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LTC1473 - デュアルPowerPathsup>TMsup>スイッチ・ドライバ
LTC1473 デュアルPowerPathTM スイッチ･ドライバ 特長 概要 ■ LTC®1473は、シングルおよびデュアル･バッテリのノート 型コンピュータやその他の携帯用機器のためのトータル･ パワー･マネージメント･ソリューションの 「心臓部」 です。 LTC1473は2組のバック･トゥ･バックNチャネルMOSFETス イッチをドライブして、 電源をメイン･システム･スイッチ ング･レギュレータの入力に送ります。 内部昇圧レギュレー タは、 ロジック･レベルNチャネルMOSFETスイッチを完全 に導通させるのに必要な電圧を提供します。 ■ ■ ■ ■ ■ ■ 複数のDC電源を使用するシステム用電源経路の管理 すべてNチャネルのスイッチングにより、電力損失と システム･コストを低減 最高30Vの電源の切替えと絶縁 Nチャネル･ゲート･ドライブ用の適応型高電圧昇圧 レギュレータ コンデンサの突入および短絡電流制限 スイッチの消費電力を制限するユーザがプログラム 可能なタイマ 小さな実装面積：16ピン細型SSOP LTC1473は電流検知ループを使用して、スイッチ切替え中 またはフォールト状態時にバッテリおよびシステム電源コ ンデンサに流れ込む、 あるいは流れ出す電流を制限します。 ユーザ･プログラマブル･タイマは、 MOSFETスイッチが電 流制限となっている時間をモニタし、 プログラムされた時 間を超えたらそれらをラッチ･オフします。 アプリケーション ■ ■ ■ ■ ■ ノート型コンピュータのパワー･マネージメント 携帯用計測器 ハンディ･ターミナル 携帯用医療装置 携帯用産業制御システム 独自の 「2ダイオード･モード」 ロジックにより、 最初にどの 入力に電力が印加されるかに関係なく、 システムの起動を 保証します。 、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 PowerPathはリニアテクノロジー社の商標です。 標準的応用例 MBRD340 Si9926DY BAT1 MMBD2838LTI LTC1473 FROM POWER MANAGEMENT µP DCIN CTIMER 4700pF + 1µF + 1mH* 1µF IN1 GA1 IN2 SAB1 DIODE GB1 TIMER SENSE + V+ SENSE – VGG GA2 SW SAB2 GND GB2 RSENSE 0.04Ω + COUT INPUT OF SYSTEM HIGH EFFICIENCY DC/DC SWITCHING REGULATOR (LTC1435, ETC) MMBD914LTI BAT2 *COILCRAFT 1812LS-105XKBC Si9926DY 1473 TA01 4-89 4 LTC1473 パッケージ/発注情報 絶対最大定格 DCIN、BAT1、BAT2の電源電圧 ................. −0.3∼32V SENSE＋、SENSE−、V＋ ................................. −0.3∼32V GA1、GB1、GA2、GB2 ............................. −0.3∼42V SAB1、SAB2 ............................................... −0.3∼32V SW、VGG ................................................................... −0.3∼42V IN1、IN2、DIODE ..................................... −0.3V∼7.5V 接合部温度（Note 1）.............................................. 125℃ 動作温度範囲 ................................................. 0℃∼70℃ 保存温度範囲 ......................................... −65℃∼150℃ リード温度（半田付け、10秒）............................... 300℃ ORDER PART NUMBER TOP VIEW IN1 1 16 GA1 IN2 2 15 SAB1 LTC1473CGN DIODE 3 14 GB1 TIMER 4 13 SENSE + V+ 5 12 SENSE – VGG 6 11 GA2 SW 7 10 SAB2 GND 8 9 GB2 GN PACKAGE 16-LEAD NARROW PLASTIC SSOP TJMAX = 125°C, θJA = 150°C/ W ミリタリ･グレードに関してはお問い合わせください。 電気的特性 注記がない限り、テスト回路、TA＝25℃、V＋＝20V SYMBOL PARAMETER V+ Supply Operating Range IS Supply Current CONDITIONS MIN + – VIN1 = VDIODE = 5V, VIN2 = 0V, VSENSE = VSENSE = 20V V+ VGG VGG Gate Supply Voltage VGG – V +UVLO V + Undervoltage Lockout Threshold V + Ramping Down V+ V + Undervoltage Lockout Hysteresis UVLOHYS TYP 4.75 VHIDIGIN Digital Input Logic High ● VLODIGIN Digital Input Logic Low ● IIN Input Current VIN1 = VIN2 = VDIODE = 5V VGS(ON) Gate-to-Source ON Voltage IGA1 = IGA2 = IGB1 = IGB2 = – 1µA, VSAB1 = VSAB2 = 20V ● VGS(OFF) Gate-to-Source OFF Voltage IGA1 = IGA2 = IGB1 = IGB2 = 100µA, VSAB1 = VSAB2 = 20V ● UNITS 30 V 100 200 µA 7.5 8.5 9.5 V 2.7 3.1 3.5 V 0.75 1 1.25 V ● ● MAX 2 5.0 1.6 V 1.5 0.8 V ±1 µA 5.6 7.0 V 0 0.4 V Input Bias Current VSENSE VSENSE 20V VSENSE + = VSENSE – = 0V (Note 2) ● ● 2 – 300 4.5 – 200 6.5 – 100 µA µA IBSENSE – SENSE – Input Bias Current VSENSE + = VSENSE – = 20V VSENSE + = VSENSE – = 0V (Note 2) ● ● 2 – 300 4.5 – 200 6.5 – 100 µA µA VSENSE Inrush Current Limit Sense Voltage VSENSE – = 20V (VSENSE + – VSENSE –) VSENSE – = 0V (VSENSE + – VSENSE –) ● 0.15 0.10 0.20 0.20 0.25 0.30 V V IPDSAB SAB1, SAB2 Pull-Down Current VIN1 = VIN2 = VDIODE = 0.8V VIN1 = VIN2 = 0.8V, VDIODE = 2V 5 30 20 200 30 300 µA µA ITIMER Timer Source Current VIN1 = 0.8V, VIN2 = VDIODE = 2V, VTIMER = 0V, VSENSE + – VSENSE – = 300mV ● 3 5.5 8 µA VTIMER Timer Latch Threshold Voltage VIN1 = 0.8V, VIN2 = VDIODE = 2V ● 1.1 1.2 1.3 V t ON Gate Drive Rise Time CGS = 1000pF, VSAB1 = VSAB2 = 0V (Note 3) 33 µs t OFF Gate Drive Fall Time CGS = 1000pF, VSAB1 = VSAB2 = 20V (Note 3) 2 µs t D1 Gate Drive Turn-On Delay CGS = 1000pF, VSAB1 = VSAB2 = 0V (Note 3) 22 µs t D2 Gate Drive Turn-Off Delay CGS = 1000pF, VSAB1 = VSAB2 = 20V (Note 3) fOVGG VGG Regulator Operating Frequency IBSENSE + 4-90 SENSE + += –= 1 µs 30 kHz LTC1473 電気的特性 注記がない限り、テスト回路、TA＝25℃、V＋＝20V ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 Note 1：TJは周囲温度TAと消費電力PDから、次の式で計算される： TJ＝TA＋(PD)(150℃/W) Note 2：ISは同相電圧が5V以下に低下すると、IBSENSE＋ ＋I BSENSE− と同じ量 だけ増加する。 Note 3：ゲート･ターンオンおよびターンオフ時間は、突入電流を制限しない （つまりVSENSE＝0V）で測定される。ゲートの立上り時間は1Vから4.5V、立下 り時間は4.5Vから1Vまでで測定される。遅延時間は、入力変化からゲート電圧 が3Vに上昇または下降するまでの間で測定される。 標準的性能特性 140 140 130 VDIODE = VIN1 = 5V VIN2 = 0V 100 VDIODE = 5V VIN1 = VIN2 = 0V 80 60 40 20 0 5 10 15 20 25 30 SUPPLY VOLTAGE (V) 35 120 VDIODE = VIN1 = 5V VIN2 = 0V 110 VDIODE = 5V VIN1 = VIN2 = 0V 100 90 80 70 50 – 50 40 350 250 200 100 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 0 125 9.0 5.9 5.0 8.9 5.8 4.5 5.4 4.0 3.0 2.5 2.0 5.2 1.5 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 125 1473 G04 SHUTDOWN THRESHOLD 3.5 5.3 5.1 – 50 START-UP THRESHOLD VGG GATE SUPPLY VOLTAGE (V) SUPPLY VOLTAGE (V) V + = VSAB =20V 5.5 5 7.5 10 12.5 VSENSE± (V) 15 17.5 20 VGGゲート電源電圧と温度 5.5 5.6 2.5 1473 • TPC02.5 低電圧ロックアウト･スレッショルド （V＋）と温度 5.7 4 300 1473 G02 VGSゲート・ソース間オン電圧 と温度 VGS GATE-TO-SOURCE ON VOLTAGE (V) 400 150 1473 G01 6.0 V+ = 20V VDIODE = VIN1 = 5V VIN2 = 0V VSENSE + – VSENSE – = 0V 450 60 VSENSE + = VSENSE – = V + 0 500 V + = 20V SUPPLY CURRENT (µA) 160 120 DC電源電流とVSENSE± DC電源電流と温度 SUPPLY CURRENT (µA) SUPPLY CURRENT (µA) DC電源電流と電源電圧 1.0 – 50 V + = 20V VGG – V + 8.8 8.7 8.6 8.5 8.4 8.3 8.2 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 125 1473 G05 8.1 – 50 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 125 1473 G03 4-91 LTC1473 標準的性能特性 2.0 1.8 45 V + = 20V CLOAD = 1000pF VSAB = 20V GATE FALL TIME 1.6 1.4 TURN-OFF DELAY 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 – 50 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 40 35 V + = 20V CLOAD = 1000pF VSAB = 0V TURN-ON DELAY 25 20 15 10 1.7 1.6 VHIGH 1.4 1.3 VLOW 1.1 1.0 – 50 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 125 1.28 VHIGH 1.7 1.6 1.5 VLOW 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 – 50 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 1.24 1.22 1.20 1.18 1.16 1.14 1.12 1.10 – 50 125 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 175 V+ = 20V VDIODE = VIN1 = 5V VIN2 = 0V VSENSE + – VSENSE – = 0V 150 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 125 100 75 50 25 0 –25 – 25 25 50 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 125 1473 G13 0 100 125 1473 G12 IBSENSE±とVSENSE± SUPPLY CURRENT (µA) TIMER SOURCE CURRENT (µA) V + = 20V 1.26 1473 G11 7.5 10000 タイマ･ラッチ･スレッショルド 電圧と温度 V + = 20V 4.5 4-92 100 1000 GATE CAPACITIVE LOADING (pF) 1473 G08 1.8 V + = 20V TIMER = 0V 4.0 – 50 FALL TIME VSAB = 20V 10 125 タイマ･ソース電流と温度 8.0 10 0 – 25 1473 G10 8.5 15 5 TIMER LATCH THRESHOLD VOLTAGE (V) LOGCI INPUT THRESHOLD VOLTAGE (V) LOGIC INPUT THRESHOLD VOLTAGE (V) 1.9 1.2 20 ロジック入力スレッショルド 電圧と温度 V + = 5V 1.5 25 1473 G06 ロジック入力スレッショルド 電圧と温度 1.8 RISE TIME VSAB = 0V 30 5 1473 G07 1.9 35 GATE RISE TIME 30 0 – 50 125 40 RISE AND FALL TIME (µs) 2.2 立上りおよび立下り時間と ゲート容量性負荷 ターンオン遅延およびゲート 立上り時間と温度 TURN-ON DELAY AND GATE RISE TIME (µs) TURN-OFF DELAY AND GATE FALL TIME (µs) ターンオフ遅延およびゲート 立下り時間と温度 2.5 5 7.5 10 12.5 VSENSE± (V) 15 17.5 20 1473 • TPC14 LTC1473 ピン機能 IN1（ ピン1）：ゲート･ドライバGA1とGB1のロジック入 力。この入力はIN2が“H”またはDIODEが“L”のときに ディスエーブルされます。 IN2（ ピン2）：ゲート･ドライバGA2とGB2のロジック入 力。IN1が“H”またはDIODEが“L”のときに、この入力は ディスエーブルされます。 DIODE （ピン3）：「2ダイオード･モード」ロジック入力。 この入力はIN1およびIN2に優先し、2つのバック･トゥ･ バックNチャネルMOSFETスイッチは強制的に2個のダ イオードを模倣したものになります。 TIMER（ピン 4）：フォールト･タイマ。このピンから GNDに接続したコンデンサで、MOSFETスイッチが電 流制限を許される時間をプログラムします。ピン4を接 地すれば、この機能をディスエーブルすることができま す。 V＋（ピン5）：電源。このピンは最低1µFのコンデンサで バイパスします。 VGG（ピン6）：ゲート･ドライブ電源。この高電圧電源 は、内部マイクロパワー･ゲート･ドライブ回路をドライ ブすることのみを目的としています。このピンに外部回 路から負荷を接続してはなりません。このピンは最低 1µFのコンデンサでバイパスしてください。 SAB2（ ピン10）：ソース･リターン。SAB2ピンは、SW A2とSW B2のソースに接続されています。スイッチが ターンオフすると、小さなプルダウン電流源によってこ のノードが0Vに戻ります。 SENSE−（ピン12）：突入電流入力。このピンは、電源 供給元と出力コンデンサに出入りする突入電流を検出お よび抑止するために、2組の入力電源セレクタ･スイッチ （SW A1/B1およびSW A2/B2）と直列に低い値の抵抗器の 「ボトム」 （出力側）に直接接続しなければなりません。 SENSE＋（ピン13）：突入電流入力。このピンは、電源 供給元と出力コンデンサに出入りする突入電流を検出お よび抑止するために、2組の入力電源セレクタ･スイッチ （SW A1/B1およびSW A2/B2）と直列に低い値の抵抗器の 「トップ」 （ スイッチ側）に直接接続しなければなりませ ん。（VSENSE＋−VSENSE−が±0.2Vを超えると）、電流制 限が起動されます。 GA1、 GB1（ ピン 16、 14）：ス イ ッ チ ･ゲ ー ト ･ド ラ イ バ。GA1およびGB1は、最初のバック･トゥ･バックN チャネル･スイッチのゲートをドライブします。 SAB1（ ピン15）：ソース･リターン。SAB1ピンはSW A1 およびSW B1のソースに接続されます。スイッチがター ンオフすると、小さなプルダウン電流源によってこの ノードが0Vに戻ります。 SW（ピン7）：NチャネルMOSFETスイッチのオープン･ ドレインです。このピンは、このピンとV＋ピンとの間 に接続されているVGGスイッチング･レギュレータ･イン ダクタのボトムをドライブします。 GND（ピン8）：グランド。 GA2、GB2（ピン11、9）：スイッチ･ゲート･ドライバ。 GA2とGB2は2番目のバック･トゥ･バックNチャネル･ス イッチのゲートをドライブします。 4-93 4 LTC1473 機能図 16 GA1 SW A1/B1 GATE DRIVERS IN1 1 IN2 2 DIODE 15 SAB1 14 GB1 13 SENSE + INRUSH CURRENT SENSE 12 SENSE – 3 11 GA2 V+ SW A2/B2 GATE DRIVERS 5µA 10 SAB2 9 GB2 TIMER 4 TO GATE DRIVERS V+ 5 VGG 6 SW 7 R 900k VGG SWITCHING REGULATOR GND LATCH + S – 1.20V 8 1473 FD 4-94 LTC1473 動作 LTC1473はパワー･マネージメント･システムの「フロン トエンド」で低損失のスイッチング動作を行い、最大2個 のバッテリ･パックを接続および切断することができま す。入力電源の円滑な切替えは、バッテリ･パックとシ ステム電源コンデンサに出入りする突入電流を制限する 特別なゲート･ドライブ回路でドライブされる低損失N チャネル･スイッチによって実現されています。 図2にスイッチ･ドライバ･ペア（SW A1/B1）のブロック図 を示します。双方向電流センスおよび制限回路は、 RSENSE両端の電圧降下が±200mVを超えるとそれを検 知します。該当するスイッチのゲート・ソース間電圧 VGSは、遷移中に、突入電流が低下するまで（DC/DCコ ンバータ入力コンデンサの値によって異なりますが、一 般に数ms以内）制限されます。 全Nチャネル･スイッチング この方式により、回路を変更しないで同じシステムで異 なるサイズおよび電流定格のコンデンサとMOSFETス イッチを使用することができます。 LTC1473は外部バック･トゥ･バックNチャネルMOSFET スイッチをドライブして、2つの電源、つまり一次バッ テリと二次バッテリまたはバッテリとAC電源からの電 力を切り替えます。（NチャネルMOSFETスイッチは、P チャネル相当品よりも経済的で電圧降下も小さくなって います）。 DCIN LTC1473 L1 1mH 低損失Nチャネル･スイッチ用ゲート･ドライブ電圧は、 最大37VまでV＋より8.5V高い電圧で安定化されたマイ クロパワー昇圧レギュレータから供給されます。2個の バッテリ･システムでは、LTC1473のV＋ピンが、3個の 外部ダイオードを通してメイン電源、DCIN、BAT1、 BAT2にダイオードORされています。したがって、VGG は 最 高 電 圧 の 電 源 よ り 8.5V高 い 電 圧 で 安 定 化 さ れ 、 MOSFETスイッチを完全に導通させるのに必要なオー バードライブを提供します。 (8.5V + V +) TO GATE DRIVERS 4 VGG + SW VGG SWITCHING REGULATOR + C1 1µF 50V C2 1µF 50V GND 1473 F01 図1. VGGスイッチング･レギュレータ SW B1 SW A1 RSENSE BAT1 + OUTPUT TO DC/DC CONVERTER COUT GA1 突入電流および短絡電流の制限 LTC1473は適応型突入電流制限方式を使用して、切替え 中に2つのメイン電源およびDC/DCコンバータの入力コ ンデンサに出入りする電流を低減しています。1本の小 さな値の抵抗（RSENSE）の両端の電圧を測定して、遷移 中の2組のスイッチ、SW A1/B1およびSW A2/B2を流れ る瞬時的な電流を確認します。 BAT2 V+ ゲート･ドライブ（VGG）電源 効率を最大限に高めるために、昇圧レギュレータ･イン ダクタのトップは、図1に示すとおり、V＋に接続されま す。C1は、小型表面実装パッケージに収納された1mH スイッチト･インダクタL1のトップでフィルタ機能を提 供します。内部ダイオードは1mHインダクタからの電流 をVGG出力コンデンサC2に振り分けます。 BAT1 6V SAB1 6V VGG SW A/B GATE DRIVERS GB1 VSENSE + VSENSE – ± 200mV THRESHOLD BIDIRECTIONAL INRUSH CURRENT SENSING AND LIMITING LTC1473 1473 F02 図2. SW A1/B1による突入電流制限 4-95 LTC1473 アプリケーション情報 遷移期間が終了すると、選択されたスイッチ･ペアの2つ のMOSFETのVGSが約5.6Vまで上昇します。ゲート･ド ラ イ ブ は 5.6Vに 設 定 さ れ て お り 、 ロ ジ ッ ク ･レ ベ ル MOSFETスイッチに最大VGS定格を超えない十分なオー バードライブを提供します。 スイッチSW A1/B1およびSW A2/B2は、いずれかのバッテ リ･パックから、 DC/DCスイッチング･レギュレータの入力 に電源を供給します。これらのスイッチはそれぞれ、パ ワー･マネージメント･システム用µPに直接インタフェース 可能なTTL/CMOS互換入力によって制御されます。 フォールト状態の場合は、 電流制限ループが短絡点に流れ 込む電流を制限します。 MOSFETスイッチが電流制限され ているとき、 すなわちRSENSE両端の電圧降下が±200mVの とき、フォールト･タイマが計時を開始します。MOSFETス イッチが電流制限されている限り、 計時を続けます。 最終的 に、プリセットされた時間が経過し、MOSFETスイッチが ラッチ･オフします。 ラッチはゲート･ドライブ入力の選択 を解除するとリセットされます。 フォールト･タイムアウト は、 TIMERピンとグランド間に接続される外付けコンデン サでプログラムされます。 タンタル･コンデンサの使用 システムのDC/DCレギュレータ入力コンデンサの突入 （お よび 「噴出」 ） 電流は、 LTC1473によって制限されます。 すなわ ち、 一方の入力電源から他方への遷移中にコンデンサに流 入･流出する電流が制限されます。 多くのアプリケーション では、 この突入電流制限によって、 DC/DCコンバータの入力 に高価でサイズの大きいアルミニウム電解コンデンサを使 用しないで、 低コスト/小型のタンタル表面実装コンデンサ を使用することができます。 電源経路切替えの概念 注：具体的な突入電流の仕様と制限については、コンデ ンサ･メーカに問い合わせてください。また、何らかの 実験を行って起こりうるすべての動作条件で、制限に適 合することを確認する必要があります。 電源の選択 LTC1473は低損失スイッチをドライブして、シングルま たはデュアルの再充電可能バッテリ･システム（多くの ノート型コンピュータや他の携帯用機器で使用されてい る形態）のメイン電源経路の電源を切り替えます。 図3はLTC1473デュアル･バッテリ･パワー･マネージメン ト･システムの主な特長を示す概念ブロック図で、3つの メイン電源から始まりシステムDC/DCレギュレータで終 わります。 バック･トゥ･バック･スイッチのトポロジー 図3に示す単純なSPSTスイッチは、実際に2つのバック･ トゥ･バックNチャネル･スイッチで構成されています。 これらの低損失Nチャネル･スイッチ･ペアは、8ピンSOお よびSSOPパッケージに収納されており、多数の製造業者 から入手可能です。バック･トゥ･バック･トポロジーに よって、パワーMOSFETスイッチの固有ボディ･ダイオー ドに付随する問題が解消され、各スイッチ･ペアは2つの DCIN SW A1/B1 INRUSH CURRENT LIMITING BAT1 SW A2/B2 + CIN BAT2 LTC1473 HIGH EFFICIENCY DC/DC SWITCHING REGULATOR POWER MANAGEMENT µP 1473 F03 図3. LTC1473 PowerPathの概念図 4-96 12V 5V 3.3V LTC1473 アプリケーション情報 スイッチがターンオフされたとき、両方向の電流を阻止 することができます。 またバック･トゥ･バック･トポロジーでは、スイッチ･ ペアの各半分を個別に制御することもできます。これ らのスイッチ･ペアによって、両方向の突入電流の制限 と次の項で説明するいわゆる「2ダイオード」モードを容 易に実行できます。 オードが、DC/DCコンバータの入力に電流を流し、起動 時または異常動作状態時にも確実にパワー･マネージメ ントµPに電源 が供給され ます。（V＋ ピンの電圧が約 3.2V以下に低下すると、このモードに代わって低電圧 ロックアウト回路が動作します。図1に示すとおり、V＋ への電源はメイン電源、DCIN、BAT1、BAT2から3個の 外部ダイオード通して供給されます。） 2ダイオード･モードは、DIODE入力にアクティブ“L”を 印加すると行使されます。 2ダイオード･モード 通常の動作条件では、各スイッチ･ペアの両方のセク ションが同時にターンオン/オフされます。たとえば、 図4に示すBAT1からBAT2に入力電源が切り替えられる と、通常、スイッチ･ペアSW A1/B1の両ゲートがターン オフし、スイッチ･ペアSW A2/B2の両ゲートがターンオ ンします。スイッチ･ペアSW A1/B1のバック･トゥ･バッ ク･ボディ･ダイオードは、BAT1入力コネクタに流入･ 流出する電流を阻止します。 「2ダイオード」モードでは、各電源経路のスイッチ･ペ アの一方のペアつまりSW A1とSW A2だけがターンオン し、別のペアSW B1とSW B2はターンオフします。これ ら2つのスイッチ･ペアは、図4に示すように2つのメイ ン入力電源に接続された単なる2個のダイオードとして 動作します。最大の入力電圧を持つパワー･パス･ダイ 部品の選択 Nチャネル･スイッチ LTC1473適応型突入電流制限回路では、広範なロジッ ク ･レ ベ ル Nチ ャ ネ ル MOSFETス イ ッ チ を 使 用 で き ま す。LTC1473アプリケーションに最適な8ピン表面実装 型パッケージのデュアル低RDS（ON）Nチャネル･スイッチ が多数提供されています。 2つのスイッチ･ペアSW A1/B1およびSW A2/B2の最大許容 ドレイン・ソース電圧VDS（MAX）は、 最大DC電源電圧に耐え るだけ十分高くなければなりません。 DC電源が20∼28Vの 範囲にある場合は、 30VのMOSFETスイッチを使用します。 DC電源が10∼18Vの範囲にあり、十分に安定化されている 場合は、 20VのMOSFETスイッチを使用します。 DCIN SW B1 RSENSE SW A1 BAT1 + ON OFF SW B2 SW A2 CIN HIGH EFFICIENCY DC/DC SWITCHING REGULATOR 12V 5V 3.3V BAT2 ON OFF LTC1473 POWER MANAGEMENT µP 1473 F04 図4. 2ダイオード･モードでのLTC1473のPowerPathスイッチ 4-97 4 LTC1473 アプリケーション情報 一般則として、最大許容VDSにおいて最も低いRDS（ON） をもつスイッチを選択します。これによってスイッチで 消費される熱が小さくなり、システム全体の効率が向上 します。電流要求が小さいシステムでは、スイッチ抵抗 が大きくても許容できる場合がありますが、スイッチで 消費される電力が製造メーカの推奨レベルを超えないよ う注意しなければなりません。 フォールト時間遅延は、TIMERピンとGNDの間に接続 された外付けコンデンサでプログラムされます。 MOSFETスイッチが電流制限に入ると、5µAの電流源が TIMERピンを通してCTIMERを充電し始めます。CTIMER 両端の電圧が1.2Vに達すると、内部ラッチがセットさ れ、MOSFETスイッチがターンオフします。ラッチをリ セットするには、MOSFETゲート･ドライバのロジック 入力を選択解除します。 突入電流センス抵抗、RSENSE 2つのスイッチ･ペアのドライバによって小さな値のセン ス抵抗（電流シャント）が使用され、導通しているスイッ チ･ペアを流れる突入電流が測定され制限されます。 突入電流制限は、所要最大DC/DC入力電流の約2∼3倍に 設定しなければなりません。これはドロップアウトに相 当するDC/DC入力電圧で発生します。たとえば、DC/ DCコンバータに必要な最大電流が2Aの場合、次の公式 を使用し、0.033Ωのセンス抵抗（RSENSE）を選択すれ ば、6Aの突入電流制限が設定されます。 RSENSE＝(200mV)/IINRUSH この例では、抵抗における電圧降下は通常動作条件では わずか66mVであることに注意してください。したがっ て、抵抗での消費電力は非常に小さく（132mW）、この アプリケーションでは小型の1/4W表面実装抵抗を使用 することができます（この抵抗はフォールト･タイムアウ ト時の電流制限期間での高い消費電力に耐えることがで きます）。高効率電流センス･アプリケーション用に特別 に設計された、小さな抵抗値の表面実装抵抗が多数提供 されています。 プ ロ グ ラ ム 可 能 な フ ォ ー ル ト ･タ イ マ ･コ ン デ ン サ （CTIMER） フォールト･タイマ･コンデンサ（CTIMER）を使用して、 MOSFETスイッチが電流制限時に連続して許容される持 続時間をプログラムします。 フォールト状態では、MOSFETスイッチは突入電流制限 ループによって電流が制限されます。電流制限状態で動 作しているMOSFETスイッチは、高消費電力モードにあ り、迅速に終了しなかった場合は、破壊的故障を招くお それがあります。 フォールト時間遅延は、保護回路が早期にトリップする のを回避するために、最大スイッチング遷移期間の最低 3倍から5倍で、できる限り長い時間にプログラムしなけ ればなりません。反対に、保護回路を有効にするには、 製造業者のデータシートに規定されるとおり、フォール ト時間遅延はMOSFETスイッチの安全動作領域内になけ ればなりません。 最大スイッチング遷移期間は、コールド･スタート中 に、完全に充電されたバッテリが電源が供給されていな いシステムに接続されたときに発生します。システム電 源コンデンサをバッテリ電圧まで充電する突入電流に よって、遷移期間が決まります。 以下の例はCTIMERを計算する方法を示します。最大 バッテリ電圧が15V、システム電源コンデンサを100µF と仮定すると、突入電流制限は6Aに制限され、DC/DC コンバータが必要とする最大電流は2Aです。したがっ て、最大スイッチング遷移期間は、以下の式を用いて計 算されます： tSW(MAX) = (VBAT(MAX))(CIN(DC/DC)) IINRUSH – ILOAD tSW(MAX) = (15)(100µF) = 375µs 6A – 2A 3×375µs＝1.125msの最小フォールト遅延時間が得られ ます。この遅延時間は45W（6A･15V/2）の電力を消費す るMOSFETスイッチの安全動作領域外にならないことを 確認してください。この遅延時間を用いて、以下の公式 を使用してCTIMERを計算することができます。 CTIMER = 1.125ms ) ) 5µA = 4700pF 1.20V したがって、CTIMERは4700pFでなければなりません。 4-98 LTC1473 アプリケーション情報 VGGレギュレータ･インダクタとコンデンサ VGGレギュレータは3つのメイン電源電圧のどれよりも 大幅に高い電源電圧を供給することにより、Nチャネル MOSFETの制御を可能にします。このマイクロパワー、 昇圧電圧レギュレータには、レギュレータの効率を最大 限に高めるために、3つのメイン電源から利用可能な最 も高い電位が供給されます。 VGGレギュレータには図5に示すようにL1、C1、C2の3 つの外付け部品が必要です。 L1は小型、低電流の1mH表面実装インダクタです。C1 は1mHスイッチト･インダクタのトップでフィルタ機能 を提供します。このコンデンサはスイッチング過渡信号 をフィルタするために最低1µFでなければなりません。 VGG出力コンデンサC2はVGG出力用のストレージとフィ ルタ機能を提供します。このコンデンサは、最低1µF/定 格50V動作のものでなければなりません。C1およびC2に はセラミック･コンデンサを使用できます。 DCIN LTC1473 BAT1 BAT2 V+ 4 L1* 1mH TO GATE DRIVERS (8.5V + V +) VGG + SW VGG SWITCHING REGULATOR + C1 1µF 50V C2 1µF 50V GND *COILCRAFT 1812LS-105 XKBC. (708) 639-6400 1473 F05 図5. VGG昇圧スイッチング･レギュレータ 4-99 LTC1473 標準的応用例 マイクロプロセッサ制御のデュアル･バッテリ、デュアル化学システム用入力電源の経路指定回路 Si9926DY Si9926DY 16 15 14 RSENSE 0.033Ω MMBD2838LT1 LTC1473 1 IN1 2 IN2 3 DIODE GA1 SAB1 GB1 13 SENSE + TIMER 12 SENSE – V+ 11 10 9 GA2 VGG SAB2 SW GB2 GND 4 LTC1473 16 IN1 GA1 2 IN2 15 SAB1 3 14 DIODE GB1 13 4 + TIMER SENSE 12 5 + – V SENSE 11 6 VGG GA2 10 7 SW SAB2 9 8 GND GB2 1 750k CTIMER 4700pF CTIMER 4700pF 500k 5 6 7 C7 1µF 8 Si9926DY + C8 1µF + L1* 1mH Si9926DY MMBD914LT1 BAT2 8.4V Li-Ion BAT1 12V NiCd POWER MANAGEMENT µP RSENSE 0.033Ω HIGH EFFICIENCY DC/DC SWITCHING REGULATOR SMBus MBRD340 1473 F07 DCIN BATTERY CHARGER * COILCRAFT 1812LS-105XKBC 4-100 LTC1473 標準的応用例 バッテリ･チャージャを含む完全なフロントエンドおよびバッテリとDCIN間の自動切替え機能を備えたDC/DCコンバータ C2, 0.1µF COSC 68pF 1 CSS, 0.1µF RC, 10k TG BOOST RUN/SS 3 CC2, 51pF C1 100pF COSC 2 SW ITH 16 15 14 CC 330pF C5 1000pF C4 0.1µF D1 CMDSH-3 13 VIN LTC1435 12 5 SGND INTVCC 11 6 VOSENSE BG 10 7 PGND SENSE – 9 + 8 SENSE EXTVCC 4 CIN 22µF 35V ×2 + Q1 Si4412DY SFB L1* 10µH RSENSE 0.033Ω VOUT + C3 4.7µF 16V Q2 Si4412DY COUT 100µF 10V ×2 D2 MBRS140T3 + R1 35.7k 1% C6 100pF SGND R2 11k 1% Si9926DY 74C00 13 11 MMBD2838LT1 1 12 2 3 10 7 8 4 6 3 9 1 2 5 4700pF CTIMER 5 4 14 R5 500k + C7 C8 1µF 1µF 6 + 7 L2** 1mH 8 LTC1473 IN1 GA1 IN2 SAB1 15 14 DIODE GB1 TIMER 13 SENSE + V+ SENSE – VGG GA2 SW SAB2 GND GB2 4 16 RSENSE 0.033Ω 12 11 10 9 DCIN D4 MBRD340 D3 6.8V Si9926DY RSENSE 0.033Ω D5 MBRD340 R14 510Ω 1 R6 900k 1% R7 130k 1% R8 427k 1% R9 113k 1% 2 3 4 OUT A V– OUT B LTC1442 V+ IN + A REF IN – B HYST C10 1µF 8 L3*** 20µH 7 6 5 1 2,3 R10 50k 1% R11 1132k 1% 1,4 R12 3k 1% C9 0.1µF C11 0.47µF D6 MBR0540T 2 3 4 5 6 7 R13 5.1k 1% 8 9 *SUMIDA CDRH125-10 **COILCRAFT 1812LS-105XKBC ***COILTRONICS CTX20-4 10 11 12 C16 220pF GND GND SW GND BOOST VCC1 GND VCC2 GND VCC3 24 23 C12 10µF 22 21 C13 10µF 20 19 PROG LT ®1511 18 GND VC 17 OVP UVOUT 16 CLP GND 15 CLN COMP2 14 COMP1 BAT 13 SENSE SPIN UV R15 1k C15 0.33µF + C17 10µF R20 395k 0.1% R21 164k 0.1% R17 4.93k R19 200Ω 1% R18, 200Ω, 1% RSENSE 0.033Ω 8.4V Li-Ion BATTERY R16 300Ω C14 1µF 1473 F06 4-101 LTC1473 標準的応用例 2電源間の保護付き自動切替え 5V 1 LT1121-5 8 2Ω Q1 Si9926DY 3 + 0.33µF SUPPLY V1 10k 0.1µF 1M D1 MMBD2838LT1 1M 3 + 8 LT1490 1 2 – 1 5 4 2 + 3 7 6 4 – 1M 5 C6 4700pF 1M 10k 6 + C7 1µF L1*, 1mH + C5 1µF 7 8 LTC1473 IN1 GA1 IN2 SAB1 16 15 14 DIODE GB1 TIMER SENSE + V+ 12 SENSE – VGG GA2 SW SAB2 GND GB2 R3 0.033Ω 13 OUT 11 10 9 SUPPLY V2 *1812LS-105XKBC, COILCRAFT Q2 Si9926DY 1473 • TA02 関連製品 PART NUMBER DESCRIPTION COMMENTS LTC1155 Dual High Side Micropower MOSFET Driver Internal Charge Pump Requires No External Components LTC1161 Quad Protected High Side MOSFET Driver Rugged, Designed for Harsh Environment LTC1435 Single High Efficiency Low Noise Switching Regulator Constant Frequency, Synchronous Step-Down LTC1479 PowerPath Controller for Dual Battery Systems Designed to Interface with a Power Management µP LT1510 Constant-Voltage/Constant-Current Battery Charger Up to 1.5A Charge Current for Lithium-Ion, NiCd and NiMH Batteries LT1511 3A Constant-Voltage/Constant-Current Battery Charger High Efficiency, Minimal External Components to Fast Charge Lithium, NiMH and NiCd Batteries LTC1538-AUX Dual Synchronous Controller with Aux Regulator 5V Standby in Shutdown 4-102