MAX16128/MAX16129 ロードダンプ/逆電圧保護回路

19-6146; Rev 2; 12/12
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
概要
特長
ロードダンプ/逆電圧保護回路のMAX16128/MAX16129
は、電源を過電圧、逆電圧、および高電圧過度パルスな
どの損傷を与える入力電圧状態から保護します。内蔵の
チャージポンプを使用するこれらのデバイスは、外付けの
2つのバック・ツー・バックのnチャネルMOSFETを制御し、
車載でのロードダンプパルスや逆バッテリ状態などの損傷
を与える入力状態時にダウンストリームの電源をターンオフ
して、そして分離します。動作は最低3Vまで保証され、
車載でのコールドクランク状態時にも正常な動作を保証し
ます。これらのデバイスは、障害状態時にアサートする
フラグ出力(FLAG)を備えています。
♦♦最低+3Vまで動作し、コールドクランク状態も克服
逆電圧保護に対しては、外付けのバック・ツー・バックの
MOSFETが従来の逆バッテリ保護ダイオードよりも優れた
性能を発揮し、通常動作時の電圧ドロップおよび電力消費
を最小限に抑えます。
このデバイスは過電圧保護と低電圧保護に固定スレッショ
ルドを使用しており、外付け部品の数を最小限に抑えるこ
とができます。
過電圧状態やサーマルシャットダウン状態に対しては、
MAX16129がリミッタモードの障害管理を提供し、一方
MAX16128はスイッチモードの障害管理を提供します。
リミッタモードでは、障害時に出力電圧が制限され、FLAG
がローにアサートされます。スイッチモードでは、障害時
に外付けMOSFETがスイッチオフされ、FLAGがローに
アサートされます。スイッチモードは、ラッチモード、1回
自動再試行モード、3回自動再試行モード、常時自動再試
行モードの4つのオプションで使用可能です。
♦♦広い入力電圧保護範囲：-36V〜+90V
♦♦動作時の電圧降下を最小限に抑える逆電圧保護
♦♦障害状態時にゲートを高速シャットオフし負荷を
完全分離
♦♦固定の低電圧/過電圧スレッショルド
♦♦サーマルシャットダウン保護
♦♦低消費電流と低シャットダウン電流
♦♦内蔵チャージポンプ回路による外付けnチャネル
MOSFETの強化
♦♦FLAG出力による障害状態の識別
♦♦車載認定
♦♦動作温度範囲：-40℃〜+125℃
♦♦8ピンµMAXパッケージ(3mm x 3mm)で提供
型番はデータシートの最後に記載されています。
MAX16128/MAX16129は8ピンµMAX®パッケージで提供
され、自動車用温度範囲(-40℃〜+125℃)で動作します。
アプリケーション
車載用
産業用
アビオニクス
テレコム/サーバ/ネットワーク
µMAXはMaxim Integrated Products, Inc.の登録商標です。
本データシートは日本語翻訳であり、相違及び誤りのある可能性があります。設計の際は英語版データシートを参照してください。
価格、納期、発注情報についてはMaxim Direct (0120-551056)にお問い合わせいただくか、Maximのウェブサイト
(japan.maximintegrated.com)をご覧ください。
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
Absolute Maximum Ratings
Continuous Power Dissipation (TA = +70NC) (multilayer board)
FMAX (derate 12.9mW/NC above +70NC)...............1030.9mW
Operating Temperature Range......................... -40NC to +125NC
Junction Temperature......................................................+150NC
Storage Temperature Range............................. -60NC to +150NC
Lead Temperature (soldering, 10s).................................+300NC
Soldering Temperature (reflow).......................................+260NC
(All pins referenced to GND.)
IN.............................................................................-36V to +90V
SHDN.............................................-0.3V to max (0V, VIN + 0.3V)
SRC, GATE..............................................................-36V to +45V
SRC to GATE...........................................................-36V to +30V
OUT........................................................................-0.3V to +45V
FLAG......................................................................-0.3V to +45V
Continuous Sink/Source (all pins).................................. Q100mA
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.
Package Thermal Characteristics (Note 1)
FMAX
Junction-to-Ambient Thermal Resistance (BJA)........77.6NC/W
Junction-to-Case Thermal Resistance (BJC)..................5NC/W
Note 1: Package thermal resistances were obtained using the method described in JEDEC specification JESD51-7, using a four-layer
board. For detailed information on package thermal considerations, refer to japan.maximintegrated.com/thermal-tutorial.
Electrical Characteristics
(VIN = 12V, CGATE-SOURCE = 1nF, TA = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25NC.) (Note 2)
PARAMETER
Input Voltage Range
SYMBOL
VIN
CONDITIONS
Protection range
-36
+90
VIN = VSRC = VOUT
= 12V
224
320
VIN = VSRC = VOUT
= 30V
260
380
VIN = 12V
34
50
VIN = 30V
64
100
VIN = VSRC = 12V, SHDN = high
36
200
VIN = VSRC = 30V, SHDN = high
240
350
VUV
1.03 x
VUV
IIN
ISRC
Internal Undervoltage Threshold
VUV_TH
Internal Undervoltage-Threshold
Hysteresis
VUV_HYS
Internal Overvoltage Threshold
VOV_TH
Internal Overvoltage-Threshold
Hysteresis
VOV_HYS
Maxim Integrated
MAX
30
SHDN = low
SRC Input Current
TYP
3
SHDN = high
Input Supply Current
MIN
Operating range
VIN rising
0.97 x
VUV
0.05 x
VUV
VIN rising
0.97 x
VOV
VOV
0.05 x
VOV
UNITS
V
FA
FA
V
V
1.03 x
VOV
V
V
2
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)
(VIN = 12V, CGATE-SOURCE = 1nF, TA = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25NC.) (Note 2)
PARAMETER
Internal Cold-Crank Threshold
SYMBOL
VCCK
CONDITIONS
VIN falling
MIN
TYP
MAX
UNITS
0.97 x
VCCK
VCCK
1.03 x
VCCK
V
0.05 x
VCCK
Internal Cold-Crank Threshold Hysteresis VCCK_HYS
MAX16128
4
MAX16129
2
V
mI
OUT Input Resistance to Ground
ROUT
POK Threshold Rising
VPOK+
0.9 x VIN
V
POK Threshold Falling
VPOK-
0.87 x
VIN
V
Startup Response Time
tSTART
150
Fs
Autoretry Timeout
tRETRY
150
ms
GATE Rise Time
(Note 3)
tRISE
VGATE rising (GND to VSRC + 8V)
1
ms
Overvoltage-to-GATE Propagation Delay
tOVG
VIN rising (MAX16128) from
(0.9 x VOV_TH) to (1.1 x VOV_TH),
VOUT rising (MAX16129) from
(0.9 x VOV_TH) to (1.1 x VOV_TH)
1
Fs
Undervoltage-to-GATE Propagation
Delay
tUVG
VIN falling from (1.1 x VUV_TH) to
(0.9 x VUV_TH)
21
Fs
tOV
VIN rising (MAX16128) from
(0.9 x VOV_TH) to (1.1 x VOV_TH)
VOUT rising (MAX16129) from
(0.9 x VOV_TH) to (1.1 x VOV_TH)
1
Fs
Overvoltage to FLAG Propagation Delay
GATE Output Voltage High Above VSRC
GATE Pulldown Current
GATE Charge-Pump Current
VGS
IPD
IGATE
VIN = VSRC = VOUT = 3V,
IGATE = -1FA
5
5
5.5
VIN = VSRC = VOUT = 12V,
IGATE = -1FA
8
9
10
VIN = VSRC = VOUT = 24V,
IGATE = -1FA
7
8.5
10
VIN = VSRC = VOUT = 30V,
IGATE = -1FA
6.25
8
9.5
VGATE = 12V
8.8
VIN = VGATE = VSRC = 12V
180
V
mA
FA
Thermal Shutdown
T+
+145
NC
Thermal-Shutdown Hysteresis
δT
15
NC
SHDN Logic-High Input Voltage
VIH
SHDN Logic-Low Input Voltage
VIL
Maxim Integrated
1.4
V
0.4
V
3
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)
(VIN = 12V, CGATE-SOURCE = 1nF, TA = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25NC.) (Note 2)
PARAMETER
SYMBOL
SHDN Input Pulse Width
tPW
SHDN Input Pulldown Current
ISPD
FLAG Output Voltage Low
VOL
FLAG Leakage Current
CONDITIONS
MIN
TYP
MAX
UNITS
6
Fs
0.8
IIL
1.2
FA
FLAG sinking 1mA
0.4
V
VFLAG = 12V
0.5
FA
Note 2: All parameters are production tested at TA = +25NC. Limits over the operating temperature range are guaranteed by
design and characterization.
Note 3: The MAX16128/MAX16129 power up with the external MOSFETs in off mode (VGATE = VSRC). The external MOSFETs turn
on tSTART after the devices are powered up and all input conditions are valid.
標準動作特性
(VIN = 12V, TA = +25NC, unless otherwise noted.)
100
50
3
13
23
290
270
250
230
210
190
-40 -20
0
20
40
60
80
100 120
TEMPERATURE (°C)
40
3
9
15
21
27
SUPPLY VOLTAGE (V)
SHDN PULLDOWN CURRENT
vs. TEMPERATURE
35
30
25
20
15
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
10
Maxim Integrated
50
20
SHDN PULLDOWN CURRENT (µA)
40
60
10
MAX16128/29 toc04
SUPPLY CURRENT (µA)
SHDN = LOW
70
150
33
SHDN = LOW
80
30
SHUTDOWN SUPPLY CURRENT
vs. TEMPERATURE
45
90
170
SUPPLY VOLTAGE (V)
50
100
MAX16128/29 toc05
150
SHDN = HIGH
GATE ENHANCED
SUPPLY CURRENT (µA)
200
310
MAX16128/29 toc02
SHDN = HIGH
GATE ENHANCED
SUPPLY CURRENT (µA)
SUPPLY CURRENT (µA)
MAX16128/29 toc01
300
250
SHUTDOWN SUPPLY CURENT
vs. SUPPLY VOLTAGE
SUPPLY CURRENT vs. TEMPERATURE
MAX16128/29 toc03
SUPPLY CURRENT
vs. SUPPLY VOLTAGE
0
-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125
-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125
TEMPERATURE (°C)
TEMPERATURE (°C)
4
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
標準動作特性(続き)
(VIN = 12V, TA = +25NC, unless otherwise noted.)
6
5
4
3
8.8
8.4
8.0
7.6
7.2
2
6.8
1
6.4
VIN = VSRC = VOUT = 12V
GATE ENHANCED
6.0
0
10
15
20
25
30
35
TEMPERATURE (°C)
INTERNAL OVERVOLTAGE THRESHOLD
vs. TEMPERATURE
140
120
100
80
60
40
VIN = VGATE = VSRC
GATE ENHANCED
20
25
100
RISING
98
96
94
FALLING
92
90
-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125
VIN (V)
TEMPERATURE (°C)
INTERNAL UNDERVOLTAGE THRESHOLD
vs. TEMPERATURE
FLAG OUTPUT LOW VOLTAGE
vs. CURRENT
0.5
102
100
RISING
96
0.4
FLAG VOLTAGE (V)
104
98
102
30
MAX16128/29 toc10B
INTERNAL UNDERVOLTAGE THRESHOLD (%VUV)
15
INTERNAL OVERVOLTAGE THRESHOLD (%VOV)
MAX16128/29 toc09
GATE PULL-UP CURRENT (µA)
160
10
8
-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125
180
5
11
TEMPERATURE (°C)
200
0
14
5
GATE PULLUP CURRENT vs. VIN
0
17
-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125
VIN (V)
20
VGATE = 12V
MAX16128/29 toc11
5
MAX16128/29 toc08
9.2
20
MAX16128/29 toc10A
7
9.6
GATE PULLDOWN CURRENT (mA)
8
10.0
MAX16128/29 toc07
GATE-TO-SRC VOLTAGE (V)
9
GATE-TO-SRC VOLTAGE (V)
MAX16128/29 toc06
10
0
GATE PULLDOWN CURRENT
vs. TEMPERATURE
GATE-TO-SRC VOLTAGE
vs. TEMPERATURE
GATE-TO-SRC VOLTAGE vs. VIN
0.3
0.2
94
92
FALLING
90
0
-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125
TEMPERATURE (°C)
Maxim Integrated
0.1
0
0.5
1.0
1.5
2.0
FLAG CURRENT (mA)
5
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
標準動作特性(続き)
(VIN = 12V, TA = +25NC, unless otherwise noted.)
REVERSE CURRENT
vs. REVERSE VOLTAGE
OVERVOLTAGE FAULT-TO-GATE
PROPAGATION DELAY vs. TEMPERATURE
25
REVERSE CURRENT (µA)
1.8
MAX16128/29 toc13
30
MAX16128/29 toc12
PROPAGATION DELAY (µs)
2.0
1.6
1.4
1.2
20
15
10
5
0
1.0
0
-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125
5
10
15
20
25
TEMPERATURE (°C)
REVERSE VOLTAGE (V)
STARTUP WAVEFORM
(VIN PULSED O TO 12V, RLOAD = 100I,
CIN = 0.1µF, COUT = 10µF)
STARTUP FROM SHUTDOWN (SHDN)
RISING FROM O TO 2V, VIN = 12V,
RLOAD = 100I, CIN = 0.1µF
MAX16128/29 toc14
30
MAX16128/29 toc15
VIN
10V/div
VSHDN
2V/div
VGATE
10V/div
VGATE
10V/div
VOUT
10V/div
VOUT
10V/div
200µs/div
400µs/div
OVERVOLTAGE SWITCH FAULT
(VOV = 21V, CIN = 0.1µF, COUT = 10µF)
OVERVOLTAGE LIMITER
(VOV = 21V, CIN = 0.1µF, COUT = 10µF)
MAX16128/29 toc16
MAX16128/29 toc17
VIN
20V/div
VIN
20V/div
VGATE
20V/div
VOUT
10V/div
VGATE
10V/div
VOUT
10V/div
20ms/div
Maxim Integrated
20ms/div
6
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
ピン配置
TOP VIEW
OUT
1
SRC
2
GATE
3
IN
4
+
8
MAX16128
MAX16129
FLAG
7
I.C.
6
GND
5
SHDN
µMAX
端子説明
端子
名称
機能
1
OUT
出力電圧検出入力。100Ωの直列抵抗でOUTを負荷に接続してください。10µF (min)のコンデンサでGND
に接続してください。
2
SRC
ソース入力。SRCを外付けMOSFETのコモンソース接続に接続してください。MOSFETがオフのとき、この
接続はGNDにクランプされます。SRCとGATE間の外付けツェナーダイオードにより、外付けMOSFETのゲー
トを保護することができます。
3
GATE
4
IN
5
SHDN
シャットダウン入力。GATEおよびFLAGをローに強制して外付けnチャネルMOSFETをオフにするには、
SHDNをローに駆動してください。通常動作とするには、SHDNとIN間に100kΩの抵抗を接続してください。
6
GND
グランド
7
I.C.
8
FLAG
Maxim Integrated
ゲートドライバ出力。GATEを外付けnチャネルMOSFETのゲートに接続してください。通常動作時は、
GATEはチャージポンプの出力です。障害状態時またはSHDNがローに駆動されたとき、GATEは急速に
ローになります。
正の電源入力電圧。INを入力電圧の正側に接続してください。0.1µFのセラミックコンデンサでINをGNDに
接続してください。
内部でGNDに接続されています。
FLAG出力。起動時、VOUTがVINの90%以下である限りFLAGはローで、その後はハイインピーダンスに
なります。シャットダウンモード時、過電圧時、サーマルシャットダウン時、または低電圧障害時、または
V OUT がV IN の90%を下回ったとき、ローにアサートします。コールドクランク障害時、FLAGはローに
アサートして逆電流保護を示します。
7
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
詳細
過渡保護回路のMAX16128/MAX16129は、電源電圧
入力において高電圧過渡が一般的に発生する車載および
産業用アプリケーションに最適です。これらのデバイスは
入力電圧を監視し、2つの外付けコモンソースnチャネル
MOSFETを制御して、ロードダンプ発生時またはその他の
車載パルス状態時にダウンストリームの電圧レギュレータ
を保護します。
これらのデバイスは、電圧ウィンドウ検出用の過電圧およ
び低電圧コンパレータを備えています。障害イベント発生
時にはフラグ出力(FLAG)がアサートします。
2つの外付けのバック･ツー･バックnチャネルMOSFETは
逆電圧保護を提供するとともに、障害状態時の逆電流を
防止します。従来の逆バッテリダイオードと比較して、この
方式は消費電力と電圧降下を最小限に抑えます。
過電圧状態やサーマルシャットダウン状態に対しては、
MAX16129がリミッタモードの障害管理を提供し、一方
MAX16128はスイッチモードの障害管理を提供します。リ
ミッタモードでは、MOSFETがオンとオフを繰り返して出
力 電 圧 が 制 限されます。スイッチ モ ードでは、 外 付 け
MOSFETがスイッチオフされ、負荷が入力から切り離さ
れます。どちらも場合にも、FLAGがアサートして障害を
示します。
ゲートチャージポンプ
これらのデバイスは、チャージポンプを使用してGATEと
SRC間の電圧を生成し、外付けMOSFETをオンにします。
入 力 電 圧 が 入 力 低 電 圧スレッショルドを超 えた あと、
150µsの遅延後にチャージポンプがオンになります。
障害状態時、GATEは8.8mA (min)のプルダウン電流で
グランドに落とされます。外付けMOSFETのゲートとソー
ス間に外付けのツェナーダイオードを接続する必要がある
ことに注意してください(｢アプリケーション情報｣の項を
参照)。
過電圧保護
これらのデバイスは、内蔵の抵抗分圧器を介して入力また
は出力電圧に接続されたコンパレータを使用して過電圧状
態を検出します。過電圧状態によってGATE出力がローに
なり、外付けMOSFETがオフになります。また、FLAGが
アサートして障害状態を示します。
Maxim Integrated
過電圧リミッタ(MAX16129)
過電圧リミッタモードでは、出力電圧が過電圧スレッショ
ルド電圧に安定化され、ダウンストリームのデバイスへの
給電を継続します。このモードでは、デバイスは電圧レギュ
レータのように動作します。
通常動作時、GATEはSRCより9V高い値に増大されます。
出力電圧は内蔵の抵抗分圧器を介して監視されます。OUT
が過電圧スレッショルドを超えて上昇すると、GATEがロー
になりMOSFETがオフになります。OUTの電圧が過電圧
スレッショルドからスレッショルドヒステリシスを引いた値
を下回ると、GATEがハイになってMOSFETが再びオンに
なり、過電圧スレッショルドにおいてスイッチドリニアモー
ドでOUTを安定化します。
スイッチング周波数は、MOSFETのゲート電荷、チャージ
ポンプ電流、出力負荷電流、および出力容量に依存します。
MAX16129を長時間にわたり電圧制限モードで動作させ
る場合は注意が必要です。この期間中MOSFETは継続的
に電力を消費する可能性があるため、適切なヒートシンク
を実装してそれらの損傷を防いでください。
過電圧スイッチ(MAX16128)
過電圧スイッチモードでは、内蔵の過電圧コンパレータが
入力電圧を監視し、過電圧発生中は負荷が入力から完全
に切り離されます。入力電圧が過電圧スレッショルドを
上回ると、GATEがローになってMOSFETがオフになり、
入力を負荷から切り離します。その後、自動再試行モード
バージョンの場合は自動再試行タイマーが始動し、ラッチ
モードバージョンの場合は外付けMOSFETを再びオンに
するためにINの電源サイクルまたはSHDNのサイクルが必
要になります。
MAX16128は、過電圧状態が終了したあともラッチオフ
する設定が可能です(サフィックスD)。ラッチは、INを低
電圧スレッショルド以下にサイクルするか、またはSHDNを
トグルすることによってクリアされます。
また、これらのデバイスは以下のような再試行の設定も可
能です。
• 1回、その後ラッチオフ(サフィックスB)
• 3回、その後ラッチオフ(サフィックスC)
• 常時再試行でラッチオフなし(サフィックスA)
個々の再試行の試みの間に、固定150ms (typ)の遅延が
存在します。再試行が試みられたときに過電圧障害状態が
終了していた場合は、GATEがハイになりダウンストリー
ムの回路への電力が復旧します。
8
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
低電圧保護
これらのデバイスは、入力電圧の低電圧状態を監視します。
入力電圧が低電圧スレッショルド以下の場合(VIN < VUV_TH
- VUV_HYS)、GATEがローになり、外付けMOSFETをオフ
にしてFLAGがアサートします。入力電圧が低電圧スレッ
ショルドを上回ると(VIN > VUV_TH)、150µs (typ)の遅延
後にGATEがハイになります。
MAX16128/MAX16129では、低電圧スレッショルドは
型番のサフィックスオプションによって決定されます(表2
を参照)。
コールドクランク監視
コールドクランク障害は、入力電圧がその安定状態から減
少したときに発生します。
コールドクランクコンパレータが、
内蔵の抵抗分圧器を介してINを監視します。MAX16128/
MAX16129は、型番のサフィックスによって2種類の方法
でこの種の障害に対処します(｢選択ガイド｣を参照)。
• 下降入力電圧過渡時、入力電圧が低電圧スレッショル
ドを下回らない限りコールドクランクコンパレータが
ディセーブルされ外付けMOSFETはオンのままになり
ます(表2を参照)。
• 入力電圧がコールドクランクスレッショルドを下回っ
た場合、GATEをプルダウンすることによりコールドク
ランクコンパレータがイネーブルされ外付けMOSFET
がスイッチオフされて、OUTからINへの逆電流による
負荷の放電を防止します(表4を参照)。
後者の場合、VOUTがVINの90%以上(3%のヒステリシス
あり)でVINが低電圧スレッショルド以上である限りコールド
クランク保護がイネーブルされます。監視している入力電
圧が下降時コールドクランク障害スレッショルドを下回っ
た場合(VIN < VCCK)、GATEがプルダウンされFLAGがロー
にアサートされます。入力電圧が上昇時コールドクランク
障害スレッショルド以上に回復した場合(VIN > VCCK +
VCLK_HYS)、FLAGが解除されてチャージポンプがGATE
をSRC以上に増大させ、再び負荷を入力に接続します。
サーマルシャットダウン
これらのデバイスのサーマルシャットダウン機能は、内部
チップ温度が145℃ (TJ)を超えた場合MOSFETをオフに
します。MOSFETとデバイス間の適切な熱結合を確保する
ことにより、サーマルシャットダウンはMOSFETがオーバー
ヒートした場合にそれらをオフにすることができます。
接合部温度がTJ = +145℃ (typ)を超えると、内蔵の温度
センサーがシャットダウンロジックに通知し、GATE電圧を
ローに低下させてデバイスを冷却します。TJが15℃ (typ)
低下した時点でGATEがハイになり、MOSFETが再びオン
Maxim Integrated
になります。絶対最大接合部温度定格のTJ = +150℃を
超えないようにしてください。
フラグ出力(FLAG)
オープンドレインのFLAG出力は、障害状態を示します。
起動時、FLAGは最初ローで、VOUTがVINの90%以上になっ
た時点で障害状態が存在しなければハイインピーダンスに
なります。シャットダウンモード時、過電圧時、サーマル
シャットダウン時、または低電圧障害時、またはVOUTが
VINの90%を下回った場合、
FLAGはローにアサートします。
コールドクランクコンパレータがイネーブルされている
バージョンでは、FLAGはコールドクランク障害時にもア
サートします。
逆電圧保護
これらのデバイスは逆電圧保護を内蔵しており、バッテリ
の逆接続または負の過渡によるダウンストリームの回路の
損傷を防止します。これらのデバイスは、自分自身および
負荷に対して損傷することなく-6Vまでの逆電圧に耐える
ことができます。逆電圧状態時、2つの外付けnチャネル
MOSFETはオフになり、負荷を保護します。INとGND間
に0.1µFのセラミックコンデンサを接続し、GATEとSRC
間に10nFのセラミックを接続し、OUTとGND間に10µF
のセラミックコンデンサを接続して、逆バッテリ電圧過渡
保護を高速にするためにGATEとGND間の寄生容量を最
小限に抑えてください。通常動作時は両方のMOSFETが
オンになって順電圧降下を最小限に抑えるため、逆バッテ
リ保護ダイオードより消費電力が低く、電圧降下は大幅に
小さくなります。
アプリケーション情報
車載電気的過渡(ロードダンプ)
車載回路は一般に車載システムで発生するさまざまな過渡
状況からの保護を必要とします。いくつかの標準規格で、
発生する可能性のあるさまざまなパルスが定義されてい
ます。表1に、ISO 7637-2仕様のパルスの概要を示します。
ほとんどのパルスは、コンデンサとツェナークランプダイ
オードで軽減することができます(｢標準動作特性｣および
｢動作電圧範囲の拡大｣の項を参照)。ロードダンプ(パルス
5aおよび5b)は、オルタネータがバッテリを充電している
ときにバッテリの端子が切り離された場合に発生します。
負荷の突然の変化によってオルタネータは安定化を失い、
バス電圧のスパイクが発生します。パルスの立上り時間は
約10msで、立下り時間は約400msですが、充電システム
の特性によっては1秒以上に伸びる可能性があります。パル
スの大きさは、バス電圧およびシステムが抑制なしか(一般
9
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
表1. ISO 7637-2パルスの概要
NAME
DESCRIPTION
PEAK VOLTAGE (V) (max)*
DURATION
12V SYSTEM
Pulse 1
Inductive load disconnection
-100
1 to 2ms
Pulse 2a
Inductive wiring disconnection
50
0.05ms
Pulse 3a
Pulse 3b
-150
Switching transients
0.2Fs
100
-7
100ms (initial)
-6
Up to 20s
Pulse 4
Cold crank
Pulse 5a
Load dump (unsuppressed)
87
Pulse 5b
Load dump (suppressed)
(Varies, but less than pulse 5a)
400ms (single)
*システム電圧に対する相対値
的にはオルタネータに内蔵された非常に大きいクランプダイ
オードを使用して実装される)中央集中的なロードダンプ抑制
を使用しているかに依存します。表1に、ISO 7637-2仕様
におけるワーストケースの値を示します。
コールドクランク(パルス4)は、寒冷な気象条件において
余裕のないバッテリでスタータモーターを作動させたとき
に発生します。スタータモーターによる大きい負荷が原因
で、バス電圧が急激に低下します。これらのデバイスは最
低3Vまで動作可能なため、ダウンストリームの回路はコー
ルドクランク状態にわたり動作を継続することができます。
必要に応じて、低電圧スレッショルドを高めることにより、
コールドクランク時にMOSFETをオフにして、ダウンスト
リームの回路を切り離すことができます。OUTとGND間に
出力リザーバコンデンサを接続することにより、コールド
クランク時に回路に電力を供給することができます。
パルス波形、試験条件、および試験装置の詳細については、
ISO 7637-2仕様を参照してください。
MOSFETの選択
MOSFETの選択は、適切な保護回路を設計する上で非常
に重要です。ゲート容量、ドレイン-ソース間電圧定格、オン
抵抗(RDS(ON))、ピーク消費電力能力、および平均消費電
力リミットなど、いくつかの要素を考慮する必要があります。
一般に、両方のMOSFETを同じ型番にしてください。サイ
ズに制約のあるアプリケーションでは、デュアルMOSFET
によって基板面積を節約することができます。回路に印加
される可能性のある最も高い電圧をMOSFETが処理する
ことができるようにドレイン-ソース間電圧を選択してくだ
さい。ゲート容量はドレイン-ソース間電圧ほど重要ではあり
ませんが、それによって最大ターンオンおよびターンオフ
Maxim Integrated
時間が決まります。ゲート容量の大きいMOSFETほど反応
速度が遅くなる傾向があります。
MOSFETの消費電力
通 常 動 作 時 のMOSFETの 消 費 電 力 を制 限するた め に、
RDS(ON)は十分に低くする必要があります。通常動作時の
(MOSFET当りの)消費電力は、次式を使用して計算するこ
とができます。
P = ILOAD2 x RDS(ON)
ここで、Pは個々のMOSFETで消費される電力で、ILOAD
は平均負荷電流です。
スイッチモードでの障害状態時には、MOSFETはオフにな
り電力を消費しません。リミッタモードではワーストケース
の消費電力が強要されます。平均電力は次式を使用して計
算することができます。
P = ILOAD x (VIN - VOUT)
ここで、Pは 両 方 のMOSFETで 消 費 さ れ る 平 均 電 力、
ILOADは平均負荷電流、VINは入力電圧、VOUTは出力の平均
制限電圧です。リミッタモードでは出力電圧は鋸波になり、
MOSFETのRDS(ON)、出力負荷電流、出力容量、MOSFET
のゲート電荷、およびGATEのチャージポンプ電流によっ
て特性が決定されます。
リミッタモードでは、制限サイクルの最初でGATEがオンに
なるときに(特に出力容量が大きい場合)大スイッチング
電流を伴う可能性があるため、回路がMOSFETのピーク
電力定格に抵触しないことを確保することが重要です。
MOSFETのデータシートに記載されているパルス電力定
格を確認してください。
10
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
MOSFETのゲート保護
MOSFETのゲートを保護するために、ゲートとソース間に
ツェナークランプダイオードを接続してください。カソード
をゲートに接続し、
アノードをソースに接続します。ツェナー
クランプ電圧は10V以上かつMOSFETのVGSの最大定格
以下になるように選択してください。
直列抵抗でのピーク消費電力を計算することが重要です。
ほとんどの標準的な表面実装抵抗は、特定のパルス発生
時のピーク消費電力に耐えることができません。抵抗の
データシートでパルス電力ディレーティングのグラフを確
認してください。必要に応じて、複数の抵抗を並列に接続
するか、車載定格の抵抗を使用してください。
動作電圧範囲の拡大
シャットダウン入力には、VINがINのクランプされた電圧
を上回った場合に電流を制限するための直列抵抗が必要
です。最初の値としては100kΩが適切です。
これらのデバイスは、
-36V〜+90Vに耐えることができます。
正の入力電圧保護範囲を拡大するには、INとGND間に2
つのバック･ツー･バックのツェナーダイオードを接続し、
INおよび電源入力と直列に抵抗を接続してツェナーダイ
オードに流れる電流を制限してください(図1を参照)。
出力リザーバコンデンサ
出力コンデンサは、ダウンストリームの回路が障害過渡状態
を｢乗り切る｣ことができるようにするためのリザーバコン
デンサとして使用することができます。出力の電圧は入力
電圧過渡から保護されているため、コンデンサの電圧定
格は予想される最大入力電圧より低くすることができます。
ツェナーダイオードD1は正の電圧偏位をクランプし、D2
は負の電圧偏位をクランプします。ワーストケースの電圧
が部品の定格を超えないようにツェナー電圧を設定してく
ださい。また、ツェナーダイオードの電力定格を超えない
ことを確認してください。直列抵抗とツェナーダイオードの
組み合わせは電源電圧入力のパルス抑制にも役立ち、低
エネルギーISO 7637-2パルスのクランプに寄与します。
DC-DC
CONVERTER
VBATT
IN
10nF
R3
10µF
100I
OUT
GND
R3
GATE
SRC
OUT
IN
D1
100kI
SHDN
D2
100nF
MAX16128
MAX16129
FLAG
GND
図 1. 入力電圧保護範囲を拡大するための回路
Maxim Integrated
11
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
標準動作回路
VIN
VOUT
10nF
GATE
100I
SRC
10µF
COUT
OUT
IN
100nF
100kI
SHDN
MAX16128
MAX16129
FLAG
GND
図 2. MAX16128/MAX16129 の標準動作回路
Maxim Integrated
12
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
ファンクションダイアグラム
GATE
SRC
OUT
CHARGE
PUMP
MAX16128
MAX16129
IN
UV
POWEROK
1.225V
OV
CCK
1.225V
1.225V
CONTROL LOGIC
FLAG
THERMAL
PROTECTION
SHDN
GND
図 3. MAX16128/MAX16129 のファンクションダイアグラム
Maxim Integrated
13
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
表2. UVスレッショルド(V) (第1のサフィックス)
表4. CCKスレッショルド(第3のサフィックス)
PART SUFFIX
UV THRESHOLD (TYP) (V)
PART SUFFIX
CCK THRESHOLD (TYP) (V)
A
3
A
No CCK
B
5
B
5.64
C
5.98
C
7.65
D
7.03
D
9.67
E
8.13
F
9.09
G
10.3
表3. OVスレッショルド(V) (第2のサフィックス)
PART SUFFIX
OV THRESHOLD (TYP) (V)
A
13.64
B
15
C
18.6
D
20.93
E
24.16
F
28.66
G
31.62
表5. スイッチモードオプション(MAX16128のみ)
PART SUFFIX
SWITCH MODE
A
Always autoretry
B
One retry, then latch
C
Three retries, then latch
D
Latch mode
選択ガイド
PINPACKAGE
PART
TOP
MARK
FUNCTION
MAX16128UAACAC+
8 FMAX
+AACE
Switch Mode
MAX16129UAEBD+
8 FMAX
+AACG
Limiter Mode
型番
PART
MAX16128UA_ _ _ _+
TEMP RANGE
PIN-PACKAGE
FUNCTION
-40°C to +125°C
8 FMAX
Switch Mode
MAX16129UA_ _ _+
-40°C to +125°C
8 FMAX
Limiter Mode
注：最初の｢_｣は、低電圧スレッショルドが入る場所を表します。表2に示すサフィックス文字によって目的の低電圧スレッショルド
が設定されます。第2の｢_｣は、過電圧スレッショルドが入る場所を表します。表3に示すサフィックス文字によって目的の過電圧スレッ
ショルドが設定されます。第3の｢_｣は、表4のサフィックス文字によって設定されるCCKスレッショルドが入る場所を表します。
MAX16128のオプションの場合、第4の｢_｣はスイッチモードオプションが入る場所を表します。表5に示す文字サフィックスによっ
て目的のスイッチモードが設定されます。
+は鉛(Pb)フリー/RoHS準拠パッケージを表します。
チップ情報
パッケージ
PROCESS: BiCMOS
最新のパッケージ図面情報およびランドパターン(フットプリント)
はjapan.maximintegrated.com/packagesを参照してください。
なお、パッケージコ ードに 含まれ る｢+｣、｢#｣、また は｢-｣は
RoHS対応状況を表したものでしかありません。パッケージ図面は
パッケージそのものに関するものでRoHS対応状況とは関係がな
く、図面によってパッケージコードが異なることがある点を注意し
てください。
Maxim Integrated
パッケージ
タイプ
パッケージ
コード
外形図No.
ランド
パターンNo.
8 FMAX
U8+1
21-0036
90-0092
14
MAX16128/MAX16129
ロードダンプ/逆電圧保護回路
改訂履歴
版数
改訂日
説明
12/11
初版
1
9/12
｢特長｣、｢Electrical Characteristics (電気的特性)｣、｢標準動作特性｣、｢コールドク
ランク監視｣、｢動作電圧範囲の拡大｣の各項、および表3と4を更新
2
12/12
｢Electrical Characteristics｣のInput Supply Current (入力消費電流)の仕様を更新、
｢型番｣および｢選択ガイド｣の型番を更新
0
改訂ページ
—
1–5, 9, 11, 14
2, 14
マキシム･ジャパン株式会社　〒141-0032　東京都品川区大崎1-6-4 大崎ニューシティ 4号館 20F　TEL: 03-6893-6600
Maxim Integratedは完全にMaxim Integrated製品に組込まれた回路以外の回路の使用について一切責任を負いかねます。回路特許ライセンスは明言されて
いません。Maxim Integratedは随時予告なく回路及び仕様を変更する権利を留保します。｢Electrical Characteristics (電気的特性)｣の表に示すパラメータ値
(min、maxの各制限値)は、このデータシートの他の場所で引用している値より優先されます。
Maxim Integrated 160 Rio Robles, San Jose, CA 95134 USA 1-408-601-1000
© 2012 Maxim Integrated Products, Inc.
15
Maxim IntegratedおよびMaxim IntegratedのロゴはMaxin Integrated Products, Inc.の商標です。