LT1106 - PCMCIAカード・フラッシュ・メモリ用マイクロパワー昇圧DC/DC

LT1106
LT1106
PCMCIAカード・フラッシュ・メモリ用
マイクロパワー、
ステップアップ
DC/DCコンバータ
特長
概要
■
LT®1106は、
Type IおよびType IIのPCMCIAカードで使用す
るために設計された業界初のDC/DCコンバータです。
この
デバイスは、PCMCIAソケットでVPP1およびVPP2ライン
を検知し、ソケットが電源を供給しない場合は、安定化さ
れた12V、60mAのプログラミング電源を発生します。内部
ロジックによって、
PCMCIAカードのマイクロコントロー
ラへのインタフェースを簡素化しています。1つの入力で
12Vまたは5Vの安定化出力を選択し、
別の入力でマイクロ
パワーのシャットダウンを制御します。
2つの論理出力が、
選択されたプログラミング電圧が有効かどうか、
また入力
電源が3.3Vまたは5Vのいずれであるかを示します。
■
■
■
■
■
■
■
3V電源から12V・60mAを出力
シャットダウン時消費電流：10µA
プログラム可能な12Vまたは5V出力
最大効率：85%
静止電流：750µA
低VCESATスイッチ：300mV @0.5A（TYP）
低インダクタンス薄型表面実装インダクタ使用
極薄型20ピンTSSOPパッケージ
アプリケーション
■
■
■
■
PCMCIAカード・フラッシュ・メモリ用VPP発生回路
ポータブル・コンピュータ
携帯用計測器
DC/DCコンバータ・モジュールの置換え
このレギュレータは、最大効率が85%の0.5A・300mVス
イッチによるバースト・モード TM動作を実行します。
500kHzの高周波スイッチングによって、PCMCIAカード
に最適な低インダクタンス平型インダクタが使用可能で
す。このデバイスに必要なのは1µFの出力容量だけです。
静止電流は750µAですが、
カードがソケット電源で動作してい
ないときには350µAまで減少します。
また、
シャットダウン・ピ
ンによって、
消費電流はわずか10µAに低減されます。
このデバ
イスは、カードを動作中のソケットに挿入するときの電源の
過渡電流を制限するソフトスタート機能を備えています。
、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。
バースト・モードはリニアテクノロジー社の商標です。
UO
TYPICAL APPLICATI
12V, 60mA Flash Memory Programming Supply
86
L1*
10µH
+
D1**
4.7µF
TANT
ALUM
VPP1
0.1µF
D
BSS84
0.1µF
S
VPP2
0.1µF
D
BSS84
S
POWER ON
*DALE ILS-3825-01 OR
COILTRONICS CTX02-11238-3
**MOTOROLA MBR0530
82
VCC
VPP1
G1
VPP2
SW
AVPP
12V/60mA
1µF
LT1106
VPP VALID
VPP VALID
470pF
G2
3/5 DETECT
SOFT START
ON/OFF
12/5
PGND GND
3/5
VIN = 5V
VIN = 5V
80
VIN = 3.3V
78
VIN = 3.3V
76
74
72
1M
0.1µF
70
1
LT1106 • TA01
4-146
D1 = MBR0530
D1 = 4 BAT54Cs
IN PARALLEL
84
EFFICIENCY (%)
VCC
3.3V/5V
12V Output Efficiency
10
LOAD CURRENT (mA)
100
LT1106 • TA02
LT1106
U
U
RATI GS
W
W W
W
AXI U
U
ABSOLUTE
PACKAGE/ORDER I FOR ATIO
VCC Voltage............................................................... 7V
VSW Voltage ............................................................ 20V
AVPP Voltage ......................................................... 20V
VPP1, VPP2 Voltage ............................................... 20V
G1, G2 Voltage ....................................................... 20V
VON/OFF Voltage......................................................... 7V
VSEL Voltage ............................................................. 7V
ILIM Voltage .............................................................. 7V
Maximum Power Dissipation ............................ 500mW
Operating Temperature Range ..................... 0°C to 70°C
Storage Temperature Range ................. – 65°C to 150°C
Lead Temperature (Soldering, 10 sec).................. 300°C
TOP VIEW
SELECT 12/5
1
20 ON/OFF
SOFT START
2
19 AVPP
VCC
3
18 VPP1
VCC
4
17 VPP2
ORDER PART
NUMBER
LT1106CF
3/5
5
16 G1
PGND
6
15 G2
PGND
7
14 VPP VALID
NC
8
13 GND
VSW
9
12 NC
VSW 10
11 VSW
F PACKAGE
20-LEAD PLASTIC TSSOP
TJMAX = 100°C, θJA = 90°C/W
Consult factory for Industrial and Military grade parts
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
TA = 25°C, VCC = 5V, VON/OFF = 3V, unless otherwise noted.
SYMBOL
PARAMETER
CONDITIONS
IQ
Quiescent Current
VSEL = 0.2V, AVPP = 12V
Quiescent Current, Shutdown
VON/OFF = 0.2V
“Doze” Mode Current
VSEL = 0.2V, VPP1 or VPP2 = 12V
MIN
750
900
µA
9
15
µA
2
Output Sense Voltage
VSEL = 3V, VPP1 and VPP2 Floating
VSEL = 0.2V, VPP1 and VPP2 Floating
Output Referred
Comparator Hysteresis
VSEL = 3V
VSEL = 0.2V
fOSC
Oscillator Frequency
Current Limit Not Asserted
DC
Maximum Duty Cycle
tON
Switch On-Time
VCESAT
MAX
●
●
4.75
11.50
5
12
6
V
5.25
12.60
V
V
15
35
400
●
80
UNITS
µA
320
Input Voltage Range
Reference Line Regulation
TYP
mV
mV
500
700
85
92
kHz
%
µs
1.7
2V < VIN < 6V
0.06
0.15
%/V
Switch Saturation Voltage
ISW = 0.5A
230
350
mV
Switch Leakage Current
VSW = 12V, Switch Off
0.1
10
µA
Switch Current Limit
VIN = 5V, Soft Start Floating
VIN = 3V, Soft Start Floating
600
650
900
950
mA
mA
Soft Start Pin Current
Soft Start Grounded
80
120
µA
0.8
V
0.8
V
450
500
Select Input Voltage Low
Select Input Voltage High
1.6
V
ON/OFF Input Voltage Low
ON/OFF Input Voltage High
ON/OFF Bias Current
1.6
VON/OFF = 5V
VON/OFF = 3V
VON/OFF = 0V
V
16.0
8.0
0.1
24.0
14.0
1.1
µA
µA
µA
4-147
LT1106
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
SYMBOL
TA = 25°C, VCC = 5V, VON/OFF = 3V, unless otherwise noted.
PARAMETER
CONDITIONS
MIN
TYP
Select Pin Bias Current
0V < VSEL < 5V
0.1
1
µA
11.0
11.5
11.9
V
VON/OFF = 0.2V
50
0.1
90
1
µA
µA
VON/OFF = 0.2V
50
0.1
90
1
µA
µA
12
V
0.13
0.3
V
VPP1/VPP2 Input Sense Threshold
AVPP Pin Input Current
VPP1/VPP2 Pin Input Current
VPP VALID Threshold
AVPP Rising (High to Low Transition)
VPP VALID Output Voltage Low
ISINK = 100µA
VPP VALID Output Voltage High
ISOURCE = 2.5µA
11.4
●
3/5 Comparator Threshold
4
4.5
3.6
3.75
3.65
3.8
●
MAX
UNITS
V
4.2
V
3/5 Comparator Output High
ILOAD = 50µA
V
3/5 Comparator Output Low
ILOAD = 50µA
0.75
0.9
V
Off State Current at G1/G2
VPP1 = 10V, VG1 = 12V or VPP2 = 10V,
VG2 = 12V or VON/OFF = 0V
0.1
1
µA
The ● denotes specifications which apply over the full operating
temperature range.
U W
TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS
Oscillator Frequency
Switch Current Limit
SWITCH SATURATION VOLTAGE (mV)
900
700
600
500
400
300
–50
Switch Saturation Voltage
250
1000
SWITCH CURRENT (mA)
OSCILLATOR FREQUENCY (kHz)
800
800
VCC = 3V
700
VCC = 5V
600
500
–25
0
25
50
TEMPERATURE (°C)
75
100
LT1106 • TPC01
4-148
400
–50
–25
0
25
50
TEMPERATURE (°C)
75
100
LT1106 • TPC02
ISW = 500mA
225
200
175
150
125
100
–50
–25
0
25
50
TEMPERATURE (°C)
75
100
LT1106 • TPC03
LT1106
U W
TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS
3/ 5 Comparator Threshold
AVPP Sense Voltage
4.00
AVPP Sense Voltage
5.10
12.20
12/5 SELECT = 0
3.90
3.85
3.80
3.75
5.05
AVPP SENSE VOLTAGE (V)
AVPP SENSE VOLTAGE (V)
3.95
THRESHOLD VOLTAGE (V)
12/5 SELECT = 1
12.15
12.10
12.05
12.00
11.95
11.90
–25
75
0
25
50
TEMPERATURE (°C)
100
4.95
4.90
4.85
11.85
3.70
–50
5.00
11.80
–50
–25
0
50
25
TEMPERATURE (°C)
LT1106 • TPC04
75
4.80
–50
100
–25
0
25
50
TEMPERATURE (°C)
Supply Current in Shutdown
100
LT1106 • TPC06
LT1106 • TPC05
Supply Current
Maximum Duty Cycle
95
800
14
75
SUPPLY CURRENT (µA)
SUPPLY CURRENT (µA)
700
VCC = 5V
10
8
6
VCC = 3V
4
VCC = 5V
VCC = 3V
600
500
400
2
0
–50
MAXIMUM DUTY CYCLE (%)
12
–25
50
25
0
TEMPERATURE (°C)
75
100
300
–50
–25
0
25
50
TEMPERATURE (°C)
100
75
70
–50
–25
0
25
50
TEMPERATURE (°C)
75
100
LT1106 • TPC09
Load Transient Response,
COUT = 1µF
12V OUTPUT
1V/DIV
AC COUPLED
VOUT
5V/DIV
ILOAD 60mA
10mA
IL
500mA/DIV
VPP VALID
10V/DIV
ON/OFF
10V/DIV
80
Start-Up Waveforms with Soft
Start, ILOAD = 10mA
Start-Up Waveforms, ILOAD = 1mA
VAVPP
2V/DIV
85
LT1106 • TPC08
LT1106 • TPC07
12V
75
90
VON/OFF
10V/DIV
50µs/DIV
LT1106 • TPC10
50µs/DIV
LT1106 • TPC11
50µs/DIV
LT1106 • TPC12
4-149
LT1106
ピン機能
SELECT 12/5（ ピン1）：5V出力の場合は、VINまたは論
理“1”に接続します。12V出力の場合は、GNDまたは論
理“0”に接続します。
SOFT START（ピン2）：このピンからGNDに0.1µF/1MΩ
の並列RCを接続すると、デバイス起動時のソフトス
タート機能を実現できます。最初にこのピンから約
80µAがコンデンサに流れます。ピンの電圧が約0.4Vに
達すると、電流はピンから流れ出さなくなります。アプ
リケーション情報セクションを参照してください。
VCC（ピン3、4）：入力電源。両方のピンは連結してくだ
さい。最低1µFの入力バイパス容量が必要です。これよ
り大きな容量を接続すると、電源ライン上のリンギング
が低減されます。
3/5
（ピン5）：電源コンパレータ出力。このピンは入力電
源の値を示す論理出力を提供します。VCC＝5Vのときに
“H”になり、VCC＝3.3Vのときに“L”になります。
PGND（ピン6、7）：電源グランド。グランド・プレーン
に接続します。
VSW（ピン9、10、11）：パワー・スイッチのコレクタで
す。このピンには高dV/dtが現れます。放射されるノイ
ズを最小限に抑えるために、レイアウトは短く直接行う
ようにしてください。
グランド（ピン13）：信号グランド。グランド・プレー
ンの接続。
VPP VALID（ピン14）：このピンは、出力電圧が11.4Vを
超えているかどうかを示す論理信号を供給します。内部
200kプルアップ抵抗によるアクティブ“L”です。
4-150
G1、G2、（ピン16、15）：外部MOSFETのゲート・ドラ
イブ。VPP1またはVPP2が11.7Vを超えると、G1または
G2が約0.8Vにドライブされます。VPP1またはVPP2が
11.7V以下のときには、ドライバはハイ・インピーダン
ス状態になり、100kΩの内部抵抗を通してAVPPピンに
プルアップされます。
VPP1、VPP2（ ピン 18、17）：プログラミング電源入
力。LT1106は、PCMCIAカード・ソケットでVPP1およ
びVPP2電源の両方を検知します。VPP1またはVPP2が
11Vを超えると、LT1106は「ドーズ」モードで動作しま
す。ドーズ・モードでは、スイッチング・レギュレータ
がターンオフし、外部のPチャネルMOSFETへのドライ
ブがターンオンします。ドーズ・モードでの消費電流は
約350µAです。デバイスがシャットダウンされていると
きは、VPP1とVPP2に流れ込む入力電流は約1µAです。
AVPP（ピン19）：出力センス・ピン。このピンは出力電
圧を設定する1MΩの抵抗分圧器に接続されています。
シャットダウン時には、抵抗列は切り離され、このピン
への電流は1µA以下に低減されます。
ON/OFF
（ピン20）：シャットダウン・コントロール。こ
のピンを1.5V以下にプルダウンすると、LT1106がディ
ス エ ー ブ ル さ れ 、 消 費 電 流 が 10µAに 減 少 し ま す 。
シャットダウン中は、3/5コンパレータ以外のすべての
回路がディスエーブルされます。ON/OFFが1.5Vを超え
るとデバイスはイネーブルされます。
LT1106
W
BLOCK DIAGRA
12/5
SELECT
AVPP
VPP1
VPP2
ON/0FF
G1
G2
1
19
18
17
20
16
15
BIAS
565k
–
+
–
299k
VCC
+
+ –
VCC
VREF
+
R2
700Ω
C3
–
200k
C2
3,4
36mV
+
14 VPP VALID
Q3
R1
3Ω
BIAS
–
4k
–
100k
+
2
SW
SOFT START
9,10,11
OFF
Q2
1×
500kHz
OSCILLATOR
C1
VCC
+
5
VREF 1.24V
3.7V
Q1
50×
–
3/5
13
6,7
GND
PGND
LT1106 • BD
アプリケーション情報
機能説明
LT1106はマイクロパワーのステップ・アップDC/DCコン
バータで、PCMCIAフラッシュ・メモリ・カードのVPP生
成用に特別に構成されています。このデバイスは、12/5セ
レクト・ピンを通して選択可能な5Vまたは12Vの出力を
生成します。VPP1またはVPP2ピンに12Vが印加された場
合、ゲート・ドライブ出力のG1とG2は“L”にドライブさ
れ、外部PMOSデバイスをターンオンします。VPP1または
VPP2に12Vが印加されると、LT1106内部のスイッチン
グ・レギュレータはアイドルになります。
AVPPの電圧が11.4Vを超えると、VPP VALID出力は“L”
になります。この信号は有効なプログラミング電圧が存
在することを示すのに使用できます。3/5コンパレータ
は、入力電圧が3.3Vか5Vかを示します。
ソフトスタート・ピンを使用して、起動時の突入電流を
制限することができます。このピンとグランドの間に
1MΩ抵抗と並列に0.1µFのコンデンサを接続して、起動
時のピーク・インダクタ電流を制限します。
スイッチング・レギュレータ動作
VPP1またはVPP2ピン上に12Vが印加されてなく、かつ
デバイスがイネーブルされているとき（ON/OFF＝1）、
LT1106はAVPPピンにレギュレートされた電圧を生成し
ます。この電圧は、12/5セレクト・ピンの状態に応じ
て、5Vまたは12Vにプログラムできます。ブロック図を
参照すると、ヒステリシスを有するコンパレータC1
は、抵抗分圧回路を通してAVPPをモニタします。C2の
負入力が1.24V以下になり、C1の出力が“H”になると、
4-151
LT1106
アプリケーション情報
発振器、電流コンパレータC2、およびドライバA3をイ
ネーブルします。するとスイッチQ1がターンオンして、
インダクタの電流が増大します。次にQ1がターンオフし
て、増大した電流がキャッチ・ダイオードを通して出力コ
ンデンサに流れ込むことができるようにします。出力電
圧が増加すると、C1の負入力の電圧も上昇します。出力
電圧が基準電圧とC1のヒステリシスを加えた電圧を超
えると、C1が発振器をターンオフします。
スイッチ電流は、Q2、R1、C3によって約600mAに制限
されます。Q1のコレクタ電流の2パーセントがQ2に流れ
込みます。この電流がR1を流れると、R1ではQ1のコレ
クタ電流に比例する電圧降下が生じます。R1での電圧
降下が36mVになると、コンパレータC3は発振器を強制
的にオフにします。このアクションによって、ピーク・
スイッチ電流を制御した可変オンタイム、固定オフタイ
ム動作を実行します。ソフトスタート・ピンからグラン
ドに0.1µFのコンデンサを接続すると、起動時にQ3に電
流が流れます。電流は700Ω抵抗R2を流れ、Q2から発振
器オフにするのに必要な電流量を低減します。電流が
0.1µFのコンデンサに流れ込むとピン2の電圧が上昇し、
最終的にQ3で電流の流れが収まります。
コンデンサの選択
LT1106は1µFの出力容量で動作します。出力リップル電
圧はこの値では約400mVであり、出力容量を増やせば大
幅に低減できます。ただし、ハイサイドではリップル電
圧があってもフラッシュ・メモリのプログラミングには
問題ありません。デバイスを5V出力モードで動作させ
る場合は、容量を増やさなければなりません。この出力
にはセラミック・コンデンサが適しています。個々のフ
ラッシュ・メモリの近くに、分散容量、すなわち0.1µF
または0.2µFユニットを配置できます。入力コンデンサ
は、入力での共振を小さくするために、少くともいくつ
かのタンタル・キャパシタンス（低Q）を持つ必要があり
ます。フラッシュ・メモリ・カードは、ソケット、コネ
クタなどがあるため、一般にソリッド低インピーダンス
電源から数インチ離れています。LT1106の電源ピンで
セラミック・コンデンサだけを使用した場合は、スイッ
チング電流が電源ラインを共振させて、500mVP-Pを超
えるリンギングを引き起こすことがあります。セラミッ
ク・コンデンサは、高Q、低ESRの特性を備えているた
め、これを引き起こします。適度なESRと低いQ特性を
もつ数µFのタンタル・コンデンサを使用すれば、この
問題が軽減あるいは排除されます。
インダクタの選択
PCMCIA Type Iカードで使用する部品はすべて、高さが
1.1mm未満でなければなりません。これによって、使用
できるインダクタの選択がある程度制限されます。米
Dale Electronics社（605-665-9301）は、Type Iの高さ条件を
満足するモノリシック・フェライト・インダクタILS3825-01を製造しています。一般に、LT1106に使用する
インダクタは、いくつかの要求条件を満足しなければな
りません。まず、飽和せずに0.95A（最大スイッチ電流）
を流すことができなければなりません。
効率を維持するためにDCRが低くなければなりません。
LT1106のスイッチング周波数は500kHz以上ときわめて
高いため、磁性材料が重要です。この周波数範囲では、
フェライト・コア材が適しています。LT1106のスイッ
チング周波数でのAC損失がかなり大きい低コスト鉄粉
コアは避けてください。インダクタンス値が10µH以上
である必要はありません。
4-152
ダイオードの選択
インダクタと同様に、ほとんどの高性能パワー・ショッ
トキ・ダイオードは、Type I PCMCIAカード制限である
1.1mmの高さを超えるパッケージに収納されています。
モトローラ社製のMBR0530ショットキ・ダイオードな
どが、LT1106に最適です。しかし、このダイオードの
最大高さは1.35mmであり、Type 1カードで使用するのは
困難です。Philips ComponentsはBAT54Cを製造してお
り、このユニット4個を並列に接続すれば、適当なダイ
オードになります。
LT1106
U
TYPICAL APPLICATION
Alternative Scheme Allows 12V from VPP1/VPP2 to Provide Power When LT1106 is in Shutdown
D**
VPP1
D**
VPP2
VCC
3.3V/5V
L1*
10µH
D**
+
4.7µF
VCC
SW
AVPP
12V/60mA
1µF
LT1106
VPP VALID
VPP VALID
470pF
POWER ON
SOFT START
ON/OFF
PGND SEL
GND
1M
*DALE ILS-3824-01
**MBR0530 OR 4 BAT54s IN PARALLEL
0.1µF
LT1106 • TA03
RELATED PARTS
PART NUMBER
DESCRIPTION
COMMENTS
LT1109
5V to 12V/60mA VPP Generator
300µA IQ, 120kHz Oscillator
LT1109A
5V to 12V/120mA VPP Generator
300µA IQ, 120kHz Oscillator
LT1301
5V to 12V/200mA VPP Generator
120µA IQ, 155kHz Oscillator
LT1309
5V to 12V/60mA VPP Generator
650µA IQ, 650kHz Oscillator
4-153