NN30320A

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1 3 A ヒステレティック制御方式の同期整流型降圧 DC-DC レギュレータ (V IN = 4.5 V ~ 28 V, V OUT = 0.75 V ~ 5.5 V) 特長 ヒステレティック制御方式による高速応答の降圧 DC-DC レギュレータ 3 A 負荷時の高効率を実現するオン抵抗 20 m (Typ) の 2 つのパワー MOSFET 軽負荷時の効率を改善する Skip ( 非連続 ) モード機能 最大出力電流 : 3 A 入力電圧範囲 : AV IN = 4.5 V ~ 28 V, PV IN = 4.5 V ~ 28 V 出力電圧範囲 : 0.75 V ~ 5.5 V 選択可能なスイッチング周波数 : 210 khz, 430 khz, 650 khz 調整可能なソフトスタート機能 低消費電流 過電圧出力及び低電圧出力を知らせるパワーグッド機能 保護機能 : 低電圧誤動作防止 (UVLO) 過熱保護 (TSD) 過電圧検出 (OVD) 低電圧検出 (UVD) 過電流保護 (OCP) 短絡保護 (SCP) 放熱性 4 方向 24 ピンプラスチックノーリードパッケージ (QFN タイプ ) ( サイズ : 4 mm 4 mm 0.7 mm, 0.5 mm ピッチ ) 概要 は 制御 IC と 2 つのパワー MOSFET で構成されるヒステレティック制御方式の同期整流型降圧 DC-DC レギュレータです ヒステレティック制御方式の採用により負荷電流が急変した場合も高速に応答し 出力電圧の変動を最小限に抑えます これにより出力容量値を小さく設定でき 且つ外付け位相補償回路も不要のため セットの小型化及び外付け部品点数の削減に貢献します 出力電圧は外部定数により調整可能であり 最大出力電流は 3 A です アプリケーション 大電流が必要とされるシステムでのポイント オブ ロード (POL) コンバータ : AV 機器 (TV, BD, カメラ ) OA 機器 ( 複写機, プリンター, FAX) ストレージ機器 (HDD, SSD) 情報機器 (PC, サーバー, ルータ ) 応用回路例 効率特性 VREG PVIN 10 µf µf 10 µf 2 AVIN 0.1 µf 1.5 k 1.5 k PVIN AVIN VFB VREG SS EN PGOOD BST LX AGND PGND 100 k 0.1 µf 1 µh V OUT = 1.2 V 22 µf 2 1 µf 10 nf 注 : 上記回路例は量産セットの動作を保証するものではありません 量産セットを設計する際は 十分に評価 検証を実施した上 お客様の責任でご使用ください 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.05V, 1.2 V, 1.8 V, 3.3 V, 5.0 V, スイッチング周波数 = 650 khz, FCCM / Skip モード, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf 2) Page 1 of 32

2 オーダー情報 注文番号特性パッケージ梱包 -VB1 最大出力電流 : 3 A 24 ピン HQFN エンボステーピング 絶対最大定格 項目 略号 定格 単位 注 電源電圧 V IN 30 V *1 動作周囲温度範囲 T opr 40 to + 85 C *2 動作接合温度範囲 T j 40 to C *2 保存温度範囲 T stg 55 to C *2 入力電圧範囲 V MODE, V FSEL, V OUT, V FB 0.3 to (V REG + 0.3) V V EN 0.3 to V *1 *1 *3 出力電圧範囲 V PGOOD 0.3 to (V REG + 0.3) V V LX 0.3 to (V IN + 0.3) V *1 *3 *1 *4 ESD 耐量 HBM 2 kv 注 : 上記の絶対最大定格を超えるストレスを与えた場合 本製品に恒久的な損傷を与えることがあります これはストレスの定格についての規定であり 推奨動作範囲の項目に記載する値以上でのデバイス動作を保証するものではありません 絶対最大定格の状態に長時間置くと 本製品の信頼性に影響を与えることがあります V IN は AVIN, PVIN の端子電圧です また V IN = AV IN = PV IN です 上記に記載のない端子には外部からの電圧や電流の入力を禁止します *1 : 定格消費電力を超えない範囲で使用した場合を示します *2 : 動作周囲温度範囲 動作接合温度範囲および保存温度の項目以外はすべて T a = 25 C とします *3 : (V REG + 0.3) V は 6 V を超えないでください *4 : (V IN + 0.3) V は 30V を超えないでください Page 2 of 32

3 定格消費電力 パッケージ j-a j-c PD (Ta = 25 C) PD (Ta = 85 C) 注 放熱性 4 方向 24 ピンプラスチックノーリードパッケージ (QFN タイプ ) 59.7 C / W 8.9 C /W W W * C / W 7.1 C /W W W *2 注 : 実使用時 電源電圧 負荷 周囲温度条件に基づき 許容値を超えないよう十分なマージンを持った熱設計をお願いします *1 : ガラスエポキシ基板 (4 層 ) [ t (mm)] *2 : ガラスエポキシ基板 (4 層 ) [ t (mm)] 静電気放電対策 このデバイスは, ESD( 静電破壊 ) 保護機能を内蔵していますが, 高エネルギーの静電放電を被った場合損傷を生じる可能性がありますので, 適切な予防処置を行ってください 推奨動作条件 項目記号 Min Typ Max 単位注 電源電圧範囲 AV IN V PV IN V V MODE 0.3 V REG V *1 入力電圧範囲 V FSEL 0.3 V REG V *1 V EN V 出力電圧範囲 V PGOOD 0.3 V REG V *1 V LX 0.3 V IN V *2 注 : 定格電圧値は GND に対する各端子の電圧です GND は AGND, PGND です また AGND = PGND です V IN は AVIN, PVIN の端子電圧です また V IN = AV IN = PV IN です 上記に記載のない端子には外部からの電圧や電流の入力を禁止します *1 : (V REG + 0.3) V は 6 V を超えないでください *2 : (V IN + 0.3) V は 30 V を超えないでください Page 3 of 32

4 電気的特性 C O = 22 µf 2, L O = 1 µh, V OUT 設定 = 1.2 V, V IN = AV IN = PV IN = 12 V, スイッチング周波数 = 650 khz, V MODE = V REG (FCCM) 特に規定の無い限り 周囲温度 T a = 25 C 2 C 消費電流 動作時消費電流 項目記号条件 I OPR V EN = 5 V, I OUT = 0 A R FB1 = 1.5 k R FB2 = 1.5 k V MODE = GND (Skip モード ) 許容値 Min Typ Max 単位 注 µa スタンバイ時消費電流 I STB V EN = 0 V 2 4 µa ロジック端子特性 EN 端子 Low レベル入力電圧 V ENL 0.3 V EN 端子 High レベル入力電圧 V ENH V EN 端子リーク電流 I leaken V EN = 5 V µa MODE 端子 Low レベル入力電圧 V MDL V REG 0.3 V 注 : MODE 端子 High レベル入力電圧 V MDH V REG 0.7 V REG V MODE 端子リーク電流 I leakmd V MODE = 5 V µa FSEL 端子 Low レベル入力電圧 V FSL 0.3 V FSEL 端子 High レベル入力電圧 V FSH V REG 0.1 V *1 FSEL 端子リーク電流 I leakfs V FSEL = 5 V µa VREG 特性 出力電圧 V REG I VREG = 6 ma V 入力電圧変動 V REGLIN V REG (V IN = 6 V) V REGLIN = V REG (V IN = 12 V) I VREG = 6 ma ドロップアウト電圧 V REGDO V IN = 4.5 V I VREG = 6 ma * 1 : 設計センター値です 200 mv 4.11 V Page 4 of 32

5 電気的特性 ( 続き ) C O = 22 µf 2, L O = 1 µh, V OUT 設定 = 1.2 V, V IN = AV IN = PV IN = 12 V, スイッチング周波数 = 650 khz, V MODE = V REG (FCCM) 特に規定の無い限り 周囲温度 T a = 25 C 2 C VFB 特性 項目記号条件 許容値 Min Typ Max VFB コンパレータ閾値 V FBTH V VFB 端子リーク電流 1 I leakf1 V FB = 0 V 1 1 µa VFB 端子リーク電流 2 I leakf2 V FB = 6 V 1 1 µa 低電圧誤動作防止機能 (UVLO) UVLO 検出電圧 V UVLODE V IN = 5 V to 0 V V UVLO 解除電圧 V UVLORE V IN = 0 V to 5 V V パワーグッド特性 PGOOD 閾値 1 (UVD 検出時の V FB 比率 ) PGOOD ヒステリシス 1 (UVD 解除時の V FB 比率 ) PGOOD 閾値 2 (OVD 検出時の V FB 比率 ) PGOOD ヒステリシス 2 (OVD 解除時の V FB 比率 ) 単位 V PGUV V PGOOD : High to Low % V PGUV V PGOOD : Low to High % V PGOV V PGOOD : High to Low % V PGOV V PGOOD : Low to High % PGOOD オン抵抗 R PGOOD 注 Page 5 of 32

6 電気的特性 ( 続き ) C O = 22 µf 2, L O = 1 µh, V OUT 設定 = 1.2 V, V IN = AV IN = PV IN = 12 V, スイッチング周波数 = 650 khz, V MODE = V REG (FCCM) 特に規定の無い限り 周囲温度 T a = 25 C 2 C DC-DC 特性 項目記号条件 入力安定度 V LIN V IN = 6V to 28 V I OUT = 0.5 A 許容値 Min Typ Max 単位 注 %/V 負荷安定度 V LOA I OUT = 10 ma to 3 A 3.5 % *1 出力リップル電圧 1 V R1 I OUT = 10 ma 20 出力リップル電圧 2 V R2 I OUT = 1.5 A 20 負荷過度応答 1 V TR1 I OUT = 100 ma to 1.5 A t = 0.5 A / µs 負荷過度応答 2 V TR2 I OUT = 1.5 A to 100 ma t = 0.5 A / µs mv [p-p] mv [p-p] *1 *1 20 mv *1 20 mv *1 High 側パワー MOSFET オン抵抗 R ONH V GS = 5.7 V m Low 側パワー MOSFET オン抵抗 R ONL V GS = 5.7 V m 最小入出力電圧差 V diff V diff = V IN V OUT 2.5 V *1 注 : * 1 : 設計センター値です Page 6 of 32

7 電気的特性 ( 続き ) C O = 22 µf 2, L O = 1 µh, V OUT 設定 = 1.2 V, V IN = AV IN = PV IN = 12 V, スイッチング周波数 = 650 khz, V MODE = V REG (FCCM) 特に規定の無い限り 周囲温度 T a = 25 C 2 C 保護機能 項目記号条件 許容値 Min Typ Max DC-DC 過電流保護制限 I LMT 4.5 A *1 DC-DC 短絡保護閾値 I short V FB = 0.6 V to 0.0 V % 過熱保護 (TSD) 閾値 T TSDTH 130 C *1 過熱保護 (TSD) ヒステリシス幅 T TSDHYS 34 C *1 ソフトスタートタイミング SS 充電電流 I SSCH V SS = 0.3 V µa SS 放電抵抗 ( シャットダウン時 ) R SSDCH V EN = 0 V 5 10 k スイッチング周波数 注 : DC-DC スイッチング周波数 1 f SW1 I OUT = 1.5 A 210 khz *1 DC-DC スイッチング周波数 2 f SW2 I OUT = 1.5 A 430 khz *1 DC-DC スイッチング周波数 3 f SW3 I OUT = 1.5 A 650 khz *1 * 1 : 設計センター値です 単位 注 Page 7 of 32

8 ピン配置 Top View SS VFB VREG EN FSEL PGOOD AGND BST AGND AVIN AGND MODE PVIN PVIN 27 LX PGND 端子説明 LX 番号端子名タイプ説明 LX 出力 PGND Ground パワー MOSFET 用 GND 端子 10 MODE 入力 AGND Ground GND 端子 12 AVIN 電源 13 FSEL 入力 14 EN 入力 注 : 各端子の詳細は 機能説明及びアプリケーション情報の項目を参照願います パワー MOSFET 出力端子インダクタを接続して V IN から GND までスイッチング動作します 大電流が大振幅で流れるため 基板配線の寄生インダクタンス及び インピーダンス成分が効率低下とノイズの原因になるので 最短の配線パターンになるように配慮してください Skip ( 非連続 ) モード / FCCM ( 強制連続モード ) 設定端子 Low レベル入力時は Skip モード High レベル入力時は FCCM に設定されます 電源端子設定電圧の 90 % までの立ち上げ時間は 10 µs 以上 1 s 以下を推奨します スイッチング周波数設定端子 Low レベル入力時は 430 khz High レベル入力時は 210 khz Open 時は 650 khz に設定されます イネーブル端子 Low レベル入力時は DC-DC が停止し High レベル入力時は DC-DC が起動します Page 8 of 32

9 端子説明 ( 続き ) 番号端子名タイプ説明 15 VREG 出力 16 VFB 入力 17 入力 18 SS 出力 19 PGOOD 出力 21 BST 出力 PVIN 電源 LDO 出力端子内部制御回路用電源 (LDO) の出力端子です GND との間に容量を接続してください 注 : 各端子の詳細は 機能説明及びアプリケーション情報の項目を参照願います コンパレータ反転入力端子 VFB 端子電圧と REF 出力 ( 内部基準電圧 ) が等しくなるように制御されます VFB 端子はインピーダンスが高いので 配線パターンはノイズ配線 (LX, BST 等 ) やインダクタの近辺を通さず 最短になるよう配慮してください 出力電圧モニター端子出力電圧をモニターすることで スイッチング周波数を制御します ソフトスタート制御端子ソフトスタート時間を調整することで 起動時の出力電圧を滑らかに制御します GND との間に容量を接続して使用ください パワーグッド機能用端子 MOSFET のオープンドレイン出力なので VREG 端子との間にプルアップ抵抗を接続して使用ください 過電圧検出及び低電圧検出時に Low を出力します High 側パワー MOSFET ゲートドライバ用端子 High 側パワー MOSFET のゲート駆動電圧を作るために ブートストラップ動作します LX 端子との間に容量を接続して使用ください ノイズの原因になるので 最短の配線パターンになるように配慮してください パワー MOSFET 用電源端子 25 AGND Ground 放熱用 GND 端子 26 PVIN 電源放熱用電源端子 27 LX 出力放熱用パワー MOSFET 出力端子 設定電圧の 90 % までの立ち上げ時間は 10 µs 以上 1 s 以下を推奨します Page 9 of 32

10 ブロック図 SS AVIN EN 14 VINT BGR VREF Soft-Start SS 19 PGOOD VREG 15 VREG ON / OFF VREG : 5.7 V UVLO OCP 21 BST V + 15 % SCP TSD 22,23,24,26 PVIN 0.6 V 15 % Fault HPD HGATE VFB 16 Aux Timer VREF REF Soft-Start 0.6 V HGO 1,2,3, 4,5,6, 27 LX FSEL 13 VIN Ton Timer + Comp Toff Timer + Comp ON CMP Control Logic LPD LGATE MODE 10 FCCM / Skip Coast LGO 7,8,9 PGND 11,20,25 AGND 注 : ブロック図は 機能を説明するため 一部省略 簡素化している場合があります Page 10 of 32

11 機能説明 1. 保護機能 (1) 過電流保護 (OCP) 及び短絡保護 (SCP) 1) 過電流保護は 出力電流が閾値 ( 約 4.5 A) を超えると作動します 本デバイスはパルス バイ パルスによる谷電流検出を用いています Low 側パワー MOSFET オン時に インダクタ電流に比例するドレイン ソース間の電圧をモニターします Low 側パワー MOSFET を流れる電流が OCP レベルを下回る時のみ High 側パワー MOSFET は作動します そのため OCP 作動中の出力電圧は指定の電流で低下し続けます OCP はラッチタイプの保護機能ではありません 2) 出力電圧が低下して VFB 端子が設定電圧 (0.6 V) の 60 % 以下になると 短絡保護機能のシーケンスに入ります SCP が作動してから 250 µs 以上 VFB 電圧が設定電圧の 60 % を下回った場合 High 側及び Low 側のパワー MOSFET はラッチオフされ 内蔵の MOSFET によって出力電圧は放電されます 再起動するには電源リセットまたは EN 端子リセットが必要となります (2) 過電圧検出 (OVD) VFB 端子電圧が設定電圧 (0.6 V) の 115 % を超えて 10 ns 以上経過すると 過電圧検出機能が作動し PGOOD 端子はプルダウン状態になります 更に過電圧状態においては High 側パワー MOSFET は PWM 動作を停止させるためにオフし Low 側パワー MOSFET はオンしてインダクタ電流が逆流し始めるまで状態を保持します (Skip と FCCM の両モードに対して ) 過電圧検出が作動してから 30 µs 以内に VFB 端子が設定電圧の 110 % 以下に低下すると PGOOD 端子は再びプルアップ状態になり PWM 動作を再開します 30 µs 以上経過すると High 側及び Low 側のパワー MOSFET はラッチオフ状態になり 内蔵の MOSFET によって出力電圧は放電されます 再起動するには電源リセットまたは EN 端子リセットが必要となります 過電流検出 ( 約 4.5 A) 3.2 A to 7 A 115 % 110 % VFB 90 % 85 % 0.6 V 0.6 V 出力電圧 [V] 2) 1) 短絡保護検出 ( 出力電圧の 60 %) PGOOD < 30us(typ) 1 ms > 30us(typ) 注 : PGOOD は VREG にプルアップされているものとする 出力電流 [A] 図 : OVD の動作 図 : OCP 及び SCP の動作 (3) 出力放電機能 EN 端子が Low の時 端子に接続された内蔵の MOSFET によって出力電圧は放電されます EN 端子が High の時でも 低電圧誤動作防止機能によりオフした場合や 過電圧検出もしくは 短絡保護によってラッチオフすると 上記内蔵 MOSFET により出力電圧は放電されます 内蔵の MOSFET の抵抗値は 50 です Page 11 of 32

12 機能説明 ( 続き ) 1. 保護機能 ( 続き ) (4) 低電圧検出 (UVD) 動作中に出力電圧が低下して VFB 端子の電圧が設定電圧 (0.6 V) の 85 % 以下になると PGOOD 端子にドレイン接続された MOSFET がオンし PGOOD の電圧を Low に下げます 更に出力電圧が低下し続けて VFB 端子電圧が設定電圧 (0.6 V) の 60 % に達した場合 短絡保護機能が作動します 短絡保護作動前に出力電圧が設定値 (0.6 V) の 90 % に回復すると PGOOD 端子に接続された MOSFET が 1 ms 後にオフし PGOOD 電圧は High になります 2. 端子設定 (1) 動作モード設定 本 IC は Skip ( 非連続 ) モードと FCCM ( 強制連続モード ) の異なる 2 つのモードで動作可能です Skip モードでは軽負荷時の効率を改善するために パルススキップ方式で動作します FCCM では EMI 課題を回避するために 固定周波数方式で動作します これら動作モードは下記の通り MODE 端子で設定します MODE 端子 Low モード Skip ( 非連続 ) モード High FCCM ( 強制連続モード ) VFB 90 % 85 % 60 % PGOOD (5) 過熱保護 (TSD) 図 : UVD の動作 0.6 V 注 : PGOOD は VREG にプルアップされているものとする 1 ms (2) スイッチング周波数設定 本 IC は 3 つの異なるスイッチング周波数 (650 khz, 430 khz, 210 khz) で動作します このスイッチング周波数は下記の通り FSEL 端子で設定します FSEL 端子 スイッチング周波数 [khz] Low 430 High 210 Open 650 本 IC の内部温度が約 130 C を超えると過熱保護機能が作動し DC-DC 電源を停止します Page 12 of 32

13 機能説明 ( 続き ) 3. 出力電圧設定 出力電圧値は VFB 端子の外付け抵抗値により設定可能です R FB1 V OUT = ( 1 + ) 0.6 R FB2 V OUT R FB1 V FB (0.6 V) R FB2 4. ソフトスタート設定 ソフトスタート機能は起動時にソフトスタート時間を調整することで出力電圧を滑らかに制御するものです EN 端子を High にすると SS 端子の外付け容量に対して定電流 (2 µa) で充電し始め SS 端子電圧は直線的に増加します 起動時の VFB 端子電圧は SS 端子電圧で制御されているため VFB 端子電圧も SS 端子電圧と共に 0.6 V の制御電圧まで直線的に増加しますが 0.6 V の制御電圧に達するとそれを保持します 一方 SS 端子電圧は約 2.8 V まで増加してそれを保持します ソフトスタート時間の計算式は以下の通りです 下記抵抗値は一般的な出力電圧の場合の推奨値です V OUT [V] R FB1 [ ] R FB2 [ ] k 1.5 k k 1.0 k k 1.0 k k 1.5 k k 1.5 k 注 : R FB2 は 10 k まで動作しますが 抵抗値が高過ぎる とノイズの影響を受けやすくなります VFB コンパレータ閾値は 1 % に調整しています しかし VFB コンパレータ以外の回路要因で実際の出力電圧精度は 1 % 以上になります V OUT 設定 = 3.3 V (FCCM, V IN = 12 V, I OUT = 0 A, スイッチング周波数 = 650 khz) の場合 出力電圧精度は 2.5 % になります EN VREG UVLO SS ソフトスタート時間 [s] = 0.6 2µ C SS : SS 端子外付け容量値 4.2 V 0.6 V C SS ソフトスタート時間 [s] VFB 図 : ソフトスタート時間 Page 13 of 32

14 機能説明 ( 続き ) 5. 起動 / 停止設定 本 IC の起動 / 停止は EN 端子で設定します EN 端子は外部から制御信号を入力したり AVIN 端子に抵抗を介して接続することで設定することが可能です AVIN AVIN VREG 例 1 : 外部から制御信号を入力する場合は EN 端子の High レベル入力電圧 (V ENH ) Low レベル入力電圧 (V ENL ) を満たす電圧を入力してください R EN1 EN AVIN VREG 抵抗値 (R EN2 ) : 800 k 50 % 5 V ( 最大 ) 0 V EN 14 ツェナー電圧 (Vd) : 5.7 V 0.3 V ツェナー電流 (Id) : 100 µa ~ 図 : EN 端子への接続回路例 2 図 : EN 端子への接続回路例 1 例 2: AVIN 端子に抵抗を介して接続する場合の抵抗値は以下の計算式 (1), (2) を参考に選定してください [ 計算式 ] (1) : R EN1 > (2) : R EN1 < AV IN Vd Id (AV IN V ENH ) R EN2 V ENH [ 計算例 ] (1) : R EN1 > 12 V 6 V 100 µa = 60 k (2) : R EN1 < (12 V 5 V) 400 k = 560 k 5 V Page 14 of 32

15 機能説明 ( 続き ) 6. 起動 / 停止シーケンス (1) V IN 電圧安定後に EN 端子を High にすると BGR や VREG ( 内部電源用 LDO) が起動します (V IN の立ち上げ時間は 10 µs 以上 1 s 以下を推奨します ) (2) VREG 端子が閾値電圧を超えると UVLO が解除され ソフトスタートが開始されます SS 端子の外付け容量に対して充電を開始し SS 端子が直線的に上昇します (3) 端子電圧 (DC-DC 出力 ) は SS 端子電圧に追随して上昇し 設定値に達した後に通常動作に移行します (4) EN 端子を Low にすると BGR や VREG や UVLO の停止及び 端子電圧と SS 端子電圧が下降します 端子の放電時間は出力側の負荷電流やフィードバック抵抗値に依存します V 90% IN EN VREG UVLO SS 10 µs 以上 1 s 以下 4.2 V 0.6 ソフトスタート時間 [s] = CSS 2 µ 0.6 V 注 : 停止後に再起動する場合は SS 端子の外付け容量が完全に放電するまで待機してください ソフトスタート機能が十分に機能せずに出力電圧がオーバーシュートする場合があります VFB PGOOD 遅延時間 [s] = 0.09 C 2 µ SS + 1 m (1) (2) (3) (4) 図 : 起動 / 停止シーケンス Page 15 of 32

16 機能説明 ( 続き ) 7. インダクタ 外付け容量設定 I O 0 0 V O E O I C IL IL / 2 IL / 2 V RPL 高効率動作には リップル電流の小さい低周波数で動作させる必要があります しかしながら 部品サイズ 効率 動作周波数の間にトレードオフがあり これを実現するには大きなインダクタが必要です リップル電流を I O (Max) の 40 % とすると Ei が最大の時にリップル電流も最大となるので リップル電流が規定値以下であることを保証するために 以下の計算式に沿って インダクタを選定する必要があります Eo Ei Eo Lo 2Ei Iox Ei Ei_max IL の最大値は 以下のようになります Ton T = 1 / f IL IL_max Io_max Ei Ei_max Ei Q1 Q2 IL L O I C V O (E O ) I O C O R C C O は基本的に リップル電圧と負荷過渡応答を最小化する ESR ( 等価直列抵抗 R C ) によって選択します 出力リップル電圧 V RPL の計算式は下記の通りです Co Rc Vrpl Vop Vob Ei 2Lo Co Rc Ei 2Lo 2 Eo Ei Eo 8Ei Lo Co f 2 IL 8Co f 2 入力電圧と出力電圧が決まれば インダクタと動作周波数によって リップル電流を計算できます Eo Ei Eo IL Ei Lo f IL Iox 2 以上より 出力リップル電圧を最小化するために 低 ESR のセラミックコンデンサを推奨します また RMS 電流規格の計算式は下記の通りです Ic(rms)_max IL 2 Ei Ei_max Page 16 of 32

17 代表特性 1. 出力リップル電圧 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 650 khz, Skip モード, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) I OUT = 0 A I OUT = 100 ma LX LX I OUT = 1 A I OUT = 3 A LX LX Page 17 of 32

18 代表特性 ( 続き ) 1. 出力リップル電圧 ( 続き ) 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 650 khz, FCCM, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) I OUT = 0 A I OUT = 100 ma LX LX I OUT = 1 A I OUT = 3 A LX LX Page 18 of 32

19 代表特性 ( 続き ) 2. 負荷過渡応答 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, I OUT = 10 ma to 3 A (0.5 A / µs), L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) (100mV/div) 41mV (100mV/div) 42mV 36mV IOUT (2A/div) 37mV IOUT (2A/div) Time (500us/div) Time (100us/div) 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, I OUT = 10 ma to 3 A (0.15 A / µs), L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) (100mV/div) 38mV (100mV/div) 36mV 31mV IOUT (2A/div) 29mV IOUT (2A/div) Time (500us/div) Time (100us/div) Page 19 of 32

20 代表特性 続き 3. 効率 条件 : VIN = 12 V, 設定 = 1.05 V / 1.2 V / 1.8 V / 3.3 V / 5.0 V, スイッチング周波数 = 430 khz, LO = 1 µh, CO = 44 µf (22 µf x 2) 条件 : VIN = 12 V, 設定 = 1.05 V / 1.2 V / 1.8 V / 3.3 V / 5.0 V, スイッチング周波数 = 650 khz, LO = 1 µh, CO = 44 µf (22 µf x 2) Page 20 of 32

21 代表特性 ( 続き ) 4. 負荷安定度 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) 1.30 Load Regulation_f = 430kHz (Skip mode) 1.30 Load Regulation_f = 430kHz (FCCM) (V) IOUT (A) (V) IOUT (A) 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 650 khz, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) (V) Load Regulation_f = 650kHz (Skip mode) (V) Load Regulation_f = 650kHz (FCCM) IOUT (A) IOUT (A) Page 21 of 32

22 代表特性 ( 続き ) 5. 入力安定度 条件 : V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, I OUT = 1.5 A, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) 1.30 Line Regulation_f = 430kHz (Skip mode) 1.30 Line Regulation_f = 430kHz (FCCM) (V) (V) VIN (V) VIN (V) Page 22 of 32

23 代表特性 ( 続き ) 6. 起動 / 停止 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, Skip モード, I OUT = 0 A, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) EN (2 V/div) EN (2 V/div) SS (2 V/div) SS (2 V/div) (0.5 V/div) (0.5 V/div) Time (10 ms/div) Time (10 ms/div) 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, FCCM, I OUT = 0 A, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) EN (2 V/div) EN (2 V/div) SS (2 V/div) SS (2 V/div) (0.5 V/div) (0.5 V/div) Time (10 ms/div) Time (10 ms/div) Page 23 of 32

24 代表特性 ( 続き ) 6. 起動 / 停止 ( 続き ) 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, Skip モード, R LOAD = 0.5, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) EN (2 V/div) EN (2 V/div) SS (2 V/div) SS (2 V/div) (0.5 V/div) (0.5 V/div) Time (10 ms/div) Time (10 ms/div) 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, FCCM, R LOAD = 0.5, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) EN (2 V/div) EN (2 V/div) SS (2 V/div) SS (2 V/div) (0.5 V/div) (0.5 V/div) Time (10 ms/div) Time (10 ms/div) Page 24 of 32

25 代表特性 ( 続き ) 7. 短絡保護 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) Skip Mode FCCM LX (10 V/div) LX (10 V/div) SS (2 V/div) (1 V/div) SS (2 V/div) (1 V/div) IOUT (5 A/div) IOUT (5 A/div) Time (10 ms/div) Time (10 ms/div) Page 25 of 32

26 代表特性 ( 続き ) 8. スイッチング周波数 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, I OUT = 10 ma to 3 A, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) LX Average Frequency (MHz) LX Average Frequency (MHz) Skip mode ILOAD (A) LX Average Frequency (MHz) LX Average Frequency (MHz) FCCM ILOAD (A) 条件 : V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, I OUT = 3 A, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) 0.6 LX Average Frequency (MHz) Skip mode 0.6 LX Average Frequency (MHz) FCCM LX Average Frequency (MHz) LX Average Frequency (MHz) VIN(V) VIN(V) Page 26 of 32

27 代表特性 ( 続き ) 9. サーモグラフ 条件 : V IN = 12 V, V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 430 khz, FCCM, I OUT = 3 A, L O = 1 µh, C O = 44 µf (22 µf x 2) Page 27 of 32

28 アプリケーション情報 1. 評価ボード情報 条件 : V OUT 設定 = 1.2 V, スイッチング周波数 = 650 khz, Skip モード PVIN C-PVIN5 C-PVIN6 R-PG PVIN C-BST LX PVIN MODE BST AGND AGND AVIN PGOOD SS VFB VREG EN FSEL C-AVIN1 C-AVIN2 C-SS C-VREG SS R-FB4 R-FB3 R-FB2 R-FB1 DCDCOUT L-LX C-DCDCOUT1 C-DCDCOUT2 C-DCDCOUT3 PGND C-BST C-PVIN5 C-PVIN6 LX SS VFB C-VREG C-AVIN2 C-AVIN1 AVIN R-FBX R-FBX L-LX 応用回路図 C-DCDCOUT1 C-DCDCOUT2 レイアウト図 評価基板シルク印刷レイアウト図 ( 基板表面 ) 評価基板シルク印刷レイアウト図 ( 基板裏面 ) 注 : 本応用回路図とレイアウト図は参考例です 量産セットの動作を保証するものではありません 量産セットを設計する際は 十分に評価 検証を実施したうえ お客様の責任でご使用ください 機器の設計における上記応用回路図や情報の適用に対しては 十分に注意を払ってください Page 28 of 32

29 アプリケーション情報 ( 続き ) 2. 基板レイアウト設計に関して DC-DC レギュレータを安定的に動作させるためには基板レイアウト設計を十分に考慮する必要があります ここでは基板レイアウト設計上の注意事項を示します (a) スイッチングノイズ低減のため 入力コンデンサ C IN と PVIN / PGND 端子の距離が最短となるように入力コンデンサ C IN を配置し ループ (1) の寄生インダクタンス及び インピーダンスを低減する (b) 安定性向上のため PGND と AGND を一点接地 (2) する (c) 出力負荷変動低減のため 出力電流配線 I OUT と出力センス配線 については共通インピーダンスが小さくなるように配線する また 出力センス配線 は出力コンデンサ C O の直近から配線する (3) (d) 損失と出力リップル電圧低減のため インダクタ L O と LX 端子の距離 出力コンデンサ C O と (2) / (3) の距離が最短になるようにインダクタ L O 出力コンデンサ C O を配置し ループ (4) の寄生インダクタンス及び インピーダンスを低減する (e) 応用回路図例の太線部分は大電流が流れるため 配線は出来るだけ太くする (f) VFB / SS / VREG 端子の各配線はスイッチングノイズの影響を考慮して LX / BST 配線 インダクタ L O の近辺は通さず 極力短くなるように配線する 特に VFB 端子はインピーダンスが高いので最短で配線する (g) R FB1 / R FB2 はスイッチングノイズの影響を考慮して LX / BST 配線及び インダクタ L O から離し 且つ VFB 端子直近に配置する (h) LX / BST 配線はノイズの原因になるので 最短で配線する R FB1 R FB2 AVIN PVIN BST VFB VREG SS LX AGND PGND L O C IN (1) (3) 図 : 応用回路図注 : 本応用回路図とレイアウト図は参考例です 量産セットの動作を保証するものではありません 量産セットを設計する際は 十分に評価 検証を実施したうえ お客様の責任でご使用ください 機器の設計における上記応用回路図や情報の適用に対しては 十分に注意を払ってください (2) C O I OUT (4) Page 29 of 32

30 アプリケーション情報 ( 続き ) 3. 推奨部品構成 参照番号 数量 値 部品メーカー 部品名 備考 C-AVIN µf TAIYO YUDEN UMK325AB7106MM-T C-AVIN µf Murata GRM188R72A104KA35L C-BST µf Murata GRM188R72A104KA35L C-DCDCOUT 2 22 µf Murata GRM32ER71E226KE15L C-PVIN µf TAIYO YUDEN UMK325AB7106MM-T C-PVIN µf Murata GRM188R72A104KA35L C-SS 1 10 nf Murata GRM188R72A103KA01L C-VREG µf Murata GRM188R71E105KA12L L-LX µh Panasonic ETQP3W1R0WFN 4.7 µh Panasonic ETQP3W4R7WFN FSEL : GND (430 khz) OPEN (650 khz) FSEL : VREG (210 khz) R-FB k Panasonic ERJ3EKF1501V R-FB2 1 0 Panasonic ERJ3GEY0R00V R-FB k Panasonic ERJ3EKF1501V R-FB4 1 0 Panasonic ERJ3GEY0R00V R-PG k Panasonic ERJ3EKF1003V Page 30 of 32

31 パッケージ情報 外形図 単位 : mm 封止材料 リード材質 : Br / Sb フリーエポキシ樹脂 : Cu 合金 リード表面処理 : Pd めっき Page 31 of 32

32 重要事項 1. 機種展開や新たなセットにご使用になる場合は, 信頼性を含む安全性確認をセット毎に必ずお客様の責任において実施してください 2. 本 IC を用いた応用システムを設計する際, 注意事項を十分確認の上, お客様の責任において行ってください 本文中には説明に対する注意事項および使用上の注意事項がありますので, 必ずお読みください 3. 本 IC は一般民生機器用に使用されることを意図しています 特別な品質, 信頼性が要求され, その故障や誤動作が直接人命を脅かしたり, 人体に危害を及ぼす恐れのある下記のような用途へのご使用をお考えのお客様, および当社が意図した標準用途以外にご使用をお考えのお客様は, 事前に当社営業窓口までご相談願います ご相談なく使用されたことにより発生した損害などについては責任を負いかねますのでご了承ください 但し 当社が車載用製品と指定した製品につきましては 自動車用途への使用が可能です (1) 宇宙機器 ( 人工衛星, ロケット, 等 ) (2) 輸送車両の制御機器 ( 自動車, 航空機, 列車, 船舶, 等 ) (3) 生命維持を目的とした医療機器 (4) 海底中継機器 (5) 発電所制御機器 (6) 防災 防犯装置 (7) 兵器 (8) その他 :(1)-(7) と同等の信頼性を必要とする用途 4. 本 IC は, 当社が車載品と指定した場合を除き, 自動車用アプリケーションでの使用を意図しておらず, また車載環境において使用されるようには設計されておりません 当社の文書による事前の承諾を得ることなく, 本 IC を自動車用アプリケーションに使用したことにより, お客様または第三者に損害等が発生した場合, 当社は一切その責任を負いません 5. 本 IC のご使用に際しては, 特定の物質の含有 使用を規制する RoHS 指令などの法令を十分調査の上, かかる法令に適合するようご使用ください お客様が適用される法令を遵守しないことにより生じた損害に関して, 当社は一切の責任を負いかねます 6. ご使用の際は, 本 IC の向きに注意してください 間違った向きで実装した場合には破損する恐れがありますので十分に注意して使用ください 7. 端子間短絡による破損を防止するために, パターンレイアウトには十分ご注意ください なお, 本 IC の端子配列については端子説明をご参照ください 8. 本 IC の端子間はんだブリッジなどで破損することがありますので, 電源印加前に十分にプリント基板の確認を行ってください また, 実装後の運搬などではんだ屑などの導電性異物が付着した場合も同様の破損が生じる可能性がありますので, 実装品質については十分に技術検証をお願いします 9. 本 IC は出力端子 VCC 間ショート ( 天絡 ), 出力端子 GND 間ショート ( 地絡 ), および出力端子間ショート ( 負荷ショート ), ピン間リーク等の異常状態が発生した場合に破損する可能性がありますので, 十分注意してご使用ください また, 電源の電流能力が高いほど破損する可能性が高くなりますので,Fuse などの安全対策を実施されることを推奨します 10. 保護回路は, 異常動作時に安全性を確保する目的で搭載されています したがって, 通常使用状態で保護回路が働くような事がないように設計してください 特に温度保護回路については, 出力端子 VCC 間ショート ( 天絡 ), 出力端子 GND 間ショート ( 地絡 ) 等によってデバイスの安全動作領域や最大定格を瞬時に超えるような場合は, 温度保護回路が働く前に破損することがあります 11. モータコイル, 光ピックアップ, トランス等の誘導性負荷を駆動する場合はオン オフ時に発生する負電圧や過大電圧によりデバイスが破損する事がありますので, 本で定められていない場合は, 負電圧や過大電圧が印加されないようにしてください 12.ASO ( 安全動作領域 ) が定められている製品の場合は,ASO 内で動作させるようにしてください 13. 外付け部品の故障によるリスクの検証をお願いします 14. パッケージ裏面の金属板 ( フィン ) を各電位 (AGND, PVIN, LX) に接続してください 本 IC の熱抵抗や電気的特性は, 金属板 ( フィン ) が各電位に接続された条件での保証です Page 32 of 32

33 本書に記載の技術情報および半導体のご使用にあたってのお願いと注意事項 (1) 本書に記載の製品および技術情報を輸出または非居住者に提供する場合は 当該国における法令 特に安全保障輸出管理に関する法令を遵守してください (2) 本書に記載の技術情報は 製品の代表特性および応用回路例などを示したものであり それをもってパナソニック株式会社または他社の知的財産権もしくはその他の権利の許諾を意味するものではありません したがって 上記技術情報のご使用に起因して第三者所有の権利にかかわる問題が発生した場合 当社はその責任を負うものではありません (3) 本書に記載の製品は 一般用途 ( 事務機器 通信機器 計測機器 家電製品など ) もしくは 本書に個別に記載されている用途に使用されることを意図しております 特別な品質 信頼性が要求され その故障や誤動作が直接人命を脅かしたり 人体に危害を及ぼす恐れのある用途 - 特定用途 ( 車載機器 航空 宇宙用 輸送機器 交通信号機器 燃焼機器 医療機器 安全装置など ) でのご使用を想定される場合は事前に当社営業窓口までご相談の上 使用条件等に関して別途 文書での取り交わしをお願いします 文書での取り交わしなく使用されたことにより発生した損害などについては 当社は一切の責任を負いません (4) 本書に記載の製品および製品仕様は 改良などのために予告なく変更する場合がありますのでご了承ください したがって 最終的な設計 ご購入 ご使用に際しましては 事前に最新の書または仕様書をお求め願い ご確認ください (5) 設計に際しては 絶対最大定格 動作保証条件 ( 動作電源電圧 動作環境等 ) の範囲内でご使用いただきますようお願いいたします 特に絶対最大定格に対しては 電源投入および遮断時 各種モード切替時などの過渡状態においても 超えることのないように十分なご検討をお願いいたします 保証値を超えてご使用された場合 その後に発生した機器の故障 欠陥については当社として責任を負いません また 保証値内のご使用であっても 半導体製品について通常予測される故障発生率 故障モードをご考慮の上 当社製品の動作が原因でご使用機器が人身事故 火災事故 社会的な損害などを生じさせない冗長設計 延焼対策設計 誤動作防止設計などのシステム上の対策を講じていただきますようお願いいたします (6) 製品取扱い時 実装時およびお客様の工程内における外的要因 (ESD EOS 熱的ストレス 機械的ストレス ) による故障や特性変動を防止するために 使用上の注意事項の記載内容を守ってご使用ください 分解後や実装基板から取外し後に再実装された製品に対する品質保証は致しません また 防湿包装を必要とする製品は 保存期間 開封後の放置時間など 個々の仕様書取り交わしの折に取り決めた条件を守ってご使用ください (7) 本書に記載の製品を他社へ許可なく転売され 万が一転売先から何らかの請求を受けた場合 お客様においてその対応をご負担いただきますことをご了承ください (8) 本書の一部または全部を当社の文書による承諾なしに 転載または複製することを堅くお断りいたします No