICKLE CURRENT (mA) 10 1559 G04 25 50 TEMPERATURE (°C) RESET出力電圧と電源電圧 60 RESET出力電圧と電源電圧 4.0 6 LTC1559-5 50 75 1559 G06 1559 G05 高速再充電時間（完全に消耗 したNiCdバッテリを仮定） 10 正規化高速再充電電流と温度 CURRENT RATIO (mA/mA) TRICKLE CHARGE FACTOR (mA/mA) 60 6 4 8 OUTPUT VOLTAGE, VBAK (V) 1559 G03 トリクル充電乗数 100 80 2 1559 G02 昇圧コンバータ・スイッチング・ デューティ・サイクル DUTY CYCLE (%) LTC1559-3.3 VBAT = 1.2V IPK = 330mA 0.5 0 0 昇圧コンバータ・スイッチング 周波数 バックアップ時間とバッテリ容量 LTC1559-3.3 3.5 5 30 20 RESET VOLTAGE (V) RESET VOLTAGE (V) TIME (HOURS) 3.0 40 4 3 2 2.5 2.0 1.5 1.0 10 1 0 64 128 256 BATTERY CAPACITY (mA Hr) 512 1559 G07 0 0.5 4.7V 4.55V 3.12V 3V 0 0 1 2 3 4 SUPPLY VOLTAGE (V) 5 6 1559 G08 0 2 3 1 SUPPLY VOLTAGE (V) 4 1559 G09 4-159 LTC1559-3.3/LTC1559-5 ピン機能 ピン番号の数字は最初がSO-8パッケージに対応し、 次の 数字はGN16およびS16パッケージに対応しています。 SW（ピン1/1、2） ：昇圧コンバータのスイッチング・ノード SWからバックアップ・セルの正端子に22µHのインダク タを接続します。バックアップ・モードでは、このノード はグランドとVBAKの間で交互にスイッチされ、バック アップ出力電圧を生成します。高速またはトリクル充電 モードでは、内部レギュレータがこのピンから22µHのイ ンダクタを通して、NiCdバッテリに一定DC電流を出力し ます。立上りまたは低電圧ロックアウト（UVLO）時に、 SWピンはハイ・インピーダンス状態になります。 GND（ピン2/4） ：システム・グランド。16ピン・パッケージ では低消費電力の内部回路がこのピンにリターンしま す。8ピン・パッケージではGNDとPGNDがまとめてこの ピンに結合されています。 CTL （ピン3/5） ：コントロール。このピンには3つの機能があ ります。バックアップ・モードでは、このピンはハイ・イン ピーダンス入力になり、バックアップ・バッテリ・セル電圧 （VBAT）をモニタします。VBATが0.9V以下に低下すると、 LTC1559はUVLOに入ります。 トリクル充電モードの間、 外部 抵抗REXTがトリクル充電電流を設定します。 すべてのモード でCTLピンを250mV以下にプルダウンすると、 「ソフト」 また は 「ハード」 リセット・パルスを生成します。 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。 PS （ピン4/7） ：電源センス。このピンは主電源の有無をセ ンスし、LTC1559をトリガしてバックアップ・モードを停 止させます。バックアップ中、VCCはLTC1559の昇圧コン バータ出力（VBAK）によって外部からドライブされます。 バックアップ中にPS > VCCとなると、LTC1559はBACKUP ピンの電圧をプルダウンし、システム・レギュレータ出力 を シ ス テ ム VCCに 再 接 続 し ま す 。Pチ ャ ネ ル MOSFET （BACKUP信号でドライブ） を使用して、 バックアップ中に システム・レギュレータを絶縁するアプリケーションでは PSピンが必要です。PSピンが必要ない場合は、グランドに 接続してディスエーブルすることができます。 RESET （ピン5/11） ：システム・リセット、アクティブ“L”。これ はオープンドレイン出力です。 このピンはシステム・プロセッ サに “L” に立ち下がるリセット信号を供給します。CTLピンを 2秒以上 “L” にする （ 「ハード」 リセット） か、 LTC1559がUVLOか ら解放されると、200msのパルスが生成されます。内部昇圧コ ンバータが動作している場合は、 「ハード・リセット」 により停 4-160 止します。このピンはLTC1559がUVLOになるたびに“L”に保 持され、 VCCが1V以上のときに確実に有効になります。 RESETはCTLピンを2秒以内の間“L”にした場合（「ソフ ト」リセット）も、 “L”に立ち下がる100µs信号を供給しま す。ハード・リセ ットとは異なり、ソ フト・リセットは LTC1559の電流動作モードに影響を与えません。 BACKUP（ピン6/13） ：システム・バックアップ信号。これ はLTC1559がバックアップ・モードになっているとき以 外は“L”になるTTLコンパチブルの出力ドライバです。 BACKUPはシステム・コントローラに、システムがバック アップ・モードにあり、システムの負荷を軽減できること を伝えます。BACKUPはメイン・システム・レギュレータ の入力と直列になっているPチャネルMOSFETのゲート をドライブするのにも使用できます。詳細については、ア プリケーション情報のセクションを参照してください。 VCC （ピン7/14） ：電源入力。 昇圧コンバータ以外のすべての 内部回路にはこのピンから電力が供給されます。VCCから グランドに0.1µFのバイパス・コンデンサが必要です。 LTC1559内部のUVLO検出器がVCCをモニタします。VCCが 定格出力電圧よりも9％低くなると、LTC1559はUVLO モードに入りRESETが行使されます。 LTC1559-3.3はVCCが 定格出力電圧の−5.5％以上に上昇するとUVLOから解放 されます。 LTC1559-5はVCCが定格出力電圧の−6％以上に 上昇するとUVLOから解放されます。詳細については、ア プリケーション情報のセクションを参照してください。 VBAK （ピン8/15、16） ：バックアップ電源出力。LTC1559の 昇圧コンバータはバックアップ・モード中に、VBAKを通 してシステムに安定化出力電圧を供給します。 16ピンGNおよびSOパッケージ PGND （ピン3） ：パワー・グランド。内部ドライバ回路がこ のピンにリターンします。PGNDはNiCdバッテリ・セル近 くの低インピーダンス・グランドに接続してください。 SHDN （ピン6） ：チップのシャットダウン。SHDNにTTLコ ンパチブルのアクティブ“L”電圧を印加すると、LTC1559 は低消 費電 力のシャ ットダ ウン・モード に入 ります。 シャットダウン時には、 すべての内部回路がパワーダウン してリセット状態に保持されます。 SW、CTL、およびVBAK ピンはハイ・インピーダンス状態になります。シャットダ ウン・モードでは電源電流が50µA以下に低下し、バック アップ・セルから流れ出す電流は15µA以下に減少します。 LTC1559-3.3/LTC1559-5 ピン機能 LOBAT（ピン9）：バックアップ・バッテリ電圧低下検知 器出力。これは微弱な内部プルアップを持つオープン・ ドレイン出力です。NiCdセル端子電圧が1.0V以下に低 下すると、この出力は行使されます。LTC1559がトリク ル充電モードのとき、このピンは“H”になります。 RESET（ピン12）：システム・リセット、アクティブ “H”。これはTTLコンパチブルの出力ドライバです。ア クティブ“H”ロジックを必要とするシステムへの接続に 使用できます。RESET出力はRESETが“L”になるたびに “H”になります。 ブロック図 P1 SW VBAK VCC/VBAK CHARGER N1 CTL BOOST/BACKUP LOGIC + PS RESET – LEVEL SENSE AND DEBOUNCE VREF VCC BACKUP VREF GAS GAUGE – RESET GENERATOR 4 RESET + LOBAT – + UVLO DETECTOR THERMAL LIMIT SHUTDOWN LOGIC SHDN スイッチング波形 BANDGAP VREF = 1.272V 1559 BD コールド状態からの電源ブート（メイン・バッテリ交換/ターンオン） バッテリ・バックアップ・システムでのLTC1559の簡略化接続 22µH RESET SW 1.2V NiCd PS LTC1559 VCC BACKUP VBAT MAIN BATTERY VIN RATED BATTERY TERMINAL VOLTAGE TO SYSTEM CONTROL 1 VBAT VBAK VOUT MAIN SYSTEM REGULATOR 3 QEXT BACKUP PS SYSTEM VCC VCC RATED VCC VOLTAGE 4 2 –5.5% (LTC1559-3.3) – 6% (LTC1559-5) 200ms COUT RESET 1559 SW01 FOR MORE DETAILED CIRCUIT APPLICATION SCHEMATICS, PLEASE REFER TO THE TYPICAL APPLICATIONS SECTION BACKUP 1559 SW02 4-161 LTC1559-3.3/LTC1559-5 スイッチング波形 コールド状態からの電源ブートの説明 1. VBATの電圧が最小入力値を超えて増加すると、シス テム・レギュレータは出力（PS)を上昇させます。 2. PSの電圧がQEXTのボディ・ダイオードをターンオン させるだけ高くなると、VCCは上昇し始めます。VCC が1V以下になると、RESETは行使されます。 3. LTC1559の内部バンドギャップがウェイクアップし ます。QEXTがターンオンしVCC＝PSになります。RESETが行使されたままなので、LTC1559の内部昇圧 コンバータはターンオンしません。 4. LTC1559-3.3の場合はVCCが定格値の−5.5％を超えた 後（LTC1559-5の場合はVCCが定格値の-6％を超えた 後）、RESETはさらに200msの間行使されます。 バックアップ・モード（メイン・バッテリ放電） LTC1559-3.3 1V 1.2V 0.9V VNiCd BOOST CONVERTER OUTPUT – 7% –5.5% – 7% – 7% VCC tr tf BACKUP INDUCTOR CURRENT tr tr “1” RESET tr “1” LOBAT (1) (2) (3) (4) 1559 SW03 バックアップ・モードの説明 1. バックアップ・モードにトリガされます。メイン・ バッテリが機能を失い、VCCが定格値より7％低下し ます。tr遅延時間後にバックアップ・ピンが行使さ れ、昇圧コンバータがターンオンします。 2. バックアップ・モード。LTC1559の昇圧コンバータ は165mAのピーク電流でインダクタを充放電しま す。VCCがVCC（定格値）−7％以上に増加しない場合 （負荷が重いため）、昇圧コンバータはピーク充電電 流を330mAまで増加させます。VCCがVCC（定格値）− 7％以上に上昇すると、昇圧コンバータは停止します がバックアップ・ピンは行使されたままです。 4-162 3. バックアップ・モードからの回復。昇圧コンバータ の動作中に、メイン・バッテリが回復します。これ により、システム・レギュレータはPSの電圧をVCC 以上に上昇させます。PS > VCCまたはVCC > VCC(定格 値）−5.5％になると、BACKUPピンは解除され、昇 圧コンバータは最終サイクルを終了します。 4. UVLOへのトリガ。バックアップ中、1.2V NiCdセルは 放電し、端子電圧が低下します。LOBATピンが行使 され、セル電圧が1V以下に低下すると早期警告が与 えられます。セル電圧が0.9V以下に低下するとRESET が行使され、LTC1559はUVLOモードに入ります。 LTC1559-3.3/LTC1559-5 アプリケーション情報 概要 LTC1559はシングル・チップ上に完全な高集積バック アップ・システムを実現するのに必要な全機能を提供す るように設計された、多機能バックアップ・バッテリ制 御システムです。このICによって、システムはバック アップ中に定格電源電圧を維持できるため、システム設 計の柔軟性が向上します。LTC1559ではバックアップ用 に低コストの再充電可能なNiCdセルを使用することが できるため、高価な交換用4.5Vリチウム・バックアッ プ・セルは不要です。 LTC1559は1.2V NiCd 1セルから固定電圧（3.3Vデバイス では3.07V、5Vデバイスでは4.625V）を生成するよう設 計されたオンボード昇圧コンバータを内蔵しています。 システムDC/DCコンバータの出力に接続されている場 合、主電源が機能を失ってもLTC1559はVCCレールに接 続されたシステムをイネーブルにして動作を継続するこ とができます。「スマート」再充電回路は蓄積ガス・ゲー ジを使用して、バックアップ・サイクル中にバックアッ プ・バッテリから抽出された電荷を測定します。この測 定した電荷は、余分な電力を浪費したりバックアップ・ セルを過充電することなく、高速再充電サイクルで置き 換えられます。外部調整可能なトリクル充電回路は、高 速充電サイクルが完了した後もセルの充電を維持し、待 機時のメイン・バッテリからの電流を最小限に抑えます。 LTC1559は、メイン・システム電源をモニタし、主電源 電圧が低下すると（メイン・バッテリが弱いか切り離さ れたため）、自動的にバックアップ回路に切り替わる完 全なバックアップ回路を内蔵しています。LTC1559は通 常 の シ ス テ ム 動 作 中 に VCC監 視 機 能 も 実 行 し ま す 。 LTC1559-3.3は VCCピ ン で 3.3V電 源 電 圧 を モ ニ タ し 、 LTC1559-5はVCCピンで5V電源をモニタします。いずれ の場合も、LTC1559は大部分の内部回路（昇圧コンバー タを除 く）に供 給する電源を VCCピンから取り出しま す。表1にLTC1559-3.3の各種動作モードの信号条件を示 します。表2にLTC1559-5の各種動作モードの信号条件 を示します。 表1. LTC1559-3.3の動作モード OPERATING MODES UVLO Reset Push-Button Reset UVLO Reset Recovery Backup Mode Activation Backup Mode Exit CONDITIONS 1V < VCC < VCC(rated value) – 9% or VBAT < 0.9V VCTL < 250mV VCC > VCC(rated value) – 5.5% VCC < VCC(rated value) – 7% VCC > VCC(rated value) – 5.5% or PS > VCC Boost Converter Activation VCC < VCC(rated value) – 7% Boost Converter Deactivation VCC > VCC(rated value) – 7% 表2. LTC1559-5の動作モード OPERATING MODES UVLO Reset Push-Button Reset UVLO Reset Recovery Backup Mode Activation Backup Mode Exit CONDITIONS 1V < VCC < VCC(rated value) – 9% or VBAT < 0.9V VCTL < 250mV VCC > VCC(rated value) – 6% VCC < VCC(rated value) – 7.5% VCC > VCC(rated value) – 6% or PS > VCC Boost Converter Activation VCC < VCC(rated value) – 7.5% Boost Converter Deactivation VCC > VCC(rated value) – 7.5% 昇圧コンバータ動作 LTC1559は従来の周波数補償が不要な単純で柔軟性に優 れたシステム・ソリューションを提供する、固定ピーク 電流アーキテクチャによるオンボード同期式昇圧コン バータを使用しています。昇圧コンバータ出力は、定格 VCC電圧の93％（LTC1559-3.3)または92.5％（LTC1559-5) に設定され、バックアップ中にシステムVCCをサポート します。この出力は最小で100mWのバックアップ電源 を供給します。昇圧コンバータは改良パルス・スキッピ ング・モードで動作し、各スイッチ・サイクルはバック アップ・セルから安定化出力に既知量の電荷を転送しま す。これによって、バックアップ・セルの無制限の放電 を防止し、LTC1559が充電パルスをカウントすることに よって、バックアップ・セルから取られた電荷を正確に 測定することができます。 メイン・バッテリ電圧の低下により、VCC（システム・ レギュレータの出力）が低下すると、LTC1559はバック アップ・モードに入ります。図1に示すとおり、VCCは 外部抵抗分割器によって分圧され、LTC1559のバック アップ・コンパレータに供給されます。これらは、分圧 4-163 4 LTC1559-3.3/LTC1559-5 アプリケーション情報 VCC + COUT LTC1559 SYSTEM REGULATOR SYSTEM VCC BOOST CONVERTER VBAK R1 BACKUP LOGIC BACKUP R2 VREF PS 1559 F01 図1．LTC1559の標準的な接続 された電圧を内部調整されたVREF（1.272V）と比較し、 V CC が 定 格 値 よ り 7％（ LTC1559-3.3)ま た は 7.5％ （LTC1559-5）低下すると、LTC1559をバックアップ・ モードに切り替えます。バックアップ・モードに入ると BACKUPピンが行使され、内部昇圧コンバータがターン オンします。BACKUP信号は外部PチャネルMOSFETT （使用している場合）をターンオフして、LTC1559からシ ステム・レギュレータを分離します。昇圧コンバータ は、VCCがVCC（定格値）−7%（LTC1559-3.3）以上または VCC（定格値）−7.5%（LTC1559-5）以上に上昇するまで、 システム・レギュレータのVCCコンデンサ（COUT）を充電 します。 VCCがVCC（定格値）−7％（LTC1559-3.3）以上に上昇する と、昇圧コンバータが非アクティブになり、新たに充電 されたVCCコンデンサCOUTがシステムに電力を供給しま す。VCCコンデンサの電荷が流出し、VCCが再び（VCC（定 格値）−7%（LTC1559-3.3）以下に低下すると、このサイ クルが繰り返されます。メイン・バッテリが回復するま で、BACKUPピンは行使されたままです。これによっ て、LTC1559が不必要にバックアップ・モードに出入り しないようにしています。 LTC1559の昇圧コンバータは、最初の2連続スイッチ・サ イクルで転送される電荷を減らすことによって、軽負荷 時の出力リップルを抑えます。VCCがVCC（定格値）−7％ （LTC1559-3.3）以下に低下すると、内部0.5ΩNチャネル MOSFET （ブロック図のN1）を通して内部的にSWピンを グランドに接続して、昇圧動作を開始します。外部 22µHインダクタを流れる電流は、このスイッチを通し て直線的に上昇します。 スイッチ電流が165mAの内部プリセット・レベルに達する と、昇圧コンバータは内部2ΩPチャネルMOSFETを通し て、 SWピンをVBAKピンに接続します。 インダクタ電流は Pチャネル（ブロック図のP1）を通して放電し、システムの VCCコンデ ンサ（図 1に示す システム・レ ギュレ ータの COUT） を充電します。 インダクタ電流はバックアップ・セル の電圧と出力電圧VBAKの差に比例して低下します。イン ダクタ電流がゼロになると、 すべてのエネルギーが出力コ ンデンサに転送されたことを示し、LTC1559はVCCピンの 電圧をモニタします。VCCがVCC （定格値）−7％（LTC15593.3）スレッショルド以上に上昇した場合、昇圧コンバータ が両方のスイッチをシャットオフして、 VCCが再びVCC （定 格値） −7％ （LTC1559-3.3） 以下に低下するのを待ちます。 1 BOOST CYCLE 330mA (PEAK) VBAK ESR RIPPLE 165mA (PEAK) LIGHT CURRENT MODE HEAVY CURRENT MODE 1559 F02 図2．スイッチング時のインダクタ電流 4-164 DISCHARGE PERIOD tDISCH CHARGE PERIOD tCH 図3．VBAKリップル 1559 F03 LTC1559-3.3/LTC1559-5 アプリケーション情報 最 初 の 昇 圧 サ イ ク ル 後 も VCCが VCC（ 定 格 値 ）− 7％ （LTC1559-3.3）以下の場合、LTC1559はすぐにSWをグラ ンドに再接続して、昇圧サイクルを繰り返します。2連 続パルス後に、VCCがまだ昇圧スレッショルドVCC（定格 値）−7％（LTC1559-3.3）以上に上昇していない場合、 LTC1559は負荷がそれほど軽くないと判断し、以降のサ イクルでは内部インダクタの充電電流制限を330mAに倍 増します。これは高電流モードです。ピーク・インダク タ電流を2倍にすることによって、各昇圧サイクルは低 電流モード（E＝ 1/2 • LI 2）と比較して、実質的に4倍のエ ネルギーを伝達し、利用可能な出力電力を倍増します。 VCCがVCC（定 格値）−7％（LTC1559-3.3）の昇圧 スレ ッ ショルドを超えると、LTC1559は昇圧コンバータを停止 して内部2パルス・カウンタをリセットします。次に VCCがVCC（定格値）−7％（LTC1559-3.3）以下に低下する と、昇圧コンバータは最低2昇圧サイクルの間、低電流 モードで再始動します。中程度の負荷や負荷が変動する 場合、LTC1559は2つのピーク・インダクタ電流制限の 間で切り替わり、出力を厳密な安定化状態に維持しま す。最大負荷能力に近づくと、LTC1559は330mAの高電流 モードにとどまり、出力電圧VBAKはVCC（定格値）−7％ (LTC1559-3.3)の付近を漂います。 VCCコンデンサのESR 出力コンデンサの種類とVCCの定格値がLTC1559の出力 リップルと効率に影響を与えます。ほとんどのアプリ ケーションでは、VCCコンデンサは、基本的に主電源の 要求によって決まります。このようなコンデンサは、一 般にLTC1559の必要条件に適合します。主システムの VCCコンデンサがLTC1559からある程度離れている例外 的な状況や回路では、ローカル出力コンデンサが必要な ことがあります。 VCCピンのリップルは、昇圧コンバータの出力電流パル スによってコンデンサのESR電圧降下と等しくなりま す。リップル周波数と出力デューティ・サイクルは、イ ンダクタの放電時間に比例します。固定インダクタ値 （22µH）と既知のピーク電流制限が与えられると、各昇 圧サイクルでのブースタの放電時間はVBAK（LTC15593.3ではVCCの定格値の93％、LTC1559-5ではVCCの定格 値の92.5％）とバッテリ・セル電圧VBAT （1.2V）の差に比 例します。 ESR＝0.2Ω、IIND(PEAK)＝330mA、VCC＝5Vと仮定すると VRIPPLE(P-P)＝(IIND(PEAK))(RESR(CAP)) ＝(330mA)(0.2Ω) ＝66mV VCCを内部で分圧しなければならないため、 外部抵抗比は： 5V/1.272V ＝3.931 したがって、VCCコンパレータでのリップルは 66mV/3.931 ＝16.79mVです。 放電時間は、 tDISCH＝(L • IIND(PEAK))/(VBAK−VBAT) ＝ (22µH ･ 330mA)/(4.625 − 1.2V) ＝2.12µs VCC＝3.3V、IIND(PEAK)＝330mAとすると、 4 VRIPPLE(P-P)＝66mV RB抵抗比＝3.3/1.272＝2.594 リップル電圧＝25.4mV tDISCH＝3.9µs 内部VCCコンパレータはこのリップルを除去するため に、低速応答時間を持つように設計されています。VCC （定格値）−5.5％（LTC1559-3.3）およびVCC（定格値）−9％ のコンパレータは、立上りエッジ遅延が6µs、立下り エッジ遅延が2µsです。VCC（定格値）−7％（LTC15593.3）コンパレータでは、立上り遅延時間は同様に6µsで すが、立下り遅延時間は20µsとはるかに長くなっていま す。これによって、コンパレータはブースタを適切に制 御することができ、昇圧コンバータがESRリップルによ る偽トリガで早期にターンオフしないようにしていま す。 バックアップからの復帰 メイン・バッテリをシステムに装着すると、LTC1559は ある一定のシーケンスをたどり、バックアップ・モード から復帰して、コントロールを主電源に戻します。この シーケンスは、使用する主電源のタイプにより異なりま す。非アクティブ時に主電源の出力インピーダンスが高 くなるシステム（一般に出力キャッチ・ダイオード付き ブースト・レギュレータ）では、LTC1559はVCCがVCC 4-165 LTC1559-3.3/LTC1559-5 アプリケーション情報 （定格値）−5.5％（LTC1559-3.3）以上になるかどうかを監 視して主電源の復帰を検出します。次にLTC1559は内部 昇圧コンバータを停止して、NiCdセルの再充電を開始 します。このようなアプリケーションでは、PSピンは 使用しないのでグランドに接続することができます。外 部PチャネルMOSFETは必要なく、バックアップ中にシ ステムVCCから主電源を絶縁することができます。 非アクティブ時に主電源の出力インピーダンスが低いシ ステム（一般に降圧レギュレータ）では、バックアップ中 に主電源をシステムVCCから切り離すので、非アクティ ブ時の電源がLTC1559に負荷を与えることはありませ ん 。こ れ は 一 般 に 図 1に 示 す よ う に 外 部 Pチ ャ ネ ル MOSFETを使用して行います。主電源が回復すると、P チャネルMOSFETのボディ・ダイオードは順方向バイア スになります。これでシステムVCCに電流が流れますが、 このダイオードの順方向電圧降下により、VCCはVCC（定 格値）−5.5％（LTC1559-3.3)のスレッショルドに達しな いので、LTC1559のバックアップ・モードは非アクティブ になりません。このようなシステムでは、PSピンをメイ ン・システム電源の出力に直接接続しなければなりませ ん。システム・レギュレータ電圧がバックアップVCCより 約 2.5%上 昇 す る と 、PSコ ン パ レ ー タ が ト リ ガ し 、 LTC1559はBACKUPピン信号を解除します。これにより、 システム・コントローラはシステム負荷をリストアして 通常動作を再開するよう、指示されます。同時に、外部P チャネルMOSFETがBACKUP信号でドライブされます。P チャネルMOSFETがターンオンし、メイン・レギュレータ がボディ・ダイオードをバイパスして、システムVCCを直 接ドライブできるようになります。 LTC1559のバックアップ動作中、ユーザはいつでもメイ ン・バッテリを交換することができるため、昇圧コンバー タがスイッチングしている間にBACKUP信号を解除する ことができます。インダクタの残留エネルギーによる潜 在的問題を防止するために、LTC1559は電流ブースト・サ イクルの完了後にのみ昇圧コンバータを停止します。 過剰なバックアップ負荷でのUVLO 負荷が非常に重い（LTC1559の最大電力出力を超える）場 合は、昇圧コンバータの出力が昇圧スレッショルド以下 に落ちます。このような状態では、LTC1559の昇圧コン バータはVCCコンデンサの電荷を流出させながら、負荷 に330mAの電流パルスを供給し続けます。VCCが7.5µs以 4-166 上にわたってVCC（定格電圧）−9％以下に低下すると、 LTC1559のVCC監視回路がUVLOモードをアクティブに し、昇圧コンバータをシャットオフして、RESETピンを 行使します。7.5µsの遅延により、LTC1559はVCCピンに 短い過渡電圧やノイズ・スパイクが乗って誤動作するの を防止しています。リセット信号を受け取ると、ホス ト・システムは規則正しい方法でシャットダウンしなけ ればなりません。LTC1559のVCC監視回路は有効なリ セット・ピン信号が得られるよう、VCCが1V未満に低下 するまで、アクティブ状態を維持します。 バックアップ・セル電圧のモニタ 昇圧コンバータがバックアップNiCdセルから電荷を取る と、セルの端子電圧が低下します。NiCdセルが放電して 0.9V以下になると、 永久的な損傷が発生するおそれがあり ます。これを防ぐために、LTC1559はバックアップ中に CTLピンを通してセルの端子電圧をモニタします。 CTLピ ンが20µs以上にわたって0.9V以下に低下すると、 UVLO回 路が昇圧コンバータをシャットダウンして、 RESETピンと RESETピンを行使します。CTLピンは外部プッシュボタ ン・リセットにも接続できるため、LTC1559はCTLピンが 0.9V∼0.25Vの間にある場合にのみ低セル電圧リセットが トリガされるようにする内部ロジックを備えています。 こ れによって、 プッシュボタン・リセット（CTLを250mV以下 にする） が低セル電圧状態と誤解されないようにしていま す。NiCdセル電圧が0.25V以下に大幅に低下する異常な状 況でも、LTC1559は2秒後にこれを「ハード」リセットとし て扱うためUVLOがトリガされます。 16ピンGNまたはSOパッケージにはオプションのLOBAT出 力があり、 セル電圧が1V以下に低下したことをシステムに 通知して、 バックアップ・セルが激しく放電したことを示す 早期警告を与えることができます。 LTC1559がトリクル充 電モードにあるときは、 LTC1559によってCTLピンが0.5Vに 安定化され、 LOBATピンはディスエーブルされます。 フォールト保護と熱限界 LTC1559の昇圧コンバータは、インダクタの充電または 放電時間が異常に長くなった場合にスイッチ・トランジ スタをターンオフする2つの内部タイマを備えています。 NiCdセル電圧が0.25V < VBAT < 0.9V低セル電圧コンパ レータをトリガしないで0.25V以下に低下した場合、イ ンダクタの充電時間が異常に長くなることがあります。 LTC1559-3.3/LTC1559-5 アプリケーション情報 こ の 場 合 、 NiCdセ ル は 損 傷 し て い る と み な さ れ 、 LTC1559は優先的にシステムを穏やかにシャットダウン します。この場合、タイマは最大充電時間（14µs）後にN チャネル・スイッチ・トランジスタをシャットオフしま す。昇圧コンバータはスイッチングを継続しますが、出 力電力が低くなるためVCCが低下します。LTC1559は VCCがVCC（定格値）−9％以下に低下するか、またはCTL が2秒間0.25V以下に低下した（つまり「ハード」リセット が発生した）ことを検出するとUVLOに入ります。 スイッチング中に重大な過負荷状態が発生した場合は、 放電時間が異常に長くなるおそれがあります。タイマは 10µs後にPチャネル・パス・トランジスタをシャットオ フし、昇圧コンバータを保護します。LTC1559はVCCが VCC（定格値）−9％以下に低下するとUVLOに入ります。 さらに、LTC1559には内部サーマル・シャットダウン回 路による安全領域動作保護があります。デバイスが長時 間、過負荷状態になったままのときは、サーマル・ シャットダウン回路が働いてLT1559を強制的にUVLOに します。サーマル・シャットダウンに対するスレッショ ルド温度は標準155℃です。 LTC1559の昇圧コンバータは出力短絡時またはVCC＝0V の状態で、バッテリから負荷に電流が流れないように設 計されています。そのためシステムを長期間パワーダウ ンすることができます。これによって、電源投入時に機 能していないバックアップ・システムを見つけるリスク がなくなります。 バックアップ・セル高速再充電 LTC1559は23ビット分周器と9ビット・アップ/ダウン・カウ ンタで構成されるオンボード・ガス・ゲージ回路を内蔵し ています。ガス・ゲージ・ロジックは、昇圧コンバータが 22µHインダクタを使用していると仮定しており、パルス をカウントしてバッテリ電荷を正確に測定することが可 能です。 ガス・ゲージはバックアップ・モードでバックアッ プ・セルから電荷が取られると、ゼロからカウントアップ します。アップ/ダウン・カウンタを1カウントだけインク リメントするのに、およそ840万の165mA昇圧パルス （低電 流モード） を要します。 高電流モードでは、 各330mAパルス が1つの165mAパルスの4倍のエネルギーを伝達するため、 330mAパルスは分周器の先頭2ビットをスキップします。 最大負荷およびVCC＝4.625V （LTC1559-5)では、ガス・ゲー ジ・カウンタは昇圧コンバータの動作中に7.5µsごとに1カ ウントだけインクリメントします。約2.2時間後 （電荷のほ ぼ512mAhrに相当） にフル・カウントに達します。 再充電モードに入ると（メイン・バッテリが復帰した後）、 LTC1559は16mAの高速再充電電流源をVCCからSWピン に接続します。同時に内部自走発振器がガス・ゲージ・カ ウンタを、それまでにバックアップ・セルから取った電荷 の160％（標準）を補充するように設計されたレートでカ ウント・ダウンします。ガス・ゲージ・カウンタがゼロに達 すると、LTC1559はSWピンの充電電流をユーザがプログ ラムしたトリクル充電電流レベルに低減します。 ある条件では、LTC1559は無効なガス・ゲージの内容で バックアップ・モードを抜ける可能性があります。これ は次の3つの条件で起こる可能性があります： 1. バックアップ・セルがバックアップ・サイクル中に 完全に消耗し、LTC1559がUVLOに入った。 2. 主電源がディスエーブルされている間にバックアッ プ・セルが交換された。 3. バックアップ・サイクルが「ハード」リセットまたは 出力の過負荷によって早期に終了した。 これらの場合には、LTC1559はバックアップ・セルが消 耗しているとみなし、ガス・ゲージ・カウンタをデフォ ルト容量の128mAhrにプリセットします。ついで再充電 サイクルを開始します。 ガス・ゲージをこのデフォルト値に設定すると、128mAhr ×1.6の電荷をバックアップ・セルに補給するのに十分な 長さの高速再充電サイクル（13.9時間）になります。バッ クアップ・セルが実際に消耗してしまった場合はフルに 再充電されます。バッテリが部分的またはフルに充電さ れるか128mAhrの容量より大幅に小さい場合は、余分な 充電時間が浪費されます。ただし、LTC1559の16mAの高 速充電電流は、セルに損傷を与えるほど高くありません。 フルカウント再充電が完了したら、バックアップ・セルは フルに充電されているものとみなされ、以降のバック アップ/再充電サイクルが通常どおり再開します。 LTC1559は電源投入時に128mAhrの容量より大きいバッ クアップ・セルはフルに再充電しませんが、このような セルにも使用可能です。これらは以降のトリクル充電サ イクルでフルに充電されます。ほとんどの条件では、部 分的に充電された大型セルでも数時間のバックアップを サポートできます。たとえば、小型の60mAhrSAFTセル では、100mWの出力パワーでシステムを20分間バック 4-167 4 LTC1559-3.3/LTC1559-5 アプリケーション情報 アップできます。なおVCC＝3.07V（LTC1559-3.3）とする と 、昇 圧 コ ン バ ー タ の 効 率 が 改 善 さ れ 、VCC＝ 4.625V （LTC1559-5）の場合と比較して、同じセルからのバック アップ時間を長くすることが可能です。 いったんフル再充電状態に達すると、512mAhrより大き なセルは、拡張バックアップ・サイクルで電荷が枯渇する 前に、ガス・ゲージ・カウンタをオーバランする可能性が あります。これが起こった場合、LTC1559のガス・ゲージ・ カウンタはロールオーバしません。ガス・ゲージ・カウン タは、バックアップ・サイクルが終了し、前述のとおりフ ル・カウント・サイクルでセルを部分的に再充電するま で、フル・カウントにとどまります。 バックアップ・サイクルが非常に短い（< 32s）場合は、 バックアップ・セルからガス・ゲージ・カウンタをイン クリメントするのに十分な電荷を抽出できないことがあ ります。バックアップ・セルがゆっくり「消耗」しないよ うにするために、ガス・ゲージ・カウンタはコントロー ラがバックアップから移行するたびに、1mAhrだけイン クリメントされます。これはLTC1559がバックアップ・ モードに入るたびに、バックアップ・セルに最低1mAhr の電荷を補充することを保証します。 バッテリ・バックアップ・セルのトリクル充電 ガス・ゲージ・カウンタがゼロに達すると、 LTC1559は高速再 充電を終了して、 再充電電流をユーザがプログラムしたト リクル電流レベルに低減します。 LTC1559は50µAから2mA までのユーザがプログラム可能なトリクル電流を提供しま VCC 10I 1.2V NiCd CELL SW + I 1µF す。 トリクル電流はバックアップ・セルの正端子からCTLピ ンに接続した外部抵抗で設定されます。 トリクル充電モー ドでは、 CTLは0.5Vに安定化され、 CTLピンの電流は （VBAT− 0.5） /REXTになります。 この電流は内部で増幅されて、 REXT電 流の10倍の電流をバックアップ・バッテリにフィードバッ クします。 LTC1559は高速再充電サイクルの完了後にのみ トリクル充電を行うため、 バックアップ・セル電圧は1.2Vに 非常に近くなければなりません。 これにより、 REXT抵抗値の 計算が簡単になります。 たとえば、VBATからCTLへの47k抵 抗はトリクル充電電流を約150µAに設定します。 低電圧ロックアウト LTC1559はバックアップ・セルが枯渇するか、過負荷状態 になるとシステムを穏やかにシャットダウンする低電圧 ロックアウト（UVLO）回路を備えています。前のセク ションで述べたとおり、LTC1559はバックアップ動作を 終了して、主電源が復活するまでオフ状態を保持します。 ついで、高速再充電サイクルを実行してバックアップ・セ ルを再充電します。16ピンGNまたはSOパッケージのオ ンボード低バッテリ・コンパレータは、バックアップ・セ ルが1V以下に低下すると早期警告信号を出力します。 LTC1559のVCC監視回路が、 過負荷または出力短絡状態のた めに、 VCCが定格VCC電圧の−9％以下に低下したことを検出 すると、 UVLO回路もトリップします。 一度UVLO回路がト リップすると、 LTC1559はVCC電圧が1V以下に低下するまで RESETピンとRESETピンを行使します。 VCCが定格出力電圧 の−5.5％以内に上昇するまで、オフになったままです （LTC1559-3.3）。UVLOからの起動中、LTC1559はVCC （定格 値） −5.5％ （LTC1559-3.3） のスレッショルドまでRESETピン とRESETピンを行使します。VCCがVCC （定格値）−5.5％ （LTC1559-3.3） を超えると、 RESETピンとRESETピンはさら に200msの間行使され （ 「ハード」 リセット） 、 その後で解放さ れてシステムに動作を開始することを通知します。 REXT リセット動作 CTL 1× 11× – + + – 0.5V LTC1559 1559 F04 図4．トリクル電流チャージャ 4-168 LTC1559はオンボード・プッシュボタン・リセット・スイッ チ・コントローラを内蔵しています。 CTLピンがプッシュボ タンまたはオープンドレイン出力によって、グランド（< 250mV） にプルダウンされると、 LTC1559はCTL信号の立下 りエッジの後でRESETおよびRESETピンにパルスを生成し ます。 CTLに短い （2s未満） “L” の立下り信号があると、 リセッ ト・ピンで「ソフト」リセット（100µs）パルスが生成されま す。2s以上の“L”のCTL信号はRESETおよびRESETピンに LTC1559-3.3/LTC1559-5 アプリケーション情報 (B) > 0.25V (A) 0V CTL 20ms < tCTL < 2s tCTL < 20ms RESET 20ms DEBOUNCE 100µs 100µs インダクタの選択 “SOFT” PUSH-BUTTON RESET AT CTL (A) CTL < 0.25V FOR LESS THAN 20ms (B) CTL > 0.25V FOR MORE THAN 20ms > 0.25V 0V CTL RESET 2s 200ms “HARD” PUSH-BUTTON RESET AT CTL CTL < 0.25V FOR MORE THAN 2s 0V 20ms RESET 20ms 20ms DEBOUNCE AT FALLING AND RISING RESET EDGE LTC1559は、 DC抵抗が0.2Ω未満の推奨インダクタ値22µH （±20%） で動作するように設計されています。 22µHを超えるインダクタ値を使用すればより高い出力電力 を供給できますが、 ガス・ゲージ・カウンタのカウントが不正 確になり、 バックアップ・セルの再充電不足が生じることが あります。 同時に、 Nチャネル・トランジスタ・タイマはイン ダクタ値が高くて、充電時間が長くなりすぎた場合にピー ク電流を制限します。 22µH以下のインダクタ値を使用する と、昇圧コンバータの最大出力電力が低下して、ガス・ゲー ジ・カウンタがバックアップ・セルを過充電します。 表3に推 奨される表面実装インダクタの部品番号を掲載します。 tCTL > 2s CTL タだけがアクティブ状態になったままです。 チャージャと 昇圧コンバータは完全にシャット・オフします。このモー ドではバックアップ・セルがREXTを通してゆっくり放電す ることに注意してください。 1559 F05 表3．推奨インダクタ MANUFACTURER PART NUMBER TYP INDUCTOR VALUE DCR (Ω) Sumida CD54-220 22µH ±20% 0.18 Sumida CDRH73/74 22µH ±20% 0.2/0.11 図5．プッシュボタン・リセット 「ハード」 リセット・パルスを生成します。 「ハード」 リセット 中、LTC1559は昇圧コンバータがバックアップ・モードに ある場合はディスエーブルします。 CTLピンのすべての信 号は、複数のリセットが発生しないよう20msの間デバウ ンスされるため、 CTLピンをグランドへのプッシュボタン に直接接続することができます。 RESETピンは外部プルアップ抵抗を必要とするオープン・ ドレイン出力です。RESETピンはTTLコンバチブルCMOS 出力です。 シャットダウン 16ピンのLTC1559はTTLコンバチブル入力のSHDNを備え ています。この入力は、チップ全体をシャットダウン し、RESETおよびRESETピンを行使して、CTL、VBAK、 およびSWピンをハイ・インピーダンス状態に置きます。 SHDNピンはピンがフロート状態になっている場合に、 チップがシャットダウンしないようにする8µAのプル アップを内蔵しています。チップはシャットダウン中に 50µA未満の電流を消費します。 SO-8パッケージにはSHDNピンはありませんが、CTLをグ ランドにプルダウンすればシャットダウンできます。 チッ プは 「ハード」 リセットに入り、 リファレンスとコンパレー コンデンサの選択 LTC1559には昇圧コンバータが最大負荷条件以下で出力を 安定化できるよう、100µFのVCCコンデンサが必要です。 LTC1559の内部VCCコンパレータを誤ってトリガする可能 性のある電圧スパイクを最少に抑えるために、 コンデンサ のESRは小さく （< 0.2Ω） なければなりません。 LTC1559は通 常出力コンデンサをシステム・レギュレータと共有できる ことに注目してください。 ただし、 1µFを直接LTC1559のVCC ピンに接続することを推奨します。 VMAX、 IRIPPLE(RMS)のよう なVCCコンデンサの定格はすべてシステム・レギュレータの 仕様にも適合しなければなりません。 バッテリの選択 LTC1559の第一の用途は、 メイン・システム・バッテリの交換 中にのみバックアップ電流を供給する 「ブリッジング」 電源 です。 これらのアプリケーションでは、 LTC1559はNiCdボタ ン・セルや小さな円筒型セルで十分に動作し、 システム・コ ストとボード・スペースを削減します。 最高512mAhrバッテ リ容量まで使用できるように最適化されています。 4-169 4 LTC1559-3.3/LTC1559-5 アプリケーション情報 LTC1559は標準またはメモリ・バックアップ専用のNiCd セルで動作できます。メモリ・バックアップ・セルはよ り高い温度で動作でき、自己放電レートは低くなってい ます。LTC1559のトリクル・チャージャは、メモリ・ バックアップ・セル（低自己放電）と標準セル（高自己放 電）の両方に適応するように設計されています。表4に推 奨するメーカと製品番号を掲載します。 昇圧コンバータがスイッチング中にバックアップ・セル から電流を取り出すと、バックアップ・セルの内部抵抗 によって消費電力が増加して、効率が低下します。 LTC1559は固定インダクタ・ピーク電流アーキテクチャ を採用しているため、昇圧コンバータの出力電力は、充 電終了時にNiCdセルの内部抵抗が上昇すると大幅に低 下します。これはR/L時定数が大きくなってインダクタ の充電時間が長くなり、スイッチング周波数が低下する ためです。特に内部抵抗が高いバッテリでは、バッテリ の両端に1µF以上のバイパス・コンデンサを接続して、 昇圧コンバータがNiCdの内部抵抗に関係なく最大出力 を供給できるようにしてください。 4-170 表4．ボタン/円筒型NiCd 1.2Vセル MANUFACTURER (TYPE) PART NUMBER CAPACITY (mAhr) RSERIES (Ω) SAFT (Memory Backup) GB60 GB170 GB280 60 170 280 1.1 0.4 0.4 SAFT (Standard) VB10E VB22E VB30E VB60E 100 220 300 600 0.038 0.022 0.017 0.014 Sanyo (Standard) N-50AAA N-110AA N-120TA N-150N N-200AAA N-270AA N-500A 55 120 130 170 220 305 500 0.055 0.03 0.034 0.027 0.021 0.015 0.09 Panasonic (Standard) P-11AA 110 0.08 LTC1559-3.3/LTC1559-5 標準的応用例 LTC1559-3.3バックアップ・システム、 LTC1435メイン・システム・レギュレータ付き （Q11のドレインでのLTC1435出力センス） L11† 22µH BACKUP BATTERY 1.2V NiCd R14 14k + 1 SW C11 1µF 6.3V VCC 3 RESET PUSH-BUTTON 2 4 + MAIN BATTERY 4.5 TO 28V CIN 22µF 35V ×2 13 9 4 VIN EXTVCC 16 TG SW BOOST SFB 3 CC 330pF 2 1 CC2 51pF VOSENSE ITH SENSE + RUN/SS SENSE – COSC BG SGND CSS 0.1µF RC 10k INTVCC 5 PGND 10 CTL LTC1559-3.3 GND PS RESET BACKUP 7 + C12 1µF R15 100k 5 RESET 6 BACKUP Q1 N-CHANNEL Si4412DY C2 0.1µF 14 MAIN OUTPUT 3.3V 15 D1 CMDSH-3 LTC1435 6 8 VBAK 12 C4 0.1µF L1* 10µH 8 + C5 1000pF 7 11 + C3 4.7µF 16V COSC 68pF Q11 P-CHANNEL Si9424Y RSENSE** 0.033Ω Q2 N-CHANNEL Si4412DY C6 100pF D2 MBRS140T3 COUT 100µF 10V ×2 + BACKUP OUTPUT 3.3V C15 100µF 10V R1 35.7k 1% R5 20k 1% *SUMIDA CDRH125-10 **IRC LR2010-01-R033-F † SUMIDA CD54-220 1559 TA03 C1 100pF 概要 PSピ ン が Q11の ド レ イ ン に 接 続 さ れ て い る の で 、 LTC1559はバックアップ・モード中にメイン・バッテリ の復帰を検出することができます。いったんLTC1435の 出力がバックアップ・モード中にVOUTより大きくなる と、LTC1559はBACKUPピンを解除し、コントロールを LTC1435に戻します。Q11がターンオンし、LTC1435は C15を充電できるようになります。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。 4-171 4 LTC1559-3.3/LTC1559-5 標準的応用例 LTC1559-3.3バックアップ・システム、LTC1435メイン・システム・レギュレータ付き （Q11のソースでのLTC1435出力センス、LTC1559のPSピンは接地） L11† 22µH BACKUP BATTERY 1.2V NiCd R14 14k + 1 SW C11 1µF 6.3V VCC 3 RESET PUSH-BUTTON 2 4 + MAIN BATTERY 4.5 TO 28V CIN 22µF 35V ×2 13 9 4 VIN EXTVCC 16 TG SW BOOST SFB 3 CC 330pF 2 1 CC2 51pF VOSENSE ITH SENSE + RUN/SS SENSE – BG COSC SGND CSS 0.1µF RC 10k INTVCC 5 CTL LTC1559-3.3 GND PS RESET BACKUP 7 + C12 1µF R15 100k 5 RESET 6 BACKUP Q1 N-CHANNEL Si4412DY C2 0.1µF 14 15 D1 CMDSH-3 LTC1435 6 8 VBAK 12 C4 0.1µF L1* 10µH Q11 P-CHANNEL RSENSE** 0.033Ω Si9424DY + 8 C5 1000pF 7 Q2 N-CH Si4412DY 11 PGND + 10 C3 4.7µF 16V D2 MBRS140T3 C6 100pF VOUT 3.3V R1 35.7k 1% R5 20k 1% COSC 68pF COUT 100µF 10V ×2 *SUMIDA CDRH125-10 **IRC LR2010-01-R033-F † SUMIDA CD54-220 1559 TA04 C1 100pF 概要 主電源が回復すると、Q11のソースでのSENSEピンによ り、LTC1435はVOUTをVCC（定格値）−5.5％以上に上昇さ せることができます。このように、バックアップ中に LTC1559は出力電圧をセンスするのにPSピンを使用しま せん。この場合、PSピンは接地されています。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。 関連製品 製品番号 説明 LTC690/LTC691 マイクロプロセッサ監視回路 LTC694/LTC695 LTC699 マイクロプロセッサ監視回路 注釈 パワー・フェイル・コンパレータ付きマイクロプロセッサ電源 モニタおよびバックアップ マイクロプロセッサ電源モニタおよびバックアップ LTC1232 LTC1235 マイクロプロセッサ監視回路 マイクロプロセッサ監視回路 プッシュ・ボタン・リセット内蔵 プッシュボタン・リセットおよびパワー・フェイル・コンパレータ内蔵 LTC1149 高効率同期式降圧スイッチング・ レギュレータ VINは最大48V、バースト・モードTM動作 LTC1435 高効率低ノイズ同期式降圧スイッチング・ レギュレータ 超高効率、バースト・モード動作 LTC1479 デュアル・バッテリ・システム用 PowerPathTMコントローラ バッテリ駆動のノート型コンピュータやその他の 携帯用機器のための完全パワー・マネージメント LTC1558 プログラム可能な出力のバッテリ・ バックアップ・コントローラ メイン・システム・レギュレータの入力をバックアップし、 複数の出力電圧のバックアップすることを除いてLTC1559と同じ PowerPathとBurst Modeは、リニアテクノロジー社の商標です。 4-172