R1270S シリーズ

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1 シリーズ 3 A, 34 V 入 力, PLL 内 蔵 PWM/VFM 切 替 降 圧 DC/DCコンバータ 概 要 R27Sは ハイサイドスイッチ 内 蔵 のCMOS 降 圧 DC/DCコンバータです 内 蔵 されているハイサイドスイッチ のON 抵 抗 は. Ω (Typ.) で 最 大 3 Aまで 電 流 を 供 給 できます R27Sは 発 振 回 路 PWMコントロール 回 路 基 準 電 圧 源 誤 差 増 幅 器 位 相 補 償 回 路 スロープ 回 路 ソフトスタート 回 路 保 護 回 路 内 部 レギュレータ スイッチ 等 からなっており 外 付 け 部 品 としてインダクタ 抵 抗 ダイオード コンデンサを 用 いて 降 圧 DC/DC コンバータを 構 成 できます R27Sは センス 抵 抗 不 要 の 電 流 制 御 モード 方 式 で 動 作 することにより 高 速 高 効 率 を 実 現 し 出 力 コンデン サにはセラミックコンデンサを 使 用 できます 発 振 周 波 数 は つの 外 付 け 抵 抗 により3 khzから24 khzまでの 範 囲 で 調 整 可 能 です また PLLにより 周 波 数 同 期 が 可 能 です 位 相 補 償 は 抵 抗 と 容 量 により 調 整 可 能 で インダクタと 出 力 コンデンサを 最 適 化 することが 可 能 です 軽 負 荷 時 における 高 効 率 を 実 現 するために インダクタ 電 流 不 連 続 状 態 ではVFMモード インダクタ 電 流 連 続 状 態 では PWMモードで 制 御 されます VFMモード 時 の 出 力 リップル 電 圧 は4 mv (Typ.) です 保 護 機 能 として 毎 クロックでのインダクタピーク 電 流 を 制 限 する 電 流 制 限 機 能 出 力 短 絡 時 発 振 周 波 数 を/2 以 下 に 制 限 するフォールドバック 機 能 サーマルシャットダウン 機 能 低 電 圧 誤 動 作 防 止 機 能 (UVLO) 過 電 圧 動 作 停 止 機 能 (OVLO) を 備 えています さらに R27SAは 電 流 制 限 検 出 がある 一 定 以 上 続 くと 出 力 を OFFするラッチ 型 保 護 機 能 を 備 えています 電 流 制 限 機 能 は4.5 A (Typ.) に 設 定 されており 外 付 け 抵 抗 を 取 り 付 けることで 調 整 が 可 能 です また 内 蔵 ソ フトスタート 時 間 は.4 ms (Typ.) に 設 定 されており 外 付 けコンデンサを 取 り 付 けることで 調 整 が 可 能 です R27Sは 主 にFB 端 子 電 圧 および 6 V 定 格 端 子 の 過 電 圧 を 監 視 し 異 常 を 検 出 するとNchオープンドレイン によりフラグ 出 力 するFLG 端 子 を 備 えています パッケージは HSOP-8を 採 用 しています

2 特 長 入 力 電 圧 範 囲 ( 最 大 定 格 ) 3.6 V ~ 34 V (36V) 無 負 荷 時 回 路 入 力 電 流 Typ.8 µa ( = 2 V) スタンバイ 電 流 (Istandby) Typ. µa ( = 34 V, CE = V 時 ) 出 力 電 圧 範 囲 (VOUT).8 V 以 上 で 外 部 設 定 可 能 ( 最 小 降 圧 比 6 ns x fosc) フィードバック 電 圧 精 度.8 V ±.% 出 力 電 流 (IOUT) 3A * 発 振 周 波 数 (fosc) 外 部 抵 抗 で3 khz ~ 2.4 MHzで 設 定 可 能 最 小 OFF 時 間 (toff) Typ. 2 ns 最 大 デューティ (Maxduty) Min. 93% (fosc = 3 khz), Min. 67% (fosc = 24 khz) UVLO 復 帰 電 圧 (VUVLO2) Typ. 2.6 V OVLO 検 出 電 圧 (VOVLO) Typ. 38 V ソフトスタート 時 間 (tstart) Typ..4 msを 下 限 に 外 部 容 量 で 調 整 可 能 ハイサイドスイッチ 制 限 電 流 Typ. 4.5 Aを 上 限 に 外 部 抵 抗 で 調 整 可 能 サーマルシャットダウン 回 路 内 蔵 6 Cで 停 止 高 精 度 CEスレッショルド Typ.. V ラッチ 型 保 護 回 路 内 蔵 保 護 遅 延 時 間 Typ. 2 ms (R27SA) フォールドバック 保 護 回 路 内 蔵 周 波 数 フォールドバック VFB 電 圧 温 度 係 数 (ΔVFB/ΔTa) Typ. ±ppm/ C ( 4 C Ta 5 C) パッケージ HSOP-8 * 出 力 電 流 は 条 件 や 外 付 け 部 品 に 左 右 されますので 目 安 とお 考 えください アプリケーション デジタルTV DVDプレイヤー 等 のデジタル 家 電 プリンター FAX 等 のOA 機 器 携 帯 用 通 信 機 器 カメラ ビデオの 定 電 圧 電 源 バッテリー 使 用 機 器 の 定 電 圧 電 源 2

3 ブロック 図 R27SA/B INT Thermal Shutdown 3.V 3.V UVLO + + OVLO Shutdown - - CE.V - + Regulator PLLREF.8V - + delay φ Cmp Low:PWM/VFM auto High:Fixed PWM Filter 2.9V + - PLLFLTR 5.V - + RT FB Over/Under Voltage Detection Shutdown OVP UVD VCO Set Pulse Maxduty Pulse S D BST SS ER EC Reset Soft Start Circuit Reference OVP Reset Limit Latch Circuit (2 msec) * Set R Reset Shutdown UVD LMTOVP Limit Latch Pin OVD Softstart LX FLG LMT LMT OVP Peak Current Limit Circuit Shutdown Current Sense Circuit GND PLLFLTR SS ER 3.3V Pin OVD Current Slope Circuit * ラッチ 型 保 護 回 路 はR27SAのみ セレクションガイド R27Sは ラッチ 型 保 護 機 能 の 有 無 を 選 択 することができます 製 品 名 パッケージ リール 個 数 鉛 フリー ハロゲンフリー R27S -E2-FE HSOP-8, pcs :ラッチ 型 保 護 機 能 の 有 無 を 下 記 から 選 択 (A) ラッチ 型 保 護 機 能 有 り (B) ラッチ 型 保 護 機 能 無 し 3

4 端 子 説 明 HSOP-8 LX TOP VIEW 8 2 LX 7 3 NC BST 6 4 GND * SS 5 5 INT PAD CE 4 6 FB FLG 3 7 ER RT 2 8 EC PLLFLTR 9 LMT PLLREF 端 子 番 号 端 子 名 機 能, 2 LX スイッチング 端 子 3 NC ノーコネクション 4 GND グラウンド 端 子 5 INT 出 力 電 圧 帰 還 端 子 6 FB フィードバック 端 子 7 ER 位 相 補 償 抵 抗 端 子 8 EC 位 相 補 償 容 量 端 子 9 LMT 制 限 電 流 調 整 端 子 PLLREF 同 期 周 波 数 入 力 端 子 PLLFLTR PLL フィルタ 端 子 2 RT 周 波 数 調 整 端 子 3 FLG フラグ 端 子 4 CE チップイネーブル ( H アクティブ) 端 子 5 SS ソフトスタート 端 子 電 圧 6 BST ブースト 端 子 7, 8 電 源 入 力 電 圧 端 子 * パッケージ 裏 面 のタブ ( 裏 面 パッド) の 電 位 は 必 ず 基 板 電 位 (GND) としてください 4

5 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 LX INT Regulator L X 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 INT 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 Regulator Regulator FB ER FB 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 ER 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 Regulator Regulator Regulator EC LMT EC 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 LMT 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 5

6 Regulator PLLREF PLLFLTR PLLREF 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 PLLFLTR 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 Regulator FLG RT RT 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 FLG 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 Regulator CE SS CE 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 SS 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 6

7 Regulator BST LX BST 端 子 の 内 部 等 価 回 路 図 7

8 絶 対 最 大 定 格 (GND = V) 記 号 項 目 定 格 単 位 入 力 電 圧.3 ~ 36 V VBST * ブースト 端 子 電 圧 VLX.3 ~ VLX+6 V VLX LX 端 子 電 圧.3 ~ 36 V VCE CE 端 子 入 力 電 圧.3 ~ 36 V T 内 部 電 源 端 子 電 圧.3 ~ 36 V VSS ソフトスタート 端 子 電 圧.3 ~ 6 V VER 位 相 補 償 抵 抗 端 子 電 圧.3 ~ 6 V VEC 位 相 補 償 容 量 端 子 電 圧.3 ~ 6 V VFB フィードバック 端 子 電 圧.3 ~ 6 V VFLG * フラグ 端 子 電 圧.3 ~ 24 V VPLLREF 同 期 周 波 数 入 力 端 子 電 圧.3 ~ 36 V VPLLFLTR PLL フィルタ 端 子 電 圧.3 ~ 6 V VRT 発 振 周 波 数 調 整 端 子 電 圧.3 ~ 6 V VLMT 制 限 電 流 調 整 端 子 電 圧.3 ~ 6 V PD 許 容 損 失 JEDEC STD.5-7 (HSOP-8) *2 準 拠 実 装 条 件 25 mw Ta 動 作 周 囲 温 度 4 ~ 5 C Tstg 保 存 周 囲 温 度 55 ~ 25 C * VBST VFLGを 除 く 端 子 電 圧 は +.3 Vを 超 えないようご 注 意 ください *2 許 容 損 失 に 詳 しく 記 述 していますのでご 参 照 ください 絶 対 最 大 定 格 絶 対 最 大 定 格 に 記 載 された 値 を 超 えた 条 件 下 に 置 くことはデバイスに 永 久 的 な 破 壊 をもたらすことがあるばかり か デバイス 及 びそれを 使 用 している 機 器 の 信 頼 性 及 び 安 全 性 に 悪 影 響 をもたらします 絶 対 最 大 定 格 値 でデバイスが 機 能 動 作 をすることは 保 証 していません 8

9 電 気 的 特 性 条 件 に 記 載 なき 場 合 = 2 V, Ta = 25 C で 示 した 値 は 4 C Ta 5 Cでの 設 計 保 証 値 です R27SA/B 電 気 的 特 性 (Ta = 25 C) 記 号 項 目 条 件 Min. Typ. Max. 単 位 動 作 入 力 電 圧 V IIN 消 費 電 流 IIN2 消 費 電 流 2 = 34 V, T = Open, VPLLREF = 34 V, VFB =.5 V = 34 V, T = Open, VPLLREF =, VFB =.84 V.7.3 ma µa VUVLO2 UVLO 復 帰 電 圧 Rising V VUVLO UVLO 検 出 電 圧 Falling VUVLO2.6 VUVLO2.5 VUVLO2. VOVLO2 OVLO 復 帰 電 圧 Falling 34 V VOVLO OVLO 検 出 電 圧 Rising 38 V VFB VFB 電 圧 精 度 Ta = 25 C V.8 4 C Ta 5 C V VVFM VFM 時 FB H 電 圧.83 V fosc 発 振 周 波 数 RT = Open khz fosc 発 振 周 波 数 RT = 62 kω 9 2 khz fosc2 発 振 周 波 数 2 RT = GND khz toff 最 小 OFF 時 間 2 ns DMAX 最 大 デューティ 比 RT = Open 93 % DMAX 最 大 デューティ 比 RT = 62 kω 83 % DMAX2 最 大 デューティ 比 2 RT = GND 67 % fsync 同 期 可 能 周 波 数 fpllref = khz fosc/2 foscx2 khz tss ソフトスタート 時 間 SS = Open, VFB =.72 V.3.55 ms tss2 ソフトスタート 時 間 2 CSS =. µf, VFB =.72 V ms Itss ソフトスタート 端 子 充 電 電 流 SS = V µa tdelay 保 護 回 路 遅 延 時 間 R27SA のみ ms RLXH ハイサイドスイッチ ON 抵 抗 VBST VLX = 4.5 V, ILX =. A..5 Ω ILXHOFF ハイサイドスイッチリーク 電 流 2 µa ILIMLXH ハイサイドスイッチ 制 限 電 流 LMT = 22 kω DC 電 流 A ILIMLXH2 ハイサイドスイッチ 制 限 電 流 2 LMT = 39 kω DC 電 流 A すべての 製 品 において パルス 負 荷 条 件 (Tj Ta = 25 C) の 下 で 上 記 の 電 気 的 特 性 表 の 項 目 をテストしています V 9

10 条 件 に 記 載 なき 場 合 = 2 V, Ta = 25 C で 示 した 値 は 4 C Ta 5 Cでの 設 計 保 証 値 です R27SA/B 電 気 的 特 性 ( 続 き) (Ta = 25 C) 記 号 項 目 条 件 Min. Typ. Max. 単 位 VCEH CE H 入 力 電 圧.5 V VCEL CE L 入 力 電 圧.85 V ICEH CE H 入 力 電 流.. µa ICEL CE L 入 力 電 流.. µa IFBH FB H 入 力 電 流 VFB =.5 V.. µa IFBL FB L 入 力 電 流 VFB = V.. µa VPLLH PLLREF H 入 力 電 圧.95 V VPLLL PLLREF L 入 力 電 圧.67 V IPLLH PLLREF H 入 力 電 流.. µa IPLLL PLLREF L 入 力 電 流.. µa TTSD サーマルシャットダウン 検 出 温 度 6 C TTSR サーマルシャットダウン 解 除 温 度 3 C Istandby スタンバイ 電 流 = 34 V, VCE = V 2 µa VFLGL フラグ L 電 圧 = 2. V, IFLG = ma.25 V IFLGOFF フラグ OFF 電 流 VFLG = 6. V.. µa VOVP FB 端 子 OVP 電 圧 V VUVD FB 端 子 UVD 電 圧 V VFLB フォールドバック 検 出 電 圧 V VPOVD 6V 定 格 端 子 過 電 圧 検 出 電 圧 VER, VPLLFLTR, VSS 4. V VVOS INT 端 子 動 作 電 圧 V VVOS INT 端 子 停 止 電 圧 V すべての 製 品 において パルス 負 荷 条 件 (Tj Ta = 25 C) の 下 で 上 記 の 電 気 的 特 性 表 の 項 目 をテストしています 動 作 定 格 ( 電 気 的 特 性 )について 半 導 体 が 使 用 される 応 用 電 子 機 器 は 半 導 体 がその 動 作 定 格 範 囲 で 動 作 するように 設 計 する 必 要 がありま す ノイズ サージといえどもその 範 囲 を 超 えると 半 導 体 の 正 常 な 動 作 は 期 待 できなくなります また 動 作 定 格 の 範 囲 外 で 動 作 させ 続 けた 場 合 は その 半 導 体 が 本 来 持 っている 信 頼 性 を 維 持 できなくなります

11 基 本 回 路 例 CBST CIN GND VOUT L LX TOP VIEW 8 2 LX 7 COUT 3 NC BST 6 GND D 4 GND SS 5 CSS H active CSPD CINT RFB 5 INT PAD CE 4 RCE VCE RTOP RBOT 6 FB FLG 3 RFLG VFLGIN RER 7 ER RT 2 RRT VFLG CEC 8 EC PLLFLTR RPLL CPLL RLMT 9 LMT PLLREF RPLLREF VPLLIN R27SA/B 基 本 回 路 例 CBST CIN GND VOUT L LX TOP VIEW 8 2 LX 7 COUT 3 NC BST 6 GND D 4 GND SS 5 H active CSPD RFB 5 INT PAD CE 4 VCE RTOP RBOT 6 FB FLG 3 RER * 7 ER RT 2 CEC 8 EC PLLFLTR 9 LMT PLLREF * 位 相 補 償 抵 抗 (RER) を 接 続 しない 場 合 は 接 続 する 場 合 に 比 べて 負 荷 過 渡 応 答 特 性 が 劣 化 します 十 分 に 評 価 した 上 で 位 相 補 償 抵 抗 (RER) の 有 無 を 決 定 してください R27SA/B 最 小 構 成 回 路 例

12 使 用 上 の 注 意 点 外 付 け 部 品 を 極 力 IC の 近 くに 置 き 配 線 を 短 くしてください 特 に GND 間 に 接 続 されているコン デンサは 最 短 距 離 で 配 線 してください 電 源 配 線 グラウンド 配 線 のインピーダンスが 高 いと IC 内 部 の 電 位 がスイッチング 電 流 により 変 動 し 動 作 が 不 安 定 になることがあります 電 源 配 線 グラウンド 配 線 を 十 分 強 化 してください コンデンサは 必 ず ESR の 低 いセラミックコンデンサをご 使 用 下 さい GND 間 に 接 続 する CIN の コンデンサは 4.7 µf 以 上 を 推 奨 致 します セラミックコンデンサのバイアス 依 存 特 性 温 度 変 動 特 性 に は 十 分 ご 注 意 ください 推 奨 使 用 条 件 は 推 奨 部 品 を 使 用 した 場 合 の 設 定 です 本 IC は 推 奨 定 数 のインダクタ 値 と COUT セラミックコンデンサ 値 に 合 わせて 位 相 補 償 の 推 奨 定 数 を 設 定 しております インダクタ 値 が 大 きい 場 合 は カレントモード 電 流 センス 回 路 のセンス 量 が 低 下 し 安 定 性 が 損 なわれる 可 能 性 があります インダクタ 値 が 小 さい 場 合 は カレントモード 電 流 センス 回 路 のセン ス 量 が 過 剰 となり ON デューティ 比 が 5%を 超 える 条 件 での 低 調 波 発 振 が 発 生 する 可 能 性 があります COUT セラミックコンデンサはバイアス 依 存 を 持 つため 使 用 コンデンサの 電 圧 依 存 特 性 を 十 分 に 確 認 く ださい 本 IC の 推 奨 COUT セラミックコンデンサ 値 は 推 奨 部 品 において 確 認 を 行 った 結 果 です インダクタ 値 が 小 さい 場 合 は インダクタ 電 流 のリップルが 大 きくなり 負 荷 電 流 の 増 加 と 共 にインダク タ 電 流 のピーク 値 が 増 加 し その 電 流 が 制 限 電 流 設 定 値 に 達 して 過 電 流 保 護 回 路 が 働 く 可 能 性 がありま す ダイオードはできるだけ 端 子 間 容 量 の 小 さいショットキーダイオードをご 使 用 ください 端 子 間 容 量 は 逆 電 圧 V に 於 いて pf 程 度 以 下 を 目 安 にしてください 端 子 間 容 量 の 大 きいショットキーダイオー ドをご 使 用 になられますと スイッチ ON 時 に 過 大 なスイッチング 電 流 が 流 れ IC の 動 作 が 不 安 定 にな る 可 能 性 があります ショットキーダイオードの 端 子 間 容 量 が pf を 超 える 場 合 や 不 明 の 場 合 は 出 力 電 圧 の 負 過 電 流 依 存 入 力 電 圧 依 存 負 荷 過 渡 応 答 特 性 に 問 題 が 発 生 しないことを 確 認 の 上 で 使 用 して ください また 逆 方 向 電 流 IR ができるだけ 小 さいダイオードをご 使 用 ください 特 に 高 温 時 は IR が 大 きくなることで 熱 暴 走 を 引 き 起 こす 場 合 があり 条 件 によっては IC 破 壊 に 至 る 可 能 性 があります RTOP RBOT を 変 更 することで 出 力 電 圧 VOUT は VOUT = VFB (RTOP + RBOT) / RBOT により 任 意 に 設 定 可 能 です 例 として VOUT = 2 V に 設 定 する 場 合 RBOT = 6 kω にすると RTOP = (2 V /.8 V ) x (6 kω) = 224 kω で 設 定 できます E24 系 列 の 抵 抗 で 224 kω に 設 定 するためには (22 kω + 24 kω) という 組 み 合 わせで RTOP を 2 つ 直 列 に 接 続 して 構 成 する 必 要 があります 設 定 電 圧 の 許 容 範 囲 が 広 い 場 合.8 V =.8 V x (22 kω + 6 kω) / 6 kω とすることも 可 能 です この 場 合 RTOP は 22 kω を つ 構 成 でき 部 品 点 数 の 削 減 が 可 能 です RTOP RBOT の 値 を 大 きくすると FB 端 子 のインピーダンスが 大 きくなり ノイズの 影 響 を 受 け 易 くな りますので RBOT は. kω ~ 6 kω 程 度 となるようにしてください もしインピーダンスが 上 がるこ とにより 動 作 が 安 定 しなくなる 場 合 は インピーダンスを 下 げる 検 討 を 行 ってください CE 端 子 および PLLREF 端 子 には ESD 保 護 素 子 として 端 子 への Up Diode が 接 続 されていま す CE 端 子 電 圧 または PLLREF 端 子 電 圧 が 端 子 電 圧 よりも 高 くなる 可 能 性 が 考 えられる 場 合 に は CE 端 子 または PLLREF 端 子 から 端 子 へ 大 電 流 が 流 れる 事 を 防 ぐため 抵 抗 の 挿 入 を 推 奨 し ます なお 抵 抗 により PLLREF 端 子 波 形 がフィルタリングされるため 周 波 数 同 期 が 必 要 な 場 合 には 抵 抗 を 外 した 上 で 入 力 信 号 が 端 子 電 圧 よりも 高 くならないようにしてください 位 相 補 償 抵 抗 端 子 (ER 端 子 ) を 使 用 する 場 合 は 位 相 補 償 抵 抗 RER は 22 kω 以 上 を 推 奨 します 位 相 補 償 抵 抗 端 子 を 使 用 しない 場 合 は ER 端 子 を 必 ず Open にしてください HSOP-8 パッケージは IC の 裏 面 パッドを 備 えています IC の 裏 面 パッドは GND に 接 続 してくださ い また 多 層 基 板 において 放 熱 性 を 高 めるには IC の 裏 面 パッドの 接 続 部 に Via を 設 け 他 層 に 熱 を 逃 がす 対 策 が 有 効 です 2

13 本 IC は 使 用 条 件 によって BST 端 子 電 圧 が 低 下 することがあります BST 端 子 電 圧 が 低 下 すると 本 IC の 性 能 を 十 分 に 発 揮 できなくなり 効 率 の 低 下 や 制 限 電 流 設 定 値 よりも 小 さいインダクタ 電 流 での 制 限 電 流 検 出 が 発 生 します 本 IC は BST LX 端 子 間 にドライバ 駆 動 バッファ BST 電 圧 監 視 回 路 が 内 蔵 されています PWM 固 定 モード 時 では 常 時 消 費 電 流 が 発 生 するため 負 荷 電 流 が 少 ない 場 合 消 費 電 流 により VOUT が 上 昇 する 可 能 性 があります PWM 固 定 モードで 使 用 する 場 合 帰 還 抵 抗 を 含 めた 負 荷 電 流 を.5 ma 以 上 確 保 して ください なお VFM/PWM 自 動 切 換 えモードでは RBOT が. kω ~ 6 kω である 限 り 問 題 ありませ ん 本 IC を 用 いた 電 源 回 路 の 性 能 は 周 辺 回 路 に 大 きく 依 存 します 周 辺 部 品 の 設 定 には 十 分 注 意 してくだ さい 特 に 各 部 品 基 板 レイアウトパターン および 本 IC について 各 定 格 値 ( 電 圧 電 流 電 力 ) を 超 えないように 周 辺 回 路 を 設 計 してください NC 端 子 は 必 ず Open にしてください 主 な 出 力 電 圧 設 定 に 於 ける 推 奨 定 数 は 以 下 の 通 りです R27SA/B, 3kHz 推 奨 定 数 C V IN L OUT [μf] [μh] C OUT [μf] C BST [μf] C SPD [pf] R TOP [kω] R BOT [kω] R RT [kω] R ER [kω].8 VOUT Open * 6 Open VOUT []* 4 * 6 [6]* 4 Open VOUT DMAX* []* 4 * 6 [6]* 4 Open C EC [pf] R27SA/B, khz 推 奨 定 数 C V IN L OUT [μf] [μh] C OUT [μf] C BST [μf] C SPD [pf] R TOP [kω] R BOT [kω] R RT [kω] R ER [kω].8 VOUT Open * VOUT * VOUT * VOUT DMAX * VOUT DMAX* * C EC [pf] R27SA/B, 24kHz 推 奨 定 数 C V IN L OUT [μf]* 3 [μh] C OUT [μf] C BST [μf] C SPD [pf] R TOP [kω] R BOT [kω] R RT [kω] R ER [kω].8 VOUT Open * VOUT * VOUT * VOUT DMAX* * * RTOP = (VOUT / VFB-) x (RBOT) * 2 > 8 V 時 推 奨 * 3 VOUT < 5 V 時 は4.7 µf 以 上 を 推 奨 * 4 発 振 周 波 数 3kHzでRBOT=6kΩとする 場 合 CSPD 定 数 はRBOT=6kΩ 時 の 倍 に 設 定 してください C EC [pf] 3

14 R27SA/B, C IN, C OUT 推 奨 部 品 V IN, V OUT コンデンサ スペック 部 品 名 メーカー 6 V.47 µf 25 V/25 C CGA4J2X7RE474K TDK 6V 2.2 μf 25 V/25 C CGA4J3X7RE225K TDK All 2.2 μf 5 V/25 C CGA5L3X7RH225K TDK 6V 4.7 μf 25 V/25 C CGA5LX7RE475K TDK All 4.7 μf 5 V/25 C CGA6P3X7RH475K TDK All μf 5 V/25 C CGA6P3X7SH6K TDK 6 V μf 25 V/25 C CGA6PX7RE6K TDK V 22 μf 6 V/25 C CGA6PX7RC226M TDK 6 V 22 μf 25 V/25 C CGA8PX7RE226M TDK R27SA/B, C BST 推 奨 部 品 V OUT コンデンサ スペック 部 品 名 メーカー All.47 μf 6 V EMK22BJ474KD-T Taiyo Yuden All.47 μf 25 V CGA4J2X7RE474K TDK R27SA/B, D 推 奨 部 品 V IN スペック 部 品 名 メーカー All 4 V/3 A RB56L-4TE ROHM All 4 V/3 A RB58L-4TE ROHM All 6 V/3 A RB58L-6TE ROHM All 4 V/3 A CMS3I4A TOSHIBA R27SA/B, L 推 奨 部 品 インダクタ スペック 部 品 名 メーカー. µh 6.4 A RLF73T-RN6R4 TDK.5 µh 7.3 A CLF745T-R5-D TDK 2.2 µh 5.5 A CLF745T-2R2-D TDK 4.7 µh 5.4 A CLF4T-4R7-D TDK µh 4. A CLF4T-M-D TDK µh 6.7 A CLF2555T-M-D TDK 5 µh 5.4 A CLF2555T-5M-D TDK 22 µh 4.2 A CLF2555T-22M-D TDK 4

15 機 能 説 明 OVLO (Over Voltage Lock Out) 機 能 OVLO 機 能 とは 端 子 電 圧 がOVLO 検 出 電 圧 を 上 回 るとき 内 部 回 路 を 準 スタンバイ 状 態 にし 誤 動 作 を 防 止 する 機 能 です 端 子 電 圧 がOVLO 復 帰 電 圧 を 下 回 ると R27Sは 再 起 動 し ソフトスタートが 開 始 されます なお R27Sの 誤 動 作 と 破 壊 の 可 能 性 を 低 減 するための 機 能 ですが R27SのOVLO 検 出 電 圧 は 端 子 の 絶 対 最 大 定 格 以 上 に 設 定 されているため この 機 能 について 動 作 保 証 するものではありません FB 端 子 OVP (Over Voltage Protection) 機 能 FB 端 子 OVP 機 能 とは FB 端 子 電 圧 がFB 端 子 OVP 電 圧 を 上 回 るとき 内 部 回 路 をアクティブ 状 態 のまま LX 端 子 のスイッチングを 停 止 する 機 能 です FB 端 子 電 圧 がFB 端 子 OVP 電 圧 を 下 回 ると LX 端 子 のスイッチングは 通 常 の 制 御 系 で 制 御 されます 出 力 電 圧 の 過 電 圧 を 低 減 するための 機 能 ですが FB 端 子 を 用 いて 間 接 的 に 出 力 電 圧 を 監 視 しているため 出 力 帰 還 抵 抗 等 のFB 端 子 の 周 辺 回 路 に 異 常 が 発 生 した 場 合 は 出 力 電 圧 の 過 電 圧 を 低 減 することができない 可 能 性 があることに 注 意 してください 発 振 周 波 数 設 定 RT 端 子 とGNDの 間 に 発 振 周 波 数 設 定 抵 抗 (RRT) を 取 り 付 けることで 発 振 周 波 数 を3 khzから24 khzの 間 で 設 定 できます 例 えば RT 端 子 に62 kωを 取 り 付 けることでおよそ khzに 設 定 できます また RT 端 子 をOpenにした 場 合 は3 khz RT 端 子 をGNDに 接 続 した 場 合 は24 khzに 設 定 されます この 場 合 RRTは 不 要 です R27Sでは 電 気 的 特 性 に 記 載 の 条 件 の 下 で RT 端 子 をOpenにした 場 合 の 発 振 周 波 数 (fosc) と RT 端 子 に62 kωを 取 り 付 けた 場 合 の 発 振 周 波 数 (fosc) と RT 端 子 をGNDに 接 続 した 場 合 の 発 振 周 波 数 (fosc2) を 保 証 しています fosc [khz] RRT[kΩ] RRT [kω] = / ( / ((( / fosc [khz] x 25) / 292 x 25) 25) / 25) R27SA/B 発 振 周 波 数 設 定 抵 抗 (R RT) 対 発 振 周 波 数 (fosc) 5

16 周 波 数 同 期 機 能 R27Sは PLLREF 端 子 から 入 力 された 外 部 クロック 周 波 数 にフェーズロックループを 用 いて 同 期 することが 可 能 です 同 期 中 はPWM 固 定 モードとなります 外 部 クロックの 検 出 閾 値 は.8 V (Typ.) で ns 以 上 のパル ス 幅 が 必 要 です フェーズロックループを 安 定 化 させるためには 位 相 補 償 フィルタが 必 要 です このフィルタの 時 定 数 により 設 定 周 波 数 から 同 期 周 波 数 または 同 期 周 波 数 が 変 動 する 場 合 においてもスムーズに 周 波 数 を 変 動 させることが できます PLLFLTR 端 子 とGND 間 に kωの 抵 抗 22 pf 以 上 の 容 量 を 直 列 に 接 続 してください 同 期 可 能 な 周 波 数 範 囲 は 発 振 周 波 数 の 設 定 に 記 載 の 設 定 周 波 数 に 対 して.5 倍 から2 倍 までです ただし 動 作 保 証 される 最 小 値 は27 khz 最 大 値 は264 khzです ソフトスタートが 終 了 するまで 設 定 周 波 数 で 動 作 し ソフトスタート 終 了 後 に 外 部 クロックへの 同 期 を 開 始 します 位 相 補 償 フィルタは 有 限 のインピーダンスで 充 電 されるため 同 期 開 始 時 に 位 相 補 償 フィルタが 充 電 完 了 されて いる 必 要 があります 位 相 補 償 フィルタが 充 電 されるために 必 要 な 時 間 を 以 下 に 示 します POLEPLL = / (CPLL x (RPLL + 26k)) 充 電 95%:3 / POLEPLL [s] 充 電 98%:4 / POLEPLL [s] POLEPLLに 合 わせてソフトスタート 時 間 または 外 部 クロック 入 力 を 調 整 してください 次 ページに 自 走 周 波 数 と 同 じ 外 部 クロック 周 波 数 が 入 力 された 場 合 のタイミングチャートを 示 します V OUT VCPLL PLLREF fosc R27SA/B PLL Filter スタートアップシーケンス 位 相 補 償 フィルタ 充 電 時 間 > ソフトスタート 時 間 V OUT VCPLL PLLREF fosc R27SA/B PLL Filter スタートアップシーケンス 位 相 補 償 フィルタ 充 電 時 間 < ソフトスタート 時 間 6

17 V OUT VCPLL PLLREF fosc R27SA/B PLL Filter スタートアップシーケンス 位 相 補 償 フィルタ 充 電 時 間 < 外 部 クロック 同 期 開 始 時 間 VFM/PWM 自 動 切 換 えモードと PWM 固 定 モード PLLREF 端 子 に.95 V 以 上 の 電 圧 を 常 時 印 加 または 外 部 クロック 印 加 することにより R27SはPWMモード 固 定 ( 軽 負 荷 時 はパルススキップします) で 動 作 します PLLREF 端 子 に.67 V 以 下 の 電 圧 を 常 時 印 加 すること により R27SはVFM/PWM 自 動 切 換 モードで 動 作 します INT 端 子 電 圧 INT 端 子 に3. V 以 上 の 電 圧 をVOUTから 印 加 することにより R27SはVFMモード 時 の3 V 内 部 回 路 電 源 をVOUT から 生 成 することで 効 率 を 向 上 させます 3 V 内 部 回 路 電 源 電 流 をIIN_VFMとすると IINはVOUT/ IIN_VFMと 概 算 できます よってVFMモード 時 のR27S 消 費 電 流 はVOUT/ が 小 さいほど 減 少 します なお INT 端 子 電 圧 が 3. Vよりも 小 さい 場 合 VFMモード 時 の 内 部 回 路 電 源 はとなるため 消 費 電 流 は 削 減 されません 本 アーキテ クチャはVOUTが3.3 V (Typ.) 以 上 のアプリケーションでの 使 用 を 想 定 しています 最 小 ON 時 間 R27Sの 最 小 ON 時 間 は6 nsです 6 nsは 電 流 センス 回 路 により 決 定 されています R27Sはセンス 抵 抗 不 要 の 電 流 制 御 モード 方 式 を 採 用 しています センス 抵 抗 の 代 わりにNchドライバのON 抵 抗 :RONを 使 用 することで VLX = ILX x RONによりILX (インダクタ 電 流 ) をセンスします ILXをセンスできる 時 間 はNchドライバがONしている 間 (LX = H 期 間 ) だけですが ONした 直 後 のLXのスイッチングサージ 発 生 中 にセンスした 場 合 誤 動 作 する 可 能 性 があります NchドライバがONして 暫 くの 間 はセンスしない 状 態 を 作 る 事 によってスイッチングサージによる 誤 動 作 を 回 避 しています センスしない 期 間 においては ILXのセンスが 必 要 となる 電 流 制 御 モード 方 式 も 制 限 電 流 回 路 も 正 常 に 動 作 する ことができず 安 定 性 と 過 電 流 検 出 精 度 が 急 激 に 劣 化 します 最 小 降 圧 比 6ns x foscを 下 回 らないよう 出 力 設 定 電 圧 発 振 周 波 数 を 選 択 してください 7

18 C SPD の 設 定 CSPDを 用 いた 帰 還 抵 抗 部 のVOUTからFB 端 子 までの 伝 達 関 数 は FB / VOUT [s] = (RTOP x RBOT x CSPD x s + RBOT) / (RTOP x RBOT x CSPD x s + RTOP + RBOT) で 表 されます 上 式 より 零 点 はRBOT / (RTOP x RBOT x CSPD) 極 は (RTOP + RBOT) / (RTOP x RBOT x CSPD) となり 零 点 より 低 周 波 数 帯 域 ではVOUTはRBOT / (RTOP + RBOT) 倍 すなわち.8/ VOUTで 帰 還 され 極 より 高 周 波 数 帯 域 では 倍 で 帰 還 されます R27SのVFMモード 時 のVOUTリップルはFB 端 子 リップルが 約 4 mvとなるように 制 御 されます R27Sでは CSPDを 大 きく 設 定 することにより 動 作 周 波 数 帯 域 においてVOUTリップルを 倍 でFB 端 子 に 帰 還 し 出 力 設 定 電 圧 によらずVOUTのリップル 電 圧 をリファレンス 電 圧 に 追 従 させています 以 下 にCSPDが 大 きく 動 作 周 波 数 帯 域 においてVOUTリップルが 倍 でFB 端 子 に 帰 還 されている 場 合 と CSPDが 小 さく 動 作 周 波 数 帯 域 においてVOUT リップルがRBOT / (RTOP + RBOT) 倍 すなわち.8/ VOUTで 帰 還 されている 場 合 のFB 端 子 電 圧 とVOUTを 例 示 します FB 端 子 電 圧.8V 4mV VOUT (CSPD 小 ) 4mV ( RTOP + RBOT) /RBOT VOUT (CSPD 大 ) 4mV.8V ( RTOP + RBOT) /RBOT R27SA/B VFM リップル FB 対 V OUT 上 図 より CSPDが 小 さい 場 合 にはVOUTリップルが 大 きくなることが 分 かります RBOTを 推 奨 値 から 変 更 する 場 合 RBOT x CSPDが 推 奨 定 数 から 変 動 しないよう 合 わせてCSPDを 変 更 すると 推 奨 値 と 同 じ 周 波 数 特 性 となります 例 えばRBOTを/ 倍 にする 場 合 CSPDを 倍 とすれば 帰 還 抵 抗 部 の 周 波 数 特 性 は 変 わりません L, COUT, RER, CEC,を 推 奨 値 から 変 更 する 場 合 変 更 が 必 要 になる 可 能 性 があります さらに VOUTリップルを 許 容 できる 場 合 には 帰 還 抵 抗 部 における 零 点 と 極 による 正 方 向 位 相 バンプにより 制 御 ループの 安 定 性 の 改 善 を 行 うことが 可 能 です まず CSPD 無 しで 負 荷 過 渡 応 答 による 出 力 のアンダーシュート 量 を 測 定 して 下 さい さらに 十 分 小 さなCSPDを 用 いてアンダーシュート 量 を 測 定 します CSPDが 小 さすぎる 場 合 CSPD 無 しでのアンダーシュート 量 と 変 わらないはずです CSPDを 除 々に 大 きくしていくとアンダーシュート 量 が 改 善 され 始 めます このときのCSPDをCSPDとします さらに 増 やしていくとアンダーシュート 量 が 改 善 さ れなくなりますので このCSPDをCSPD2とします CSPD = CSPD x CSPD2として 下 さい R27Sの 動 作 周 波 数 帯 域 に 対 してこのとき 帰 還 抵 抗 部 の 零 点 は 低 く 極 は 高 くなるためVFMモード 時 のリップルは 上 図 のVOUT (CSPD 小 ) よりも 小 さく VOUT (CSPD 大 ) よりも 大 きくなります 8

19 フラグ 機 能 R27Sは Nch Open Drainによるフラグ 出 力 機 能 を 備 えています ICが 異 常 を 検 出 するとNchトランジスタを ONし FLG 端 子 を L にします また 異 常 から 復 帰 するとNchトランジスタをOFFし FLG 端 子 を H (フラ グ 入 力 電 圧 (VFLGIN)) にします UVDは 負 荷 過 渡 時 入 力 過 渡 時 におけるFLAG 異 常 出 力 を 避 けるため, VFB <.64 V (Typ.) かつMaxduty 検 出 またはVFB <.64 V (Typ.) かつ 過 電 流 制 限 検 出 の 条 件 時 のみフラグ 出 力 されます CSPDにより 過 渡 応 答 時 にFB 端 子 電 圧 が.64 Vを 下 回 る 場 合 があります このときMaxduty 検 出 または 過 電 流 制 限 検 出 が 行 われるとフラグ 異 常 出 力 されることがあるのでご 注 意 ください フラグ 出 力 の 対 象 は 下 記 のものです CE = L (Shut down) UVLO (Shut down) Thermal Shutdown ソフトスタート 時 (CSS <.72 V) VFB Under Voltage Detection (Typ..64 V) かつMaxduty 検 出 VFB Under Voltage Detection (Typ..64 V) かつ 過 電 流 制 限 検 出 LMT 端 子 Over Voltage Protection (Typ..2 V) 定 格 6V 端 子 (FB 端 子 LMT 端 子 EC 端 子 を 除 く) Over Voltage Detection (Typ. 3. V) ラッチ 型 保 護 機 能 動 作 時 (R27SA) FLG 端 子 は FLG 端 子 に 流 れ 込 む 電 流 が maの 場 合 にフラグ 電 圧 L の.4 V 以 下 を 保 証 するように 設 計 されて います フラグ 入 力 電 圧 (VFLGIN) は6 V 以 下 フラグ 抵 抗 RFLGは kω 以 上 kω 以 下 を 推 奨 します また フラグ 機 能 を 使 用 しない 場 合 はFLG 端 子 をOpenまたはGNDへ 接 続 してください R27S FLG R FLG V FLGI N H is detected under abnormal condition. V FLG R27SA/B フラグ 回 路 9

20 V CE.V time V FB.8V(Typ.) V UVD.64V(Typ.).72V(Typ.) time V FLG t ss V FLGIN.4V> time R27SA/B フラグスタートアップ / シャットダウン シーケンス ソフトスタート 時 間 調 整 機 能 R27Sではソフトスタート 時 間 はCE H からFB 参 照 電 圧 が9% (.72 V) となるまでの 時 間 としています R27SではSS 端 子 にソフトスタート 時 間 調 整 コンデンサ (CSS) を 取 り 付 けることで 内 蔵 ソフトスタート 時 間.4 ms (Typ.) を 下 限 にソフトスタート 時 間 (tss) を 調 整 することができます 外 部 調 整 ソフトスタート 時 間 は CSSを2. μa (Typ.) でチャージすることで 行 われ. μfを 取 り 付 けた 場 合 にTyp. 3.6 ms ( 設 定 電 圧 到 達 は4. ms (Typ.))となります また ソフトスタート 時 間 を 調 整 する 必 要 が 無 い 場 合 は SS 端 子 をOpenにすることにより 内 蔵 ソフトスタート 時 間.4 ms (Typ.) で 起 動 されます R27Sでは 電 気 的 特 性 に 記 載 の 条 件 の 下 で SS 端 子 をOpenにした 場 合 のソフトスタート 時 間 (tss) と CSSに. μfを 取 り 付 けた 場 合 のソフトスタート 時 間 (tss2) を 保 証 しています 2

21 CSS [μf] = 2 tss /.72 R27SA/B ソフトスタート 時 間 調 整 コンデンサ (C SS) 対 ソフトスタート 時 間 (tss) また CSPDが 大 きい 場 合 帰 還 抵 抗 部 のハイパス 特 性 により VOUTの 起 動 がソフトスタート 時 間 よりも 遅 くなる 可 能 性 があります それにより R27SはFB 端 子 電 圧 を 用 いて 出 力 電 圧 を 監 視 しているため VOUTの 起 動 が 不 十 分 な 状 態 でフラグ 検 出 が 解 除 されます フラグ 端 子 を 使 用 する 場 合 は 注 意 が 必 要 です VFB.8V(Typ.).72V(Typ.) VOUT VSET VFLG VFLGIN tss R27SA/B スタートアップ / シャットダウン シーケンス 2

22 L X 制 限 電 流 調 整 機 能 R27SのLX 制 限 電 流 (ハイサイドスイッチ 制 限 電 流 ) は LMT 端 子 にLX 制 限 電 流 調 整 抵 抗 (RLMT) を 取 り 付 ける ことで 4.5 A (Typ.) を 上 限 にLX 制 限 電 流 (ILIMLXH) を 調 整 することができます 外 部 調 整 LX 制 限 電 流 は RLMTに54 kωを 取 り 付 けた 場 合 に2. A (Typ.) となります また LX 制 限 電 流 を 調 整 する 必 要 が 無 い 場 合 は LMT 端 子 をOpenにすることによりLX 制 限 電 流 (ILIMLXH) は4.5 A (Typ.) に 設 定 されます.5 A 設 定 以 下 は 推 奨 しておりません R27Sでは 電 気 的 特 性 に 記 載 の 条 件 の 下 で LMT 端 子 に39 kωを 取 り 付 けた 場 合 のLX 制 限 電 流 (ILIMLXH)と LMT 端 子 に22 kωを 取 り 付 けた 場 合 のLX 制 限 電 流 (ILIMLXH2) を 保 証 しています RLMT [kω] ILIMLXH [A] RLMT [kω] = (2 (ILIMLXH ) 2) / (2 2 (ILIMLXH )) R27SA/B L X 制 限 電 流 調 整 抵 抗 (R LMT) 対 L X 制 限 電 流 (I LIMLXH) 22

23 BST 補 助 充 電 回 路 R27SのBST 端 子 電 圧 は 発 振 周 波 数 や 入 出 力 電 圧 条 件 負 荷 電 流 条 件 によってはBSTコンデンサの 充 電 が 不 十 分 となり BST LX 端 子 間 電 圧 設 定 値 (Typ. 5. V) に 達 しなくなる 場 合 があります R27Sの 出 力 電 圧 やそ の 他 に4.5 V ~ 6. V 程 度 の 電 源 がある 場 合 BST 端 子 にダイオードを 介 して 補 助 充 電 回 路 を 構 成 することでBST 端 子 電 圧 の 低 下 を 緩 和 することが 可 能 です ただし LX 端 子 電 圧 が 補 助 充 電 回 路 電 圧 以 下 にならなければCBSTを 充 電 できません また BST LX 端 子 間 電 圧 が 定 格 6. Vを 超 えないように 注 意 してください なお ダイオー ド 電 流 定 格 は ma 程 度 で 十 分 ですが 耐 圧 高 温 動 作 時 の 逆 バイアスリーク 電 流 に 注 意 して 選 定 してください BST DBST VBSTIN CIN R27S LX CBST VOUT GND D COUT R27SA/B BST 充 電 回 路 23

24 シーケンスの 構 成 R27Sのソフトスタート 時 間 調 整 機 能 とフラグ 機 能 (R27SA/B) を 使 って シーケンスを 構 成 すること ができます 例 として 入 力 電 圧 が2 V 出 力 電 圧 が5. Vと3.3 Vの2 系 統 あり R27SA/B (DCDC) の 出 力 電 圧 5. V の 負 荷 に47 μfの 電 解 コンデンサと R27SA/B (DCDC2) の 出 力 電 圧 3.3 Vの 負 荷 に μfの 電 解 コンデ ンサが 接 続 され DCDCの 出 力 電 圧 5. VがDCDC2の 出 力 電 圧 3.3 Vを 下 回 らないように2 系 統 を 立 ち 上 げるシー ケンスを 構 成 した 応 用 回 路 について 説 明 します ソフトスタート 時 間 と 充 電 電 流 R27Sは ソフトスタート 中 に 於 いては 出 力 負 荷 へ 供 給 する 負 過 電 流 (IOUT) の 他 に VOUTに 接 続 されたコン デンサに 電 荷 をチャージする 充 電 電 流 (ICHRG) が 発 生 します そのため ソフトスタート 中 のR27Sの 出 力 電 流 IOUTSSは IOUTSS = IOUT + ICHRG = IOUT + VOUT x (COUT + CL) / tss となります 例 に 挙 げた 応 用 回 路 のDCDCとDCDC2については 下 記 のようになります (DCDC) IOUTSS = IOUT + VOUT x (COUT + CL) / tss = IOUT + 5. V x ( μf + 47 μf) / 26 ms = IOUT + 92 ma (DCDC2) IOUT2SS = IOUT2 + VOUT2 x (COUT2 + CL2) / tss = IOUT V x ( μf + μf) / 2.6 ms = IOUT2 + 4 ma R27Sの 出 力 電 流 は ソフトスタート 中 に 於 いても3. Aを 超 えないようにしてください R27Sの 出 力 電 圧 をそのR27Sのフラグ 電 圧 として 使 用 する R27SA/Bは Nch Open Drainによるフラグ 出 力 機 能 を 備 えており ICが 異 常 を 検 出 するとNchトランジス タをONし FLG 端 子 を L にします フラグ 出 力 機 能 が 対 象 とする 異 常 の 条 件 に 該 当 しなければ R27Sのソ フトスタート 完 了 後 にフラグ 電 圧 は L から H へ 反 転 します VFLGINにVOUTを 使 用 する 場 合 は フラグ 電 圧 H はVOUTと 同 電 圧 になります R27Sのフラグ 電 圧 を 別 のR27SのCE 端 子 入 力 電 圧 として 使 用 する R27SのCE 電 圧 L の 最 小 は.85 Vで CE 電 圧 H の 最 大 は.5 Vです フラグ 電 圧 L の 最 大 は.4 V 例 に 挙 げた 応 用 回 路 のDCDCのフラグ 電 圧 H はおよそ5. Vであるので VFLG をDCDC2のCE 端 子 入 力 電 圧 (VCE) として 使 用 することができます FLG 端 子 を 使 ったオートディスチャージ 機 能 R27SA/Bは ICがシャットダウンされるとNchトランジスタをONし FLG 端 子 を L にします FLG 端 子 を L にすると VFLGINからRFLGとNchトランジスタを 介 してフラグ 電 流 (IFLG) が 流 れます この 機 能 を 利 用 し VOUTをVFLGINとして 使 用 することで ICのシャットダウン 時 にVOUTに 接 続 されたコンデンサの 電 荷 をディス チャージすることが 可 能 です IFLGは 最 大 でVFLGINをRFLGで 除 算 した 値 になります IFLGが 最 大 で5 ma 以 下 になるようにRFLGを 設 定 してくださ い FLG 端 子 にVOUTを 直 接 に 接 続 しないでください IFLGが 過 大 となり ICが 破 壊 する 可 能 性 があります また フラグ 電 圧 L はIFLG = maで 規 定 しています IFLG = maを 超 えるようにRFLGを 設 定 すると フラグ 電 圧 L の 最 大 である.4 Vは 保 証 されないため 本 来 のフラグ 機 能 が 損 なわれる 可 能 性 があることに 注 意 してく ださい 24

25 (DCDC) R27SA/B: V IN = 2 V, V OUT = 5. V, tss = 4 ms 設 定 (C SS =. μf) (DCDC2) R27SA/B: V IN = 2 V, V OUT = 3.3 V, tss = 4. ms 設 定 (C SS =. μf) 2V CBST R27SA/B BST TSS V IN CE CSS.µF VCE Lx FLG RCE VFLG CIN GND DCDC FB RBOT L CSPD RTOP RFLG kω VOU T 5.V IOUT D COUT µf + CL 47µF C BST 2 BST R27SA/B TSS CSS2.µF V IN CE CIN2 Lx FLG IF LG 2 VFLG2 GND DCDC2 FB RBOT2 L2 CSPD2 RTOP2 RFLG2.kΩ VOUT2 3.3V IOU T2 + D2 COU T2 µf CL2 µf シーケンスを 構 成 した 応 用 回 路 例 25

26 降 圧 DC/DC コンバータの 動 作 と 出 力 電 流 一 般 的 な 降 圧 DC/DCコンバータの 動 作 について 以 下 の 図 に 従 って 説 明 します 降 圧 DC/DCコンバータは スイッチがON 時 に 出 力 すると 同 時 にインダクタにエネルギーを 貯 め OFF 時 にイ ンダクタに 貯 めた 電 流 を 放 出 し それを 平 滑 化 してエネルギー 損 失 を 少 なく 入 力 電 圧 より 低 い 出 力 電 圧 を 供 給 します IL ILmax i ILmin topen Switch Diode L i2 COUT VOUT GND ton toff t=/fosc 基 本 回 路 図 コイルに 流 れる 電 流 Step. スイッチがONし 電 流 IL = iが 流 れ Lにエネルギーがチャージされ COUTに 電 荷 がチャージ され 出 力 電 流 (IOUT) を 供 給 します このとき スイッチのONしている 時 間 (ton) に 比 例 して IL = iはil = ILmin = から 増 加 し ILmaxに 達 します Step2. スイッチがOFFすると LはIL = ILmaxを 保 とうとするため ダイオードをONし 電 流 IL = i2を 流 します Step3. IL = i2は 徐 々に 減 少 し topen 時 間 後 IL = ILmin = となってダイオードはOFFします この 状 態 を 不 連 続 モードといいます 次 に 出 力 電 流 が 大 きくなっていくとIL = ILmin = になる 前 にtoff 時 間 が 無 くなり 次 のサイク ルに 入 ってスイッチがONし ダイオードがOFFします 即 ち IL = ILmin > から 増 加 してい くことになります この 状 態 を 連 続 モードといいます PWM 制 御 方 式 の 場 合 単 位 時 間 当 たりのスイッチング 回 数 (fosc) を 一 定 とし tonをコントロールするこ とによって 出 力 電 圧 を 一 定 に 保 っています 26

27 出 力 電 流 と 周 辺 部 品 の 選 択 一 般 的 な 降 圧 DC/DCコンバータのインダクタ 電 流 連 続 モードにおける 出 力 電 流 と 周 辺 部 品 の 関 係 を 説 明 し ます インダクタのリップル 電 流 のP-P 値 を IRP スイッチのON 抵 抗 を RONH ダイオードの 順 方 向 電 圧 降 下 を VF インダクタの 直 流 抵 抗 を RL とします まず スイッチがONしている 時 間 を ton とすると = VOUT + (RONH + RL) x IOUT + L x IRP / ton 式 次 にスイッチがOFF (ダイオードがON) している 時 間 を toff とすると L x IRP / toff = VF + VOUT + RL x IOUT 式 2 式 に 式 2を 代 入 してスイッチのONデューティton / (ton + toff) = DONについて 解 くと DON = (VOUT + VF + RL x IOUT) / ( + VF RONH x IOUT) 式 3 となります リップル 電 流 は IRP = ( VOUT RONH x IOUT RL x IOUT) x DON / fosc / L 式 4 この 時 インダクタ スイッチに 流 れるピーク 電 流 ILmaxは ILmax = IOUT + IRP / 2 式 5 また バレー 電 流 ILminは ILmin = IOUT IRP / 2 式 6 です ILmin < である 場 合 降 圧 DC/DCコンバータは 電 流 不 連 続 動 作 に 入 ります よって 電 流 不 連 続 動 作 の 電 流 条 件 は IOUT < IRP / 2 式 7 です ILmax, ILminに 注 意 して 入 出 力 条 件 周 辺 部 品 を 決 定 する 必 要 があります 以 上 の 説 明 は 連 続 モードの 理 想 的 な 動 作 の 場 合 の 計 算 です 27

28 電 流 リップルと L X 制 限 電 流 インダクタのリップル 電 流 はさまざまな 要 因 によって 変 動 しますが R27SではLX 制 限 電 流 としてピーク 電 流 制 限 機 能 を 採 用 しているため インダクタの 平 均 電 流 ( 出 力 電 流 と 同 値 ) ではなく ピーク 電 流 で 制 限 されてい ますのでご 注 意 ください リップル 電 流 が 大 きいとピーク 電 流 も 大 きくなる 特 性 を 利 用 しているのが R27S のフォールドバック 電 流 制 限 であり ピーク 電 流 制 限 機 能 は 変 えずに 周 波 数 を 落 とすことで インダクタの 平 均 電 流 を 下 げています フォールドバック 動 作 から 復 帰 するためにはフォールドバック 動 作 におけるピーク 電 流 を ピーク 電 流 制 限 検 出 値 以 下 にする 必 要 があります ラッチ 型 保 護 機 能 (R27SA) ソフトスタート 終 了 後 ラッチ 型 保 護 機 能 がイネーブルされます ラッチ 型 保 護 回 路 は 過 電 流 保 護 回 路 が 制 限 電 流 検 出 を 行 うと 内 部 カウンターのカウントアップを 開 始 します 内 部 カウンターがラッチタイマー 時 間 2. ms (Typ.) までカウントアップされると ラッチ 型 保 護 機 能 が 働 き 出 力 をOFFします 出 力 をOFFした 場 合 CE 端 子 を L にするか 端 子 電 圧 をUVLO 検 出 電 圧 以 下 にすることで ラッチ 型 保 護 機 能 はリセットされま す また FB 端 子 電 圧 が2. V (Typ.) 以 上 となった 場 合 も ラッチ 型 保 護 機 能 はリセットされます ラッチタイマーのカウント 条 件 は クロック 毎 での 制 限 電 流 の 検 出 ですが 制 限 電 流 検 出 が 掛 からないフレーム が 発 生 した 時 または カウントアップを 開 始 後 ラッチタイマー 時 間 以 内 に 出 力 電 圧 が 設 定 電 圧 (FB 端 子 電 圧 が.8 V (Typ.) 以 上 になった 時 に カウントをリセットします ただし 短 絡 インピーダンスに 大 きなインダク タンス 成 分 があり 出 力 電 圧 のリンギングが 発 生 した 場 合 は CSPDによりFB 端 子 電 圧 が.8 V (Typ.) を 超 える ことがあり ラッチタイマーが 解 除 されてしまう 場 合 がありますのでご 注 意 ください フォールドバック 機 能 フォールドバック 機 能 は 過 電 流 制 限 によりFB 端 子 電 圧 が.64 V (Typ.) 未 満 となると 発 振 周 波 数 を/2 以 下 に 制 限 します さらに 出 力 電 圧 が 設 定 電 圧 の5% (Typ.) (FB 端 子 電 圧 が.4 V (Typ.)) 未 満 となると 発 振 周 波 数 をFB 端 子 電 圧 に 比 例 して 制 限 します 発 振 周 波 数 が 低 下 することにより リップル 電 流 が 増 加 します R27S はピーク 電 流 制 限 を 行 っているため 式 8の 通 り リップル 電 流 が 増 加 した 分 だけ 平 均 電 流 が 減 少 します IOUT = ILmax + IRP / 2 式 8 FB 電 圧 が.64 V 未 満 になると 発 振 周 波 数 が/2 以 下 に 制 限 されてしまうことに 注 意 してください 重 負 荷 時 に 一 度 でもフォールドバック 状 態 に 陥 ると リップル 電 流 の 増 加 により 通 常 状 態 に 戻 らない 可 能 性 があります 過 電 流 制 限 機 能 はR27Sの 安 全 性 を 高 める 為 のものであり 過 電 流 制 限 動 作 におけるR27Sの 信 頼 性 を 保 証 するものではありません ラッチ 型 保 護 機 能 無 し (R27SB) を 使 用 する 場 合 短 絡 状 態 を 継 続 させない 為 の 対 策 が 必 要 です 28

29 VOUT VOUT setting Voltage R27*A FB<.64V FB<.4V 2msec t IOUT VOUT short Limit Latch VOUT open reset Fosc=/2 ( CE="H"->"L"->"H" ) shutdown 2ms(Typ.) VOUT VOUT setting Voltage R27*B FB<.64V FB<.4V t IOUT VOUT short VOUT open L X 制 限 電 流 機 能 シーケンス 29

30 損 失 と 効 率 L RONH Lx RL VOUT tr tf IOUT VF RC COUT L O A D GND Lx 損 失 説 明 図 PON = RONH x IOUT 2 x Onduty:スイッチON 時 の 損 失 PF = (tr + tf) / 2 x IOUT x fosc:スイッチング 損 失 POFF = VF IOUT x Offduty:ダイオード 損 失 PL = RL x IOUT 2 :インダクタの 損 失 PD = x ISS:ICの 消 費 電 流 PPP = / 4 x RC x IRP 2 :インダクタ 電 流 のリップルによる 損 失 効 率 η = (VOUT x IOUT) / ((VOUT x IOUT) + PON + PF + PCL + PD + PPP) x % R27Sの 場 合 上 記 損 失 のうちIC 内 で 発 生 する 損 失 はPON, PF, PDです これらの 損 失 はIC 内 で 熱 に 変 換 されま す 下 記 の 範 囲 でご 使 用 ください Tj = θja x (PON + PF + PD) +Ta < 25ºC 3

31 パッケージ 情 報 許 容 損 失 (HSOP-8) HSOP-8 パッケージの 許 容 損 失 について 特 性 例 を 示 します R27S なお 許 容 損 失 は 実 装 条 件 に 左 右 されますので 本 特 性 例 は 下 記 測 定 条 件 での 参 考 データとなります 測 定 条 件 測 定 状 態 JEDEC STD.5-7 準 拠 実 装 条 件 基 板 実 装 状 態 ( 風 速 m/s) 基 板 材 質 ガラスエポキシ 樹 脂 (4 層 基 板 ) 基 板 サイズ 配 線 率 スルーホール 76.2mm 4.3mm.6mm 表 裏 層 : 6mm 角, 配 線 率 : % 以 下 内 層 : 74.2mm 角, 配 線 率 : % 直 径.85mm 44 個 測 定 結 果 許 容 損 失 熱 抵 抗 値 (Ta = 25 C, Tjmax = 25 C) JEDEC STD.5-7 準 拠 実 装 条 件 25mW Θja = (25 25 C) / 2.5 W = 4 C/W Θjc = 9 C/W 許 容 損 失 PD (mw) 周 囲 温 度 ( C) 基 板 レイアウト IC 実 装 位 置 ( 単 位 : mm) 周 囲 温 度 (Ta) 対 許 容 損 失 (P D) グラフの 斜 線 部 分 での 使 用 は 製 品 寿 命 に 影 響 を 及 ぼす 恐 れがあります ご 使 用 は 下 表 記 載 の 時 間 までに 抑 えていただきますようにお 願 いします 使 用 時 間 概 算 年 数 (4 時 間 / 日 使 用 した 場 合 ) 3, 時 間 9 年 間 測 定 用 基 板 レイアウト 3

32 パッケージ 外 形 図 (HSOP-8) 8 (.3) 2.9±.5 4.4±.2 6.2±.3 (.3) * 2.7±.5 S 9.6TYP 5.2±.3. S.5±. ~.5.4±.2.2±. DETAIL A.2 M *) 丸 く 囲 んでいる 点 線 部 分 にあたるタブは DETAIL A (Unit : mm) 基 板 電 位 (GND)です 基 板 設 計 の 際 に 他 の 配 線 とショートしない.5±.5.8±.5 HSOP-8 パッケージ 外 形 図 32

33 マーキング 仕 様 (HSOP-8) 23456: 製 品 名 ( 略 号 ) R27S マーク 略 号 一 覧 表 を 参 照 789: 当 社 ロット No. 英 数 字 によるシリアル No HSOP-8 マーキング 仕 様 R27S マーク 略 号 一 覧 表 (HSOP-8) R27SA/B マーク 略 号 一 覧 表 製 品 名 R27SA R S A R27SB R S B 33

34 特 性 例 ) FB 電 圧 VFB [V] R27 Feedback Voltage = 2V Ta [ C] 2) 発 振 周 波 数 3) 最 大 デューティ 比 fosc [khz] R27 R27 Oscillation Oscillation Frequency Frequency = 2V 2V Ta Ta [ C] [ C] D MAX [%] R27 Maximum Duty Cycle = 2V Ta[ C] 4) 発 振 周 波 数 5) 最 大 デューティ 比 fosc [khz] R27 R27 Oscillation Oscillation Frequency Frequency = 2V 2V Ta Ta [ C] [ C] D MAX [%] R27 Maximum Duty Cycle = 2V Ta [ C] 34

35 6) 発 振 周 波 数 2 7) 最 大 デューティ 比 2 fosc2 [khz] R27 R27 Oscillation Oscillation Frequency Frequency 2 = 2V 2V Ta Ta [ C] [ C] D MAX2 [%] R27 Maximum Duty Cycle 2 = 2V Ta [ C] 8) ソフトスタート 時 間 9) ソフトスタート 時 間 2 TSS [ms] R27 R27 Soft-Start Soft-Start Time Time = 2V 2V Ta Ta [ C] [ C] TSS2[ms] R27 Soft-Start Time2 =2V Ta[ C] ) 保 護 遅 延 時 間 tdly[ms] R27xA R27xA Delay Delay Time Time for for Latch Latch Protection Protection = 2V 2V Ta[ C] Ta[ C] 35

36 ) ハイサイドスイッチ 制 限 電 流 2) ハイサイドスイッチ 制 限 電 流 2 ILIMLXH [A] R27 R27 Hi-side Hi-side Sw Sw itch itch Current Current Limit Limit = 5.V 5.V Ta Ta [ C] [ C] ILIMLXH2 [A] R27 Hi-side Sw itch Current Limit 2 = 5.V Ta[ C] 3) CE H 入 力 電 圧 4) CE L 入 力 電 圧.. R27 R27 CE"H" CE"H" Input Input Voltage Voltage = 2V 2V. R27 CE"L" Input Votlage = 2V VCEH [V] Ta Ta [ C] [ C] VCEL [V] Ta [ C] 5) 消 費 電 流 6) 消 費 電 流 2 IIN [ua] R27 R27 Consumption Consumption Current Current = 34V 34V Ta Ta [ C] [ C] IIN2 [ua] R27 Consumption Current 2 = 34V Ta [ C] 36

37 7) UVLO 復 帰 電 圧 8) UVLO 検 出 電 圧 VUVLO2 [V] R27 R27 UVLO UVLO Release Release Voltage Voltage Ta Ta [ C] [ C] VUVLO [V] R27 UVLO Threshold Voltage Ta [ C] 9) 出 力 電 流 対 効 率 測 定 例 V OUT =.8 V Efficiency [%] fosc = 3kHz / VOUT =.8V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] Efficiency [%] fosc = 45kHz / VOUT =.8V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] V OUT = 3.3 V fosc = 3kHz / VOUT = 3.3V ( Ta = 25 C) fosc = 45kHz / VOUT = 3.3V ( Ta = 25 C) 8 8 Efficiency [%] V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] Efficiency [%] V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] 37

38 V OUT = 3.3 V fosc = khz / VOUT = 3.3V ( Ta = 25 C) Efficiency [%] V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] V OUT = 5. V Efficiency [%] fosc = 3kHz / VOUT = 5.V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] Efficiency [%] fosc = 45kHz / VOUT = 5.V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM 系 列 3.. Output Current [ma] Efficiency [%] fosc = khz / VOUT = 5.V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] Efficiency [%] fosc = 2kHz / VOUT = 5.V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM.. Output Current [ma] 38

39 V OUT = 7. V fosc = 3kHz / VOUT = 7.V ( Ta = 25 C) fosc = 45kHz / VOUT = 7.V ( Ta = 25 C) 8 8 Efficiency [%] V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] Efficiency [%] V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] Efficiency [%] fosc = khz / VOUT = 7.V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] Efficiency [%] fosc = 2kHz / VOUT = 7.V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM.. Output Current [ma] 39

40 V OUT = 2 V fosc = 3kHz / VOUT = 2V ( Ta = 25 C) fosc = 45kHz / VOUT = 2V ( Ta = 25 C) 8 8 Efficiency [%] V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] Efficiency [%] V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] fosc = khz / VOUT = 2V ( Ta = 25 C) fosc = 2kHz / VOUT = 2V ( Ta = 25 C) 8 8 Efficiency [%] V VFM<->PWM 24V PWM Efficiency [%] V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma].. Output Current [ma] Efficiency [%] fosc = 24kHz / VOUT = 2V ( Ta = 25 C) 24V VFM<->PWM 24V PWM.. Output Current [ma] 4

41 2) 負 荷 過 渡 応 答 特 性 例 fosc = 3 khz f = 3kHz / VOUT = 3.3V / VFM<=>PWM = 2V / A <-> A f = 3kHz / VOUT = 3.3V / VFM<=>PWM = 2V / A <-> A OUTPUT VOLTAGE OUTPUT VOLTAGE OUTPUT CURRENT Time [ms] Output Current [A] OUTPUT CURRENT Time [ms] Output Current [A] f = 3kHz / VOUT = 3.3V / VFM<=>PWM = 2V / A <-> 3A OUTPUT VOLTAGE OUTPUT CURRENT Time [ms] Output Current [A] f = 3kHz / VOUT = 3.3V / VFM<=>PWM = 2V / A <-> 3A OUTPUT VOLTAGE OUTPUT CURRENT Time [ms] Output Current [A] fosc = khz fosc = khz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM = 2V / IOUT = A -> A fosc = khz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM = 2V / IOUT = A -> A Output Voltage Output Current time [ms] 2 Output Current [A] Output Voltage Output Current time [s] 2 Output Current [A] 4

42 fosc = khz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM = 2V / IOUT = A -> 3A fosc = khz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM = 2V / IOUT = 3A -> A Output Voltage Output Current time [ms] 3.5 Output Current [A] Output Voltage Output Current time [ms] 3.5 Output Current [A] fosc = 2 khz fosc = 2kHz / VOUT = 5.V / VFM <=> PWM = 2V / IOUT = A -> A fosc = 2kHz / VOUT = 5.V / VFM <=> PWM = 2V / IOUT = A -> A 5.2 Output Voltage 5.2 Output Voltage Output Current time [ms] Output Current [A] 5. 5 Output Current time [s] Output Current [A] 5.5 fosc = 2kHz / VOUT = 5.V / VFM <=> PWM = 2V / IOUT = A -> 3A 5.5 fosc = 2kHz / VOUT = 5.V / VFM <=> PWM = 2V / IOUT = 3A -> A Output Voltage Output Current time [ms] 3.5 Output Current [A] Output Voltage Output Current time [ms] 3.5 Output Current [A] 42

43 2) 負 荷 安 定 度 特 性 例 fosc = 3 khz fosc = 3kHz / VOUT = 3.3V = 2V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM Output Current [ma] fosc = khz fosc = khz / VOUT = 3.3V = 2V ( Ta = 25 C) 2V VFM<->PWM 2V PWM Output Current [ma] fosc = 2 khz 5.3 fosc = 2kHz / VOUT = 5.V = 2V ( Ta = 25 C) V VFM<->PWM 2V PWM Output Current [ma] 43

44 22) 入 力 過 渡 応 答 特 性 例 fosc = 3 khz fosc = 3kHz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM = 8V <-> 6V / IOUT =.A fosc = 3kHz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM = 8V <-> 6V / IOUT =.5A Output Voltage Output Voltage Input Voltage time [ms] 6 8 Input Voltage [V] Input Voltage time [ms] 6 8 Input Voltage [V] fosc = khz fosc = khz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM = 8V <-> 6V / IOUT =.A fosc = khz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM = 8V <-> 6V / IOUT =.5A Output Voltage Output Voltage Input Voltage time [ms] 6 8 Input Voltage [V] Input Voltage time [ms] 6 8 Input Voltage [V] fosc = 2 khz fosc = 2kHz / VOUT = 5.V / VFM <=> PWM = 8V <-> 6V / IOUT =.A fosc = 2kHz / VOUT = 5.V / VFM <=> PWM = 8V <-> 6V / IOUT =.5A Output Voltage Input Voltage time [ms] 6 8 Input Voltage [V] Output Voltage Input Voltage time [ms] 6 8 Input Voltage [V] 44

45 23) 入 力 安 定 度 特 性 例 fosc = 3 khz fosc = 3kHz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM fosc = 3kHz / VOUT = 3.3V / PWM Input Voltage [V] ( I OUT ) ma ma ma ma A 3A Input Voltage [V] ( I OUT ) ma ma ma ma A 3A fosc = khz fosc = khz / VOUT = 3.3V / VFM <=> PWM fosc = khz / VOUT = 3.3V / PWM ( I OUT ) ma ma ma ma A 3A ( I OUT ) ma ma ma ma A 3A Input Voltage [V] Input Voltage [V] fosc = 2 khz fosc = 2kHz / VOUT = 5.V / VFM <=> PWM fosc = 2kHz / VOUT = 5.V / PWM ( I OUT ) ma ma ma ma A 3A ( I OUT ) ma ma ma ma A 3A Input Voltage [V] Input Voltage [V] 45

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