LTM8047 入力電圧範囲 3.1V ～ 32V の 絶縁型 μModule DC/DC コンバータ 概要 特長 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 完全なスイッチ・モード電源 絶縁定格：DC725V 広い入力電圧範囲：3.1V ∼ 32V 出力電流：最大 440mA（VOUT = 2.5V） 出力電圧範囲：2.5V ∼ 12V 電流モード制御 プログラム可能なソフトスタート ユーザーが設定可能な低電圧ロックアウト SnPb 仕上げまたはRoHS 準拠の仕上げ 高さの低い （11.25mm×9mm×4.92mm）表面実装型 BGA パッケージ LTM®8047は絶縁型フライバックµModule DC/DCコンバー タです。LTM8047は725VDCの絶 縁 定 格を備えています。 LDOポスト・レギュレータを搭載した類似製品については、 LTM8048を参照してください。スイッチング・コントローラ、パ ワー・スイッチ、 トランス、およびすべての支持部品がパッケー ジに搭載されています。LTM8047は、3.1V ∼ 32Vの入力電圧 範囲で動作し、2.5V ∼ 12Vの出力電圧範囲をサポートしてお り、出力電圧は1 本の抵抗で設定されます。設計を完了する ために必要なのは、出力と入力のコンデンサ、およびバイパス・ コンデンサだけです。その他の部品を使用して、ソフトスタート やバイアスを制御することもできます。 LTM8047は、熱特性が改善された小型（11.25mm 9mm 4.92mm） のオーバーモールド・ボール・グリッド・アレイ （BGA） パッケージに収容されているので、標準の表面実装装置によ ま る自動組み立てに適しています。LTM8047は、SnPb（BGA） たはRoHS 準拠の端子仕上げで供給されます。 アプリケーション ■ ■ ■ 産業用センサ 産業用スイッチ グランドループの緩和 L、LT、LTC、LTM、Linear Technology、Linearのロゴおよび μModuleはリニアテクノロジー社 の登録商標です。その他すべての商標の所有権は、それぞれの所有者に帰属します。 標準的応用例 最大負荷とVIN 725V DC 絶縁型低ノイズ µModuleレギュレータ LTM8047 2.2µF VIN RUN BIAS 4.7µF 6.98k ADJ SS GND VOUT 5V 280mA (15VIN) VOUT ISOLATION BARRIER VIN 3.1V TO 29V 22µF VOUT– 725VDC ISOLATION MAXIMUM VOUT LOAD (mA) 400 8047 TA01 350 300 250 200 150 100 0 5 10 15 VIN (V) 20 25 30 8047 TA01b 8047fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 1 LTM8047 絶対最大定格 ピン配置 （Note 1） TOP VIEW VIN、RUN、BIAS .................................................................... 32V ADJ、SS .................................................................................. 5V VOUT– を基準にしたVOUT ..................................................... 16V （VIN – GND） ＋ （VOUT – VOUT–）............................................. 36V VIN を超えるBIAS ................................................................ 0.1V GNDとVOUT– 間の絶縁（Note 2）................................... 725VDC 最大内部温度（Note 3）....................................................125°C 最大半田付け温度 ...........................................................250°C A B C BANK 1 VOUT BANK 2 VOUT– D E F BANK 3 VIN G BANK 4 GND RUN ADJ H BIAS SS 1 2 3 4 5 6 7 BGA PACKAGE 45-LEAD (11.25mm × 9mm × 4.92mm) TJMAX = 125°C、θJA = 16°C/W、θJCbottom = 4.1°C/W、θJCtop = 15°C/W、θJB = 4°C/W WEIGHT = 1.1g、θ VALUES DETERMINED PER JEDEC 51-9, 51-12 発注情報 製品名 パッド/ ボール 仕上げ 製品マーキング * デバイス コード パッケージ MSL 温度範囲（Note 3） レーティング LTM8047EY#PBF SAC305 (RoHS) LTM8047Y e1 BGA 3 –40°C to 125°C LTM8047IY#PBF SAC305 (RoHS) LTM8047Y e1 BGA 3 –40°C to 125°C LTM8047MPY#PBF SAC305 (RoHS) LTM8047Y e1 BGA 3 –55°C to 125°C LTM8047MPY SnPb (63/37) LTM8047Y e0 BGA 3 –55°C to 125°C さらに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。パッド/ ボール 仕上げのコードは、IPC/JEDEC J-STD-609による。 • 無鉛仕上げおよび非無鉛仕上げの製品マーキング： • 推奨されるLGA/BGAのPCBアセンブリおよび製造方法： www.linear-tech.co.jp/umodule/pcbassembly • BGA パッケージおよびトレイ図面： www.linear-tech.co.jp/packaging www.linear-tech.co.jp/designtools/leadfree/ 電気的特性 l は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 C、RUN = 12Vでの値 （Note 3）。 PARAMETER CONDITIONS Minimum Input DC Voltage BIAS = VIN l MIN VOUT DC Voltage RADJ = 12.4k RADJ = 6.98k RADJ = 3.16k l 4.75 TYP 2.5 5 12 VIN Quiescent Current VRUN = 0V Not Switching 850 VOUT Line Regulation 6V ≤ VIN ≤ 31V, IOUT = 0.15A 1.7 MAX UNITS 3.1 V 5.25 V V V 1 µA µA % 8047fb 2 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 LTM8047 電気的特性 l は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 C、RUN = 12Vでの値 （Note 3）。 PARAMETER CONDITIONS MIN TYP VOUT Load Regulation 0.05A ≤ IOUT ≤ 0.2A 1.5 % VOUT Ripple (RMS) IOUT = 0.1A 20 mV Input Short Circuit Current VOUT Shorted 30 mA RUN Pin Input Threshold RUN Pin Rising RUN Pin Current VRUN = 1V VRUN = 1.3V 1.18 1.24 SS Threshold SS Sourcing Current SS = 0V BIAS Current VIN = 12V, BIAS = 5V, ILOAD1 = 100mA Minimum BIAS Voltage (Note 4) ILOAD1 = 100mA MAX UNITS 1.30 V 2.5 0.1 µA µA 0.7 V –10 µA 8 mA 3.1 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 能性がある。また、長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、デバイスの信頼性と寿命に 悪影響を与える可能性がある。 Note 2：LTM8047の絶縁は、各極性で1 秒間 725VDCでテストされる。 Note 3：LTM8047Eは0°C ～ 125°Cの温度範囲で性能仕様に適合することが保証されている。 –40°C ～ 125°Cの内部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 V トロールとの相関で確認されている。LTM8047Iは-40°C ～ 125°Cの全内部動作温度範囲で動 作することが保証されている。LTM8047MPは-55°C ～ 125°Cの全内部動作温度範囲で動作す ることが保証されている。最大内部温度は、基板レイアウト、パッケージの定格熱抵抗および 他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。 Note 4：これはBIASピンの電圧であり、この電圧で、 （内蔵レギュレータではなく）BIASピンを 介して内部回路が給電される。詳細については、 「BIASピンに関する検討事項」 を参照。 標準的性能特性 VOUT = 2.5V BIAS = 5V 80 12VIN 70 24VIN 60 50 効率と負荷 90 VOUT = 3.3V BIAS = 5V 12VIN 80 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 効率と負荷 90 24VIN 70 60 0 100 300 200 400 VOUT CURRENT (mA) 500 8047 G01 50 VOUT = 5V BIAS = 5V 12VIN 80 EFFICIENCY (%) 効率と負荷 90 24VIN 70 60 0 100 300 200 VOUT CURRENT (mA) 400 8047 G02 50 0 50 100 150 200 250 VOUT CURRENT (mA) 300 350 8047 G03 8047fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 3 LTM8047 標準的性能特性 効率と負荷 100 効率と負荷 100 VOUT = 8V BIAS = 5V VOUT = 2.5V 8.0 BIAS = 5V VOUT = 12V BIAS = 5V 80 24VIN BIAS CURRENT (mA) 12VIN 12VIN 80 24VIN 70 12VIN 7.5 90 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 90 BIAS の電流とVOUT の負荷 8.5 70 7.0 24VIN 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 50 100 150 200 250 VOUT CURRENT (mA) 300 60 350 VOUT = 3.3V 8.0 BIAS = 5V 12VIN BIAS CURRENT (mA) BIAS CURRENT (mA) 6.0 5.5 5.0 0 100 300 200 VOUT CURRENT (mA) 7 6 BIAS の電流とVOUT の負荷 VOUT = 12V 12 BIAS = 5V MAXIMUM VOUT LOAD (mA) BIAS CURRENT (mA) 9 24VIN 8 7 6 50 100 150 200 250 VOUT CURRENT (mA) 0 50 100 150 200 VOUT CURRENT (mA) 250 300 8047 G10 24VIN 8 7 6 4 350 250 200 2.5VOUT 3.3VOUT 5VOUT 10 100 150 200 250 VOUT CURRENT (mA) 300 350 8047 G09 15 VIN (V) BIAS = VIN IF VIN ≤ 5V BIAS = 5V IF VIN > 5V 300 300 5 50 最大負荷とVIN 350 0 0 8047 G08 400 100 12VIN 9 350 150 5 4 0 BIAS = VIN IF VIN ≤ 5V 450 BIAS = 5V IF VIN > 5V 10 8047 G06 10 最大負荷とVIN 11 500 5 500 12VIN 200 300 400 VOUT CURRENT (mA) VOUT = 8V 11 BIAS = 5V 12VIN 24VIN 8047 G07 13 100 BIAS の電流とVOUT の負荷 8 4 400 0 8047 G05 5 4.5 4.0 4.0 250 12 VOUT = 5V BIAS = 5V 9 24VIN 6.5 150 200 100 VOUT CURRENT (mA) BIAS の電流とVOUT の負荷 10 7.5 7.0 50 8047 G04 BIAS の電流とVOUT の負荷 8.5 0 BIAS CURRENT (mA) 0 MAXIMUM VOUT LOAD (mA) 60 20 25 250 200 150 100 50 30 8047 G11 0 8VOUT 12VOUT 0 5 10 15 VIN (V) 20 25 8047 12 8047fb 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 LTM8047 標準的性能特性 最小負荷とVIN MINIMUM VOUT LOAD (mA) 35 MINIMUM VOUT LOAD (mA) 15 2.5VOUT 3.3VOUT 5VOUT 30 25 20 15 10 80 8VOUT 12VOUT 70 12 INPUT CURRENT (mA) 40 入力電流とVIN VOUT は短絡 最小負荷とVIN 9 6 3 5 10 15 VIN (V) 20 25 0 30 0 VOUT = 2.5V 4 3 3.3VIN 5VIN 12VIN 24VIN 0 50 TEMPERATURE RISE (°C) TEMPERATURE RISE (°C) 5 0 30 10 30 100 150 200 250 300 350 400 VOUT LOAD CURRENT (mA) 3.3VIN 5VIN 12VIN 24VIN 0 50 16 20 VIN (V) 24 28 32 8047 G15 100 150 200 250 300 350 400 VOUT LOAD CURRENT (mA) 7 6 5 4 3 3.3VIN 5VIN 12VIN 24VIN 2 1 0 0 50 100 150 200 250 300 VOUT LOAD CURRENT (mA) 350 8047 G18 接合部温度の上昇と負荷電流 VOUT = 8V 12 8 8047 G17 12 8 VOUT = 5V 9 3 0 4 接合部温度の上昇と負荷電流 10 4 2 0 8047 G14 5 1 10 出力ノイズとリップル VOUT = 12V 10 8 6 4 3.3VIN 5VIN 12VIN 24VIN 2 0 50 100 150 200 250 VOUT LOAD CURRENT (mA) 300 8047 G19 TEMPERATURE RISE (°C) TEMPERATURE RISE (°C) 25 6 接合部温度の上昇と負荷電流 0 20 7 8047 G16 12 15 VIN (V) VOUT = 3.3V 8 6 1 40 接合部温度の上昇と負荷電流 9 7 2 10 8047 G13 接合部温度の上昇と負荷電流 8 5 TEMPERATURE RISE (°C) 0 50 20 5 0 60 10mV/DIV 8 6 4 2µs/DIV 3.3VIN 5VIN 12VIN 24VIN 2 0 0 50 100 150 200 VOUT LOAD CURRENT (mA) 8047 G21 12VIN, 5VOUT at 250mA 0.1μF 250V SAFETY CAPACITOR APPLIED BETWEEN GND AND VOUT– 250 8047 G20 8047fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 5 LTM8047 ピン機能 VOUT（バンク1） ：VOUTとVOUT– は、LTM8047のフライバック 段の絶縁された出力を構成しています。VOUTとVOUT– の間に 外部コンデンサを接続します。VOUT– が VOUT を超えることが ないようにしてください。 – VOUT（ バ ンク2） ：VOUT– はVOUT のリターンです。VOUTと VOUT–は、LTM8047の絶縁された出力を構成しています。ほ とんどのアプリケーションでは、LTM8047 からの熱流の大半 はGND パッドとVOUT– パッドを通るので、プリント回路のデ ザインがデバイスの熱性能に大きな影響を与えます。詳細に ついては 「PCBのレイアウト」 と 「熱に関する検討事項」 のセク ションを参照してください。VOUTとVOUT– の間に外部コンデ ンサを接続します。 GND（バンク4）:これは、LTM8047の1 次側ローカルグランド です。ほとんどのアプリケーションでは、LTM8047 からの熱流 の大半はGND パッドとVOUT– パッドを通るので、プリント回 路のデザインがデバイスの熱性能に大きな影響を与えます。 詳細については 「PCBのレイアウト」 と 「熱に関する検討事項」 のセクションを参照してください。 VIN（バンク3） ：VIN ピンはLTM8047の内部レギュレータおよ び内蔵パワー・スイッチに電流を供給します。これらのピンは、 外部の低 ESRコンデンサを使って、ローカルにバイパスする 必要があります。 RUN（ピンF3） ：VINとこのピンに接続された抵抗分割器は、 LTM8047 が動作する最小電圧をプログラムします。1.24Vよ り下では、LTM8047は2 次側に電力を供給しません。1.24V より上では、2 次側に電力が供給され、SSピンに10μA が供給 されます。RUN が 1.24Vより低いと、ピンに2.5μA が流れるの で、 ヒステリシスをプログラムすることができます。 このピンには、 （グランドを基準にして） 負電圧を加えないでください。 ADJ（ピンG7） ：表 1に与えられている推奨値を使って、このピ ンからGNDに抵抗を接続して、出力電圧を設定します。必要 なVOUT の値が表 1に記載されていなければ、式を使って値 を近似することができます。 ( ) R ADJ = 28.4 VOUT–0.879 kΩ 経験を積んだ設計者には、この指数を含む式は奇異に見え るかもしれません。この式は、出力のレギュレーションの温度 補償に使われる電流源が非線形であるため、指数になって います。 BIAS（ピンH5） ：このピンは、LTM8047の動作に必要な電力を 供給します。少なくとも4.7μFの低ESRコンデンサを使ってロー カルにバイパスする必要があります。このピンの電圧はVIN よ り高くしないでください。 SS（ピンH6） ：ソフトスタート・コンデンサをここに接続すると、 突入電流と出力電圧のランプ・レートを制限します。このピン には、 （グランドを基準にして） 負電圧を加えないでください。 8047fb 6 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 LTM8047 ブロック図 VOUT1 VIN • • 0.1µF 1µF RUN BIAS* SS CURRENT MODE CONTROLLER VOUT– ADJ1 GND 8047 BD *DO NOT ALLOW BIAS VOLTAGE TO BE ABOVE VIN 8047fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 7 LTM8047 動作 LTM8047はスタンドアロンの絶縁型フライバック・スイッチン グ DC/DC 電源で、最大 440mAの出力電流を供給することが できます。このモジュールは、1 個の外付け抵抗によってプロ グラム可能な2.5V ∼ 12Vの精密に安定化された出力電圧を 供給します。LTM8047の入力電圧範囲は3.1V ∼ 32Vです。 LTM8047はフライバック・コンバータであり、出力電流は入力 電圧と出力電圧に依存するので、必ず入力電圧を望みの出力 電圧と負荷電流をサポートするのに十分な高さにしてください。 「標準的性能特性」のセクションに、いくつかの出力電圧に 対する最大負荷とVIN のグラフが与えられています。 簡略ブロック図が与えられています。LTM8047には、電流モー ド・コントローラ、パワースイッチング素子、パワートランス、パ ワー・ショットキー・ダイオードおよびいくらかの入力容量と出 力容量が備わっています。 LTM8047は、1 次側と2 次側の間に、定格 725VDCの電気的 絶縁性能があります。これは、1 次側と2 次側の間に725VDC を1 秒間印加してから、–725VDCを1 秒間印加することによっ て検証します。詳細については、 「絶縁と動作電圧」 のセクショ ンを参照してください。 内部レギュレータが制御回路に電力を供給します。 このバイア ス・レギュレータは通常 VIN ピンから電力供給を受けますが、 3.1Vを超える外部電圧にBIASピンを接続すると、バイアス 電力が外部ソースから供給され、効率が改善されます。VBIAS はVIN を超えてはいけません。RUNピンはLTM8047をオン/ オフするのに使われ、オフすると出力が切断され、入力電流は 1μA 以下に減少します。 LTM8047は可変周波数デバイスです。入力電圧と出力電圧 が固定されている場合、 負荷が増加するにつれ周波数が増加 します。軽負荷では、内部トランスを流れる電流は不連続にな ります。 8047fb 8 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 LTM8047 アプリケーション情報 ほとんどのアプリケーションでは、設計手順は簡単であり、以 下のようにまとめられます。 1. 表 1を参照し、望みの入力範囲と出力電圧に該当する行を 見つけます。 2. CIN、COUT、および RADJ の推奨値を適用します。 3. 示されているようにBIASを接続するか、あるいは、15Vま での外部電源またはVIN のどちらか低い方に接続します。 これらの部品の組み合わせは正しく動作するかテストされてい ますが、目的のシステムの電源ライン、負荷および環境条件で 正しく動作することをユーザーの側で検証してください。最大 出力電流は、接合部温度、入力電圧と出力電圧の大きさおよ び極性の関係、その他の要因によって制限される可能性があ ることに注意してください。手引きとして、 「標準的性能特性」 のセクションのグラフを参照してください。 コンデンサの選択に関する検討事項 表 1のCIN コンデンサとCOUT コンデンサの値は、該当する動 作条件に対する最小推奨値です。表 1に示されているコンデ ンサ値より小さな値を適用することは推奨されておらず、望ま しくない動作を引き起こす可能性があります。大きな値を使う ことは一般に問題なく、もし必要ならば、ダイナミック応答を 改善することができます。この場合も、目的のシステムの電源 ライン、負荷および環境条件で正しく動作することをユーザー の側で検証してください。 セラミック・コンデンサは小さく堅牢で、ESR が非常に小さい コンデンサです。ただし、全てのセラミック・コンデンサが適し ているわけではありません。X5RとX7Rのタイプは全温度範 囲と印加電圧で安定しており、安心して使えます。Y5VやZ5U など他のタイプは容量の温度係数と電圧係数が非常に大きく なります。実際の回路ではそれらの容量が公称値の数分の一 にも減少することがあるため、電圧リップルが予期したよりも はるかに大きくなることがあります。 セラミック・コンデンサに関する最後の注意点は、LTM8047の 最大入力電圧定格に関係します。入力のセラミック・コンデン サはトレースやケーブルのインダクタンスと結合してQの高い （減衰しにくい）共振タンク回路を形成します。LTM8047の回 路を給電中の電源に差し込むと、入力電圧に公称値よりはる かに高いリンギングが生じて、デバイスの定格を超えるおそれ があります。この状況は容易に避けられます。 「安全な活線挿 入」 のセクションを参照してください。 LTM8047 表 1．特定の VOUT 電圧に対する推奨部品値と構成（TA = 25 C） VIN VOUT VBIAS 3.1V to 32V 2.5V 3.1V to 15V or Open 3.1V to 32V 3.3V 3.1V to 15V or Open 3.1V to 29V 5V 3.1V to 15V or Open 3.1V to 26V 8V 3.1V to 15V or Open 3.1V to 24V 12V 3.1V to 15V or Open 9V to 15V 2.5V VIN 9V to 15V 3.3V VIN 9V to 15V 5V VIN 9V to 15V 8V VIN 9V to 15V 12V VIN 18V to 32V 2.5V 3.1V to 15V or Open 18V to 32V 3.3V 3.1V to 15V or Open 18V to 29V 5V 3.1V to 15V or Open 18V to 26V 8V 3.1V to 15V or Open 18V to 24V 12V 3.1V to 15V or Open 注記：BIASが VIN を超えないようにします。バルク入力コンデンサが必要です。 CIN 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 25V, 0805 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 25V, 0805 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 2.2µF, 50V, 1206 COUT 100µF, 6.3V, 1210 100µF, 6.3V, 1210 22µF, 16V, 1210 22µF, 10V, 1206 10µF, 16V, 1210 100µF, 6.3V, 1210 47µF, 6.3V, 1210 22µF, 16V, 1210 22µF, 10V, 1206 10µF, 16V, 1210 100µF, 6.3V, 1210 47µF, 6.3V, 1210 22µF, 16V, 1210 22µF, 10V, 1206 10µF, 16V, 1210 RADJ 12.4k 10k 6.98k 4.53k 3.16k 12.4k 10k 6.98k 4.53k 3.16k 12.4k 10k 6.98k 4.53k 3.16k 8047fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 9 LTM8047 アプリケーション情報 BIASピンに関する検討事項 BIASピンは、LTM8047の内部回路に給電する内部リニア・レ ギュレータの出力です。これは3Vに設定されており、少なくと も4.7μFの低 ESRコンデンサを使ってデカップリングする必要 があります。このピンに電圧を与えなくてもLTM8047は適切 に動作しますが、3.1Vを超える電圧を与えると効率がさらに 上り、消費電力が減少します。低いVIN で、BIAS が 3.1V 以上 であれば、LTM8047はさらに多くの電流を供給することがで きます。最大 40Vまでこのピンに印加することができますが、 BIAS 電圧が高いと、内部回路で余分の電力が消費されます。 入力電圧が 15Vより低いアプリケーションでは、BIASピンは 一般に直接 VIN ピンに接続します。入力電圧が 15Vより高い 場合は、むしろBIASピンをVIN に接続しないで、別の電圧 源または内部レギュレータから給電します。こうすると、BIAS コンデンサの物理的サイズを小さくできるという利点もありま す。BIASはVIN より高くしないでください。 ソフトスタート 多くのアプリケーションで、起動時の突入電流を最小に抑え る必要があります。SS からGNDにコンデンサを接続すると、 内蔵ソフトスタート回路が、起動時の電流スパイクと出力電 圧のオーバーシュートを大幅に減らします。 LTM8047がイネー ブルされているとき、VIN が十分高い電圧に達するか、または RUNを H に引き上げると、LTM8047はSSピンから約 10μA をソースします。この電流が SS からGNDに接続されたコンデ ンサを徐々に充電するにつれ、それに応じてLTM8047 が出力 に供給する電力が増えるので、起動時に滑らかにランプさせ ることができます。 絶縁と動作電圧 LTM8047の絶縁については、1 次側の全ピンを相互に接続 し、2 次側の全ピンを相互に接続し、それらの間に725VDC の電圧差を1 秒間印加し、次に–725VDCの電圧差を1 秒間 印加することにより、全数ハイポットテストが行われます。これ により、LTM8047の部品としての絶縁電圧定格が確認され、 UL、TUV、CSAなどの機関によって定められている部品の安 全規格を満たすのによく利用されます。 LTM8047の絶縁定格は、アプリケーションで使われる動作 電圧と同じではありません。これは、アプリケーションの電源、 動作条件、最終製品が使用される産業分野に依存し、さら に、プリント回路基板上の銅プレーン間、トレース間、部品の ピン間の間隔や、使用されるコネクタの種類など、設計要件 を支配する他の要因に依存します。許容動作電圧を最大に するため、LTM8047は一列の半田ボールを取り去って、プリ ント回路基板の設計をしやすくしています。ボール間のピッチ は1.27mmで、ボールの直径は標準 0.78mmです。取り去られ た列とボールの直径を計算に入れて、メタル間の間隔を最大 1.76mmとって、プリント回路基板を設計することができます。 これは、半田マスクや他のプリント回路基板の設計ルールの 許容誤差を許すために、いくらか小さくする必要があるかもし れません。 繰り返しますが、メーカーの絶縁電圧定格と、必要な動作電 圧は多くの場合値が異なります。LTM8047の場合、絶縁電圧 定格は全数ハイポットテストによって確認されます。動作電圧 は、最終製品およびそのシステムレベルの仕様に依存します。 実際に必要な動作電圧は、メーカーの絶縁定格より多くの場 合低くなります。 LTM8047の内部回路のスペースに関する情報が必要な場 合、1 次側と2 次側のメタル間の最小間隔は0.44mmです。 VOUT からVOUT– への逆電圧 LTM8047は動作中、VOUT からVOUT– への逆電圧を許容で きません。動作中にVOUT– が VOUTより上になると、LTM8047 は損傷を受ける可能性があります。この状態に対して保護す るため、順方向電圧降下が小さなパワー・ショットキー・ダイ オードが、VOUT/VOUT– に対して反並列に、LTM8047に内蔵 されています。これにより、多くの逆電圧フォルトに対して出力 を保護することができます。定常状態とトランジェントの両方 の逆電圧フォルトに対して対応可能です。定常状態の逆電圧 の一例は、給電されているLTM8047を負電圧源に誤って接 続した場合です。 トランジェント逆電圧の一例は、負電圧へ瞬 間的に接続した場合です。長いケーブルで負荷が短絡された 場合も、VOUT の反転が生じる可能性があります。長いケーブ ルのインダクタンスとVOUT の容量が LCタンク回路を形成し、 VOUT を負にドライブします。これらの条件を避けてください。 8047fb 10 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 LTM8047 アプリケーション情報 PCB のレイアウト PCBのレイアウトに 関 連した 困 難 な 問 題 の ほとんどは LTM8047による高度の集積化によって緩和ないし除去されま した。とはいえ、LTM8047 がスイッチング電源であることに変り はないので、電気的ノイズを最小に抑えて正しい動作を保証 するには、注意を払う必要があります。高レベルに集積化され ていても、基板のレイアウトが良くないと規定動作を実現でき ないことがあります。推奨レイアウトについては図 1を参照して ください。接地とヒートシンクに問題がないことを確認します。 注意すべきいくつかのルールがあります。 1. RADJ抵抗をそれぞれのピンのできるだけ近くに配置します。 2. CIN コンデンサをLTM8047のVIN および GND 接続のでき るだけ近くに配置します。 3. COUT コンデンサはできるだけVOUTとVOUT– の近くに配置 します。 4. CIN および COUT の 各 コンデ ンサ のグランド 電 流 が、 LTM8047の近くまたは下を流れるようにこれらのコンデン サを配置します。 5. 全てのGND 接続をトップ層のできるだけ大きな銅領域ま たはプレーン領域に接続します。外部部品とLTM8047の 間でグランド接続を切り離さないようにします。 6. ビアを使って、 GND銅領域をボードの内部グランド・プレー ンに接続します。これらのGNDビアを多数分散配置して、 プリント回路基板の内部プレーンへの十分なグランド接続 と熱経路の両方を与えます。図 1のサーマルビアの位置と 密度に注意してください。これらの位置で内部 GNDプレー ンに接続されているビアは内部の電力を処理する部品に 近接しているので、それらのビアによって与えられるヒート シンク機能から、LTM8047は恩恵を得ることができます。 サーマルビアの最適個数はプリント回路基板の設計に依 存します。たとえば、ある基板では非常に小さなビア孔を使 うことがあります。この場合、大きな孔を使う基板に比べて 多くのサーマルビアを採用します。 プリント回路基板の構造が最終製品の絶縁性能に影響を与 えます。たとえば、 トレースやレイヤ相互の間隔を大きくすると、 また （ポリミドの使用対 FR4のような） コア材やプリプレグ材の 選択により、最終製品の絶縁耐性が大きく影響を受けること があります。 安全な活線挿入 ADJ VOUT LTM8047 SS COUT BIAS GND VOUT– RUN CIN VIN THERMAL/INTERCONNECT VIAS 8047 F01 セラミック・コンデンサはサイズが小さく、堅牢でインピーダン スが低いので、LTM8047の回路の入力バイパス・コンデンサ に最適です。ただし、LTM8047 が給電中の電源に挿入される と、これらのコンデンサは問題を生じることがあります （詳細に ついては、リニアテクノロジー社の 「アプリケーションノート88」 を参照）。低損失のセラミック・コンデンサは電源に直列の浮 遊インダクタンスと結合して減衰しにくいタンク回路を形成し、 LTM8047のV IN ピンの電圧に公称入力電圧の2 倍を超える リンギングを生じる可能性があり、このリンギングが LTM8047 の定格を超えてデバイスに損傷を与えるおそれがあります。入 力電源の制御が十分でなかったり、ユーザーが LTM8047を 給電中の電源に差し込むことがある場合、このようなオーバー シュートを防ぐように入力ネットワークを設計する必要があり ます。これは、小さな抵抗をVIN に直列に接続することによっ て実現できますが、入力電圧のオーバーシュートを抑える最も 一般的な方法は、VIN にバルク電解コンデンサを追加すること 図 1．推奨外部部品、プレーン、およびサーマル・ビアを示す レイアウト 8047fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 11 LTM8047 アプリケーション情報 です。このコンデンサは等価直列抵抗が比較的大きいので回 路のトランジェント応答が減衰し、電圧オーバーシュートが抑 えられます。追加コンデンサにより低周波リップルのフィルタ機 能が改善され、回路の効率がわずかに向上しますが、このコ ンデンサは回路内で大きな部品となる可能性があります。 熱に関する検討事項 高い周囲温度で動作する必要がある場合、LTM8047の出力 電流をディレーティングする必要のあることがあります。電流 のディレーティングの程度は、入力電圧、出力電力および周囲 温度に依存します。 「標準的性能特性」 のセクションに与えら れている温度上昇曲線を目安として使うことができます。これ らの曲線は、58cm2 の4 層 FR4プリント回路基板に実装した LTM8047によって得られました。寸法や層数の異なる基板で は異なった熱的振る舞いを示すことがあるので、目的のシステ ムの電源ライン、負荷および環境動作条件で正しく動作する ことをユーザーの側で検証してください。 実際のアプリケーションに対する精度と忠実度を上げるた め、多くの設計者はFEAを使って熱性能を予測します。その 目的で、データシートの 「ピン配置」 には一般に4 種類の熱係 数が与えられています。 θJA：接合部から周囲までの熱抵抗。 θJCbottom：接合部から製品のケースの底部までの熱抵抗。 θJCtop：接合部から製品のケースの頂部までの熱抵抗。 θJB：接合部からプリント回路基板までの熱抵抗。 これらの係数それぞれの意味は直観的に分るように思えます が、混乱と首尾一貫性の欠如を避けるため、JEDECはそれぞ れについて定義を与えています。これらの定義はJESD 51-12 に与えられており、以下のよう引用され、または言い換えられ ます。 θJA は1 立方フィートの密閉された筐体内で測定された、接合 部から自然対流する周囲の空気までの熱抵抗です。この環境 は、自然対流により空気が移動しますが、 「静止空気」 と呼ば れることがあります。この値は、JESD 51-9で定義されているテ ストボードに実装したデバイスを使って決定されます。このテ ストボードは実際のアプリケーションまたは実現可能な動作 条件を反映するものではありません。 θJCbottom は、デバイスの電力損失による熱が全てパッケージ の底部を通って流れる状態での接合部から基板までの熱抵 抗です。標準的μModuleコンバータでは、熱の大半がパッケー ジの底部から流れ出しますが、周囲の環境に流れ出す熱流も 常に存在します。その結果、この熱抵抗値はパッケージの比 較には役立ちますが、このテスト条件は一般にユーザーのア プリケーションに合致しません。 θJCtop は、デバイスの電力損失による熱がほとんど全てパッ ケージの頂部を通って流れる状態で決定されます。標準的 μModuleコンバータの電気的接続はパッケージの底部なの で、接合部からデバイスの頂部に熱の大半が流れるようにアプ リケーションが動作することは稀です。θJCbottom の場合のよう に、この値はパッケージの比較には役立ちますが、このテスト 条件は一般にユーザーのアプリケーションに合致しません。 θJB は、熱の大部分が μModuleコンバータの底部を通って基 板に流れ出すときの接合部から基板までの熱抵抗であり、実 際には、θJCbottomと、デバイスの底部から半田接合部を通り、 基板の一部までの熱抵抗の和です。基板温度は、両面 2 層基 板を使って、パッケージから規定された距離をおいて測定さ れます。この基板はJESD 51-9に記述されています。 8047fb 12 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 LTM8047 アプリケーション情報 これらの定義によれば、これらの熱係数のいずれもμModule コンバータの実際の物理的動作条件を反映してはいないこと は明らかです。したがって、これらを個々に使ってデバイスの 熱性能を正確に予測することはできません。同様に、いずれ か 1つの係数をデバイスのデータシートに記載されている 「接 合部温度と負荷」 のグラフと関連付けようとするのは適切では ありません。これらの係数を適切に使用できるのは、全ての熱 抵抗を同時に考慮する （FEAのような）詳細な熱解析を行う 場合だけです。 これらの熱抵抗を図解したものを図 2に示します。 青色の熱抵抗はμModuleコンバータ内部に含まれ、緑色の 熱抵抗は外部にあります。 LTM8047のダイ温度は125 Cの最大定格より低くなければな らないので、回路のレイアウトに注意してLTM8047に十分な ヒートシンクを与えます。LTM8047 からの熱流の大半は、モ ジュールの底部および BGA パッドを通ってプリント回路基板 に達します。したがって、プリント回路基板の設計が良くない と過度の熱が生じ、性能や信頼性が損なわれることがありま す。プリント回路設計の推奨事項については、 「PCBのレイア ウト」 のセクションを参照してください。 JUNCTION-TO-AMBIENT RESISTANCE (JESD 51-9 DEFINED BOARD) JUNCTION-TO-CASE (TOP) RESISTANCE JUNCTION CASE (TOP)-TO-AMBIENT RESISTANCE JUNCTION-TO-BOARD RESISTANCE JUNCTION-TO-CASE CASE (BOTTOM)-TO-BOARD (BOTTOM) RESISTANCE RESISTANCE AMBIENT BOARD-TO-AMBIENT RESISTANCE 8047 F02 µMODULE DEVICE 図 2． 8047fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 13 LTM8047 標準的応用例 最大負荷とVIN 3.3V 絶縁型フライバック・コンバータ LTM8047 VIN BIAS 10k ADJ SS ISOLATION BARRIER RUN 2.2µF 340 VOUT 3.3V 280mA (10VIN) VOUT MAXIMUM VOUT LOAD (mA) VIN 9V TO 15V 4.7µF 350 47µF VOUT– GND 725VDC ISOLATION 330 320 310 300 290 280 270 260 8047 TA02 250 9 10 11 12 VIN (V) 14 13 15 8047 TA02b 2 個の LTM8047フライバック・コンバータを使って 5Vを発生 LTM8047 VIN BIAS 4.7µF 6.98k ADJ SS 1µF ISOLATION BARRIER RUN 5V 280mA (15VIN) VOUT 最大負荷電流とVIN 22µF 400 – GND VOUT 725VDC ISOLATION 22µF LTM8047 VIN RUN BIAS 4.7µF 6.98k ADJ SS 1µF GND ISOLATION BARRIER 2.2µF VOUT MAXIMUM VOUT LOAD (mA) VIN 3.5V TO 31V 2.2µF 350 300 250 200 150 100 22µF VOUT– 725VDC ISOLATION 8047 TA03 5 10 20 15 VIN (V) 25 30 8047 TA03b –5V 280mA (15VIN) 8047fb 14 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 LTM8047 パッケージ ピン配置表 （ピン番号順に並べてある） A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 ピン名称 VOUT– VOUT– VOUT– VOUT– VOUT– VOUT VOUT B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 ピン名称 VOUT– VOUT– VOUT– VOUT– VOUT– VOUT VOUT C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 ピン名称 VOUT– VOUT– VOUT– VOUT– VOUT– VOUT VOUT D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ピン名称 - E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 ピン名称 GND GND GND GND GND GND GND F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 ピン名称 RUN GND GND GND GND G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 ピン名称 VIN VIN GND GND GND ADJ H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 ピン名称 VIN VIN GND BIAS SS GND パッケージの写真 8047fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 15 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 E SUGGESTED PCB LAYOUT TOP VIEW 2.540 PACKAGE TOP VIEW 1.270 PIN “A1” CORNER 0.3175 0.000 0.3175 aaa Z 1.270 Y 4.445 3.175 1.905 0.635 0.000 0.635 1.905 3.175 4.445 D X 4.7625 4.1275 aaa Z 3.95 – 4.05 SYMBOL A A1 A2 b b1 D E e F G aaa bbb ccc ddd eee NOM 4.92 0.60 4.32 0.78 0.63 11.25 9.0 1.27 8.89 7.62 DIMENSIONS 0.15 0.10 0.20 0.30 0.15 MAX 5.12 0.70 4.42 0.85 0.66 NOTES DETAIL B PACKAGE SIDE VIEW TOTAL NUMBER OF BALLS: 45 MIN 4.72 0.50 4.22 0.71 0.60 DETAIL A b1 0.27 – 0.37 SUBSTRATE A1 ddd M Z X Y eee M Z DETAIL B MOLD CAP ccc Z A2 A Z (Reference LTC DWG # 05-08-1869 Rev A) Øb (45 PLACES) // bbb Z 16 2.540 b F e 7 5 4 3 2 PACKAGE BOTTOM VIEW 6 G ピン #1 の識別マークの詳細はオプションだが、 示された領域内になければならない ピン #1 の識別マークはモールドまたは マーキングにすることができる ボールの名称は JESD MO-028 および JEP95 による H G F E D C B A PIN 1 7 TRAY PIN 1 BEVEL ! BGA 45 1212 REV A PACKAGE IN TRAY LOADING ORIENTATION LTMXXXXXX µModule パッケージの行と列のラベルは µModule 製品間で異なる可能性がある 各パッケージのレイアウトを確認すること 7 SEE NOTES 5. 主データム -Z- はシーティング・プレーン 6. はんだボールは、元素構成比がスズ (Sn)96.5%、銀 (Ag)3.0% 、 銅 (Cu)0.5% の合金である 4 3 2. 全ての寸法はミリメートル 1 DETAIL A 1. 寸法と許容誤差は ASME Y14.5M-1994 による 3 SEE NOTES NOTE: COMPONENT PIN “A1” BGA Package 45-Lead (11.25mm × 9.00mm × 4.92mm) LTM8047 パッケージの最新の図面については、http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/ を参照してください。 パッケージ 8047fb 3.810 3.810 LTM8047 改訂履歴 REV A 日付 1/14 B 1/14 概要 標準的応用例の図の ADJ の抵抗を修正。 出力電圧パラメータに MIN/MAX 値を追加。 表 1 の 5VOUT の RADJ 値を修正。 回路図の 5VOUT の RADJ 値を修正。 ページ番号 SnPb 端子仕上げの製品オプションを追加。 1 2 9 14 1、2 8047fb 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。 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 17 LTM8047 標準的応用例 最大負荷とVIN 12V 絶縁型フライバック・コンバータ 3.16k ADJ SS GND 10µF VOUT– 725VDC ISOLATION MAXIMUM VOUT LOAD (mA) RUN VOUT 12V 180mA (15VIN) VOUT VIN 2.2µF BIAS 4.7µF 240 LTM8047 ISOLATION BARRIER VIN 15VDC TO 24VDC 250 230 220 210 200 190 180 170 160 8047 TA04 150 15 18 21 VIN (V) 24 8047 TA04b 関連製品 製品番号 説明 注釈 LTM8031 超低ノイズ、EMC 1A μModuleレギュレータ EN55022のクラスBに準拠、3.6V ≤ VIN ≤ 36V、0.8V ≤ VOUT ≤ 10V LTM8032 超低ノイズ、EMC 2A μModuleレギュレータ EN55022のクラスBに準拠、3.6V ≤ VIN ≤ 36V、0.8V ≤ VOUT ≤ 10V LTM8033 超低ノイズ、EMC 3A μModuleレギュレータ EN55022のクラスBに準拠、3.6V ≤ VIN ≤ 36V、0.8V ≤ VOUT ≤ 24V LTM4612 超低ノイズ、EMC 5A μModuleレギュレータ EN55022のクラスBに準拠、5V ≤ VIN ≤ 36V、3.3V ≤ VOUT ≤ 15V LTM8061 リチウムイオン/ポリマー μModule バッテリ・ 4.95V ≤ VIN ≤ 32V、2A、1セルおよび 2セル、セル当たり4.1Vまたは4.2V チャージャ LTM8048 LDOポスト・レギュレータ付き絶縁型 DC/ DC μModuleレギュレータ 低ノイズLDOポスト・レギュレータ、LTM8047に類似 8047fb 18 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 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8047 TEL 03-5226-7291 ● FAX 03-5226-0268 ● www.linear-tech.co.jp LT 0114 REV B • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2011