LTC3610 12A、24V、 モノリシック 同期整流式降圧 DC/DCコンバータ 特長 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 概要 出力電流：12A 広いVIN範囲：4V∼24V NチャネルMOSFETを内蔵 真の電流モード制御 高い降圧比に最適化 tON(MIN) ≤ 100ns以下 極めて高速な過渡応答 セラミックCOUTで安定 1%精度の0.6V電圧リファレンス パワーグッド出力電圧モニタ オン時間/スイッチング周波数を調整可能 電流制限を調整可能 ソフトスタートをプログラム可能 出力過電圧保護 オプションの短絡シャットダウン・タイマ 低いシャットダウン時の消費電流：15μA 9mm×9mmの64ピンQFNパッケージ LTC®3610は4V∼24V(最大28V)の入力電源で最大12Aの出 力電流を供給可能な高効率のモノリシック同期整流式降圧 DC/DCコンバータです。谷電流制御アーキテクチャを採用し、 高周波数での非常に低いデューティサイクルと優れた過渡応 答を実現します。 動作周波数は外付け抵抗で選択され、 VINお よびVOUTの変動に対して補償されています。 LTC3610は軽負荷時に不連続動作または強制連続動作に設 定できます。強制連続動作がノイズやRF干渉を低減するのに 対し、不連続動作は軽負荷時にスイッチング損失を低減する ことによって高効率を達成します。 内部フォールドバック電流制限、出力過電圧コンパレータお よびオプションの短絡シャットダウン・タイマによりフォールト 保護をおこないます。 また、外付けのタイミング・コンデンサを 使用して、電源シーケンシングのソフトスタートが可能です。 レ ギュレータの電流制限レベルは、 ユーザが設定可能です。パ ワーグッド出力電圧モニタは、 出力が安定化されていることを 知らせます。LTC3610は9mm 9mmの小型QFNパッケージで 供給されます。 アプリケーション ポイントオブロード(POL)レギュレーション ■ 配電システム ■ L、LT、LTC、LTM、Linear TechnologyおよびLinearのロゴはリニアテクノロジー社の登録商標で す。他の全ての商標はそれぞれの所有者に所有権があります。5481178、6100678、6580258、 5847554、6304066を含む米国特許によって保護されています。 標準的応用例 高効率降圧コンバータ VON ION RUN/SS VIN 100pF 効率と負荷電流 604k 10µF ×3 LTC3610 SW 470pF 31.83k 0.22µF ITH SGND INTVCC 30.1k FCB VRNG PGOOD EXTVCC 100µF ×2 BOOST 4.7µF 10000 VIN = 5V 90 VOUT 2.5V 12A 85 1000 VIN = 12V 80 75 100 70 POWER LOSS 12V 65 60 POWER LOSS 5V 55 PGND 50 0.01 VFB 3610 TA01a 95 9.5k VOUT = 2.5V 0.1 1 LOAD CURRENT (A) 10 POWER LOSS (mW) 0.47µH 100 VIN 4V TO 24V EFFICIENCY (%) 0.1µF 10 1 3610 TA01b 3610ff 1 LTC3610 ピン配置 PGND 1 49 SGND 50 SGND 51 SVIN 52 SVIN 53 INTVCC 54 INTVCC 55 SW 56 PGND 57 PGND 58 PGND 59 PGND 60 PGND 61 PGND 62 PGND TOP VIEW 63 PGND 入力電源電圧（VIN、ION）....................................... 28V～−0.3V 昇圧されたトップサイド・ドライバ電源電圧 （BOOST）........................................................... 34V～−0.3V SW電圧 ............................................................. 28V～−0.3V INTVCC、EXTVCC、 （BOOST−SW） 、RUN/SS、 PGOODの電圧 ..................................................... 7V～−0.3V FCB、 VON、VRNGの電圧 ...........................INTVCC＋0.3V～−0.3V ITH、VFBの電圧 ...................................................... 2.7V～−0.3V 動作温度範囲 （Note 4）........................................................ −40℃～125℃ 接合部温度（Note 2）.......................................................125℃ 保存温度範囲................................................... −55℃～125℃ 64 PGND 絶対最大定格 （Note 1） 48 SGND 65 PGND PGND 2 47 SGND PGND 3 46 SGND SW 4 45 SGND SW 5 44 EXTVCC SW 6 43 VFB SW 7 42 SGND 66 SW SW 8 41 ION SW 9 40 SGND SW 10 39 FCB 68 SGND SW 11 PVIN 12 PVIN 13 38 ITH 37 VRNG 36 PGOOD 67 PVIN PVIN 14 PVIN 15 35 VON 34 SGND 33 SGND SGND 32 SGND 31 RUN/SS 30 BOOST 29 SGND 28 NC 27 SW 26 PVIN 25 PVIN 24 PVIN 23 PVIN 22 PVIN 21 PVIN 20 PVIN 19 PVIN 17 PVIN 18 PVIN 16 WP PACKAGE 64-LEAD (9mm × 9mm) QFN MULTIPAD TJMAX = 125°C, θJA = 28°C/W 発注情報 鉛フリー仕様 テープアンドリール 製品マーキング* パッケージ 温度範囲 LTC3610EWP#PBF LTC3610IWP#PBF LTC3610EWP#TRPBF LTC3610IWP#TRPBF LTC3610WP LTC3610WP 64-Lead (9mm × 9mm) Plastic QFN 64-Lead (9mm × 9mm) Plastic QFN –40°C to 125°C –40°C to 125°C 鉛ベース仕様 テープアンドリール 製品マーキング* パッケージ 温度範囲 LTC3610EWP LTC3610IWP LTC3610EWP#TR LTC3610IWP#TR LTC3610WP LTC3610WP 64-Lead (9mm × 9mm) Plastic QFN 64-Lead (9mm × 9mm) Plastic QFN –40°C to 125°C –40°C to 125°C より広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。 *温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。 鉛フリー仕様の製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。 テープアンドリールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/ をご覧ください。 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値（Note 4）。注記がない限り、VIN = 15V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS Main Control Loop VIN Operating Input Voltage Range 4 IQ Input DC Supply Current Normal Shutdown Supply Current VFB Feedback Reference Voltage ITH = 1.2V (Note 3) ΔVFB(LINEREG) Feedback Voltage Line Regulation VIN = 4V to 28V, ITH = 1.2V (Note 3) ● 0.594 24 V 900 15 2000 30 µA µA 0.600 0.606 0.002 V %/V 3610ff 2 LTC3610 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値（Note 4）。注記がない限り、VIN = 15V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN ΔVFB(LOADREG) Feedback Voltage Load Regulation ITH = 0.5V to 1.9V (Note 3) IFB Feedback Input Current VFB = 0.6V gm(EA) Error Amplifier Transconductance ITH = 1.2V (Note 3) VFCB Forced Continuous Threshold IFCB Forced Continuous Pin Current VFCB = 0.6V tON On-Time ION = 60µA, VON = 1.5V ION = 60µA, VON = 0V tON(MIN) Minimum On-Time ION = 180µA, VON = 0V tOFF(MIN) Minimum Off-Time ION = 30µA, VON = 1.5V IVALLEY(MAX) Maximum Valley Current VRNG = 0.5V, VFB = 0.56V, FCB = 0V VRNG = 0V, VFB = 0.56V, FCB = 0V IVALLEY(MIN) Maximum Reverse Valley Current VRNG = 0.5V, VFB = 0.64V, FCB = 0V VRNG = 0V, VFB = 0.64V, FCB = 0V ΔVFB(OV) Output Overvoltage Fault Threshold VRUN/SS(ON) RUN Pin Start Threshold TYP MAX UNITS –0.05 –0.3 % –5 ±50 nA mS ● 1.4 1.7 2 ● 0.54 0.6 0.66 V –1 –2 µA 250 120 310 ns ns 60 100 ns 290 500 ns 170 ● ● ● 7 10 16 19 A A –6 –9 A A 7 10 13 % 0.8 1.5 2 V VRUN/SS(LE) RUN Pin Latchoff Enable Threshold RUN/SS Pin Rising 4 4.5 V VRUN/SS(LT) RUN Pin Latchoff Threshold RUN/SS Pin Falling 3.5 4.2 V IRUN/SS(C) Soft-Start Charge Current VRUN/SS = 0V –1.2 –3 µA –0.5 IRUN/SS(D) Soft-Start Discharge Current VRUN/SS = 4.5V, VFB = 0V 1.8 3 µA VIN(UVLO) Undervoltage Lockout VIN Falling ● 0.8 3.4 3.9 V VIN(UVLOR) Undervoltage Lockout Release VIN Rising ● 3.5 4 V RDS(ON) Top Switch On-Resistance Bottom Switch On-Resistance 12 6.5 16 10 mΩ mΩ 5 5.5 V –0.1 ±2 % Internal VCC Regulator VINTVCC Internal VCC Voltage 6V < VIN < 28V, VEXTVCC = 4V ΔVLDO(LOADREG) Internal VCC Load Regulation ICC = 0mA to 20mA, VEXTVCC = 4V VEXTVCC EXTVCC Switchover Voltage ICC = 20mA, VEXTVCC Rising ΔVEXTVCC EXTVCC Switch Drop Voltage ICC = 20mA, VEXTVCC = 5V ΔVEXTVCC(HYS) EXTVCC Switchover Hysteresis ● 4.7 ● 4.5 4.7 150 V 300 500 mV mV PGOOD Output ΔVFBH PGOOD Upper Threshold VFB Rising 7 10 13 % ΔVFBL PGOOD Lower Threshold VFB Falling –7 –10 –13 % ΔVFB(HYS) PGOOD Hysteresis VFB Returning 1 2.5 % VPGL PGOOD Low Voltage IPGOOD = 5mA 0.15 0.4 V Note 1：絶対最大定格に記載された値を超えるストレスはデバイスに永続的損傷を与える可 デバイスの信頼性と寿命に悪影響 能性がある。長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、 を与える可能性がある。 Note 2：TJは周囲温度TAおよび電力損失PDから次式に従って計算される。 （PD • 28℃/W） （θJAはJESD51-7高実効熱伝導性テストボードによってシミュレー TJ = TA＋ ションされている） θJC = 0.24℃/W（θJCはパッケージの底部にヒートシンクを装着してシミュレーションされて いる） Note 3：LTC3610は、 誤差アンプの出力が規定された電圧（ITH） になるようにVFBを調節する帰還 ループでテストされる。 Note 4：LTC3610は、 TJがTAにほぼ等しいパルス負荷条件でテストされている。LTC3610Eは0℃ ～125℃で性能仕様に適合することが保証されている。−40℃～125℃の動作温度範囲での 仕様は設計、特性評価および統計学的なプロセス・コントロールとの相関で確認されている。 これらの仕様と調和す LTC3610Iは−40℃～125℃の動作接合部温度範囲で保証されている。 る最大周囲温度は、基板レイアウト、 パッケージの定格熱抵抗などの環境要因と関連した特 定の動作条件によって決まることに注意。 3610ff 3 LTC3610 標準的性能特性 過渡応答 過渡応答(不連続モード) VOUT 100mV/DIV VOUT 100mV/DIV IL 5A/DIV IL 5A/DIV ILOAD 5A/DIV ILOAD 5A/DIV IL 5A/DIV 3610 G02 周波数と入力電圧 640 FCB = 5V FIGURE 6 CIRCUIT DISCONTINUOUS MODE ILOAD = 10A 600 CONTINUOUS MODE 70 50 0.001 0.01 0.1 1 LOAD CURRENT (A) ILOAD = 10A 90 ILOAD = 1A 85 VIN = 12V VOUT = 2.5V EXTVCC = 5V FIGURE 6 CIRCUIT FREQUENCY (kHz) EFFICIENCY (%) 95 60 560 520 ILOAD = 0A 480 440 80 10 5 25 10 15 20 INPUT VOLTAGE (V) 周波数と負荷電流 400 ロード・レギュレーション 0.80 FCB = 0V FIGURE 6 CIRCUIT 5 10 3610 G05 3610 G04 15 20 INPUT VOLTAGE (V) 25 3610 G06 ITH電圧と負荷電流 2.5 FIGURE 6 CIRCUIT FIGURE 6 CIRCUIT 0.60 CONTINUOUS MODE 2.0 DISCONTINUOUS MODE ITH VOLTAGE (V) 0.40 ΔVOUT (%) FREQUENCY (kHz) 3610 G03 VIN = 12V VOUT = 2.5V RLOAD = 0.5Ω FIGURE 6 CIRCUIT 効率と入力電圧 100 80 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 40ms/DIV ILOAD = 1A TO 7A VIN = 12V VOUT = 2.5V FCB = INTVCC FIGURE 6 CIRCUIT 効率と負荷電流 EFFICIENCY (%) VOUT 1V/DIV 40µs/DIV 100 90 RUN/SS 2V/DIV 3610 G01 40µs/DIV LOAD STEP 0A TO 8A VIN = 12V VOUT = 2.5V FCB = 0V FIGURE 6 CIRCUIT スタートアップ 0.20 0 –0.20 –0.40 1.5 CONTINUOUS MODE 1.0 DISCONTINUOUS MODE 0.5 –0.60 0 2 4 6 8 LOAD CURRENT (A) 10 12 3610 G07 –0.80 0 2 4 6 8 LOAD CURRENT (A) 10 12 3610 G08 0 0 3 6 9 LOAD CURRENT (A) 12 3610 G09 3610ff 4 LTC3610 標準的性能特性 負荷電流とITH電圧およびVRNG 25 VRNG = 20 オン時間とVON電圧 1000 VVON = 0V 1V 5 1000 0 ON-TIME (ns) ON-TIME (ns) 0.5V 10 0.5 1.0 1.5 2.0 ITH VOLTAGE (V) 2.5 10 3.0 10 ION CURRENT (µA) 3610 G10 100 0 1 2 VON VOLTAGE (V) 3610 G11 最大谷電流リミットとVRNG電圧 3 3610 G12 最大谷電流リミットとRUN/SS電圧 18 IION = 30µA VVON = 0V 200 150 100 50 0 –50 –25 0 1 25 75 0 50 TEMPERATURE (°C) 100 24 22 20 18 16 14 12 10 125 MAXIMUM VALLEY CURRENT LIMIT (A) 0 MAXIMUM VALLEY CURRENT LIMIT (A) ON-TIME (ns) 250 400 200 オン時間と温度 300 600 100 –5 –10 ION = 30µA 800 0.7V 15 LOAD CURRENT (A) オン時間とION電流 10000 0.5 0.6 0.7 0.8 VRNG VOLTAGE (V) 0.9 15 12 9 6 3 0 1.65 1.90 2.15 2.40 2.65 2.90 3.15 3.40 RUN/SS VOLTAGE (V) 1.0 3610 G14 3610 G15 3610 G13 最大谷電流リミットと温度 15 15 10 5 –25 0 50 75 25 TEMPERATURE (°C) 100 125 3610 G16 MAXIMUM VALLEY CURRENT LIMIT (A) 18 MAXIMUM VALLEY CURRENT (A) MAXIMUM VALLEY CURRENT LIMIT (A) 20 0 –50 最大谷電流リミットと フォールドバック 入力電圧と最大谷電流 16 14 12 10 8 6 4 4 7 10 13 16 19 22 INPUT VOLTAGE (V) 25 28 3610 G17 10 5 0 0 0.1 0.2 0.3 VFB (V) 0.4 0.5 0.6 3610 G18 3610ff 5 LTC3610 標準的性能特性 帰還リファレンス電圧と温度 2.0 0.62 0.59 INPUT CURRENT (µA) gm (mS) 0.60 1.6 1.4 1.2 0.58 –50 –25 75 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 100 125 0 50 75 25 TEMPERATURE (°C) –25 3610 G19 INTVCCロード・レギュレーション 100 25 15 400 5 0 EXTVCC SWITCH RESISTANCE (Ω) IEXTVCC (mA) 15 10 5 40 10 20 30 INTVCC LOAD CURRENT (mA) 0 400 50 500 3610 G22 600 800 700 FREQUENCY (kHz) 4 2 0 –50 1000 900 –25 0 50 75 25 TEMPERATURE (°C) 1 0 –1 –2 –50 PULL-UP CURRENT –25 0 50 75 25 TEMPERATURE (°C) 100 125 3610 G25 4.5 LATCHOFF ENABLE 4.0 LATCHOFF THRESHOLD 3.5 3.0 –50 –25 75 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 125 3610 G24 UNDERVOLTAGE LOCKOUT THRESHOLD (V) RUN/SS PIN CURRENT (µA) RUN/SS PIN CURRENT (µA) PULL-DOWN CURRENT 100 低電圧ロックアウト・ スレッショルドと温度 5.0 2 3610 G21 6 RUN/SSピン電流と温度 3 0 8 3610 G23 RUN/SSピン電流と温度 30 25 EXTVCCのスイッチ抵抗と温度 –0.20 –0.30 10 20 15 INPUT VOLTAGE (V) 10 20 0 5 3610 G20 0.10 –0.10 10 EXTVCC = 5V IEXTVCCと周波数 0 20 SHUTDOWN 600 25 0.20 ΔINTVCC (%) 30 800 0 125 35 1000 200 1.0 –50 0.30 –0.40 EXTVCC OPEN 1200 1.8 0.61 40 1400 SHUTDOWN CURRENT (µA) FEEDBACK REFERENCE VOLTAGE (V) 入力電流および シャットダウン電流と入力電圧 誤差アンプのgmと温度 100 125 3610 G26 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 –50 –25 75 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 100 125 3610 G27 3610ff 6 LTC3610 ピン機能 PGND（ピン1 、2 、3 、56 、57 、58 、59 、60 、61 、62 、63 、64 、65 ） ：パ ワー・グランド。 このピンをCVCCの （）端子およびCINの （） 端子に近接して接続します。 SW（ピン4、5、6、7、8、9、10、11、26、55、66） ：インダクタへのス イッチ・ノードの接続。 ブートストラップ・コンデンサCBの （） 端子もここに接続します。 このピンは、 グランドよりダイオード の電圧降下分だけ低い電圧からVINまで振幅します。 PVIN （ピン12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、 67 ） ：主入力電源。 このピンは入力コンデンサC INを使ってパ ワーPGNDにデカップリングします。 NC （ピン27） ：接続なし。 SGND（ピン28 、31 、32 、33 、34 、40 、42 、45 、46 、47 、48 、49 、50 、 68） ：信号グランド。 すべての小信号用部品と補償用部品はこ のグランドに接続し、 このグランド自身はPGNDに一点接続し ます。 BOOST（ピン29 ） ：昇圧されたフローティング・ドライバ電源。 VRNG （ピン37） ：電流制限範囲入力。 このピンの電圧は最大谷 電流を調節し、INTVCCからの抵抗分割器により0.5V∼0.7V に設定することができます。 このピンはVRNGピンがグランドに 接続されていると既定で0.7Vになり、標準19Aの電流制限に なります。 ITH （ピン38） ：電流制御スレッショルドおよび誤差アンプの補 償点。電流コンパレータのスレッショルドはこの制御電圧に応 じて増加します。電圧範囲は0V∼2.4Vで、0.8Vがゼロ・センス 電圧（ゼロ電流） に対応します。 FCB （ピン39） ：強制連続入力。軽負荷時に連続同期動作を強 制するにはこのピンをグランドに接続し、軽負荷時に不連続 モードの動作をイネーブルするにはINTVCCに接続し、2次巻 線を使う場合は2次側出力に接続された抵抗分割器に接続し ます。 I ON （ピン41 ） ：オン時間電流入力。VINからこのピンに抵抗を 接続してワンショット・タイマ電流を設定し、 それによってス イッチング周波数を設定します。 ブートストラップ・コンデンサCBの （＋）端子をここに接続しま す。 このピンは、INTVCCよりダイオードの電圧降下分だけ低い 電圧からVIN＋ INTVCCまで振幅します。 VFB （ピン43） ：誤差アンプの帰還入力。 このピンは、誤差アンプ の入力を、VOUTに接続された外部抵抗分割器に接続します。 RUN/SS （ピン30） ：実行制御とソフトスタートの入力。 このピン からグランドに接続したコンデンサにより、 フル出力電流まで のランプ時間（約3秒/μF） および過電流ラッチオフの遅延時間 が設定されます （「アプリケーション情報」 を参照）。 このピン を0.8Vより低い電圧に強制すると、 デバイスがシャットダウン します。 コントローラとゲート・ドライブがEXTVCCから電力供給を受 けるように、 内部スイッチがこのピンをINTVCCへ接続し、 内部 レギュレータをシャットダウンします。 このピンは7Vを超えない ようにし、EXTVCC < VINとします。 VON （ピン35） ：オン時間電圧入力。 オンタイム・コンパレータの INTVCC （ピン53、 54） ：内部5Vレギュレータの出力。 ドライバおよ 電圧トリップ・ポイント。 このピンを出力電圧または出力から の外部抵抗分割器に接続するとオン時間がVOUTに比例し ます。 このピンが接地されているとコンパレータの入力は既定 で0.7Vになり、 このピンがINTVCCに接続されていると既定で 2.4Vになります。VOUTの高いアプリケーションではこのピンを INTVCCに接続し、低いRON値を使います。 EXTVCC （ピン44） ：外部VCC入力。EXTVCCが4.7Vを超えると、 SVIN （ピン51、52） ：内部PWMコントローラ用電源。 び制御回路はこの電圧から電力供給を受けます。最小4.7μF の低ESRタンタル・コンデンサまたはセラミック・コンデンサを 使って、 このピンを電源グランドにデカップリングします。 PGOOD（ピン36 ） ：パワーグッド出力。 オープン・ドレインのロ ジック出力で、 出力電圧がレギュレーション・ポイントの 10% 以内にないと、 グランドに引き下げられます。 3610ff 7 LTC3610 機能図 RON VON ION 35 41 FCB EXTVCC 39 44 SVIN 51, 52 4.7V 0.7V 2.4V + 1µA PVIN – 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 67 0.6V REF 0.6V 5V REG INTVCC + – 53, 54 F 29 VVON tON = (10pF) IION S Q FCNT CB M1 ON SW + ICMP – L1 DB VOUT 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 26, 55, 66 SWITCH LOGIC IREV – SHDN 1.4V VRNG BOOST R 20k + CIN COUT OV M2 + CVCC 37 PGND × (0.5 TO 2) 1, 2, 3, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65 0.7V 36 PGOOD 1 240k + 1V Q2 Q4 UV – Q6 ITHB R2 0.54V 43 Q3 Q1 VFB + R1 OV + – – 0.8V – SS + RUN SHDN 1.2µA EA 27 + – – ×3.3 SGND 28, 31, 32, 33, 34, 40, 42, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 68 0.66V NC 6V + 0.6V 38 ITH 0.4V 30 3610 FD RUN/SS CSS 3610ff 8 LTC3610 動作 メイン制御ループ LTC3610は、固定オン時間、電流モード・アーキテクチャを採 用した、高効率モノリシック同期整流式降圧DC/DCコンバー タです。4V∼24Vの入力電圧範囲で動作し、最大12Aの出力 電流まで安定化出力電圧を与えます。同期パワー・スイッチ を内蔵しているので、効率が向上し、外付けショットキー・ダ イオードは不要です。通常動作では、 トップMOSFETはワン ショット・タイマOSTによって定まる一定時間オンします。 トッ プMOSFETがオフすると、 ボトムMOSFETがオンします。 この オン状態は、電流コンパレータICMPがトリップしてワンショッ ト・タイマが再始動し、次のサイクルが開始されるまで続きま す。 インダクタ電流は、 ボトムMOSFETのオン抵抗を使って、 PGNDピンとSWピンの間の電圧を検出することにより決定さ インダクタの谷電流に対応した れます。ITHピンの電圧により、 コンパレータ・スレッショルドが設定されます。誤差アンプEA は、出力電圧からの帰還信号VFBを内部の0.6Vリファレンス と比較することによってこのITHピンの電圧を調節します。 負荷 電流が増加すると、 リファレンスに比べて帰還電圧が低下しま す。 そのため、I TH電圧は平均インダクタ電流が再び負荷電流 に等しくなるまで上昇します。 軽負荷では、 インダクタ電流はゼロに低下し、 負になることがあ ります。 これは電流反転コンパレータI REVによって検出され、 IREVが次にM2をシャットオフするので(機能図を参照)、 デバ イスは不連続動作に入ります。両方のスイッチはオフ状態に保 たれ、ITH電圧がゼロ電流レベル(0.8V)を超えて新しいサイク ルが開始されるまで、 出力コンデンサが負荷電流を供給しま す。FCBピンを0.6Vより下に下げると、不連続モード動作はコ ンパレータFによってディスエーブルされ、連続同期動作が強 制されます。 動作周波数は、 トップMOSFETのオン時間と、 レギュレーショ ンを維持するのに必要なデューティ・サイクルによって自動的 に決まります。 ワンショット・タイマは理想的なデューティ・サイ クルに比例したオン時間を発生するので、VINが変化しても周 波数をほぼ一定に保ちます。公称周波数は外部抵抗R ONを 使って調節することができます。 過電圧コンパレータOVと低電圧コンパレータUVは、 出力帰 還電圧がレギュレーション・ポイントの両側 10%の範囲を外 れると、PGOOD出力を L へ引き下げます。 さらに、過電圧状 態ではM1はオフし、M2はオンして過電圧状態がなくなるまで オン状態に保たれます。 出力がグランドに短絡されると、 フォールドバック電流制限が 作動します。VFBが低下すると、 バッファされた電流スレッショ ルド電圧ITHBが、Q4とQ6によって設定された1Vレベルへクラ ンプQ3によって引き下げられます。 このため、VFBが0Vに近づ くと、 インダクタの谷電流レベルはその最大値の1/6に低下し ます。 RUN/SSピンを L へ引き下げると、 コントローラをシャットダ ウン状態に強制して、M1とM2の両方をオフします。 ピンを解 放すると、 内部の1.2μA電流源が外部のソフトスタート・コンデ ンサC SSを充電することができます。 この電圧が1.5Vに達する と、 コントローラがオンしてスイッチングを開始しますが、ITH電 圧はRUN/SS電圧よりも約0.6V低い電圧にクランプされます。 CSSが充電し続けると、 ソフトスタートの電流制限は解除され ます。 INTVCC/EXTVCC電源 トップとボトムのMOSFETドライバおよび大部分の内部制御 回路への電力はINTVCCピンから得られます。 トップMOSFET ドライバには、 フローティング・ブートストラップ・コンデンサCB から電力が供給されます。 このコンデンサは、 トップMOSFET がオフしているとき、外部ショットキー・ダイオードDBを通して INTVCCから再充電されます。EXTVCCピンが接地されている と、内部の5V低損失レギュレータがVINからINTV CCに電力 を供給します。EXTVCCが4.7Vを超えると、内部レギュレータ がオフし、内部スイッチがEXTVCCをINTV CCに接続します。 これにより、外部5V電源あるいはコンバータの2次出力のよう なEXTVCCへ接続されている高効率ソースからINTVCCに電 力を供給することができます。 ゲート・ドライブを強化するため に、7Vまでの電圧をEXTVCCに印加することができます。入力 電圧が低くてINTVCCが3.5Vより低くなると、低電圧ロックア ウト回路が、電源スイッチがオンするのを防ぎます。 3610ff 9 LTC3610 アプリケーション情報 LTC3610の基本的なアプリケーション回路がこのデータシー トの最初のページに示されています。外部部品の選択は主に 最大負荷電流で決まります。LTC3610は同期パワーMOSFET のオン抵抗を使ってインダクタ電流を決めます。望みのリップ ル電流量と動作周波数によってインダクタの値も決まります。 最後に、 コンバータに流れ込む大きなRMS電流を扱う能力を 考慮してCINを選択し、 出力電圧リップルおよび過渡特性の仕 様を満たすのに十分なだけESRが低いかを考慮してCOUTを 選択します。 VONとPGOOD LTC3610はオープン・ドレインのPGOOD出力を備えており、 出 力電圧がレギュレーション・ポイントの 10%以内にあることを 示します。LTC3610はV ONピンも備えていますので、 オン時間 を調節することができます。VONピンを H に接続するとRON の値が下がり、V OUTの高いアプリケーションに有用です。 VONピンは、VOUTが変化するアプリケーションで固定周波数 動作を維持するため、 また、負荷電流の変化に伴う小さな周 波数シフトを補正するため、 オン時間を調整する手段も与え ます。 VRNGピンとILIMITの調整 V RNGピンは最大インダクタ谷電流を調整するのに使われ、 LTC3610が供給できる最大平均出力電流を決めます。最大出 力電流は次式で与えられます。 IOUT（MAX）= IVALLEY（MAX）＋1/2 ΔIL, 「標準的性能特性」 の 「最大谷電流リミット IVALLEY（MAX）は とVRNG電圧」 のグラフに示されています。 INTVCCからの外部抵抗分割器を使ってVRNGピンの電圧を 0.5V∼1Vに設定することができます。 または、単にグランドに 接続して0.7Vに相当する既定値に強制することができます。 電流リミットを設定する際には、接合部温度が125℃の最大 定格を超えないようにします。VRNGピンはフロートさせないで ください。 動作周波数 動作周波数の選択には、効率と部品サイズの間のトレードオ フが必要です。低周波数動作はMOSFETのスイッチング損失 を減らして効率を上げますが、 出力リップル電圧を低く押さえ るには、大きなインダクタンスや容量を必要とします。 LTC3610のアプリケーションの動作周波数は、 トップMOSFET スイッチのオン時間tONを制御するワンショット・タイマによって 事実上決定されます。 オン時間は、 次式に従って、 IONピンへ流 れ込む電流とVONピンの電圧によって設定されます。 tON = VVON (10pF ) IION 抵抗RONをVINからIONピンに接続すると、 VINに反比例するオ ン時間が得られます。IONピンから流れ出す電流は次のとおり です。 IION = VIN RON このため、降圧コンバータの場合、入力電源が変化してもほぼ 一定の周波数動作になります。 f= VOUT [ HZ ] VVON RON(10pF ) 出力電圧が変化しても周波数を一定に保つには、VONピンを V OUTに接続するか、 またはV OUT > 2.4VのときはV OUTから の抵抗分割器に接続します。VONピンには内部クランプが備 わっており、 ワンショット・タイマへの入力を制限します。 このピ ンが0.7Vより低い電圧に接続されていると、 ワンショットへの 入力は0.7Vにクランプされます。同様に、 このピンが2.4Vより 高い電圧に接続されていると、 この入力は2.4Vにクランプされ ます。VOUTが高いアプリケーションでは、 コンパレータの入力 が2.4VになるようにV ONをINTVCCに接続するとRONの値が 低くなります。 いくつかの一般的な出力電圧について、RONとス イッチング周波数の関係を図1aと図1bに示します。 3610ff 10 LTC3610 アプリケーション情報 SWITCHING FREQUENCY (kHz) 1000 VOUT = 3.3V VOUT = 1.5V 100 100 VOUT = 2.5V 1000 RON (kΩ) 10000 3610 F01a 図1a. スイッチング周波数とRON （VON = 0V） SWITCHING FREQUENCY (kHz) 1000 VOUT = 12V VOUT = 5V VOUT = 3.3V 最小オフ時間とドロップアウト動作 最小オフ時間tOFF（MIN）は、LTC3610がボトムMOSFETをオ ンし、電流コンパレータをトリップしてこのMOSFETを再度オ フすることができる最小時間です。 この時間は普通約250ns です。最小オフ時間の制約により、最大デューティ・サイクルは tON（t / ON＋tOFF（MIN）） に制限されます。 たとえば入力電圧が 低下したために最大デューティ・サイクルに達すると、出力は 安定化された状態から外れてしまいます。 ドロップアウトを避 けるための最小入力電圧は次のとおりです。 VIN(MIN) = VOUT 100 100 1000 RON (kΩ) 10000 tON + tOFF(MIN) tON 最大デューティ・サイクルと周波数のプロットを図3に示しま す。 3610 F01b （VON = INTVCC） 図1b.スイッチング周波数とRON IONピンの電圧は約0.7Vなので、 このピンへ流れ込む電流は、 （特に入力電圧が低いアプリケーションでは）VINに正確に反 比例することはありません。 この誤差を補正するため、IONピン から5V INTVCC電源に追加抵抗RON2を接続すると、 周波数 がさらに安定します。 RON2 = ティ・サイクルが増加します。電流の増加に応じてオン時間を わずかに長くすることにより、固定周波数動作を維持すること ができます。 これはITHピンからVONピン、 さらにVOUTへと接続 された抵抗分割器を使って実現されます。必要な値は特定の アプリケーションの寄生抵抗に依存します。妥当な出発点と しては、図2aに示されているように、I THピンの電圧変化の約 25%をVONピンに与えます。 スイッチング周波数で生じるITHの 変動をフィルタで除去するため、 コンデンサをVONピンに接続 します。ITHの抵抗負荷により誤差アンプのDC利得が減少し、 ロード・レギュレーションが劣化しますが、 これは図2bのよう にPNPエミッタ・フォロワを使って避けることができます。 5V RON 0.7 V 負荷電流の変化も周波数のずれを引き起こします。MOSFET スイッチとインダクタの寄生抵抗がインダクタンスの両端の 実効電圧を下げるので、 負荷電流が増加するにつれてデュー 出力電圧の設定 LTC3611は、図6に示されているように、帰還ピンVFBと信号グ ランドの間に0.6Vのリファレンス電圧を発生します。 出力電圧 は次式に従って抵抗分割器によって設定されます。 ⎛ R2 ⎞ VOUT = 0.6V ⎜ 1+ ⎟ ⎝ R1⎠ 周波数応答を改善するには、 フィードフォワード・コンデンサ C1を使うこともできます。VFBラインはインダクタやSWトレース などのノイズ源から離して配線するように十分注意してくださ い。 3610ff 11 LTC3610 アプリケーション情報 RVON1 30k VOUT CVON 0.01µF RVON2 100k RC VON LTC3610 妥当な出発点として、IOUT（MAX）の約40%のリップル電流を選 択します。最大VINで最大リップル電流が発生します。 リップル 電流が規定された最大値を超えないように保証するには、次 式に従ってインダクタンスを選択します。 ITH CC (2a) RVON1 3k VOUT 10k INTVCC CVON 0.01µF RVON2 10k RC Q1 2N5087 ⎛ VOUT ⎞ ⎛ VOUT ⎞ L=⎜ ⎟ ⎜ 1− ⎟ ⎝ f ∆IL(MAX) ⎠ ⎝ VIN(MAX) ⎠ VON LTC3610 ITH CC 3610 F02 (2b) 図2. 負荷電流の変化にともなう周波数シフトの補正 SWITCHING FREQUENCY (MHz) 2.0 1.5 DROPOUT REGION 0.5 0 0.25 0.50 0.75 DUTY CYCLE (VOUT/VIN) Lの値が求まったら、次にインダクタの種類を選択します。高 効率コンバータは低価格の鉄粉コアに見られるコア損失は 一般に許容できません。高電流、低電圧アプリケーション用 に設計された多種のインダクタが、 スミダ電機、 パナソニック、 Coiltronics、 Coilcraft、 東光などのメーカーから入手できます。 CINとCOUTの選択 入力コンデンサCINは、 トップMOSFETのドレインのところで方 形波電流をフィルタするのに必要です。最大RMS電流を扱え るサイズの低ESRコンデンサを使います。 IRMS ≅IOUT(MAX) 1.0 0 す。 ただし、 これを達成するには大きなインダクタが必要です。 部品のサイズ、効率および動作周波数の間にはトレードオフ が必要です。 1.0 3610 F03 図3. 最大スイッチング周波数とデューティ・サイクル インダクタの選択 望みの入力電圧と出力電圧が与えられると、 インダクタ値と動 作周波数によってリップル電流が決まります。 ⎛V ⎞⎛ V ⎞ ∆IL = ⎜ OUT ⎟ ⎜ 1− OUT ⎟ VIN ⎠ ⎝ f L ⎠⎝ VOUT VIN VIN –1 VOUT この式はVIN = 2VOUTで最大値をとり、 IRMS = IOUT（MAX）/2と なります。大きく変化させてもそれほど状況が改善されないた め、一般にはこの単純なワーストケース条件が設計に使用さ れます。 コンデンサのメーカーの規定するリップル電流定格は 多くの場合2000時間だけの寿命試験に基づいているので、 コ ンデンサをさらにディレーティングすることを推奨します。 COUTの選択は、電圧リップルおよび負荷ステップ過渡を小さ くするために必要なESRによって主に決まります。 出力リップル ΔVOUTは、 ほぼ次式のように限定されます。 ⎛ 1 ⎞ ∆VOUT ≤ ∆IL ⎜ ESR + ⎟ 8fCOUT ⎠ ⎝ リップル電流が小さいと、 インダクタのコア損失、 出力コンデン サのESR損失、 さらに出力電圧リップルが減少します。効率が 最高の動作は低周波数でリップル電流が小さいとき得られま 3610ff 12 LTC3610 アプリケーション情報 ΔILは入力電圧とともに増加するので、 出力リップルは最大入 力電圧のとき最大になります。通常、ESRの必要条件が満たさ れると、 その容量はフィルタリングに関して妥当であり、必要な RMS電流定格をもっています。 ESRおよびRMS電流処理の必要条件を満たすには、並列に 配置した複数のコンデンサが必要になることがあります。乾式 タンタル、特殊ポリマー、 アルミ電解およびセラミックの各コン デンサはすべて表面実装パッケージで入手できます。特殊ポ リマー・コンデンサはESRが非常に低いのですが、他のタイプ に比べて容量密度が低くなります。 タンタル・コンデンサは最 高の容量密度をもっていますが、 スイッチング電源に使うため にサージテストされているタイプだけを使うことが重要です。 アルミ電解コンデンサのESRはかなり大きいのですが、 リップ ル電流定格および長期信頼性に対して配慮すれば、 コストに 敏感なアプリケーションに使うことができます。 セラミック・コ ンデンサは優れたESR特性をもっていますが、電圧係数が高 く可聴圧電効果を示すことがあります。 トレースインダクタンス をともなったセラミック・コンデンサはQが高く、大きなリンギン グを引き起こすことがあります。入力コンデンサとして使うとき は、突入電流とスイッチングによるリンギングがパワースイッチ とコントローラに対する過電圧の危険を生じないように注意 を払う必要があります。入力電圧過渡を減衰させるため、ESR が0.5Ω∼2Ωの範囲の5μF∼50μFの小型アルミ電解コンデン サを追加します。 高性能スルーホール・コンデンサを使うことも できますが、 リード・インダクタンスの影響を減らすため、追加 のセラミック・コンデンサを並列に接続することを推奨します。 トップMOSFETドライバの電源（CB、DB） BOOSTピンに接続した外部ブートストラップ・コンデンサC B は、 トップサイドMOSFETのゲート・ドライブ電圧を供給しま す。 このコンデンサは、 スイッチ・ノードが L のとき、 INTVCCか らダイオードDBを通して充電されます。 トップMOSFETがオン すると、 スイッチ・ノードはVINまで上昇し、BOOSTピンはおよ そVIN＋INTVCCまで上昇します。 ブースト・コンデンサはトップ MOSFETが必要とするゲート電荷の約100倍の電荷を蓄積す る必要があります。 ほとんどのアプリケーションでは、0.1μF∼ 0.47μFのX5RまたはX7Rの誘電体のコンデンサが適していま す。 不連続モードの動作とFCBピン FCBピンは、 インダクタ電流が反転するときボトムMOSFETが オン状態に留まるかどうかを決定します。 このピンを0.6Vのス レッショルドよりも高い電圧に接続すると、不連続動作がイ ネーブルされ、 その場合、 インダクタ電流が反転するとボトム MOSFETはオフします。電流が反転して不連続動作が始まる 負荷電流の値はインダクタ・リップル電流に依存し、VINの変 化とともに変動します。FCBピンを0.6Vのスレッショルドよりも 低い電圧に接続すると、連続同期動作を強制し、軽負荷で電 流が反転するのを許し、高周波数動作を維持します。 ロジック入力を与えて連続動作を強制するだけでなく、FCBピ ンは、1次側が不連続モードで動作しているとき、 フライバック 図4に 巻線出力を維持する手段を与えます。 2次出力VOUT2は、 示すように、 通常、 トランスの巻数比Nによって設定されます。 た だし、 1次負荷電流が軽いため、 コントローラが不連続モードに 入ってスイッチングを停止すると、VOUT2は低下します。VOUT2 からFCBピンへ接続された外部抵抗分割器は最小電圧VOUT2 を設定します。 この最小電圧より低い電圧では、 VOUT2が （MIN） その最小値を超えるまで連続動作が強制されます。 ⎛ R4 ⎞ VOUT2(MIN) = 0.6V ⎜ 1+ ⎟ ⎝ R3 ⎠ フォールト状態:電流制限とフォールドバック LTC3610には電流モード・コントローラが備わっており、定常 状態の動作時だけでなく、過渡においても本来的にサイクル ごとにインダクタ電流を制限します。 グランドへの短絡が発生 したとき電流をさらに制限するため、LTC3610にはフォールド バック電流制限機能が備わっています。 出力が25%以上低下 すると、 最大センス電圧はその最大値の約1/6まで次第に低下 します。 3610ff 13 LTC3610 アプリケーション情報 SW GND 13 14 15 SGND SVIN SGND SVIN INTVCC SW INTVCC PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND LTC3610 SW SGND SW FCB SW ITH PVIN VRNG PVIN PGOOD PVIN VON PVIN SGND PVIN SGND PVIN 16 ION 48 47 46 45 44 43 42 R4 41 40 OPTIONAL EXTVCC CONNECTION 5V < VOUT2 < 7V 39 38 37 R3 36 35 34 33 SGND 12 SGND SW SGND CIN + VIN SW RUN/SS 11 VFB BOOST 10 SW SGND 9 EXTVCC NC 8 SGND SW SW 7 SW PVIN 6 SGND PVIN 5 PGND PVIN T1 1:N SGND PVIN COUT + SGND PGND PVIN 4 PGND PVIN 3 • VOUT1 + • CSEC 1µF 2 PVIN 1 PVIN IN4148 VOUT2 PGND 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3610 F04 SGND SW 図4. 補助出力ループとEXTVCC接続 INTVCCレギュレータとEXTVCC接続 内部Pチャネル低損失レギュレータは、LTC3610のドライバと 内部回路に電力を供給する5V電源を形成します。INTVCCピ ンは50mA RMSまで供給することができ、最小4.7μFのタンタ ル・コンデンサまたはセラミック・コンデンサを使ってグランド にバイパスする必要があります。MOSFETゲート・ドライバが 必要とする大きな過渡電流を供給するには、十分なバイパス が必要です。 EXTV CCピンを使って、通常動作時に出力または別の外部 ソースからMOSFETゲート・ドライブとコントローラに電力を 供給することができます。EXTVCCピンが4.7Vよりも高いとき は常に内部5Vレギュレータはシャットオフし、内部の50mA のPチャネル・スイッチがEXTV CCピンをINTV CCに接続し ます。EXTV CCピンが4.5Vより低くなるまで、INTV CC 電力 はEXTV CCから供給されます。7Vを超える電圧をEXTV CC に印加しないで、EXTV CC ≤ V INとなるようにしてください。 EXTVCCの可能な接続方法を以下に列挙します。 1. EXTVCCをグランドに接続します。INTVCCは常に内部5Vレ ギュレータから電力を供給されます。 2. EXTVCCを外部電源に接続します。MOSFETゲート・ドライ ブの必要条件（標準5V） を満たす高効率電源により、全体 の効率を上げることができます。 3. EXTV CCを出力から得られるブースト・ネットワークに接続 します。低電圧の出力は、 チャージポンプやフライバック巻 線を使って4.7Vより高い電圧に昇圧することができます。昇 圧された出力電源が利用可能になるまで、 システムは内部 リニア・レギュレータを使って起動します。 RUN/SSピンを使ったソフトスタートとラッチオフ RUN/SSピンは、 ソフトスタートおよび過電流ラッチオフ用タイ マだけでなく、LTC3610をシャットダウンする手段を与えます。 RUN/SSピンを0.8Vより低い電圧に引き下げると、LTC3610を 低消費電流（I Q < 30μA） のシャットダウン状態にします。 この ピンを解放すると、内部の1.2μA電流源が外部のタイミング・ コンデンサC SSを充電することができます。RUN/SSが完全に グランドまで引き下げられていると、起動するまでにおよそ次 のような遅延が生じます。 tDELAY = 1.5V C = (1.3s/μF ) CSS 1.2μA SS 3610ff 14 LTC3610 アプリケーション情報 RUN/SSの電圧が1.5Vに達すると、ITHが約0.9Vにクランプさ れた状態でLTC3610は動作を開始します。RUN/SS電圧が3V まで上昇するにつれ、ITHに対するクランプはその2.4Vの全範 囲が利用できるまで上昇します。 これにはさらに1.3s/μFの時 間がかかり、 その間、出力が最終値の75%に達するまで負荷 電流はフォールドバックされます。 コントローラが起動し、 出力コンデンサ （C SS） を充電するのに 十分な時間が経過した後、C SSは短絡タイマとして使われま す。RUN/SSピンが4Vを超えるまで充電された後、出力電圧 が安定化電圧の75%より下まで低下すると、短絡が発生した とみなされます。 すると、1.8μAの電流によってC SSが放電し始 めます。RUN/SSピンが3.5Vまで低下するまでフォールト状態 が続くと、 コントローラは両方のパワーMOSFETをオフし、 コ ンバータを永続的にシャットダウンします。動作を再開するに は、RUN/SSピンをアクティブにグランドまで引き下げる必要が あります。 ソフトスタート・タイミング・コンデンサCSSを十分大きくして、 CSSが4Vのスレッショルドに達するまでに出力が確実に安定 化するようにすることが、過電流保護タイマにとって必要です。 これは一般に出力容量、出力電圧および負荷電流特性に依 存します。最小ソフトスタート・コンデンサは次式から推算でき ます。 （10−4 [F/V s]） CSS > COUT VOUT RSENSE 一般に0.1μFあれば十分過ぎるほどです。 過電流ラッチオフ動作は常に必要なわけではなく、望ましいわ けでもありません。負荷電流は短絡時に電流フォールドバッ ク回路によって既に制限されており、 ラッチオフ動作はトラ ブルシューティング時に邪魔になることがあります。 この機能 は、5μAを超えるプルアップ電流をRUN/SSピンに追加するこ とによって無効にすることができます。 この追加電流によって フォールト時にCSSの放電が防がれ、 さらにソフトスタート時 間が短縮されます。図5aに示すように、VINに抵抗を使うのは 簡単ですが、 シャットダウン電流がいくらか増加します。図5b に示すように、INTVCCに抵抗を使うと追加のシャットダウン 電流は除かれますが、CSSを分離するのにダイオードが必要で す。 どんなプルアップ・ネットワークも、RUN/SSをラッチオフ回 路の4.2Vの最大スレッショルドよりも高い電圧に引き上げるこ とができなければならず、4μAの最大放電電流を凌駕すること ができなければなりません。 INTVCC RSS* VIN 3.3V OR 5V D1 RUN/SS RSS* D2* RUN/SS 2N7002 CSS CSS 3610 F05 *過電流ラッチオフを 無効にするためのオプション (5a) (5b) 図5. ラッチオフを無効にしたRUN/SSピンのインタフェース 効率に関する検討事項 スイッチング・レギュレータのパーセント効率は、 出力電力を入 力電力で割って100%を掛けたものに等しくなります。個々の 損失を解析して、効率を制限する要素がどれであり、 また何が 変化すれば最も効率が改善されるかを判断できる場合がよく あります。回路内の電力を消費するすべての要素で損失が生 じますが、LTC3610の回路の損失の大部分は4つの主な損失 要因によって生じます。 1. DCのI2R損失。 これは、 MOSFETの内部抵抗、 インダクタ、 お よびPCボードのトレースの各抵抗成分から生じ、大きな出 力電流で効率を低下させます。連続モードでは、平均出力 電流はLを流れますが、 トップMOSFETとボトムMOSFETの 間でこま切れにされます。1個のMOSFETのDC I2R損失は 単に[RDS（ON）＋RL] • IOによって決定することができます。 2. 遷移損失。 この損失は、 スイッチ・ノードが遷移するとき、 トップMOSFETが短時間飽和領域に留まることから生じま す。 これは、入力電圧、 負荷電流、 ドライバ強度、MOSFET容 量などの要因に依存します。20Vを超える入力電圧ではこ の損失が大きくなり、次式を使って推算できます。 遷移損失 ≅（1.7A–1）VIN2 IOUT CRSS f 3. INTVCC電流。 これはMOSFETドライバ電流と制御電流の 和です。 この損失は、 出力から得られる昇圧ネットワークま たは （利用可能であれば）代替電源のような高効率ソース から、EXTV CCを通してINTVCC電流を供給することにより 減少させることができます。 3610ff 15 LTC3610 アプリケーション情報 4. C IN 損失。入力コンデンサはレギュレータへ流れる大きな RMS入力電流をフィルタリングするという困難な役目を 担っています。 このコンデンサは、AC I2R損失を最小にする ためにESRが非常に小さくなければならず、RMS電流が上 流でヒューズやバッテリ内の追加損失を生じないように容 量が十分大きくなければなりません。 C OUTのESR損失、 デッドタイム時のショットキー・ダイオード D1の導通損失、 インダクタのコア損失など、他の損失は一般 に2%未満の追加損失です。 効率を改善するための調整を行うとき、入力電流は効率の変 化の最良の指標です。変更を加えて入力電流が減少すれば、 効率は向上しています。入力電流に変化がなければ効率にも 変化がありません。 過渡応答のチェック レギュレータのループ応答は負荷過渡応答を見てチェック することができます。スイッチング・レギュレータは負荷電流 ステップに対して応答するのに数サイクルを要します。負荷ス テップが生じると、VOUTは直ちに （ΔILOAD） （ESR） に等しい量 だけシフトします。 ここで、ESRはCOUTの等価直列抵抗です。 また、ΔILOADにより、COUTが充電または放電し始めるので、 レ ギュレータがVOUTをその定常状態の値に戻すのに使う帰還 誤差信号が生じます。 この回復時間の間、安定性に問題があ ることを示すオーバーシュートやリンギングがないかV OUTを モニタすることができます。図6に示されているITHピンの外部 部品により、大部分のアプリケーションに対して適切な補償 が実現されます。 スイッチング制御ループ理論の詳細について は、 「アプリケーションノート76」 を参照してください。 設計例 設計例として、次の仕様の電源を取り上げます。V IN = 5V∼ 24V（公称12V）、VOUT = 2.5V 5%、IOUT（MAX）= 12A、f = 550kHz。最初に、VON = VOUTでタイミング抵抗を計算します。 RON = 1 = 182k (550kHz )(10pF ) 次に、最大VINで約40%のリップル電流になるようにインダクタ を選択します。 L= 0.82μHの標準値を選択すると、最大リップル電流は次のよう になります。 ∆IL = ⎛ 2.5V ⎞ 2.5V ⎜ 1– ⎟ = 4.4A (550kHz )(0.82μH) ⎝ 12V ⎠ 次に、V RNG 電圧を設定し、I LIMITをチェックします。V RNGを 0.5Vに接続すると標準電流リミットが16Aに設定され、VRNG をGNDに接続すると標準電流が約19Aになります。85℃で約 5AのRMS電流定格に対してCINが選ばれています。 出力コン デンサは、 インダクタ・リップル電流および負荷ステップによる 出力電圧の変化を最小にするため、0.013Ωの低ESRのものが 選択されています。 リップル電圧は次のように小さくなります。 ΔVOUT（RIPPLE） = ΔIL（MAX） （ESR） =（4.4A） （0.013Ω）= 57mV ただし、0A∼10Aの負荷ステップにより、 出力は最大次のよう に変化します。 ΔVOUT（STEP）= ΔILOAD （ESR）=（10A） （0.013Ω）= 130mV 出力リップルへのESLの影響を最小にするため、 オプションの 22μFセラミック出力コンデンサが含まれています。完全な回路 を図6に示します。 SWのリンギングを低減する方法 どんなスイッチング・レギュレータでも、特に入力電圧が高い 場合には、SWノードに電圧リンギングが発生します。 リンギン グの振幅と持続時間は、 スイッチング速度（ゲートドライブ）、 レイアウト （寄生インダクタンス）、MOSFET出力容量に応じて 変動します。 このリンギングは、全体のEMI、 ノイズ、高周波リッ プルの要因となります。 リンギングを低減する1つの方法は、 レイアウトを最適化することです。適切なレイアウトを行うこと により、寄生インダクタンスは最小になります。 また、SWから GNDにRCスナバを付加するのも、 リンギングを低減する効果 的な方法です。最後に、BOOSTピンに直列に抵抗を付加する と、MOSFETのターンオン・スルーレートが遅くなり、 リンギン グが減衰しますが、代償として効率が低下します。 デバイスは PCBやボンディングワイヤのインダクタンスによって高周波過 渡からバッファされているので、通常、 リンギング自体はコント ローラの信頼性に対して問題とはならないことに注意してくだ さい。 ⎛ 2.5V ⎞ 2.5V ⎜ 1− ⎟ = 0.86µH (550kHz ) (0.4)(12A ) ⎝ 28V ⎠ 3610ff 16 LTC3610 アプリケーション情報 INTVCC CVCC 4.7µF 6.3V GND CF 0.1µF 25V SW RF1 1Ω VIN 11 VIN VIN 5V TO 24V C6 10µF 35V + (OPTIONAL) 12 13 14 15 16 SGND SVIN SGND SVIN INTVCC SW PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND INTVCC ION LTC3610 SW SGND SW FCB SW ITH PVIN VRNG PVIN PGOOD PVIN VON PVIN SGND PVIN PVIN CIN 10µF 35V 3× GND SGND SW 48 47 46 EXTVCC C4 0.01µF R1 9.5k 1% 45 44 43 C1 (OPTIONAL) R2 30.1k 1% (OPTIONAL) C2 VOUT RON 182k 1% 42 41 40 CON 0.01µF 39 VIN (OPTIONAL) R5 31.84k 38 CC1 470pF 37 36 R3 0Ω 35 RPG1 100k 34 33 SGND 10 SW SGND 9 VFB RUN/SS 8 SW BOOST (OPTIONAL) GND EXTVCC SGND 7 SGND SW NC 6 SW SW 5 PVIN L1 0.8µH PVIN + SGND PVIN COUT1 220µF 2× PGND PVIN C5 22µF 6.3V SGND PVIN 4 SGND PGND PVIN 3 VOUT 2.5V AT 12A PGND PVIN 2 PVIN 1 PGND 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 INTVCC C3 CC2 100pF (OPTIONAL) RVON 0Ω VOUT 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 SGND SW CIN: TAIYO YUDEN GMK325BJ106MM-B COUT: SANYO 10TPE220ML L1: CDEP85NP-R80MC-50 C5: MURATA GRM31CR60J226KE19 INTVCC DB CMDSH-3 RSS1 510k CB1 0.22µF CSS 0.1µF 3610 F06 VIN (OPTIONAL) SW 図6. 設計例:5V∼24Vの入力から2.5V/12A （550kHz） PCボードのレイアウトのチェックリスト PCボードのレイアウトを行うときは、下に示されている2つの手 法のどちらかに従ってください。簡単なPCボードのレイアウト には専用のグランド・プレーン層が必要です。 さらに、高電流 の場合、 パワー部品の熱を逃がすのを助けるために多層基板 を推奨します。 • グランド・プレーン層にはトレースがあってはならず、 LTC3610の置かれている層にできるだけ近くします。 • CINとCOUTを全て一箇所に密集させ、LTC3610の近くに配 置します。 いくつかの部品は基板のボトム側に配置するとう まく配置できることがあります。 • LTC3610のSGNDとPGNDを含むグランド接続は、 グランド・ プレーンに直結するビアを使って行います。 パワー部品には 大きなビアを複数使います。 • MOSFETの冷却力を改善し、EMIを低く抑えるためにスイッ （SW） には小さなプレーンを使います。 チ・ノード • 十分な電圧フィルタリングを維持し、電力損失を低く抑える ため、VINとVOUTにはプレーンを使います。 • 全ての層の全ての未使用領域を銅で覆います。銅で覆うと 電力部品の温度上昇が小さくなります。 これらの銅領域は DCネット （VIN、VOUT、GNDまたはシステム内の他のDCレー ル） に接続します。 • 小信号部品はLTC3610の近くに配置します。 3610ff 17 LTC3610 アプリケーション情報 CVCC SW 15 SGND SVIN SGND SVIN INTVCC SW INTVCC PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND LTC3610 SW SGND SW FCB SW ITH PVIN VRNG PVIN PGOOD PVIN VON PVIN SGND PVIN PVIN 16 ION 48 47 46 45 R1 44 R2 43 42 41 RON 40 39 RC 38 CC1 37 36 35 34 CC2 33 SGND 14 SW SGND CIN SGND RUN/SS 13 SW BOOST 12 VFB SGND 11 EXTVCC SW NC 9 10 SW SW VOUT SGND PVIN 8 SW PVIN 7 SGND PVIN 6 PGND PVIN COUT 5 SGND PVIN 4 SGND PGND PVIN 3 PVIN 2 PGND PVIN 1 PGND 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 DB CB CSS RF 3610 F07 図7. LTC3610のレイアウト図 グランド・プレーンなしでプリント基板をレイアウトするときは、 コントローラの適切な動作を保証するため、次のチェックリス トを使ってください。 これらの項目は図7にも示されています。 • 信号グランドと電源グランドを分離します。全ての小信号部 品は一点でSGNDピンに戻します。 この一点はPGNDピンに 接続します。 このコ • 入力コンデンサCINはデバイスに近づけて接続します。 ンデンサはMOSFETのAC電流を担います。 • 高いdV/dTのSW、BOOSTおよびTGの各ノードは敏感な小 信号ノードから離します。 • INTVCCデカップリング・コンデンサCVCCは、INTVCCピンお よびPGNDピンに近づけて接続します。 • トップ・ドライバ・ブースト・コンデンサCBは、BOOSTピンおよ びSWピンに近づけて接続します。 • VINピンのデカップリング・コンデンサC Fは、V INピンおよび PGNDピンに近づけて接続します。PGND） 3610ff 18 LTC3610 標準的応用例 3.3V入力から1.5V/12A （750kHz） INTVCC CVCC 4.7µF 6.3V GND VIN2 = 5V CF 0.1µF 25V SW 11 VIN VIN 3.3V C6 10µF 35V + (OPTIONAL) 12 13 14 15 16 SGND SVIN SGND SVIN INTVCC SW PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND INTVCC ION LTC3610 SW SGND SW FCB SW ITH PVIN VRNG PVIN PGOOD PVIN VON PVIN SGND PVIN PVIN CIN 10µF 3× GND SGND SW 48 47 46 EXTVCC C4 0.01µF R1 20.43k 1% 45 44 43 C1 (OPTIONAL) R2 30.1k 1% (OPTIONAL) C2 VOUT RON 113k 1% 42 41 40 CON 0.01µF (OPTIONAL) 39 38 VIN R5 11.15k CC1 470pF 37 36 35 RPG1 100k 34 33 CC2 100pF INTVCC (OPTIONAL) SGND 10 SW SGND 9 VFB RUN/SS 8 SW BOOST (OPTIONAL) GND EXTVCC SGND 7 SGND SW NC 6 SW SW 5 PVIN L1 0.36µH PVIN + SGND PVIN COUT1 220µF 2× PGND PVIN C5 22µF 6.3V SGND PVIN 4 SGND PGND PVIN 3 VOUT 1.5V AT 12A PGND PVIN 2 PVIN 1 PGND 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 RVON VOUT 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 SGND CB1 0.22µF CIN: TAIYO YUDEN TMK432BJ106MM COUT1: SANYO 10TPE220ML L1: TOKO FDH1040-36M C5: TAIYO YUDEN JMK316BJ226ML-T INTVCC RSS1 510k CSS 0.1µF (OPTIONAL) CVON 3610 TA02 VIN (OPTIONAL) 3610ff 19 LTC3610 標準的応用例 5V∼24Vの入力から1.2V/12A （550kHz） INTVCC CVCC 4.7µF 6.3V GND CF 0.1µF 25V SW RF1 1Ω VIN VIN VIN 5V TO 24V C6 10µF 35V + (OPTIONAL) 12 13 14 15 16 SGND SVIN SGND SVIN INTVCC SW INTVCC PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND LTC3610 SW SGND SW FCB SW ITH PVIN VRNG PVIN PGOOD PVIN VON PVIN SGND PVIN PVIN CIN 10µF 25V 3× GND ION 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 CB1 0.22µF C5: TAIYO YUDEN JMK316BJ226ML-T CIN: TAIYO YUDEN TMK432BJ106MM COUT1: SANYO 10TPE220ML L1: WURTH 744310055 INTVCC DB CMDSH-3 48 47 46 EXTVCC C4 0.01µF R1 30k 1% 45 44 C2 VOUT (OPTIONAL) 43 RON 301k 1% 42 41 40 CON 0.01µF (OPTIONAL) 39 38 VIN R5 31.84k CC1 470pF 37 36 35 RPG1 100k 34 33 CC2 100pF INTVCC RVON VOUT SGND SGND RSS1 510k CSS 0.1µF (OPTIONAL) R2 30.1k 1% C1 SGND 11 SGND SW SGND 10 SW RUN/SS 9 VFB BOOST 8 SW SGND 7 (OPTIONAL) GND EXTVCC NC 6 SW SW 5 PVIN L1 0.52µH SGND PVIN + SGND SW PVIN COUT1 220µF 2× PGND PVIN C5 22µF 6.3V SGND PVIN 4 SGND PGND PVIN 3 VOUT 1.2V AT 12A PGND PVIN 2 PVIN 1 PGND 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 (OPTIONAL) CVON 3610 TA03 VIN (OPTIONAL) 3610ff 20 LTC3610 標準的応用例 5V∼24Vの入力から1.8V/12A 全てセラミック （1MHz） INTVCC CVCC 4.7µF 6.3V GND CF 0.1µF 25V SW RF1 1Ω VIN CIN 10µF 25V 3× VIN 12 13 14 15 16 SGND SVIN SGND SVIN INTVCC SW PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND INTVCC SGND SW FCB SW ITH PVIN VRNG PVIN PGOOD PVIN VON PVIN SGND PVIN PVIN VIN 5V TO 24V ION LTC3610 SW 48 47 46 EXTVCC C4 0.01µF R1 10k 1% 45 44 43 C1 (OPTIONAL) (OPTIONAL) R2 20k 1% C2 VOUT RON 102k 1% 42 41 40 CON 0.01µF (OPTIONAL) 39 38 VIN R5 18.7k CC1 560pF 37 36 35 RPG1 100k 34 33 CC2 100pF INTVCC (OPTIONAL) SGND 11 SGND SW SGND 10 SW RUN/SS 9 VFB BOOST 8 SW SGND (OPTIONAL) GND EXTVCC NC 7 SGND SW SW 6 SW PVIN 5 PVIN L1 0.47µH SGND PVIN COUT 100µF 2× PGND PVIN C5 22µF 6.3V SGND PVIN 4 SGND PGND PVIN 3 VOUT 1.8V AT 12A PGND PVIN 2 PVIN 1 PGND 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 RVON VOUT 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 SGND CB1 0.22µF COUT: TAIYO YUDEN JMK325BJ107MY L1: TOKIN MPLC0730 C5: TAIYO YUDEN JMK316BJ226ML-T INTVCC DB CMDSH-3 RSS1 510k CSS 0.1µF (OPTIONAL) CVON 3610 TA04 VIN (OPTIONAL) 3610ff 21 aaa C 2x 2.04 1.81 1.30 2.98 3.60 PIN 1 0.30 – 0.50 0.87 3.85 3.99 1.42 1.17 1.39 推奨半田パッド・レイアウト 上面図 4.53 3.50 3.30 0.50 上面図 2.30 0.20 – 0.30 0.95 0.30 (2x) 0.53 (2x) 3.30 2.01 4.10 1.92 1.19 9.00 BSC B 3.06 // ccc C 0.90 0.10 0.20 REF 0.00 – 0.05 5 シーティング・プレーン 3.06 4.10 1.92 2.01 33 3.30 48 1.19 0.20 – 0.30 32 0.95 0.30 (2x) 0.53 (2x) 0.15 0.10 0.10 bbb ccc 平坦度は端子および他の全ての表面メタル部分に適用される 6 許容誤差 寸法bはメタル端子に適用され、 端子の先端から 0.15mm∼0.30mmの間で測定される aaa 1.42 3.85 3.99 4.53 3.50 3.30 0.50 底面図 （底面のメタル部分の詳細） 5 記号 1.39 1.17 49 50 51 52 53 54 NOTE： 1. 寸法と許容誤差はASME Y14.5M-1994に適合 2. 全ての寸法はミリメートル、 角度は度 （） 3. Nは端子の総数 4. 端子#1の位置の識別記号と端子の付番の表記法は JEDEC刊行の95 SPP-002に準拠 6 NX 0.08 C NX b bbb M C A B 22 aaa C 2x パッ PAD ド1の 1 コーナー CORNER 9.00 BSC A （Reference LTC DWG # 05-08-1812 Rev A） WPパッケージ 64ピンQFNマルチパッド （9mm 9mm） 17 0.87 64 1.30 2.04 1.81 WP64 QFN REV A 0707 16 3.60 2.98 0.30 – 0.50 1 LTC3610 パッケージ 3610ff LTC3610 改訂履歴 （Rev Fよりスタート） REV 日付 概要 ページ番号 F 07/10 Iグレード・バージョンを追加、 データシート全体に反映 1～24 3610ff リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は一切負い ません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料はあくまでも参考資 料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。 23 LTC3610 標準的応用例 14V∼24Vの入力から12V/5 （500kHz） CVCC 4.7µF 6.3V INTVCC CF 0.1µF 25V SW GND RF1 1Ω VIN VIN VIN 14V TO 24V CIN 10µF 25V 3× C6 10µF 35V + GND 12 13 14 15 16 SGND SVIN SGND SVIN INTVCC SW INTVCC PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND LTC3610 SW SGND SW FCB SW ITH PVIN VRNG PVIN PGOOD PVIN VON PVIN SGND PVIN PVIN (OPTIONAL) ION 48 47 46 EXTVCC C4 0.01µF R1 1.58k 1% 45 44 43 C1 (OPTIONAL) R2 30.1k 1% (OPTIONAL) C2 VOUT RON 1M 1% 42 41 40 CON 0.01µF (OPTIONAL) 39 38 VIN R5 20k CC1 560pF 37 36 35 RPG1 100k 34 33 CC2 100pF INTVCC (OPTIONAL) SGND 11 SGND SW SGND 10 SW RUN/SS 9 VFB BOOST 8 SW SGND 7 (OPTIONAL) GND EXTVCC NC 6 SW SW 5 PVIN L1 5.7µH SGND PVIN + SGND SW PVIN COUT 180µF 16V PGND PVIN C5 22µF 25V SGND PVIN 4 SGND PGND PVIN 3 VOUT 12V AT 5A PGND PVIN 2 PVIN 1 PGND 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 RVON INTVCC 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 SGND CIN: TAIYO YUDEN TMK432BJ106MM COUT: SANYO 16SVP180MX L1: SUMIDA CDEP1055R7 RSS1 510k CB1 0.22µF INTVCC DB CMDSH-3 CSS 0.1µF (OPTIONAL) CVON 3610 TA05 VIN (OPTIONAL) RUN/SS 関連製品 製品番号 LTC1778 説明 No RSENSE電流モード同期整流式降圧コントローラ LTC3411 LTC3414 1.25A（IOUT）、4MHz同期整流式降圧 DC/DCコンバータ 2.5A（IOUT）、4MHz同期整流式降圧 DC/DCコンバータ 4A（IOUT）、4MHz同期整流式降圧DC/DCコンバータ LTC3418 8A（IOUT）、4MHz同期整流式降圧DC/DCコンバータ LTC3770 LTC3778 マージニング、 トラッキングおよびPLL付き、高速、 No RSENSE降圧同期整流式コントローラ 低VOUT、No RSENSE同期整流式降圧コントローラ LT3800 LTM4600HV 60V同期整流式降圧コントローラ 10Aの完全なスイッチ・モード電源 LTM4601HV 12Aの完全なスイッチ・モード電源 LTM4602HV 6Aの完全なスイッチ・モード電源 LTM4603HV 6Aの完全なスイッチ・モード電源 LTC3412 注釈 効率：最大97%、VIN：4V∼36V、0.8V ≤ VOUT ≤（0.9） （VIN）、 IOUT：最大20A 効率：95%、VIN：2.5V∼5.5V、VOUT：0.8V、IQ：60μA、 ISD：< 1μA、MSパッケージ 効率：95%、VIN：2.5V∼5.5V、VOUT（MIN） ：0.8V、IQ：60mA、 ISD：< 1mA、TSSOP16E 効率：95%、VIN：2.25V∼5.5V、VOUT（MIN）= 0.8V、IQ = 64μA、 ISD：< 1μA、TSSOP20Eパッケージ 効率：95%、VIN：2.25V∼5.5V、VOUT（MIN）= 0.8V、 熱特性が改善された38ピンQFNパッケージ 0.67%精度の0.6Vリファレンス電圧；プログラム可能なマージニング； 真の電流モード；4V ≤ VIN ≤ 32V 0.6V ≤ VOUT ≤（0.9）VIN、4V ≤ VIN ≤ 36V、IOUT：最大20A 電流モード、 出力スルーレート制御 効率：92%、VIN：4.5V∼28V、VOUT：0.6V、真の電流モード制御、 超高速過渡応答 効率：92%、VIN：4.5V∼28V、VOUT：0.6V、真の電流モード制御、 超高速過渡応答 効率：92%、VIN：4.5V∼28V、VOUT：0.6V、真の電流モード制御、 超高速過渡応答 出力トラッキング 効率：93%、VIN：4.5V∼28V、PLL、 およびマージニング付き 3610ff 24 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 03-5226-7291 FAX 03-5226-0268 www.linear-tech.co.jp ● ● LT 0710 REV F • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2007