DCS-Control™トポロジを搭載したDC/DCコンバータ

TI 電源ソリューション
DCS-Control™トポロジを搭載した DC/DC コンバータ
TIのDCS-Control™トポロジ（Direct Control with Seamless Transition into Power Save Mode：パワーセーブ・モードへのシーム
レスな遷移を備えた直接制御）は、ヒステリシス制御と電圧モード制御の利点を組み合わせた先進のアーキテクチャです。DCS-Control
には、以下のような特長があります。
PWMからパワーセーブ・モードへのシームレスな遷移を単一のブロックで実現しながら、高い出力電圧精度を確保
●
優れた DC 電圧レギュレーション、負荷過渡レギュレーションと低い出力電圧リップルの組み合わせにより、RF 回路やノイズに敏感な他
●
の回路への干渉を最小限に抑制
低 ESRコンデンサなど、小型でコスト効果の高い少数の外部部品で動作
●
大きな実効出力容量を許容する堅牢な設計
●
固定出力電圧モデルでは、最高の精度および最小のソリューション・サイズとともに最小の静止電流を実現
●
ILOAD（500 mA/div）
Sine Wave
Load
ILOAD（500 mA/div）
Load Transient
VOUT（100 mV/div）
VOUT（50 mV/div）
Time（100 µs/div）
Time（200 µs/div）
DCS-Control ™トポロジは、高速の AC ライン / 負荷レギュレーションにより、
単一のブロックで高い DC 精度を実現
DCS-Control ™トポロジは、非常に低い出力電圧リップルで、
PWM からパワーセーブ・モードへのシームレスな遷移を実現
DCS-Control™トポロジ・デバイスでは、他にも次の機能がサポー
VOS（VOUT）
Direct Control
&
Compensation
トされています。
調整可能なソフト・スタートまたはトラッキング/シーケンシング
Ramp
●
ピンで選択可能な出力電圧
（マージニング）
●
-
FB
Error
+ Amplifier
Comparator
Timer tON
ピンで選択可能なスイッチング周波数
●
パワーグッド・インジケータ
●
DCS-Control™
DCS-Control ™トポロジの機能ブロック図
内蔵のバイパスまたは負荷スイッチ
●
I2Cインターフェイスによる動的電圧スケーリング
●
差動リモート・センス
●
拡張 UVLOヒステリシス
●
調整可能なENABLEスレッショルドおよびヒステリシス
●
プリバイアス負荷へのスタートアップ
●
ヒカップ過電流保護
●
出力コンデンサの放電
●
100% のデューティ・サイクル
●
www.tij.co.jp/dcs-control
2016
DCS-Control™トポロジを搭載した DC/DC コンバータ
調光機能付き降圧 LEDドライバ
17V 入力、降圧コンバータ、調整可能なソフト・スタート付き
TPS62150
TPS62150は、高輝度の定電流 LEDドライバを簡単に実装できる小型でシンプルなソリューションです。定電流ドライバでは、アナログ
調光または温度変化によってLEDの順方向電圧が変動し、それに伴って出力電圧が変化しても、目的の電流を維持する必要があります。
TPS62150は、この電流レギュレーションを実現するために、既知の抵抗（RCS）にかかる電圧を制御します。RCSは、帰還ピン
（FB）と
GNDの間に接続されます。FBの電圧は比較的高いため、RCS で消費される電力によって効率が低下し、バッテリ寿命も短くなる可能
性があります。SS/TRピンとGNDの間に抵抗を配置することで、FBの電圧を下げることができます。LEDは、インダクタの出力とFBピ
ンの間に接続されます。このアプリケーションでは、アナログまたは PWMによる調光が可能です。
高効率、高電力LEDドライバ、火災警報用ストローブ
●
TPS62150
VIN =
4 to 17 V
および同期機能付き
PWM
Dimming
www.tij.co.jp/tool/jp/PMP9762
絶縁型フライバック、降圧
（5V @1.5A）
CIN
10 µF
●
www.tij.co.jp/tool/jp/PMP5539.3
Analog
Dimming
154 kΩ
Herculesセーフティ・マイコンの産業用電源ソリューション
●
2.2 µH
PVIN
SW
AVIN
VOS
EN
PG
SS/TR
FB
D1
COUT
22 µF
RCS
0.25Ω
DEF
GND
FSW
www.tij.co.jp/tool/jp/PMP10189.5
VOUT
このトポロジは TPS62130、TPS62140、TPS62150に適用可能
詳細情報：www.ti.com/jp/lit/SLVA451
www.tij.co.jp/product/jp/TPS62150
複数電圧レールのシーケンシングとトラッキング
同期降圧コンバータ
TPS62097
TPS62097は、複数の出力電圧レールを含むシステ
ムでの使用に最適な同期降圧 DC/DCコンバータ
です。以下の特長があります。
デバイスの状態を示すパワーグッド機能を内蔵
●
TPS6209718
VIN
2.5 V to 6.0 V
C1
10 µF
VEN
C3
10 nF
調整可能なソフト・スタート回路によって、
●
スタートアップ中の出力電圧上昇の傾きを制御
PVIN
SW
AVIN
VOS
L1
1.0 µH
C2
22 µF
EN
SS/TR
FB
MODE
PG
AGND
PGND
VOUT1
1.8 V
デバイスの起動を制御するイネーブル機能
●
これらの機能のそれぞれが、トラッキングやシーケ
ンシングに有用です。
TIのアプリケーション・レポートSLVA470には、複
数の電圧レールを備えたシステムでのイネーブル、パ
L1
1.0 µH
TPS62097
R1
0.5 k
ワーグッド、およびソフト・スタート/トラッキング機
C4
10 µF
R2
1k
能の使用方法が記載されています。
詳細情報：www.ti.com/jp/lit/SLVA470
PVIN
SW
AVIN
VOS
EN
SS/TR
FB
MODE
PG
AGND
PGND
C5
22 µF
VOUT2
1.2 V
R3
10 k
R4
20 k
レシオメトリックおよび同期スタートアップ・シーケンスをサポート
www.tij.co.jp/product/jp/TPS62097
TI 電源ソリューション
2
2016
DCS-Control™トポロジを搭載した DC/DC コンバータ
反転型昇降圧トポロジ
降圧コンバータ、拡張 UVLO ヒステリシス付き
TPS62120
TPS62120は、超低電力マイクロプロセッサ、エネルギー・ハーベスティング、低電力RFアプリケーションなどの低消費電力アプリケーショ
ン向けに設計された、同期降圧 DC/DCコンバータです。拡張された低電圧誤動作防止機能により、補助バッファ・コンデンサを使用し
たエネルギー・ハーベスティング・アプリケーションの動作時間を長くすることができます。また、TPS62120は、出力電圧を反転またはグ
ランドに対して負極性とした反転型昇降圧トポロジで構成することができます。TIのアプリケーション・レポートSLVA478には、オペアン
プのバイアスや他の低電力アプリケーションの低電流負電圧レールに対して、TPS62120を反転型昇降圧トポロジで使用する方法が記載
されています。
CIN
TPS62120
VIN
VIN VOUT
SW
GND
PG
EN
SGND FB
GND
L
R1
CF
COUT
–VOUT
R2
詳細情報：www.ti.com/jp/lit/SLVA478
www.tij.co.jp/product/jp/TPS62120
4 ∼ 20mA 電流ループ・システムにおける損失の利用化
降圧コンバータ、可変イネーブル・スレッショルドおよびヒステリシス付き
TPS62125
4 ～ 20mAの電流ループ信号は、産業用環境でプロセスの温度やタンク内の圧力などの測定値を長距離にわたって伝送するためによく
使用されています。この種類の信号が選択されるのは、単純でノイズに強く、安全性が高く、データの損傷なしで長い距離を伝送できる
ことが理由です。また、これらの電流ループは、比較的小さい電流でデータを伝送するので、低消費電力のシステムです。以前は、信号
伝送に使用されない電力や途中で損失する電力を単に送信回路内で消費していましたが、現在は、最新の集積回路により、それらの少
量の電力もシステム内で必要な機能のために利用することが可能となっています。
Instrument
Control Room
4- to 20-mA
Transmitter
24
VDC
+ +
–
Wiring
Resistance
ADC
–
+ Level
– Shifter
Power
Supply
Wiring
Resistance
詳細情報：www.ti.com/jp/lit/SLYT488
www.tij.co.jp/product/jp/TPS62125
TI 電源ソリューション
3
2016
DCS-Control™トポロジを搭載した DC/DC コンバータ
低電力マイコンの駆動
28V 入力、降圧コンバータ、スリープ・モード付き
TPS62177
消費電力と性能とのバランスを最適化するために、低電力マイコンをディープ・スリープ・モードから実行モードまで何段階かのモードで
動作させるよう構成することができます。組み込みシステムでマイコンが消費する電流は、エンド・アプリケーションでのいくつかの条件に
応じて、数マイクロアンペア（ハイバネーション・モードで1.3μA）から数十ミリアンペア（80MHzで30mA）まで変化します。これらの条
件には、動作モード、システム・クロック周波数、特定の時点でクロッキングされる周辺回路の数、GPIOの駆動能力、負荷の駆動に使用
されるGPIOの数などがあります。TPS62177は、マイコンの各種スリープ・モードを完全にサポートしながら、2 ～ 6セルのリチウム電池、
USBポート、または高電圧 ACアダプタから給電される組み込みシステムの電力要件を満たすことができます。
Tiva™ C4
Decoupling
4.75
to 28 V
プレーナ・トランスを使用した1Wの絶縁型電源：
●
www.tij.co.jp/tool/jp/tida-00688
アナログ PLCモジュール用、超小型、
●
TPS62177
EN
2.2 µF
10 µH
SW
VOS
VIN
NC
3.3 V
100 kΩ
AGND
www.tij.co.jp/tool/jp/tida-00237
PGND ETP
2x
1 µF
4x
0.1 µF
SLEEP
2x
0.01 µF
VDDA
1 µF
PG
1W、12 ～ 36V Iso電源：
22 µF
VDD
0.1 µF
VBAT
Optional
HIB
FB
詳細情報：www.ti.com/jp/lit/SPMA066
www.tij.co.jp/product/jp/TPS62177
バッテリ・エネルギーの節約、アプリケーション実行時間の延長
降圧コンバータ、静止電流400nA
TPS62745
マイコンのADC入力には、ADCの入力範囲に合わせてバッテリ電圧を降圧させるための外部分圧抵抗回路が必要です。TPS62745は、
内蔵 VIN スイッチを通してこの機能をサポートし、外部のレベルシフト機能を含めた負荷スイッチを不要にします。
2s1p: 6 V（LiMnO2）/4s1p; 6 V（Alkaline）
Battery Series Configuration
TPS62745は、わずか400nAの静止電流しか消費しません。
出力電圧は、動的電圧スケーリング
（DVS）をサポートする4本
のVSELピンによって設定されます。バッテリ電圧が出力電
圧に近くなると、リップルなしの100%モードに移行することで、
RF 干渉を防ぎます。
BLEや ZigBee®など、他の低電力RFソリューションについて
は、TPS62730および TPS62740を参照してください。
wM-Bus T/Cモードおよび DSSS 暗号化データ・パケット
●
（@868.95MHz）用バッテリ駆動データ・コレクタ
www.tij.co.jp/tool/jp/tidc-dsss868wmbus-dc
TPS62745 ULP
Buck Converter
RF
Transciever
CC1120
+
+
Low Power
Controller
（MSP430™）
TPS62130
Buck Converter
TPS63060
Buck/Boost
RF
PA
High Power RF:
e.g WMBUS 169 MHz
GPRS
詳細情報：www.ti.com/jp/lit/SLYT531
www.tij.co.jp/product/jp/TPS62745、TPS62740および TPS62730
TI 電源ソリューション
4
2016
DCS-Control™トポロジを搭載した DC/DC コンバータ
最小のソリューション・サイズで柔軟性の高い設計
17V 入力、3A 降圧コンバータ・モジュール、インダクタ内蔵
TPS82130
TPS82130は、ソリューション・サイズの縮小と効率向上のために最適化された MicroSiP™パワー・モジュールです。このモジュールは、
同期降圧コンバータとインダクタを内蔵することで、設計を単純化するとともに、外部部品数を削減して PCB 領域を節約します。低背でコ
ンパクトなソリューションは、標準的な表面実装装置による自動化された組み立てに適しています。
効率を最大化するため、公称スイッチング周波数2.0MHz
のPWMモードで動作し、軽負荷電流時には自動的に
パワーセーブ・モード動作に移行します。パワーセーブ・
モードでは、標準20μAの静止電流で動作します。DCSControl™トポロジの使用により、優れた負荷過渡特性と
VIN
12V
TPS82130
C1
10µF
正確な出力電圧レギュレーションを実現しています。
C3
3.3nF
PVIN
VOUT
1.8V/3A
VOUT
AVIN
R1
125k
EN
SS
C5
22µF
R3
499k
FB
R2
100k
PG
GND
Power
Good
16ビット、1GSPS のデジタイザ・リファレンス・デザイン、
ディスクリートの TPS62130と比較して PCB 領域を40mm²（40% 以上）節約
●
AC および DC 結合可変ゲイン・アンプ付き：
www.tij.co.jp/tool/jp/tida-00822
詳細情報：www.tij.co.jp/product/jp/TPS82130
HotRod™リードフレームで65mm2 未満のソリューション・サイズを実現
3A 降圧コンバータ、2x2 QFN パッケージ、ヒカップ短絡保護付き
TPS62085
TPS62085は、ソリューション・サイズを削減し、広い出力電流範囲にわたって高効率を維持するよう最適化された、高周波の同期降圧コ
ンバータです。中負荷から重負荷では PWMモードで動作する一方、軽負荷時には自動的にパワーセーブ・モードに移行することで、高
効率を維持します。スイッチ電流制限によって、デバイスを高いインダクタ電流から保護し、バッテリまたは入力電圧レールから過大な電
流が流れるのを防ぎます。過大な電流要求は、インダクタが短絡/飽和した場合や、重負荷/出力短絡の状態で生じる可能性があります。
内部電流制限が32回トリガされると、デバイスはスイッチングを停止し、ソフト・スタートをリセットし、出力放電をイネーブルにしてから、
標準で66μsの遅延時間後に再度自動的にスタートアップします。これはヒカップ短絡保護と呼ばれます。高電流が流れなくなるまで、デ
バイスはこの動作を繰り返します。
同じ機能でさらに小サイズの TPS82085も参照してください。
L1
VOUT
Altera Arria V GX FPGA電源ソリューション：
●
www.tij.co.jp/tool/jp/pmp9449
12
mm
C1
SSD 電力供給リファレンス・デザイン：
VIN
●
www.tij.co.jp/tool/jp/tida-00399
C2
1
GND
R2
R1
詳細情報：www.tij.co.jp/product/jp/TPS62085
および TPS82085
TI 電源ソリューション
5.3 mm
評価モジュールのレイアウト
5
推奨 PCB レイアウト
2016
DCS-Control™トポロジを搭載した DC/DC コンバータ
製品名
入力電圧範囲
（ V）
最大出力電流
出力電圧範囲
（ V）
コンシューマ /
ワイヤレス
産業用 /
通信用
Q100
対応
パッケージ
12-mm² solution footprint, 0.6-mm height
4
4
4
1x1.5 SON
6.5-µA supply current（snooze mode）, Power Good
4
4
2x2 SON
4
特長
General-Purpose, Small, Efficient,
TPS62230
2.0 to 6.0
0.5 A
Fixed Option
TPS62080
2.3 to 6.0
1.2 A
0.5 to 4.0
TPS62097
2.5 to 6.0
2.0 A
0.8 to VIN
TPS62085
TPS62090
TPS62095
2.5 to 6.0
2.5 to 6.0
2.5 to 5.5
3.0 A
3.0 A
4.0 A
0.8 to VIN
0.8 to VIN
0.8 to VIN
Power Good, adjustable soft start / tracking,
frequency select
HotRod™ package; output discharge, Power Good
Soft start, tracking, pin-to-pin to TPS62095
Soft start, tracking, pin-to-pin to TPS62090
1.0 to 6.0
0.9 to 6.0
0.9 to 6.0
0.9 to 6.0
0.9 to 6.0
0.9 to 6.0
Sleep mode uses less than 5-µA supply current
Power Good output
Power Good output
Frequency select, soft start/tracking, Power Good
Frequency select, soft start/tracking, Power Good
Frequency select, soft start/tracking, Power Good
2x2 QFN
4
4
4
4
4
4
2x2 QFN
3x3 QFN
3x3 QFN
Extended Input-Voltage Range
TPS62177
TPS62170
TPS62160
TPS62150
TPS62140
TPS62130
4.7 to 28
3.0 to 17
3.0 to 17
3.0 to 17
3.0 to 17
3.0 to 17
0.5 A
0.5 A
1.0 A
1.0 A
2.0 A
3.0 A
4
WSON
2x2 SON
2x2 SON, VSSOP
3x3 QFN
3x3 QFN
3x3 QFN
SOT, SON
SON
QFN
SON/WCSP
WCSP
2x3 SON
4
4
4
4
4
4
4
4
Long Battery Life, Lowest Power Consumption
TPS62120
TPS62125
TPS62730
TPS62740
TPS62770
TPS62745
2.0 to 15
3.0 to 17
1.9 to 3.9
2.2 to 5.5
2.5 to 5.5
3.3 to 10
75mA
0.3A
0.1A
0.3A
0.3A
0.3A
1.2 to 5.5
1.2 to 10
Fixed Option
1.8 to 3.3
1.0 to 3.0
1.3 to 3.3
0.2A
2.0A
3.0A
3.0A
1.8 to 3.3
0.8 to VIN
0.8 to VIN
0.9 to 5.0
96% efficiency; extended ULVO hysteresis
Adjustable EN threshold and hysteresis
Bypass for ultra-low-power RF applications
360-nA Iq, 4-pin voltage select, load switch
Buck + Boost + load switch, 3-pin VSEL
400-nA Iq, 4-pin voltage select, input switch
4
4
4
4
4
4
4
4
4
Modules, Integrated Inductor
TPS82740
TPS82084
TPS82085
TPS82130
2.2 to 5.5
2.5 to 6.0
2.5 to 6.0
3.0 to 17
360-nA Iq, 3-pin voltage select, load switch
HICCUP mode, Power Good, output discharge
HICCUP mode, Power Good, output discharge
Power Good, extended soft start with Tracking
4
4
4
4
4
MicroSiP™
MicroSiP
MicroSiP
MicroSiP
開発中の製品は青色の太字で記載されています｡ 新製品は赤色の太字で記載されています｡
その他のリソース
アプリケーション・ノート
±5%電圧マージニング
（www.ti.com/jp/lit/SLVA489）
●
パルス負荷アプリケーションに対する容易なソーラー・パネル
●
最大電力点追従（www.ti.com/jp/lit/SLVA478）
T PS62740とともに外 部レギュレータ・モードでワイヤレス
●
SimpleLink™ CC26xxを使用
（www.ti.com/jp/lit/SLVA498）
DCS-Control™デバイスの制御ループの測定方法
●
（www.ti.com/jp/lit/SLVA465）
オープン・ドレイン出力に対する適切なプルアップ/プルダウン
●
プレーナ・トランスを使用した1Wの絶縁型電源：
●
www.tij.co.jp/tool/jp/tida-00688
アナログ PLCモジュール用、超小型、1W、12 ～ 36V 絶縁電源：
●
www.tij.co.jp/tool/jp/tida-00237
Altera Arria V GX FPGA電源ソリューション：
●
www.tij.co.jp/tool/jp/pmp9449
S SD 電力供給リファレンス・デザイン：
●
www.tij.co.jp/tool/jp/tida-00399
30dBm wM-Bus（169MHz）によるバッテリ駆動メーターの電源
●
抵抗の選択（www.ti.com/jp/lit/SLVA485）
TPS62730を使用した CC254xアプリケーションでの電流低減
●
（www.ti.com/jp/lit/SWRA365）
DC/DCコンバータによるCC430システムでの消費電力
（電流）
低減
●
（www.ti.com/jp/lit/SLAA500）
高電圧入力から低電力マイコンへの電源供給
●
ソリューション：www.tij.co.jp/tool/jp/tida-00676
長寿命バッテリ・アプリケーション用エネルギー・バッファリング：
●
www.tij.co.jp/tool/jp/pmp9753
wM-Bus T/CモードおよびDSSS暗号化データ・パケット用デー
●
タ・コレクタ：
www.tij.co.jp/tool/jp/tidc-dsss868wmbus-dc
（www.ti.com/jp/lit/SLVA335）
反転型昇降圧トポロジでのTPS6215xの使用
●
詳細情報：www.tij.co.jp/dcs-control
（www.ti.com/jp/lit/SLVA469）
©2016 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社
Printed in Japan 2016.05
JAJT244
IMPORTANT NOTICE