高耐圧高出力入出力フルスイング CMS オペアンプ NJU7793-Z 概要 NJU7793 は高出力可能な 36 動作電圧入出力フルスイング CMS オペアンプです 従来の外付けパワートランジスタを必要としていた高出力用途に最適です また RF ノイズ耐性に優れています 外形 特徴 高出力電流 動作温度範囲 入出力フルスイング特性 高 RF ノイズ耐性 動作電圧 消費電流 電圧利得 入力バイアス電流 スルーレート ユニティゲイン周波数 サーマルシャットダウン回路内蔵 カレントリミット回路内蔵 外形 :±m typ.( m pp typ.) :Topr=-ºC to +5ºC :6.8 to 36 :9.5m typ. :db typ. :p typ. :3.5/μs typ. :.5MHz typ. :T5-5 NJU7793DL3-Z (T5-5) アプリケーション レゾルバドライブ モータードライブ スピーカードライブ 半導体テスター リニアパワーブースター 端子配列 NJU7793DL3-Z [ TP EW ] PD + UTPUT 3 - -NPUT 5 +NPUT 3 5 パッケージ底面の PD は C の - 端子と同電位になるように最短の経路で接続してください er.6 - -
NJU7793-Z 絶対最大定格 ( 指定無き場合には Ta=5 C) 項目記号定格単位 電源電圧 + - - 差動入力電圧 ( 注 ) D ±36 入力電圧 ( 注 ) N - -.3 to + +.3 入力電流 N ± ( 注 3) m 出力印加電圧 ( 注 ) - -.3 to + +.3 消費電力 ( 注 7) (-layer / -layer) P D T5-5 9( 注 5)/ 35( 注 6) mw 動作温度範囲 T opr - to +5 C 保存温度範囲 T stg -55 to +5 C ( 注 ) 差動入力電圧は +NPUT 端子と -NPUT 端子の電位差です ( 注 ) 入力端子に印加可能な電圧範囲です オペアンプとして正常に動作する範囲は電気的特性の同相入力電圧範囲になります ( 注 3) 入力電圧が電源電圧を超える場合は 制限抵抗を用いて入力電流を m 以下に抑えてください ( 注 ) 出力端子に印加可能な電圧範囲です ( 注 5)76. x.3 x.6mm(e/jedec 規格サイズ 層 FR-) 基板実装時 且つ銅箔面積 mm ( 注 6)76. x.3 x.6mm(e/jedec 規格サイズ 層 FR-) 基板実装時 ( 層内箔面積 : 7. 7.mm JEDEC standard JESD5-5 に準拠しサーマルビアホールを適用 ) ( 注 7)Ta>5ºC で使用する場合 その値は ºC につき PD/(Tstg(MX)-5)[mW/ºC] の割合で減少します 下の図 を参照してください ( 注 8) パッケージ底面の PD は C の - 端子と同電位になるように最短の経路で接続してください 35 3 消費電力 P D [mw] 5 5 T5-5(-layer) T5-5 (-layer) 5 5 5 75 5 5 周囲温度 Ta [ºC] 図 : 消費電力 - 周囲温度特性 推奨動作電圧 (Ta=5 C) 項目記号値単位 電源電圧 + - - +6.8 to +36 - - er.6
NJU7793-Z 電気的特性 ( 指定なき場合, + = +, - =, C = +6, R L =kω, Ta=5ºC) 入力特性 項目記号条件最小標準最大記号 入力オフセット電圧 R S=5Ω - 6 R S=5Ω, Ta = -ºC to 5ºC - - 5 入力オフセット電圧ドリフト Δio/ΔT Ta = -ºC to 5ºC - - µ/ºc 出力特性 入力バイアス電流 B - - p 入力オフセット電流 - - p 電圧利得 同相信号除去比 同相入力電圧範囲 最大出力電圧 CMR CM H L = to, R L=kΩ to + / 8 - = to, R L=kΩ to + /, Ta= -ºC to 5ºC 75 - - C= to 6, C=6 to 55 75 - C= to 6, C=6 to, Ta = -ºC to 5ºC 5 - - CMR 55dB - CMR 5dB, Ta = -ºC to 5ºC - R L=kΩ to + /.97.99 - R L=kΩ to + /, Ta = -ºC to 5ºC.97 - - source=m..65 - source=m, Ta = -ºC to 5ºC. - - R L=kΩ to + / -..3 R L=kΩ to + /, Ta = -ºC to 5ºC - -.3 sink=m -.35.6 sink=m, Ta = -ºC to 5ºC - -.8 m db db 出力ソース電流リミット SURCELM 5 375 95 Ta = -ºC to 5ºC - 95 m 出力シンク電流リミット SNKLM 375 55 Ta = -ºC to 5ºC 75-575 m 電源特性 消費電流 電源電圧変動除去比 ダイナミック特性 C 特性 ノイズ特性 SR No Signal, R L=PEN - 9.5.5 No Signal, R L=PEN, Ta = -ºC to 5ºC - -.5 + = 6.8 to 36 7 85 - + = 6.8 to 36, Ta = -ºC to 5ºC 65 - - ユニティゲイン周波数 ft R L=kΩ to + /, C L=pF -.5 - MHz 位相余裕 ΦM R L=kΩ to + /, C L=pF - 75 - deg スルーレート ( 注 9) SR G =db, R L=kΩ to + /, C L=pF, in=pp ( to 8) G =db, R L=kΩ to + /, C L=pF, in=pp ( to 8), Ta = -ºC to 5ºC ( 注 9) 正または負のスルーレートの遅いほうの値を スルーレート値とします.5 3.5 - - - 入力換算雑音電圧 e n f=khz, R S=5Ω - 5 - n/ Hz 全高調波歪率 THD G =6dB, R F=kΩ, R L=kΩ, C L=pF, o=pp, f=khz m db /µs -.3 - % er.6-3 -
NJU7793-Z 特性例 消費電流対電源電圧特性例 ( 周囲温度 ) =db, R L =PEN, - = 消費電流対周囲温度特性例 ( 電源電圧 ) =db, R L =PEN 8 6 Ta=5ºC 8 6 消費電流 [m] 8 6 Ta=5ºC Ta=85ºC 消費電流 [m] 8 6 + / - =3/ Ta=-ºC + / - =/ 5 5 5 3 35 電源電圧 + [] + / - =6.8/ -5-5 5 5 75 5 5 入力オフセット電圧対電源電圧特性例 ( 周囲温度 ) =db, - = 入力オフセット電圧対周囲温度特性例 ( 電源電圧 ) =db 8 8 入力オフセット電圧 [m] 6 - - -6 Ta=5ºC Ta=85ºC Ta=5ºC Ta=-ºC 入力オフセット電圧 [m] 6 - - -6 + / - =/ + / - =3/ + / - =6.8/ -8-8 - 5 5 5 3 35 電源電圧 + [] - -5-5 5 5 75 5 5 入力オフセット電圧 [m] 5 9 6 3-3 -6-9 - -5 入力オフセット電圧対同相入力電圧特性例 + / - =±6 Ta=- Ta=5-8 -6 - - 6 8 同相入力電圧 [] Ta=5 入力オフセット電圧 [m] 3 - - 入力オフセット電圧対出力電流特性例 + / - =±6 Ta=- 出力シンク電流 Ta=5 Ta=85 Ta=5 出力ソース電流 Ta=5-3 -5 - -5 - -5 5 5 5 出力電流 [m] - - er.6
NJU7793-Z 電源電圧変動除去比対周波数特性例 + / - =/, N : PP, G =db, R S =kω, R F =kω, Ta=5ºC 電源電圧変動除去比対周囲温度特性例 + =6.8 to 36, - = 電源電圧変動除去比 [db] 9 8 7 6 5 3 + 電源電圧変動除去比 [db] 8 6 k k k 周波数 [Hz] -5-5 5 5 75 5 5 同相信号除去比対周囲温度特性例 + / - =±6 同相信号除去比対周波数特性例 + / - =±6, N =3 PP, G =db, R S =kω, R F =kω, Ta=5ºC CM =-6to 9 8 同相信号除去比 [db] 8 6 CM =to6 同相信号除去比 [db] 7 6 5 3-5 -5 5 5 75 5 5 k k k 周波数 [Hz] 最大出力電圧対出力ソース電流特性例 + / - =/ 最大出力電圧対出力シンク電流特性例 + / - =/.8.8.6.6 最大出力電圧 []...8.6 Ta=- Ta=5 Ta=85 Ta=5 最大出力電圧 []...8.6 Ta=- Ta=5 Ta=85 Ta=5.... 5 5 5 5 出力ソース電流 [m] 出力シンク電流 [m] er.6-5 -
NJU7793-Z n 入力バイアス電流対周囲温度特性例 ( 電源電圧 ) CM = n 入力オフセット電流対周囲温度特性例 ( 電源電圧 ) CM = 入力バイアス電流 [] n n p p + / - =±5 + / - =±6 入力オフセット電流 [] n p p + / - =±5 p -5-5 5 5 75 5 5 + / - =±6 p -5-5 5 5 75 5 5 入力電圧 [] 8 6 - - 過渡応答特性例 ( 周囲温度 ) + / - ±6, N P-P, f=khz PulseEdge=nsec, Gv=dB, C L =p, R L =k 入力電圧 Ta=-ºC 出力電圧 Ta=5ºC - 3 5 6 7 8 9 時間 [usec] Ta=85ºC Ta=5ºC - - -6-8 - - 出力電圧 [] スルーレート [/usec] 6 5 3 スルーレート対周囲温度特性例 + / - ±6, N P-P, f=khz PulseEdge=nsec, Gv=dB, C L =p, R L =k Fall Rise -5-5 5 5 75 5 5 6 電圧利得対周囲温度特性例 + / - =±6, =-5 to 5, R L =kω 入力換算雑音電圧対周波数特性例 R F =KΩ, R G =Ω, Ta=5ºC 電圧利得 [db] 8 6 入力換算雑音電圧 [n/hz] + / - =/ + / - =3/ -5-5 5 5 75 5 5 k k k 周波数 [Hz] - 6 - er.6
NJU7793-Z 閉ループ電圧利得対周波数特性例 ( 周囲温度 ) + / - =±6, Gv=dB, N =-3dBm, R L =kω, C L =pf 8 3. ユニティゲイン周波数対負荷容量特性例 + / - =±6, R L =kω, N =-3dBm, Gv=dB 電圧利得 [db] 3 - - -3 利得 位相 - 5 85 5 35 9 5-5 -9-35 位相 [deg] ユニティゲイン周波数 [MHz].5..5..5 C L =pf C L =nf C L =nf - k k k M M M 周波数 [Hz] -8. -6-3 3 6 9 5 9 位相余裕対負荷容量特性例 + / - =±6, R L =kω, N =-3dBm, Gv=dB 9 位相余裕対温度特性例 + / - =±6, R L =kω, N =-3dBm, Gv=dB 8 8 位相余裕 [deg] 7 6 5 3 Ta=5 Ta=- Ta=5 位相余裕 [deg] 7 6 5 3 C L =nf C L =pf C L =nf - p p n n 負荷容量 [F] - -6-3 3 6 9 5 利得余裕対負荷容量特性例 + / - =±6, R L =kω, N =-3dBm, Gv=dB, 9 位相余裕対温度特性例 + / - =±6, R L =kω, N =-3dBm, Gv=dB 35 8 利得余裕 [db] 3 5 5 5 Ta=- Ta=5 位相余裕 [deg] 7 6 5 3 C L =nf C L =pf C L =nf -5 Ta=5 - p p n n 負荷容量 [F] - -6-3 3 6 9 5 er.6-7 -
NJU7793-Z 全高調波歪率対出力電力特性例 + / - =±6, G =db, R F =9.kΩ, R S =kω, Ta=5ºC 全高調波歪率対出力電圧特性例 + / - =±6, G =db, R F =9.kΩ, R S =kω, Ta=5ºC 全高調波歪率 + ノイズ [%].. f=khz f=khz 全高調波歪率 + ノイズ [%].. f=khz f=khz. f=hz. f=hz... 出力電力 [mw] 出力電圧 [pp] サーマルシャットダウン温度対電源電圧特性例 - = ジャンクション温度 [ºC] 8 6 シャットダウン温度 復帰温度 5 5 5 3 35 電源電圧 + [] - 8 - er.6
NJU7793-Z アプリケーションノート NJU7793 は高出力可能な 耐圧の入出力フルスイングオペアンプであり 外付けトランジスタなどのパワーブースター無しで高出力電流を得ることができます このオペアンプを用いて高出力電流を扱うアプリケーションを設計するに際しては 内部損失による発熱を理解する事や サーマルシャットダウン カレントリミット等の動作を把握することは 思いがけないトラブルを回避する方法の一つとして有効です 本アプリケーションノートは高出力オペアンプとしてご使用いただく際の参考として 以下の内容で構成されています 内部損失の計算 サーマルシャットダウン カレントリミット レゾルバ信号出力回路 過大入力における対策 なお 本アプリケーションノートの記載内容は実際の動作を保証するものではございません 実際の動作は必ず実機にてご確認ください er.6-9 -
NJU7793-Z. 内部損失の計算 NJU7793 の内部損失は接続される負荷によって異なります 本アプリケーションノートでは 抵抗負荷の場合とインダクタンス負荷の場合の内部損失を説明します また この章においては + を として を と定義して計算します. 抵抗負荷での内部損失時間 ~π までと時間 π~π までに分けて内部損失を考えます t=~π まで図. は時間 ~π までの NJU7793 の内部電流を 図. は出力電流と出力電圧の時間変化を示しています o は出力電流 は NJU7793 の出力段以外に流れる電流です ここで時間 から π までの内部損失は次式で表されます P R sin sin R R sind sind R sinθ - R osinθ 図. 時間 ~π までの NJU7793 の内部電流 - π π 図. 抵抗負荷での出力電流 出力電圧の時間変化 - - er.6
NJU7793-Z t=π~π まで一方 図.3 は時間 π から π までの NJU7793 の内部電流を表しており このときの内部損失は次式で表されます P sin sind R sin sind R R R ここで =- とすると 内部損失 P R は以下のように求められます P R R R sinθ - R osinθ 図.3 時間 π~π までの NJU7793 の内部電流 - π π 図. 抵抗負荷での出力電流 出力電圧の時間変化 使用実例電源電圧 / =+6/-6 o=pk R=Ω(o=pk/Ω=5mpk=mpp) =.5m とすると P R 6 6 R R 6.5m 8mW となります また 電源電圧 / =+/ o=pk =.5m の場合でも抵抗 R=Ω が中点の 6 に接地されていれば 内部損失は同様に P R =8mW となります er.6 - -
NJU7793-Z. インダクタンス負荷での内部損失抵抗負荷の場合と同様に時間 ~π までと時間 π~π までに分けて インダクタンス負荷での内部損失を導出します t=~π まで図.5 は時間 ~π までの NJU7793 の内部電流を 図.7 は出力電流と出力電圧の時間変化を示しています インダクタンス負荷であるため出力電流と出力電圧の位相が 9 違います o は出力電流 は NJU7793 の出力段以外に流れる電流です ここで時間 ~π までの出力電流による損失は次式で表されます P cos sin sin sin L よって 時間 ~π までの内部損失は次式で表されます P L sind sin d 図.5 時間 ~π までの NJU7793 の内部電流 L t=π~π まで次に時間 t=π~π での損失を考えます このときの出力電流は図.6 に示すように NJU7793 に流れ込む方向に流れます したがって 出力電流によるオペアンプ内部での損失は P cos sin sin sin L ee となります 同様に t=π~π の間での内部損失を導出します P L ee sin d sin d ここで =- とすると 内部損失は以下のように表されます P L sinθ - L cosθ - π π 図.6 時間 π~π までの NJU7793 の内部電流 図.7 インダクタンス負荷での出力電流 出力電圧の時間変化 - - er.6
NJU7793-Z 使用実例 例えば 電源電圧 / =+6/-6 o=5mpk(mpp) =.5m とすると 6 5m PL 9 6 6.5m mw となります 単電源回路で内部損失を計算する場合 図.8 のように両電源回路に置き換えて考えます したがって 電源電圧 / =+/ o=5mpk(m センターで mpp) =.5m の場合 5m PL 6 6.5m 9mW となります 参考までに図.9 にインダクタンス負荷での内部損失の電源電圧依存性を示します ただし電源電圧は単電源です 実使用上では 内部損失がパッケージパワー P D 以下となる条件でご使用ください / L / 図.8 単電源回路と等価な両電源回路 - / L 内部損失 [mw] 8 6 内部損失の電源電圧依存性インダクタンス負荷, =.5m o=mpp o=5mpp o=mpp o=5mpp 5 5 5 3 35 電源電圧 [] 図.9 インダクタンス負荷での内部損失の電源電圧依存性 ( 電源電圧は単電源 ) er.6-3 -
NJU7793-Z.3 NJU7793 の出力段以外に流れる電流 NJU7793 の出力段以外に流れる電流 は図. の回路で計測できます この計測結果を図. 図. に示します pen 図. 出力段以外に流れる電流 を計測する回路 6 出力段以外の消費電流対電源電圧特性例 =db, R L =PEN 出力段以外の消費電流 [m] 5 3 Ta=5ºC Ta=-ºC Ta=-55ºC Ta=5ºC Ta=85ºC 5 5 5 3 35 電源電圧 [] 図. 出力段以外に流れる電流 の電源電圧特性例 6 出力段以外の消費電流対周囲温度特性例 =db, R L =PEN 出力段以外の消費電流 [m] 5 3 + = + =3 + =6.8-5 -5 5 5 75 5 5 図. 出力段以外に流れる電流 の周囲温度特性例 - - er.6
NJU7793-Z. サーマルシャットダウン NJU7793 はパッケージの放熱性を超える発熱 つまり内部損失がパッケージパワー P D を超えた場合に備えて サーマルシャットダウン機能を有します 図. にサーマルシャットダウン温度 復帰温度の電源電圧特性例を示します 例えば電源電圧 では NJU7793 のジャンクション温度が約 75 ºC になったときサーマルシャットダウンが N し 出力電流をストップします このとき NJU7793 の出力端子はハイインピーダンスであり 出力端子電位はオープン状態と等価となります もし サーマルシャットダウン時の出力電圧を GND 電位にしたい場合は 出力端子と GND を抵抗で接続してください 出力電流がストップすることで NJU7793 自身のジャンクション温度が低下すると NJU7793 は自動的に復帰し 再び出力電流を流し始めます このときの復帰温度は 電源電圧 において約 6 ºC です なお サーマルシャットダウン機能はヒートシンクの代わりとなるものではありません もしものオーバーロードに備えた機能です NJU7793 はジャンクション温度 Tj の絶対最大定格値 5 ºC 以下でご使用ください サーマルシャットダウン温度対電源電圧 ジャンクション温度 [ ] 8 6 復帰温度 シャットダウン温度 5 5 5 3 35 電源電圧 [] 図. サーマルシャットダウン温度 / 復帰温度の電源電圧特性 er.6-5 -
NJU7793-Z 3. カレントリミット NJU7793 は地絡 天絡に備えてカレントリミット機能を備えます 図 3. は出力ソース電流 図 3. は出力シンク電流のカレントリミット値の周囲温度特性例です 出力ソース電流 出力シンク電流ともに温度上昇に伴ってカレントリミット値が引き下がる特性を有します 出力ソース電流リミット値対周囲温度 =,R L =Ω 出力シンク電流リミット値対周囲温度 =,R L =Ω 9 9 出力ソース電流リミット値 [m] 8 7 6 5 3 出力シンク電流リミット値 [m] 8 7 6 5 3-5 -5 5 5 75 5 5 周囲温度 [ ] -5-5 5 5 75 5 5 周囲温度 [ ] 図 3. 出力ソース電流のカレントリミット値の周囲温度特性例 図 3. 出力シンク電流のカレントリミット値の周囲温度特性例 図 3.3 には t=sec で地絡したときの出力ソース電流リミット値の時間変化を示しています 時間経過とともに出力ソース電流リミット値が低下します この低下は出力電流によって NJU7793 のジャンクション温度 Tj が上昇することでカレントリミット値が引き下がるため生じます 使用温度範囲は超えますが 図 3.3 に示されるように Ta=5 ºC で地絡した場合 ジャンクション温度 Tj がサーマルシャットダウン動作温度に到達し 一時的に出力電流が停止します ( 図 3.3 の t=55msec~75msec) ジャンクション温度 Tj がサーマルシャットダウンの復帰温度まで低下すると 再び出力電流を流し始めます ( 図 3.3 の t=75msec~msec) 5 5 過電流保護回路動作 =,R L =Ω Ta=5 Ta=85 Ta=5 出力ソース電流 [m] 35 3 5 5 5 サーマルシャットダウン Ta=5 サーマルシャットダウン -5 5 5 75 5 5 時間 [msec] 図 3.3 出力ソース電流のカレントリミット値の時間変化 - 6 - er.6
NJU7793-Z. レゾルバ励磁信号出力回路 図. に典型的なレゾルバ励磁信号出力回路を示します 回路の前段には 回路入り汎用オペアンプ NJM9 後段には NJU7793 を使用しています NJM9() は中点電位を形成するために用いますが 図. のように省略することもできます NJM9(B) は正弦波信号の位相を反転させるために用います 位相が反転した正弦波信号を予め準備されている場合は図.3 のように NJM9 を省略できます 図. に出力信号例を示します 出力電圧 out はインダクタンスの両端の電圧 出力電流 out は上側の NJU7793 から流れ出る方向を正としています インダクタンス負荷であるため 出力電圧 out と出力電流 out には約 9 度の位相差を生じます ただしインダクタンス負荷に内部抵抗が含まれるため 丁度 9 度の位相差にならないことにご注意ください なお ご使用の際は必ず実機にて動作の確認 検証をしてください C C DC NJU7793 NJU7793 out out NJM9() out out NJM9(B) NJU7793 NJM9 NJU7793 図. 典型的なレゾルバ励磁信号出力回路 図. 典型的なレゾルバ励磁信号出力回路 ( 中点電位生成用のアンプ削除 ) C NJU7793 out out C NJU7793 図.3 典型的なレゾルバ励磁信号出力回路 ( 位相の異なる正弦波が準備されている場合 ) er.6-7 -
NJU7793-Z レゾルバ励磁出力電圧信号例 レゾルバ励磁出力電流信号例 5 + / - =/, Freq=kHz 8 + / - =/, Freq=kHz 出力電圧 out [] 3 - - -3 - - 5 5 出力電流 out [m] 6 - - -6-5 5-5 -8.5..5..5..5. 時間 [msec] 時間 [msec] 図. レゾルバ励磁出力信号例 - 8 - er.6
NJU7793-Z 5. 過大入力における対策 入力信号電圧が電源ラインを超える場合は 図 5. に示すように電流制限用抵抗を用いて入力電流を定格以下に制限する必要があります 電流制限用の抵抗値については 以下の式より算出することができます N + N + R N R N SG- UT SG- UT SG+ SG+ R N R N N N - N = SG - + m, ( SG > + - - ) N = SG m, ( SG < - ) R N R N - 図 5.a 入力端子印加電圧例 ( SG > + ) 図 5.b 入力端子印加電圧例 ( SG < - ) er.6-9 -
NJU7793-Z パッケージ外形図 T5 5 6.5±.9 5.3±. 6.±.6.±.3.9±.9.5±.6.5±..5±.5 ~.5.7.5±.6.5 5.3±. (.7) (.) (.9) MN.5 (.5) (.8) 単位 :mm < 注意事項 > このデータブックの掲載内容の正確さには万全を期しておりますが 掲載内容について何らかの法的な保証を行うものではありません とくに応用回路については 製品の代表的な応用例を説明するためのものです また 工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴うものではなく 第三者の権利を侵害しないことを保証するものでもありません - - er.6