LTC3677-3 携帯機器向け高集積 パワーマネージメントIC 特長 概要 瞬時オン動作付きフル機能リチウムイオン/ リチウムポリマー・チャージャ/PowerPath™コントローラ ■ 3個の調整可能な高効率降圧スイッチング・レギュレータ （IOUT：800mA、 500mA、 500mA） ■ I2Cで調整可能なSWスルー・レートにより、 EMIを低減可能 ■ 高温時のバッテリ電圧を下げることにより、 安全性と信頼性が向上 ■ USB （VBUS）/ACアダプタ入力の 過電圧保護コントローラにより、30Vまで保護 ■ 熱制限付き充電電流：1.5A （最大） ■ バッテリ・フロート電圧：4.2V ■ システム・リセット付きのプッシュボタン・オン/オフ制御 ■ 電流制限付きのデュアル150mA LDO ■ SiRF Atlas IVプロセッサ対応の起動タイミング ■ 4mm×7mmの小型44ピンQFNパッケージ LTC®3677-3は、 1セル・リチウムイオン/リチウムポリマー・バッテ リ・アプリケーション向けの高集積パワーマネージメントICで す。 このデバイスは、 自動的に負荷を優先するPowerPathマネー ジャ、 バッテリ・チャージャ、 理想ダイオード、 入力過電圧保護な ど多数の内部保護機能を搭載しています。 LTC3677-3は、 負荷 電流と充電電流の合計が設定された入力電流制限（100mA モードまたは500mAモード） を超えないように充電電流を自動 的に低減することにより、USBなどの電流が制限された電源 から高精度で充電を行うように設計されています。LTC3677-3 は高温時にバッテリ電圧を下げることにより、安全性と信頼性 を向上させます。3個の降圧スイッチング・レギュレータと2個の LDOにより、多様な電源を提供できます。 また、LTC3677-3は 電源シーケンシングとシステム・リセットを制御するためにプッ シュボタン入力を備えています。 LTC3677-3は、 SiRF Atlas IVプ ロセッサに対応するように設計されたプッシュボタンによるタイ ミング制御とシーケンシング機能を備えています。 このデバイス は高さの低い4mm 7mm 0.75mm 44ピンQFNパッケージで 供給されます。 ■ アプリケーション PND、DMB/DVB-H、 デジタル/衛星無線、 メディア・プレーヤ ■ 携帯型産業用/医療用機器 ■ その他のUSBベースのハンドヘルド機器 ■ L、LT、LTC、LTM、Linear Technology、PowerPath、Burst ModeおよびLinearのロゴはリニアテクノ ロジー社の登録商標で、Bat-TrackおよびHot Swapはリニアテクノロジー社の商標です。他のす べての商標はそれぞれの所有者に所有権があります。6522118、6700364、7511390、5481178、 6580258を含む米国特許によって保護されています。他にも特許申請中。 標準的応用例 高温でのバッテリ放電 5V ADAPTER OPTIONAL USB 200 100mA/500mA 1000mA VNTC < VTOO_HOT 180 VBUS = 0V VOUT CHARGE PB 140 CC/CV CHARGER LTC3677-3 2 160 0V I2C PORT PUSHBUTTON CONTROL + NTC 0.8V to 3.6V/150mA 0.8V to 3.6V/150mA DUAL LDO REGULATORS TRIPLE HIGH EFFICIENCY STEP-DOWN SWITCHING REGULATORS SINGLE-CELL Li-Ion 0.8V to 3.6V/800mA 0.8V to 3.6V/500mA 0.8V to 3.6V/500mA 36773 TA01a IBAT (mA) OVERVOLTAGE PROTECTION 120 100 80 60 40 20 0 3.8 3.9 4.0 VBAT (V) 4.1 4.2 36773 TA01b 36773f 1 LTC3677-3 目次 特長 ............................................................................................................................................................1 アプリケーション ...........................................................................................................................................1 標準的応用例................................................................................................................................................1 概要 ............................................................................................................................................................1 絶対最大定格................................................................................................................................................3 発注情報 ......................................................................................................................................................3 ピン配置 ......................................................................................................................................................3 電気的特性 ...................................................................................................................................................4 標準的性能特性 .......................................................................................................................................... 10 ピン機能 .................................................................................................................................................... 15 ブロック図 .................................................................................................................................................. 18 動作 .......................................................................................................................................................... 19 PowerPath動作 ..............................................................................................................................................................................19 低損失リニア・レギュレータの動作 .............................................................................................................................................. 27 降圧スイッチング・レギュレータの動作 .......................................................................................................................................28 I2Cの動作 .......................................................................................................................................................................................32 プッシュボタン・インタフェースの動作 ........................................................................................................................................36 レイアウトおよび熱に関する検討事項 ........................................................................................................................................40 標準的応用例.............................................................................................................................................. 42 パッケージ.................................................................................................................................................. 43 標準的応用例.............................................................................................................................................. 44 関連製品 .................................................................................................................................................... 44 36773f 2 LTC3677-3 絶対最大定格 ピン配置 （Note 1、2、3） VBUS、VOUT、VIN12、VIN3、VINLDO1、VINLDO2、WALL t < 1msおよびデューティ・サイクル < 1% .......... −0.3V～7V 定常状態............................................................. −0.3V～6V CHRG、BAT、PWR_ON、EXTPWR、PBSTAT、PGOOD、 FB1、FB2、FB3、LDO1、LDO1_FB、 LDO2、 LDO2_FB、DVCC、SCL、SDA、 EN3.............................. −0.3V～6V NTC、PROG、CLPROG、 ON、ILIM0、ILIM1 （Note 4）.................................................. −0.3V～（VCC＋0.3V） IVBUS、IVOUT、IBAT（連続） （Note 16）....................................... 2A ISW3 （連続） （Note 16）.................................................... 850mA ISW2、ISW1 （連続） （Note 16）........................................... 600mA ILDO1、ILDO2 （連続） （Note 16）......................................... 200mA ICHRG、IACPR、IEXTPWR、IPBSTAT、IPGOOD .............................. 75mA IOVSENS.............................................................................. 10mA ICLPROG、IPROG..................................................................... 2mA 動作接合部温度範囲 （Note 2）.......................................................... −40℃～85℃ 最大接合部温度..............................................................110℃ 保存温度範囲................................................... −65℃～125℃ 44 CHRG 43 CLPROG 42 EXTPWR 41 ACPR 40 VBUS 39 VOUT 38 BAT TOP VIEW 45 GND 37 IDGATE 36 PROG 35 NTC 34 NTCBIAS 33 SW1 32 VIN12 31 SW2 30 VINLD02 29 LDO2 28 LDO1 27 VINLDO1 26 FB1 25 FB2 24 LDO2_FB 23 LDO1_FB PBSTAT 16 EN3 17 NC 18 NC 19 NC 20 PGOOD 21 NC 22 ILIM0 1 ILIM1 2 NC 3 WALL 4 SW3 5 VIN3 6 FB3 7 OVSENS 8 NC 9 DVCC 10 SDA 11 SCL 12 OVGATE 13 PWR_ON 14 ON 15 UFF PACKAGE 44-LEAD (7mm × 4mm) PLASTIC QFN TJMAX = 110°C, θJA = 45°C/W EXPOSED PAD (PIN 45) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB 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 LTC3677EUFF-3#PBF LTC3677EUFF-3#TRPBF 36773 44-Lead (4mm × 7mm) Plastic QFN –40°C to 85°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。 非標準の鉛ベース仕様の製品の詳細については、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。 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。 36773f 3 LTC3677-3 電気的特性 パワーマネージャ ●は全動作接合部温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTJ = 25℃での値。 注記がない限り、 VBUS = 5V、 VBAT = 3.8V、 ILIM0 = ILIM1 = 5V、 VINLDO2 = VINLOD1 = VIN12 = VIN3 = VOUT、 RPROG = 2k、 RCLPROG = 2.1k。 WALL = 0V、 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 入力電源 VBUS Input Supply Voltage 4.35 IBUS_LIM Total Input Current (Note 5) ILIM0 = 5V, ILIM1 = 5V (1x Mode) ILIM0 = 0V, ILIM1 = 0V (5x Mode) ILIM0 = 0V, ILIM1 = 5V (10x Mode) IBUSQ Input Quiescent Current, POFF State 1x, 5x, 10x Modes ILIM0 = 5V, ILIM1 = 0V (Suspend Mode) hCLPROG Ratio of Measured VBUS Current to CLPROG Program Current VCLPROG CLPROG Servo Voltage in Current Limit 1x Mode 5x Mode 10x Mode VUVLO VBUS Undervoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold VDUVLO RON_ILIM l l l 80 450 900 5.5 V 90 475 950 100 500 1000 mA mA mA 0.42 0.05 0.1 mA mA 1000 mA/mA 0.2 1.0 2.0 V V V 3.8 3.7 3.9 V V VBUS to VOUT Differential Undervoltage Rising Threshold Lockout Falling Threshold 50 –50 100 mV mV Input Current Limit Power FET On-Resistance (Between VBUS and VOUT) 200 3.5 mΩ バッテリ・チャージャ VFLOAT VBAT Regulated Output Voltage LTC3677-3 LTC3677-3, 0 ≤ TJ ≤ 85°C ICHG Constant-Current Mode Charge Current RPROG = 1k, Input Current Limit = 2A IC Not in Thermal Limit RPROG = 2k, Input Current Limit = 1A RPROG = 5k, Input Current Limit = 0.4A IBATQ_OFF Battery-Drain Current, POFF State, Buck3 Disabled, No Load (Note 14) IBATQ_ON 4.179 4.165 4.200 4.200 4.221 4.235 V V 950 465 180 1000 500 200 1050 535 220 mA mA mA VBAT = 4.3V, Charger Time Out VBUS = 0V 6 55 27 100 µA µA Battery-Drain Current, PON State, Buck3 Enabled (Notes 10, 14) VBUS = 0V, IOUT = 0µA, No Load On Supplies, Burst Mode® Operation 130 200 µA VPROG,CHG PROG Pin Servo Voltage VBAT > VTRKL 1.000 V VPROG,TRKL PROG Pin Servo Voltage in Trickle Charge VBAT < VTRKL 0.100 V hPROG Ratio of IBAT to PROG Pin Current 1000 mA/mA ITRKL Trickle Charge Current VBAT < VTRKL 40 50 60 mA VTRKL Trickle Charge Rising Threshold Trickle Charge Falling Threshold VBAT Rising VBAT Falling 2.5 2.9 2.75 3.0 V V ∆VRECHRG Recharge Battery Threshold Voltage Threshold Voltage Relative to VFLOAT –75 –100 –125 mV tTERM Safety Timer Termination Period Timer Starts when VBAT = VFLOAT – 50mV 3.2 4 4.8 Hour VBAT < VTRKL l l l tBADBAT Bad Battery Termination Time hC/10 End-of-Charge Indication Current Ratio (Note 6) 0.4 0.5 0.6 Hour 0.085 0.1 0.11 mA/mA RON_CHG Battery Charger Power FET On-Resistance (Between VOUT and BAT) 200 mΩ TLIM Junction Temperature in ConstantTemperature Mode 110 °C 36773f 4 LTC3677-3 電気的特性 パワーマネージャ ●は全動作接合部温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTJ = 25℃での値。 注記がない限り、 VBUS = 5V、 VBAT = 3.8V、 ILIM0 = ILIM1 = 5V、 VINLDO2 = VINLOD1 = VIN12 = VIN3 = VOUT、 RPROG = 2k、 RCLPROG = 2.1k。 WALL = 0V、 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS NTC、 バッテリ放電保護 VCOLD Cold Temperature Fault Threshold Voltage Rising NTC Voltage Hysteresis 75 76 1.3 77 %VNTCBIAS %VNTCBIAS VHOT Hot Temperature Fault Threshold Voltage Falling NTC Voltage Hysteresis 34 35 1.3 36 %VNTCBIAS %VNTCBIAS VTOO_HOT NTC Discharge Threshold Voltage Falling NTC Voltage Hysteresis 24.5 25.5 50 26.5 %VNTCBIAS mV –50 INTC NTC Leakage Current VNTC = VBUS = 5V IBAT2HOT BAT Discharge Current VBAT = 4.1V, NTC < VTOO_HOT 170 mA VBAT2HOT BAT Discharge Threshold IBAT < 0.1mA, NTC < VTOO_HOT 3.9 V VFWD Forward Voltage Detection IOUT = 10mA 理想ダイオード 5 50 15 25 nA mV RDROPOUT Diode On-Resistance, Dropout IOUT = 200mA 200 mΩ IMAX Diode Current Limit (Note 7) 3.6 A VOVCUTOFF Overvoltage Protection Threshold Rising Threshold, ROVSENS = 6.2k VOVGATE OVGATE Output Voltage Input Below VOVCUTOFF Input Above VOVCUTOFF IOVSENSQ OVSENS Quiescent Current VOVSENS = 5V 40 µA tRISE OVGATE Time to Reach Regulation COVGATE = 1nF 2.5 ms VACPR ACPR Pin Output High Voltage ACPR Pin Output Low Voltage IACPR = 0.1mA IACPR = 1mA VW Absolute Wall Input Threshold Voltage VWALL Rising VWALL Falling ∆VW Differential Wall Input Threshold Voltage VWALL – VBAT Falling VWALL – VBAT Rising IQWALL Wall Operating Quiescent Current IWALL + IVOUT , IBAT = 0mA, WALL = VOUT = 5V 過電圧保護 ACアダプタおよび高電圧降圧出力制御 ロジック （ILIM0、ILIM1およびCHRG） VIL Input Low Voltage ILIM0, ILIM1 VIH Input High Voltage ILIM0, ILIM1 IPD Static Pull-Down Current ILIM0, ILIM1; VPIN = 1V VCHRG CHRG Pin Output Low Voltage ICHRG = 10mA ICHRG CHRG Pin Input Current VBAT = 4.5V, VCHRG = 5V 6.10 6.35 1.88 • VOVSENS 0 VOUT – 0.3 3.1 0 VOUT 0 4.3 3.2 25 75 6.70 V 12 V V 0.3 4.45 100 440 V V V V mV mV µA 0.4 1.2 V V 2 µA 0.15 0.4 V 0 1 µA 36773f 5 LTC3677-3 電気的特性 I2Cインタフェース ●は全動作接合部温範囲の規格値を意味する。 それ以外はTJ = 25℃での値。 注記がない限り、 DVCC = 3.3V、 VOUT = 3.8V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP DVCC Input Supply Voltage IDVCC DVCC Supply Current VDVCC,UVLO DVCC UVLO 1.0 VIH Input High Voltage 50 VIL Input Low Voltage IIH Input High Leakage Current SDA = SCL = DVCC = 5.5V –1 1 µA IIL Input Low Leakage Current SDA = SCL = 0V, DVCC = 5.5V –1 1 µA VOL SDA Output Low Voltage ISDA = 3mA 0.4 V fSCL SCL Clock Frequency 400 kHz tLOW Low Period of the SCL Clock 1.3 µs tHIGH High Period of the SCL Clock 0.6 µs tBUF Bus Free Time Between Stop and Start Condition 1.3 µs tHD,STA Hold Time After (Repeated) Start Condition 0.6 µs tSU,STA Set-Up Time for a Repeated Start Condition 0.6 µs tSU,STO Stop Condition Set-Up Time 0.6 tHD,DATO Output Data Hold Time tHD,DATI Input Data Hold Time tSU,DAT Data Set-Up Time tSP Input Spike Suppression Pulse Width 1.6 SCL = 400kHz SCL = SDA = 0kHz 30 MAX UNITS 5.5 V 10 1 µA µA 70 %DVCC V 50 %DVCC （すべての値がVIHおよびVILを基準） タイミング特性（Note 8） 0 µs 900 ns 0 ns 100 ns 50 ns 36773f 6 LTC3677-3 電気的特性 降圧スイッチング・レギュレータ ●は全動作接合部温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTJ = 25℃での値。 注記がない限り、 VOUT = VIN12 = VIN3 = 3.8V、 すべてのレギュレータをイネーブル。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 降圧スイッチング・レギュレータ （降圧1、降圧2および降圧3） VIN12, VIN3 Input Supply Voltage (Note 9) 5.5 V VOUT UVLO VOUT Falling VOUT Rising VIN12 and VIN3 Connected to VOUT Through Low Impedance. Switching Regulators Are Disabled Below VOUT UVLO 2.5 2.7 2.8 2.9 V V fOSC Oscillator Frequency 1.91 2.25 2.59 MHz l 2.7 800mA降圧スイッチング・レギュレータ（ 3 降圧3：EN3を介してイネーブル、PDN状態およびPOFF状態でディスエーブル） IVIN3Q Pulse-Skipping Mode Input Current (Note 10) 100 Burst Mode Operation Input Current (Note 10) 20 Shutdown Input Current EN3 = 0 ILIM3 Peak P-Channel MOSFET Current Limit (Note 7) VFB3 Feedback Voltage Pulse-Skipping Mode Burst Mode Operation IFB3 FB3 Input Current (Note 10) –0.05 D3 Max Duty Cycle FB3 = 0V 100 l l µA 35 µA 0.01 1 µA 1000 1400 1700 mA 0.78 0.78 0.8 0.8 0.82 0.824 V V 0.05 µA % RP3 RDS(ON) of P-Channel MOSFET 0.3 Ω RN3 RDS(ON) of N-Channel MOSFET 0.4 Ω RSW3_PD SW3 Pull-Down in Shutdown VIL,EN3 EN3 Input Low Voltage VIH,EN3 EN3 Input High Voltage EN3 = 0 10 kΩ 0.4 1.2 V V 500mA降圧スイッチング・レギュレータ（ 2 降圧2：プッシュボタンでイネーブル、 シーケンスの3番目） IVIN12Q Pulse-Skipping Mode Input Current (Note 10) 100 µA Burst Mode Operation Input Current (Note 10) 20 µA Shutdown Input Current POFF State 0.01 1 µA ILIM2 Peak P-Channel MOSFET Current Limit (Note 7) 650 900 1200 mA VFB2 Feedback Voltage Pulse-Skipping Mode Burst Mode Operation 0.78 0.78 0.8 0.8 0.82 0.824 V V IFB2 FB2 Input Current (Note 10) –0.05 0.05 µA 100 l l D2 Max Duty Cycle FB2 = 0V RP2 RDS(ON) of P-Channel MOSFET ISW2 = 100mA 0.6 % RN2 RDS(ON) of N-Channel MOSFET ISW2 = –100mA 0.6 Ω RSW2_PD SW2 Pull-Down in Shutdown POFF State 10 kΩ IVIN12Q Pulse-Skipping Mode Input Current (Note 10) 100 µA Burst Mode Operation Input Current (Note 10) Ω 500mA降圧スイッチング・レギュレータ（ 1 降圧1：プッシュボタンでイネーブル、 シーケンスの2番目） 20 Shutdown Input Current 1 µA 650 900 1200 mA 0.78 0.78 0.8 0.8 0.82 0.824 V V 0.05 µA ILIM1 Peak P-Channel MOSFET Current Limit (Note 7) VFB1 Feedback Voltage Pulse-Skipping Mode Burst Mode Operation IFB1 FB1 Input Current (Note 10) –0.05 100 l l µA 0.01 D1 Max Duty Cycle FB1 = 0V RP1 RDS(ON) of P-Channel MOSFET ISW1 = 100mA 0.6 % Ω RN1 RDS(ON) of N-Channel MOSFET ISW1 = –100mA 0.6 Ω RSW1_PD SW1 Pull-Down in Shutdown POFF State 10 kΩ 36773f 7 LTC3677-3 電気的特性 LDOレギュレータ ●は全動作接合部温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTJ = 25℃での値。 注記がない限り、 VINLDO1 = VINLDO2 = VOUT = 3.8V、 LDO1およびLDO2をイネーブル。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS LDOレギュレータ（ 1 LDO1：常時オン） VINLDO1 Input Voltage Range VINLDO1 ≤ VOUT + 0.3V VOUT_UVLO VOUT Falling VOUT Rising LDO1 Is Disabled Below VOUT UVLO VLDO1_FB LDO1_FB Regulated Feedback Voltage ILDO1 = 1mA LDO1_FB Line Regulation (Note 11) ILDO1 = 1mA, VIN = 1.65V to 5.5V LDO1_FB Load Regulation (Note 11) ILDO1 = 1mA to 150mA ILDO1_OC Available Output Current ILDO1_SC Short-Circuit Output Current (Note 7) VDROP1 Dropout Voltage (Note 12) ILDO1 = 150mA, VINLDO1 = 3.6V ILDO1 = 150mA, VINLDO1 = 2.5V ILDO1 = 75mA, VINLDO1 = 1.8V LDO1 Disabled l l l 1.65 5.5 V 2.5 2.7 2.8 2.9 V V 0.78 0.8 0.82 V 0.4 mV/V 5 µV/mA 150 mA 270 RLDO1_PD Output Pull-Down Resistance in Shutdown ILDO_FB1 LDO_FB1 Input Current VINLDO2 Input Voltage Range VINLDO2 ≤ VOUT + 0.3V VOUT_UVLO VOUT Falling VOUT Rising LDO2 is Disabled Below VOUT UVLO VLDO2_FB LDO2_FB Regulated Output Voltage ILDO2 = 1mA 160 200 170 mA 260 320 280 10 –50 mV mV mV kΩ 50 nA LDOレギュレータ（ 2 LDO2：プッシュボタンでイネーブル、 シーケンスの1番目） LDO2_FB Line Regulation (Note 11) ILDO2 = 1mA, VIN = 1.65V to 5.5V LDO2_FB Load Regulation (Note 11) ILDO2 = 1mA to 150mA ILDO2_OC Available Output Current ILDO2_SC Short-Circuit Output Current (Note 7) VDROP2 Dropout Voltage (Note 12) ILDO2 = 150mA, VINLDO2 = 3.6V ILDO2 = 150mA, VINLDO2 = 2.5V ILDO1 = 75mA, VINLDO1 = 1.8V RLDO2_PD Output Pull-Down Resistance in Shutdown LDO2 Disabled ILDO_FB2 LDO_FB2 Input Current l l l 1.65 5.5 V 2.5 2.7 2.8 2.9 V V 0.78 0.8 0.82 V 0.4 mV/V 5 µV/mA 150 mA 270 160 200 170 mA 260 320 280 14 –50 mV mV mV kΩ 50 nA 36773f 8 LTC3677-3 電気的特性 プッシュボタン・コントローラ ●は全動作接合部温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTJ = 25℃での値。 注記がない限り、 VOUT = 3.8V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS プッシュボタン・ピン （ON） VOUT Pushbutton Operating Supply Range (Note 9) VOUT UVLO VOUT Falling VOUT Rising Pushbutton is Disabled Below VOUT UVLO VON_TH ON Threshold Rising ON Threshold Falling ION ON Input Current パワーオン入力ピン （PWR_ON） VPWR_ON PWR_ON Threshold Rising PWR_ON Threshold Falling IPWR_ON PWR_ON Input Current 状態出力ピン （PBSTAT、EXTPWR、PGOOD） l VON = VOUT VON = 0V 2.7 2.5 0.4 0.8 0.7 –1 –4 –9 0.4 0.8 0.7 VPWR_ON = 3V –1 –1 IPBSTAT PBSTAT Output High Leakage Current VPBSTAT = 3V VPBSTAT PBSTAT Output Low Voltage IPBSTAT = 3mA 2.7 2.8 0.1 5.5 V 2.9 V V 1.2 V V 1 –14 μA μA 1.2 V V 1 μA 1 μA 0.4 V IEXTPWR EXTPWR Pin Input Current VEXTPWR = 3V 0 1 μA VEXTPWR EXTPWR Pin Output Low Voltage IEXTPWR = 2mA 0.15 0.4 V IPGOOD PGOOD Output High Leakage Current VPGOOD = 3V 1 μA –1 VPGOOD PGOOD Output Low Voltage IPGOOD = 3mA 0.1 VTHPGOOD PGOOD Threshold Voltage (Note 13) –8 0.4 % V tON_PBSTAT1 ON Low Time to PBSTAT Low 50 ms tON_PBSTAT2 ON High to PBSTAT High PBSTAT Low > tPBSTAT_PW 900 μs 50 ms 50 ms プッシュボタンのタイミング・パラメータ tPBSTAT_PW PBSTAT Minimum Pulse Width tON_PUP ON Low Time for Power-Up 40 tON_RST ON Low to PGOOD Reset Low tON_RST_PW PGOOD Reset Low Pulse Width tPUP_PDN Minimum Time from Power Up to Down 1 Seconds tPDN_PUP Minimum Time from Power Down to Up 1 Seconds tPWR_ONH PWR_ON High to Power-Up 50 ms tPWR_ONL PWR_ON Low to Power-Down 50 ms 12 14 16.5 1.8 Seconds ms tPWR_ONBK1 PWR_ON Power-Up Blanking PWR_ON Low Recognized from Power-Up 1 Seconds tPWR_ONBK2 PWR_ON Power-Down Blanking PWR_ON High Recognized from Power-Down 1 Seconds tPGOODH From Regulation to PGOOD High Buck1, 2 and LDO1 Within PGOOD Threshold 230 tPGOODL Bucks Disabled to PGOOD Low Bucks Disabled tLDO2_BK1 LDO2 Enable to Buck Enable 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。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：LTC3677-3は0℃～85℃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。 ms 44 12.5 14.5 µs 17.5 ms Note 3：このデバイスには短時間の過負荷状態の間デバイスを保護するための過温度保護機 能が備わっている。過温度保護機能がアクティブなとき接合部温度は110℃を超える。規定さ れた最高動作接合部温度を超えた動作が継続するとデバイスの劣化または故障が生じるお それがある。 −40℃～85℃の動作接合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・ コントロールとの相関で確認されている。最大周囲温度は、基板のレイアウト、 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。 36773f 9 LTC3677-3 電気的特性 Note 4：VCCはVBUS、 VOUTまたはBATのうち大きい方。 Note 11：出力が帰還ピンに接続された状態で、 ユニティゲインで動作しているLDOで測定。 Note 5：合計入力電流は、 消費電流、IBUSQ、 およびVCLPROG/RCLPROG •（hCLPROG＋1)で与えられ Note 12：損失電圧は、LDOが規定出力電流でレギュレーションを維持するのに必要な、入力 から出力への最小電圧差である。LDOがドロップアウト状態のとき、その出力電圧は（V IN − に等しくなる。 VDROP） る測定電流の和である。 Note 6：hC/10は、 示されているPROG抵抗を使って測定された最大充電電流に対する割合とし て表わされる。 Note 7：このデバイスの電流制限機能は、 短時間の、 または間欠的なフォールト状態からデバ イスを保護することを目的としている。 規定された最大ピン電流定格を超える動作が継続する とデバイスの劣化または故障が生じるおそれがある。 Note 8：シリアル・ポートは定格動作周波数でテストされる。 タイミング・パラメータはテストさ れるか、設計により保証されている。 Note 13：PGOODスレッショルドは降圧1、 降圧2およびLDO1のレギュレーション電圧からの差 （パーセンテージ） で表される。 スレッショルドは降圧1、降圧2およびLDO1の出力の立ち上が りから測定される。 Note 14：IBATQの規定値は、 VINLDO1、VINLDO2、VIN12およびVIN3が直接VOUTに接続されていると仮 定したときの全バッテリ負荷を表す。 Note 15：デバイスの長期電流密度定格。 Note 9：UVLO状態ではないVOUT。 Note 10：降圧のFBが“H”で、 スイッチングしていない。 標準的性能特性 注記がない限り、TJ = 25℃ 入力消費電流と温度 （一時停止モード） 入力消費電流と温度 0.7 0.10 VBUS = 5V 1x MODE VBUS = 5V ALL SUPPLIES ENABLED PULSE-SKIPPING MODE 350 NO LOAD ON ALL SUPPLIES VBAT = 3.8V VBUS = 0V 300 IVBUS (mA) 0.5 0.4 0.3 0.06 0.04 250 200 150 0.2 50 75 50 25 TEMPERATURE (°C) 0 100 125 36773 G01 0 –50 ALL SUPPLIES ENABLED Burst Mode OPERATION 100 0.02 0.1 0 –50 –25 バッテリの流出電流と温度 400 0.08 0.6 IVBUS (mA) 450 IBAT (µA) 0.8 –25 50 0 75 25 TEMPERATURE (°C) 100 125 36773 G02 0 –50 ALL SUPPLIES DISABLED EXCEPT LDO1 –25 50 25 0 75 TEMPERATURE (°C) 100 125 36773 G03 36773f 10 LTC3677-3 標準的性能特性 注記がない限り、TJ = 25℃ 10x MODE 240 700 220 600 RON (mΩ) IVBUS (mA) 800 5x MODE 500 120 1x MODE 0 –50 –25 50 25 0 75 TEMPERATURE (°C) 100 4.24 5 4.22 4 300 3 SAFETY TIMER 2 TERMINATION C/10 1 IBAT 3 4 TIME (HOUR) 5 6 0 VBAT AND VCHRG (V) 400 RISING VBAT 4.16 2.4 2.8 3.2 3.6 VBAT (V) 4.12 4.4 0 200 400 600 800 IBAT (mA) 36773 G10 0 4.12 4.06 4.04 –50 –25 1000 100 125 36773 G09 順方向電圧と理想ダイオード電流 （Si2333DS外部FET付き） 40 VBUS = 0V TA = 25°C 75 50 25 TEMPERATURE (°C) 0 357734 G08 VBAT = 3.2V VBAT = 3.8V VBUS = 0V TA = 25°C 35 30 VBAT = 3.6V VBAT = 4.2V 25 20 15 10 0.05 4.0 4.14 4.08 VFWD (V) VBUS = 5V 10x MODE RPROG = 2k RCLPROG = 2k 4.16 4.10 4.14 0.10 100 IBAT = 2mA 4.22 0.15 FALLING VBAT 357734 G06 4.18 0.20 400 125 4.20 0.25 2.0 4.24 順方向電圧と理想ダイオード電流 （外部FETなし） 500 100 バッテリ・レギュレーション （フロート）電圧と温度 4.18 4.10 50 25 75 0 TEMPERATURE (°C) 36773 G05 VBUS = 5V 10x MODE 36773 G07 600 200 0 –50 –25 125 100 4.20 IBATとVBAT 300 50 25 0 75 TEMPERATURE (°C) バッテリ・フロート電圧と 負荷レギュレーション 6 VBAT 1450mAhr CELL 100 VBUS = 5V RPROG = 2k RCLPROG = 2k 0 2 0 1 –25 36773 G04 CHRG 200 0 –50 125 バッテリの電流および電圧と時間 500 VBUS = 5V 10x MODE RPROG = 2k 100 100 VFLOAT (V) 100 300 200 140 200 IBAT (mA) 400 VBUS = 5.5V 160 300 IBAT (mA) VBUS = 4.5V VBUS = 5V 180 400 0 500 260 900 600 600 IOUT = 400mA 280 IBAT (mA) 1000 300 VBUS = 5V RCLPROG = 2.1k VBAT (V) 1100 充電電流と温度 （サーマル・レギュレーション） 入力RONと温度 VFWD (mV) 1200 入力電流制限と温度 5 0 0.2 0.4 0.6 IBAT (A) 0.8 1.0 1.2 36773 G11 0 0 0.2 0.4 0.6 IBAT (A) 0.8 1.0 36773 G12 36773f 11 LTC3677-3 標準的性能特性 注記がない限り、TJ = 25℃ 入力接続時の波形 1倍モードから5 入力切断時の波形 倍モードへの切替え VBUS 5V/DIV VBUS 5V/DIV VOUT 5V/DIV VOUT 5V/DIV IBUS 0.5A/DIV IBUS 0.5A/DIV IBUS 0.5A/DIV IBAT 0.5A/DIV IBAT 0.5A/DIV IBAT 0.5A/DIV VBAT = 3.75V IOUT = 100mA RCLPROG = 2k RPROG = 2k 36773 G13 1ms/DIV ILIM0/ILIM1 5V/DIV VBAT = 3.75V IOUT = 100mA RCLPROG = 2k RPROG = 2k 一時停止モードから 5倍モードへの切替え 36773 G14 1ms/DIV 電源接続時の波形 WALL 5V/DIV WALL 5V/DIV VOUT 5V/DIV IBUS 0.5A/DIV VOUT 5V/DIV IWALL 0.5A/DIV VOUT 5V/DIV IWALL 0.5A/DIV IBAT 0.5A/DIV IBAT 0.5A/DIV IBAT 0.5A/DIV 36773 G16 100µs/DIV VBAT = 3.75V IOUT = 100mA RPROG = 2k 36773 G17 1ms/DIV 1ms/DIV 36773 G18 100 2.8 2.7 Burst Mode 90 OPERATION 2.6 80 2.5 70 2.4 EFFICIENCY (%) FREQUENCY (MHz) VBAT = 3.75V IOUT = 100mA RPROG = 2k 降圧スイッチング・レギュレータ1の 3.3V出力の効率とIOUT1 発振器周波数と温度 VOUT = 5V 2.3 2.2 VOUT = 3.8V 2.1 PULSE-SKIPPING 60 50 40 30 2.0 20 VOUT1 = 3.3V 1.9 10 VIN12 = 3.8V VIN12 = 5V 1.8 –50 36773 G15 電源切断時の波形 ILIM0 5V/DIV VBAT = 3.75V IOUT = 100mA RCLPROG = 2k RPROG = 2k ILIM1 = 5V 1ms/DIV VBAT = 3.75V IOUT = 50mA RCLPROG = 2k RPROG = 2k –25 50 25 0 75 TEMPERATURE (°C) 100 125 36773 G19 0 0.01 0.1 1 10 IOUT (mA) 100 1000 36773 G20 36773f 12 LTC3677-3 標準的性能特性 注記がない限り、TJ = 25℃ 100 100 EFFICIENCY (%) 80 PULSE-SKIPPING 60 50 40 60 40 30 30 VOUT2 = 1.8V 20 10 VIN12 = 3.8V VIN12 = 5V 0.1 1 10 IOUT (mA) 100 PULSE-SKIPPING 50 0 0.01 0.1 1 10 IOUT (mA) 100 1100 1000 900 500mA BUCK 800 IOUT3 700 VINx = 3.8V VINx = 5V 600 500 –50 –25 0 50 75 25 TEMPERATURE (°C) 100 125 36773 G24 SWITCH IMPEDANCE (Ω) 0.8 VINX = 3.2V 0.7 0.6 500mA NMOS 500mA PMOS 0.5 0.4 800mA PMOS 0.3 800mA NMOS 0.2 0.1 0 –50 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) 100 125 36773 G27 5mA 100 1000 36773 G23 0.85 0.84 0.84 0.83 0.83 0.80 0.79 0.82 Burst Mode OPERATION 0.81 PULSE-SKIPPING 0.80 0.79 0.78 0.77 0.77 VIN3 = 3.8V VIN3 = 5V 1 10 IOUT (mA) 100 1000 357732 G29 Burst Mode OPERATION 0.81 0.78 0.75 0.1 36773 G26 VOUT1 = 3.3V 50µs/DIV IOUT1 = 30mA VOUT2 = 1.8V IOUT2 = 20mA VOUT3 = 1.2V VOUT = VBAT = 3.8V 500mA降圧スイッチング・ レギュレータの帰還電圧と出力電流 0.85 0.76 –25 1 10 IOUT (mA) 500mA 36773 G25 VOUT1 = 3.3V 50µs/DIV IOUT1 = 10mA VOUT2 = 1.8V IOUT2 = 20mA VOUT3 = 1.2V VOUT = VBAT = 3.8V 0.82 FEEDBACK (V) 0.9 IOUT3 800mA降圧スイッチング・ レギュレータの帰還電圧と出力電流 降圧スイッチング・レギュレータの スイッチ・インピーダンスと温度 0.1 VOUT1 50mV/DIV (AC) VOUT2 50mV/DIV (AC) VOUT3 100mV/DIV (AC) 500mA 5mA VOUT3 = 2.5V VIN3 = 3.8V VIN3 = 5V 降圧スイッチング・レギュレータの 出力過渡（パルス・スキップ・モード） 降圧スイッチング・レギュレータの 出力過渡（Burst Mode動作） FEEDBACK (V) SHORT-CIRCUIT CURRENT (mA) 800mA BUCK 1200 30 0 0.01 1000 VOUT1 50mV/DIV (AC) VOUT2 50mV/DIV (AC) VOUT3 100mV/DIV (AC) 1300 50 40 10 1500 1400 PULSE-SKIPPING 60 36773 G22 36773 G21 降圧スイッチング・レギュレータの 短絡電流と温度 70 20 VOUT3 = 1.2V VIN3 = 3.8V VIN3 = 5V 10 1000 Burst Mode OPERATION 80 70 20 0 0.01 90 Burst Mode OPERATION 80 70 降圧スイッチング・レギュレータ3の 2.5V出力の効率 100 90 Burst Mode OPERATION EFFICIENCY (%) 90 降圧スイッチング・レギュレータ3の 1.2V出力の効率とIOUT3 EFFICIENCY (%) 降圧スイッチング・レギュレータ2の 1.8V出力の効率とIOUT2 PULSE-SKIPPING VIN12 = 3.8V VIN12 = 5V 0.76 0.75 0.1 1 10 IOUT (mA) 100 1000 36773 G29 36773f 13 LTC3677-3 標準的性能特性 注記がない限り、TJ = 25℃ 降圧スイッチング・レギュレータ3の ソフトスタートとシャットダウン OVP接続時の波形 VOUT1 100mV/DIV (AC) 2V VBUS 5V/DIV VOUT3 1V 0V OVGATE 5V/DIV 400mA IL3 200mA 0mA VOUT1 = 1.8V IOUT1 = 100mA ROUT3 = 3Ω 36773 G30 50µs/DIV OVP INPUT VOLTAGE 0V TO 5V STEP 5V/DIV OVP保護の波形 36773 G31 500µs/DIV OVP再接続時の波形 VBUS 5V/DIV VBUS 5V/DIV OVGATE 5V/DIV OVP INPUT VOLTAGE 5V TO 10V STEP 5V/DIV 36773 G32 500µs/DIV OVGATE 5V/DIV OVP INPUT VOLTAGE 10V TO 5V STEP 5V/DIV 立ち上がり過電圧 スレッショルドと温度 OVSENS消費電流と温度 6.280 VOVSENS = 5V 35 6.275 OPV THRESHOLD (V) QUIESCENT CURRENT (µA) 37 33 31 29 27 –40 36773 G33 500µs/DIV 6.270 6.265 6.260 –15 35 10 TEMPERATURE (°C) 60 85 36773 G34 6.255 –40 –15 35 10 TEMPERATURE (°C) 60 85 36773 G35 36773f 14 LTC3677-3 標準的性能特性 注記がない限り、TJ = 25℃ OVGATEとOVSENS 過温度BATの放電 LDOの負荷ステップ 200 12 OVSENS CONNECTED TO INPUT THROUGH 10 6.2k RESISTOR VNTC < VTOO_HOT 180 VBUS = 0V LDO1 50mV/DIV (AC) 160 140 4 IOUT1 2 0 IBAT (mA) LDO2 20mV/DIV (AC) 6 0 2 4 6 INPUT VOLTAGE (V) BATTERY DISCHARGE CURRENT (mA) 200 5mA 8 0 600 RPROG = 2k RCLPROG = 2k 500 400 VBUS = 0V 75 50 50 60 3.9 3.8 90 100 80 TEMPERATURE (°C) 70 4.0 VBAT (V) 4.1 4.2 36773 G38 IIN ILOAD 300 IBAT (CHARGING) 200 100 VBAT = 4.1V VNTC < VTOO_HOT 5x MODE IVOUT = 0mA 25 0 20 入力電流および バッテリ電流と出力電流 125 100 80 36773 G36 VBUS = 5V 150 100 40 36773 G37 LDO1 = 1.2V 20µs/DIV LDO2 = 2.5V ILDO2 = 40mA VOUT = VBAT = 3.8V バッテリの放電電流と温度 175 120 60 100mA CURRENT (mA) OVGATE (V) 8 0 110 120 36773 G39 –100 IBAT (DISCHARGING) WALL = 0V 0 100 200 400 300 IOUT (mA) 500 600 36773 G40 ピン機能 ILIM0、 ILIM1 （ピン1、2） ：入力電流制御ピン。ILIM0とILIM1は入力 電流制限を制御します。 「USBのPowerPathコントローラ」 のセ クションの表1を参照してください。両方のピンとも弱い電流シ ンクで L に引き下げられています。 NC （ピン3、9、18、19、20、22） ：接続なし。 これらのピンは機能を 持たないので、 フロート状態にしてもグランドに接続しても構 いません。 WALL （ピン4） ：ACアダプタ検出入力。 このピンを4.3Vより上に 引き上げると、VBUSからVOUTへの電力経路が切断されます。 ACPRピンも L に引き下げられ、ACアダプタが検出されたこ とを知らせます。 SW3（ピン5 ） ：降圧スイッチング・レギュレータ3（ 降圧3） の電 力伝送（スイッチ） ピン。 VIN3 （ピン6） ：降圧スイッチング・レギュレータ3の電源入力。 こ のピンはVOUTに接続します。 FB3 （ピン7） ：降圧スイッチング・レギュレータ3（降圧3） の帰還 入力。制御ループが完成すると、 このピンは0.8Vの固定電圧 にサーボ制御されます。 OVSENSE （ピン8） ：過電圧保護検出入力。OVSENSEは6.2k抵 抗を通して入力電源コネクタおよび外部NチャネルMOSFET パス・トランジスタのドレインに接続します。 このピンの電圧が 36773f 15 LTC3677-3 ピン機能 予め設定されたレベルを超えると、OVGATEピンがGNDに引 き下げられてパス・トランジスタをディスエーブルし、下流の回 路を保護します。 DVCC （ピン10） ：I2Cラインの電源電圧。 このピンはLTC3677-3 のロジックの基準レベルを設定します。DV CCが1V未満のと き、 DVCCピンのUVLO回路がすべてのレジスタをオール0に強 制します。 0.1μFのコンデンサを使ってGNDにバイパスします。 SDA（ピン11） ：I Cのデータ入力。 シリアル・データはクロック 2 毎に1ビットだけシフトされ、LTC3677-3を制御します。SDAの ロジック・レベルはDVCCを基準にしています。 SCL（ピン12 ） ：I 2 Cクロック入力。SCLのロジック・レベルは DVCCを基準にしています。 OVGATE （ピン13） ：過電圧保護ゲート出力。OVGATEは外部N チャネルMOSFETパス・トランジスタのゲート・ピンに接続しま す。 トランジスタのソースをV BUSに接続し、 ドレインを製品の DC入力コネクタに接続します。過電圧状態でない場合、 この ピンはこのトランジスタを完全に導通させるのに十分なオー バードライブを発生させることができる内部チャージポンプに 接続されます。過電圧状態が検出されると、OVGATEが急速 にグランドに引き下げられて損傷を防ぎます。 この保護機能を 実行するため、OVGATEはOVSENSEと連携して機能します。 PWR_ON（ピン 14 ） ：パワーアップ後、降圧1、降圧2および LDO2をイネーブルされた状態に保つのに使われるロジック 入力。 レギュレータを直接イネーブルするのにも使用できま す （シーケンス = LDO2→降圧1→降圧2）。詳細については 「プッシュボタン・インタフェースの動作」 のセクションを参照 してください。 ON（ピン15 ） ：プッシュボタン入力。 フロートのままにすると、 内部の弱いプルアップがONを H に強制します。通常開いて いるプッシュボタンをONからグランドに接続して、 このピンを L 状態に強制します。 PBSTAT （ピン16） ：オープン・ドレイン出力は、ONにデバウンス 機能とバッファを加えたもので、 プロセッサの割込み処理に使 います。 EN3（ピン17） ：降圧スイッチング・レギュレータ3（降圧3） のイ ネーブル・ピン。 PGOOD （ピン21） ：オープン・ドレインの出力。PGOODは、降圧 1、降圧2およびLDO1が最終レギュレーション値の8%以内で あることを表示します。 すべてのレギュレータがレギュレーショ ンに達してからPGOODが H になるまでに230msの遅延があ ります。 LDO1_FB （ピン23） ：低損失リニア・レギュレータ1（LDO1） の帰 還電圧入力。LDO1の出力電圧は、LDO1とLDO1_FBの間の 外部抵抗分割器を使って設定されます。 LDO2_FB （ピン24） ：低損失リニア・レギュレータ2（LDO2） の帰 還電圧入力。LDO2の出力電圧は、LDO2とLDO2_FBの間の 外部抵抗分割器を使って設定されます。 FB2 （ピン25） ：降圧スイッチング・レギュレータ2（降圧2） の帰 還入力。制御ループが完成すると、 このピンは0.8Vの固定電 圧にサーボ制御されます。 FB1 （ピン26） ：降圧スイッチング・レギュレータ1（降圧1） の帰 還入力。制御ループが完成すると、 このピンは0.8Vの固定電 圧にサーボ制御されます。 VINLDO1 （ピン27） ：低損失リニア・レギュレータ1（LDO1） の入 力電源。 このピンは、1μF以上のセラミック・コンデンサを使っ てグランドにバイパスします。 LDO1 （ピン28） ：低損失リニア・レギュレータ1の出力。LDO1は 常時オンのLDOで、 デバイスがV OUT UVLO状態でないとき は常にイネーブルされます。 このピンは、1μF以上のセラミック・ 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。 LDO2 （ピン29） ：低損失リニア・レギュレータ2の出力。 このピン は1μF以上のセラミック・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。 VINLDO2 （ピン30） ：低損失リニア・レギュレータ2（LDO2） の入 力電源。 このピンは、1μF以上のセラミック・コンデンサを使っ てグランドにバイパスします。 SW2 （ピン31） ：降圧スイッチング・レギュレータ2（降圧2） の電 力伝送（スイッチ） ピン。 VIN12 （ピン32） ：降圧スイッチング・レギュレータ1と2の電源入 力。 このピンは一般にVOUTに接続します。 SW1 （ピン33） ：降圧スイッチング・レギュレータ1（降圧1） の電 力伝送（スイッチ） ピン。 NTCBIAS（ピン34 ） ：NTCの出力バイアス電圧。 このピンから NTCピンへの抵抗によりNTCサーミスタがバイアスされます。 36773f 16 LTC3677-3 ピン機能 NTC（ピン35） ：NTCピンはバッテリのサーミスタに接続され、 ACPR （ピン41） ：ACアダプタ検出出力 （アクティブ L ）。 このピ 充電するのにバッテリの温度が高すぎたり低すぎたりしない かを判定します。 バッテリの温度が有効範囲を外れると、範囲 内に戻るまで充電が停止されます。NTCBIASからNTCに低ド リフトのバイアス抵抗を接続し、NTCからグランドにサーミス タを接続する必要があります。 ンが L であれば、ACアダプタ入力コンパレータの入力が入 力スレッショルド （標準4.3V） より上に引き上げられていること を示します。 このピンを使って外部PチャネルMOSFETのゲー トをドライブし、USBポート以外の電源からVOUTに電力を供 給することができます。 PROG （ピン36） ：充電電流設定および充電電流モニタ用ピン。 EXTPWR（ピン42 ） ：外部電源検出出力 （アクティブ L 、 オー プン・ドレイン出力）。 このピンが L になると、V BUS入力また はWALL入力のどちらかに外部電源が存在することを示しま す。EXTPWRがVBUSの存在を知らせるには、VBUSがVBUSの 低電圧ロックアウト・スレッショルドを超える必要があります。 EXTPWRがWALLの存在を知らせるには、WALLが絶対およ び差動のWALL入力スレッショルドを超える必要があります。 EXTPWR信号はILIM1ピンおよびILIM0ピンとは無関係です。 したがって、入力電流制限回路を一時停止モードにしても、 EXTPWRがVBUSの有効な充電レベルを示すことがあります。 抵抗をPROGからグランドに接続すると次の充電電流がプロ グラムされます。 ICHG = 1000 V A RPROG ( ) 定電流モードで十分な入力電力を利用できると、 このピンは 1Vにサーボ制御されます。 このピンの電圧は常に実際の充電 電流を表します。 IDGATE（ピン37 ） ：理想ダイオードのゲート接続。 このピンは、 内部の理想ダイオードを補うのに使われるオプションの外部P チャネルMOSFETトランジスタのゲートを制御します。Pチャネ ルMOSFETのソースをVOUTに接続し、 ドレインをBATに接続 します。 このピンを高インピーダンスに保って、 すべての経路の リーク電流を最小限に抑えることが重要です。 BAT （ピン38） ：1セル・リチウムイオン・バッテリ・ピン。利用可能 な電力と負荷に応じて、BATのリチウムイオン・バッテリは、理 想ダイオードを通してシステムの電力をVOUTに供給するか、 ま たはバッテリ・チャージャから充電されます。 VOUT （ピン39） ：PowerPathコントローラの出力電圧およびバッ テリ・チャージャの入力電圧。携帯製品の大半はVOUTから給 電します。LTC3677-3は利用可能な電力をVOUTの外部負荷 と内部のバッテリ・チャージャの間で分割します。外部負荷の 優先度が高く、余分な電力があればバッテリの充電に使われ ます。BATからVOUTに接続されている理想ダイオードにより、 負荷がVBUSから割り当てられた入力電流を超えても、 または VBUSの電源が取り去られても、VOUTへの給電が保証されま す。VOUTは低インピーダンスの多層セラミック・コンデンサを 使ってバイパスします。 V BUS（ピン40 ） ：USB入力電圧。V BUSは通常コンピュータの CLPROG （ピン43） ：入力電流設定および入力電流モニタ用ピ ン。CLPROGからグランドに接続した抵抗によってV BUSピン から引き出される電流の上限（つまり、入力電流制限） が決ま ります。入力電流の精密な一部（hCLPROG） がCLPROGピンに 送られます。入力PowerPathは、CLPROGピンが2V（10倍モー ド）、1V（5倍モード） または0.2V（1倍モード） に達するまで、 電流を供給します。 したがって、V BUSから引き出される電流 はhCLPROGとRCLPROGによって与えられる量に制限されます。 USBアプリケーションでは、抵抗RCLPROGを2.1k以上に設定 します。 CHRG （ピン44） ：オープン・ドレインの充電状態出力。CHRGピ ンはバッテリ・チャージャの状態を示します。CHRGが H で あれば、 チャージャはフロート電圧に近いか（充電電流が設 定された充電電流の1/10未満）、 または充電が完了し、 チャー ジャがディスエーブルされています。CHRGが L であれば、 チャージャがイネーブルされていることを示します。詳細につ いては、 「充電状態の表示」 のセクションを参照してください。 GND （露出パッド：ピン45） ：グランド。 パッケージの露出パッド はグランドになっており、電気的接触と定格の熱性能を得る ためにPCボードに半田付けする必要があります。 USBポートまたはACアダプタのDC出力に接続します。VBUSは 低インピーダンスの多層セラミック・コンデンサを使ってバイ パスします。 36773f 17 LTC3677-3 ブロック図 8 13 OVSENS OVERVOLTAGE PROTECTON 40 43 34 35 42 EXTERNAL POWER DETECT 44 INPUT CURRENT LIMIT CLPROG NTCBIAS BATTERY TEMP MONITOR 15 16 17 10 11 12 21 WALL DETECT NTC CC/CV CHARGER IDEAL DIODE OVERTEMP BATTERY SAFETY DISCHARGER – + + – 15mV IDGATE BAT PROG UVLO ILIM LOGIC EN CHRG 14ms RISING DELAY CHARGE STATUS 14 ACPR VOUT ILIM1 2 41 WALL VBUS ILIM0 1 4 EXTPWR OVGATE 0.8V 150mA LDO2 – + PUSHBUTTON INPUT ON PBSTAT 0.8V + – DVCC EN 500mA, 2.25MHz BUCK REGULATOR 2 I2C SDA LOGIC SCL 0.8V PGOOD + – EN 800mA, 2.25MHz BUCK REGULATOR 3 0.8V NC 3, 9, 18, 19, 20, 22 ENB PG 150mA LDO1 GND 45 + – 0.8V SW1 SW2 FB2 PG 230ms FALLING DELAY VIN12 FB1 PG EN3 LDO2 LDO2_FB EN 500mA, 2.25MHz BUCK REGULATOR 1 PWR_ON VINLD02 VIN3 SW3 FB3 – + VINLD01 LDO1 LDO1_FB 39 37 38 36 30 29 24 32 33 26 31 25 6 5 7 27 28 23 36773 BD 36773f 18 LTC3677-3 動作 PowerPath動作 はじめに LTC3677-3は高度に集積化されたパワーマネージメントICで あり、以下の機態を備えています。 – PowerPathコントローラ – バッテリ・チャージャ – 理想ダイオード – 入力過電圧保護 – プッシュボタン・コントローラ – 3個の降圧スイッチング・レギュレータ – 2個の低損失リニア・レギュレータ 特にU S Bアプリケーション向けに設 計されているので、 PowerPathコントローラは高精度入力電流制限を組み込ん でおり、 バッテリ・チャージャと通信して入力電流がUSBの平 均入力電流の仕様に違反しないようにします。BATからVOUT への理想ダイオードが、V BUSの電力が足りなくても、 または VBUSに電力が無くても、常に十分な電力がVOUTで利用でき るよう保証します。LTC3677-3はACアダプタや電流が制限さ れていない他の電源から電力を受け取ることもできます。図1 に示されているように、 このような電源はパワー・ショットキー またはFETなどの外付けデバイスを介してLTC3677-3のVOUT ピンに接続することができます。LTC3677-3は、 （外部電源か ら給電される） 出力を利用して負荷に給電しながらバッテリを 充電するユニークな能力を備えています。WALLピンのコンパ レータは、ACアダプタの存在を検出して、USBへの接続を切 断するように構成設定されています。 これにより、ACアダプタ が存在するときV OUTからVBUSへの逆導通が防がれます。 また、LTC3677-3は、2個の同期整流式降圧スイッチング・レ ギュレータ （降圧1と降圧2）、低損失レギュレータ （LDO2） お よびシステム・リセットの電源シーケンシングを制御するため のプッシュボタン入力を備えています。3個の2.25MHz固定周 波数電流モード降圧スイッチング・レギュレータがそれぞれ 500mA、500mAおよび800mAを供給し、軽負荷で高効率を実 現するBurst Mode動作とともに100%デューティ・サイクル動作 をサポートします。 スイッチング・レギュレータのための外部補 償部品は不要です。2個の低損失レギュレータは最大150mA を出力することができます。 ACアダプタから 4 FROM USB WALL 4.3V (RISING) 3.2V (FALLING) ACPR + – + – 40 – + VBUS 75mV (RISING) 25mV (FALLING) ENABLE VOUT VOUT 41 39 SYSTEM LOAD USB CURRENT LIMIT IDEAL DIODE CONSTANT-CURRENT CONSTANT-VOLTAGE BATTERY CHARGER – + BAT + – IDGATE オプションの 外部理想 ダイオード PMOS 37 15mV BAT 38 36773 F01 + Li-Ion 図1．PowerPathの簡略ブロック図 36773f 19 LTC3677-3 動作 すべてのレギュレータを0.8Vの最小出力電圧にプログラムす ることができ、 マイクロコントローラ・コア、 マイクロコントローラ I/O、 メモリまたは他のロジック回路に給電するのに使用でき ます。 USBのPowerPathコントローラ LTC3677-3の入力電流制限回路と充電制御回路は、IVOUT の関数としてバッテリ充電電流を制御するとともに入力電流 を制限するように設計されています。VOUTは外部負荷、3個の 降圧スイッチング・レギュレータ、2個のLDOおよびバッテリ・ チャージャの組み合わせをドライブします。 組み合わされた負荷がプログラムされた入力電流リミットを 超えなければ、V OUTは内部の200mΩのPチャネルMOSFET を通してVBUSに接続されます。VOUTの組み合わされた負荷 がプログラムされた入力電流リミットを超えると、バッテリ・ チャージャはプログラムされた入力電流を維持しながら外部 負荷を満たすのに必要な量だけ充電電流を減らします。バッ テリの充電電流が許容USB電流を超えるように設定されてい ても、USB規格の平均入力電流を超えることはありません。 さ らに、VOUTの負荷電流が常に優先され、利用できる余分な電 流だけがバッテリの充電に使用されます。CLPROGピンから の電流はVBUS電流の一部（1/hCLPROG） です。 プログラミング 抵抗がCLPROGからGNDに接続されていると、CLPROGの 電圧により入力電流は次のように表されます。 V IVBUS = IBUSQ + CLPROG • hCLPROG RCLPROG ここで、IBUSQとhCLPROGは 「電気的特性」 の表に記載されてい ます。 入力電流制限はILIM0ピンとILIM1ピンによってプログラムされ ます。LTC3677-3は入力電流をいくつかの可能な設定のどれ かに構成することができます。 また非アクティブ状態にすること もできます （USBを一時停止）。入力電流制限は、次式に従っ て、適切なサーボ電圧とCLPROGの抵抗によって設定されま す。 IVBUS = IBUSQ + 0.2V • h （1倍モード） RCLPROG CLPROG IVBUS = IBUSQ + 1V • h （5倍モード） RCLPROG CLPROG IVBUS = IBUSQ + 2V RCLPROG • hCLPROG（10倍モード） 2.1k以上のRCLPROG抵抗を使えば、 ワーストケース条件でも USB規格の平均入力電流に違反することはありません。ILIM0 ピンとILIM1ピンの利用可能な設定を表1に示します。 表1．制御された入力電流制限 ILIM1 ILIM0 1 1 1 0 0 1 0 0 IBUS（LIM） 100mA（1x） 1A（10x） 一時停止 500mA（5x） ILIM0が L でILIM1が H のとき、VOUTの充電電流と利用可 能な電流を増やすために入力電流制限値が高めに設定され ることに注意してください。 このモードは一般に、USB以外の 高電力電源をVBUSピンで利用できるときに使われます。 36773f 20 LTC3677-3 動作 BATからVOUTへの理想ダイオード WALLピンを使った外部電源の検出 LTC3677-3には、 オプションの外部理想ダイオードのコント WALL入力ピンを使って外部電源（特にUSB VBUS入力のよ ローラとともに、内部理想ダイオードが備わっています。内部 うに固定電流制限を受けない電源） の存在を識別することが と外部の両方の理想ダイオードはV OUTがBATより低くなる できます。一般に、 このような電源はACアダプタの5V出力また と直ちに応答します。 負荷が入力電流リミットを超えて増加す は高電圧降圧レギュレータの低電圧出力です。ACアダプタの ると、追加電流がバッテリから理想ダイオードを介して引き出 出力 （または降圧レギュレータの出力） がWALLピンに直接接 されます。 さらに、V BUS（USB） またはV OUT（ 外部AC電源ま 続され、電圧がWALLピンのスレッショルドを超えると、USB たは高電圧レギュレータ）への電力が取り去られると、 アプリ の電力経路（VBUSからVOUT） が切断されます。 さらに、ACPR ケーションの電力はすべて理想ダイオードを介してバッテリ ピンが L に引き下げられます。外部電源が検出されるには、 から供給されます。理想ダイオードは十分に高速なので、推 以下の条件の両方が満たされる必要があります。 奨出力コンデンサを使用するだけでV OUTがV BATを大幅に 1. WALLピンの電圧が約4.3Vを超えること。 下回るのを防ぐことができます （図2を参照）。理想ダイオード は、VOUTの電圧がBATの電圧より約15mV（VFWD）低いと内 2. WALLピンの電圧がBATピンの電圧を75mV以上超えてい 蔵PチャネルMOSFETをイネーブルする高精度アンプで構成 ること。 されています。 内部の理想ダイオードの抵抗は約200mΩです。 以下の条件のどちらかが満たされると、入力の電力経路 アプリケーションにとってこれで十分であれば、外付け部品 （V BUSとV OUTの間）が再度イネーブルされ、ACPRピンが は不要です。 ただし、 もっと低い抵抗が必要であれば、外部P H に引き上げられます。 チャネルMOSFETをBATからVOUTに追加することができま す。LTC3677-3のIDGATEピンは外部PチャネルMOSFETの 1. WALLピンの電圧がBATピンの電圧の25mV以内に下が ゲートをドライブして、理想ダイオードを自動的に制御します。 る。 MOSFETのソースをV OUTに接続し、 ドレインをBATに接続し 2. WALLピンの電圧が3.2Vより下に下がる。 ます。IDGATEピンは1nFの負荷をドライブすることができ、 オ ン抵抗が非常に低い外部PチャネルMOSFETを制御すること WALLピンの過渡グリッチがイベントを誤ってトリガするのを ができます。 防ぐために、 これらのスレッショルドはそれぞれ時間領域で適 切にフィルタ処理されます。 一時停止モード ILIM0が H に引き上げられ、ILIM1が L に引き下げられると、 USB規格に適合するため、LTC3677-3は一時停止モードにな ります。 このモードでは、VBUSとVOUTの間の電力経路が高イ ンピーダンス状態になり、VBUSの入力電流が50μAに減少し ます。WALLとVOUTのドライブに他の電力源が利用できなけ れば、VOUTに接続されたシステム負荷はBATに接続された理 想ダイオードを通して給電されます。 4.0V VOUT 3.8V 3.6V 500mA IBAT 0 –500mA IVOUT LOAD CHARGE DISCHARGE 1A 0A VBAT = 3.8V VBUS = 5V 5x MODE COUT = 10µF 10µs/DIV 36773 F02 図2．理想ダイオードの過渡応答 36773f 21 LTC3677-3 動作 VBUSの低電圧ロックアウト （UVLO） および低電圧電流制限（UVCL） 内部の低電圧ロックアウト回路はV BUSをモニタし、V BUSが UVLOの立ち上がりスレッショルド （3.8V） を上回り、V OUTよ りも50mV以上上昇するまで入力電流制限回路をオフ状態に 保ちます。VBUSが3.7Vを下回るかVOUTよりも50mV低下する と、UVLOのヒステリシスにより入力電流制限がオフします。 こ れが起きると、VOUTのシステム電力は理想ダイオードを通して バッテリから引き出されます。抵抗性の入力電源を使用してい る場合にUVLO状態に入ったり出たりして発振する可能性を 最小にするため、VBUSが4.45V（標準） よりも低下すると入力 電流制限が減少します。 バッテリ・チャージャ LTC3677-3は自動再充電、 安全タイマによる自動終了、低電圧 トリクル充電、不良セル検出および温度範囲外充電一時停 止のためのサーミスタ・センサ入力付き定電流/定電圧バッテ リ・チャージャを備えています。 バッテリの充電サイクルを開始 するとき、 バッテリ・チャージャはまずバッテリが深放電してい るか判定します。 バッテリ電圧がVTRKL（標準2.85V） より低い と、 自動トリクル充電機能により、バッテリ充電電流がプログ ラムされた値の10%に設定されます。低電圧が30分以上継続 するとバッテリ・チャージャが自動的に停止します。 バッテリ電 圧が2.85Vを超えると、 バッテリ・チャージャはフルパワーの定 電流モードで充電を開始します。バッテリに供給される電流 は1000V/R PROGに達しようと試みます。利用可能な入力電力 と外部負荷の状態によって、バッテリ・チャージャはプログラ ムされた最大レートで充電できることもあれば、 できないこと もあります。外部負荷がバッテリ充電電流よりも常に優先され ます。USB電流制限のプログラミングは常に守られ、追加電流 だけがバッテリの充電に利用できます。 システム負荷が軽いと き、 バッテリ充電電流が最大になります。 充電終了 バッテリ・チャージャは安全タイマを内蔵しています。バッテ リ電圧がフロート電圧に近づくと、LTC3677-3が定電圧モー ドに入るので、充電電流が減少し始めます。定電圧モードに 入ったことをバッテリ・チャージャが検出すると、4時間の安全 タイマがスタートします。安全タイマの時間が経過するとバッ テリの充電は終了し、電流は供給されません。 自動再充電 バッテリ・チャージャは終了後オフ状態に留まり、 バッテリから は数マイクロアンペアの電流しか流れません。携帯製品が十 分長い時間この状態に留まると、 バッテリがついには自己放電 します。 バッテリが常に満充電されているように、 バッテリ電圧 より下がると充電 がVRECHRG（LTC3677-3では標準で4.1V） サイクルが自動的に開始されます。 バッテリ電圧がVRECHRGよ り下がったとき安全タイマが作動中だと、 タイマは再度ゼロに リセットされます。短時間V RECHRGより低下することによって 安全タイマがリセットするのを防ぐため、 バッテリ電圧は1.3ms よりも長い時間V RECHRGより低くなければなりません。 さら に、VBUS UVLOサイクルが L になり、続いて H になると （た とえば、VBUSが取り去られ、再度接続されると）、充電サイクル と安全タイマが再スタートします。 充電電流 充電電流はPROGからグランドに接続された1個の抵抗を 使ってプログラムされます。バッテリ充電電流の1/1000が、 1.000Vにサーボ制御しようとするPROGピンに供給されます。 こうして、 バッテリ充電電流はPROGの電流の1000倍に達しよ うとします。 プログラム抵抗と充電電流は以下の式を使って計 算されます。 RPROG = 1000 V 1000 V , ICHG = ICHG RPROG 36773f 22 LTC3677-3 動作 定電流充電モードまたは定電圧充電モードのどちらでも、 PROGピンの電圧はバッテリに供給される実際の充電電流に 比例します。 したがって、実際の充電電流は、 いつでもPROGピ ンの電圧をモニタして、次の式を使って求めることができます。 IBAT = VPROG • 1000 RPROG 多くの場合、利用可能な入力電流が制限されており、 また VOUTから給電されるシステム負荷が優先されるため、実際の バッテリ充電電流（IBAT） はICHGより低くなります。 サーマル・レギュレーション デバイスや周囲の部品への熱的損傷を防ぐため、 ダイ温度が 約110℃に上昇すると内部の熱帰還ループがプログラムされ た充電電流を自動的に減らします。 サーマル・レギュレーショ ンは高電力動作や高い周囲温度条件による過度の温度上昇 からLTC3677-3を保護し、LTC3677-3や外部部品に損傷を与 える危険なしに、 ユーザーが特定の回路基板デザインの電力 処理能力の限界を押し広げることを可能にします。LTC3677-3 のサーマル・レギュレーション・ループの利点は、 ワーストケー スの条件ではバッテリ・チャージャが自動的に電流を減らすと いう保証があるので、 ワーストケースの条件ではなく実際の条 件に従って充電電流を設定することができることです。 充電状態の表示 CHRGピンはバッテリ・チャージャの状態を表します。 オープ ン・ドレイン出力であるCHRGピンは、人間とのインタフェース のために電流制限抵抗を通して表示用LEDをドライブする か、 またはマイクロプロセッサとのインタフェースのために単に プルアップ抵抗をドライブすることができます。充電が開始さ れると、CHRGが L に引き下げられ、通常の充電サイクルの 間 L に保たれます。充電が完了すると、つまりチャージャが 定電圧モードに入り、充電電流がプログラムされた値の1/10 に低下すると、CHRGピンはリリースされます（高インピーダ ンス）。LTC3677-3が入力電流制限状態にあると、CHRGピン はC/10スレッショルドに応答しません。 これにより、バッテリ・ チャージャが利用可能な電力の不足による誤った充電終了 を表示するのを防ぎます。NTCフォールトの間充電は停止しま すが、CHRGピンは L に留まって、充電が完了していないこと を表示します。 バッテリ・チャージャの安定性に関する検討事項 LTC3677-3のバッテリ・チャージャには定電圧制御ループと 定電流制御ループの両方が備わっています。定電圧ループは バッテリが低インピーダンスのリードで接続されているときは 補償なしでも安定しています。 ただし、 リードが長すぎると、十 分大きな直列インダクタンスが加わり、BATからGNDに少なく とも1μFのバイパス・コンデンサが必要になることがあります。 さらに、 バッテリが外されているときリップル電圧を低く抑える ため、0.2Ω∼1Ωの抵抗に直列の4.7μFのコンデンサがBATか らGNDに必要です。 容量が大きくESRが小さい多層セラミック・チップ・コンデンサ は、定電圧ループの位相マージンを下げるので、不安定性を 生じる可能性があります。22μFまでのセラミック・コンデンサを それより大きい バッテリと並列に使用することができますが、 セラミック・コンデンサは0.2Ω∼1Ωの直列抵抗でデカップリン グします。 定電流モードでは、バッテリ電圧ではなくPROGピンが帰還 ループを構成します。PROGピンのどんな容量によっても追加 のポールが生じますので、 このピンの容量を最小に抑える必 要があります。PROGピンに追加の容量がなければ、最大25k までのプログラム抵抗の値でバッテリ・チャージャは安定で す。 ただし、 このノードに容量が追加されると、最大許容プログ ラム抵抗が減少します。PROGピンのポール周波数は100kHz が より高くします。 したがって、PROGピンに寄生容量（CPROG） ある場合、次式を使ってRPROGの最大抵抗値を計算します。 RPROG ≤ 1 2π • 100kHz • CPROG NTCサーミスタとバッテリ電圧の低下 バッテリの温度は負温度係数（NTC） サーミスタをバッテリ・ パックの近くに配置して測定します。 この機能を利用するに は、NTCサーミスタ （RNTC） をNTCピンとグランドの間に接続 し、 バイアス抵抗（RNOM） をNTCBIASからNTCに接続します。 RNOMは、選択したNTCサーミスタの25℃での値（R25） に等 しい値の1%抵抗にします。LTC3677-3はNTCサーミスタの抵 抗がR25の値の0.54倍、 つまり約54kまで低下すると充電を一 時停止します （Vishayの 「曲線1」 のサーミスタの場合、約40℃ 36773f 23 LTC3677-3 動作 チャージャがディスエーブルされると、内部ウォッチドッグ・タ イマがNTCサーミスタを150msごとに約150μsサンプリングし、 バッテリ温度がNTC TOO_HOTスレッショルドを超えるとバッ テリ・モニタ回路をイネーブルします。 フィルタのためNTCピン にコンデンサを追加する場合、 サンプリング時間の間にNTC ピンがその最終値にセトリングできるように、時定数を150μsよ りずっと小さくする必要があります。10μsより小さな時定数を 推奨します。 バッテリ・モニタ回路がイネーブルされると、再び 放電温度スレッショルドより低くなるまで、 イネーブル状態に 留まってバッテリ電圧をモニタし続けます。 バッテリ放電回路 は、 バッテリ電圧がバッテリ放電スレッショルドより高いときだ けイネーブルされます。 に相当）。 バッテリ・チャージャが定電圧（フロート） モードなら ば、 サーミスタが有効温度に戻ったことを示すまで安全タイマ も一時停止します。温度が下がるにつれ、NTCサーミスタの 抵抗が増加します。LTC3677-3はNTCサーミスタの値がR25 の値の3.25倍に増加したときも充電を一時停止するように設 計されています。Vishayの 「曲線1」 のサーミスタの場合、 この 抵抗（325k） は約0℃に相当します。高温コンパレータと低温 コンパレータにはそれぞれ約3℃のヒステリシスがあり、 トリッ プ・ポイントの周囲での発振を防ぎます。標準的NTC回路を 図3に示します。 安全性と信頼性を高めるため、バッテリ温度が過度に高くな るとバッテリ電圧が下げられます。NTCサーミスタの抵抗値が R25の値の0.35倍、 つまり約35kまで低下すると （Vishayの 「曲 線1」 のサーミスタの場合、約50℃に相当）、NTCはバッテリ電 圧をモニタする回路をイネーブルします。バッテリ電圧がバッ テリ放電スレッショルド （約3.9V） よりも高いと、バッテリ放電 回路がイネーブルされ、V BUS = 0Vのとき約140mA、VBUS = 5Vのとき約180mVをバッテリから引き出します。 バッテリ放電 スレッショルドより下では、 バッテリ放電電流はディスエーブル されます。 NTCBIAS LTC3677-3 NTC BLOCK 34 0.76 • NTCBIAS – TOO_COLD 35 + RNTC 100k – 0.35 • NTCBIAS 0.26 • NTCBIAS TOO_HOT + + – BATTERY OVERTEMP 36773 F03 RNOM 100k NTC 代わりのNTCサーミスタとバイアス LTC3677-3は、接地されたサーミスタとバイアス抵抗がNTC に接続されていると、温度制限された充電を行います。 サーミ スタの室温抵抗（R25） に等しい値のバイアス抵抗を使うと、 上端と下端の温度がそれぞれ約40℃と0℃に予めプログラム されます （Vishayの 「曲線1」 のサーミスタを想定）。 図3．標準的NTCサーミスタ回路 36773f 24 LTC3677-3 動作 上端と下端の温度のスレッショルドはバイアス抵抗の値を修 正するか、 または調整抵抗を回路にもう1つ追加して調節する ことができます。バイアス抵抗だけを調節すると、上端または 下端のスレッショルドのどちらかを修正できますが、両方を 修正することはできません。他方のトリップ・ポイントはサーミ スタの特性によって決まります。調整抵抗に加えてバイアス抵 抗を使うと、上端と下端の両方の温度のトリップ・ポイントを 独立にプログラムすることができますが、上端と下端の温度ス レッショルドの差を小さくすることはできないという制約があ ります。各手法の例を以下に示します。 NTCサーミスタは抵抗/温度変換表に示されている温度特性 をもっています。以下の例で使われているVishay-Daleのサー ミスタNTHS0603N011-N1003Fの公称値は100kで、Vishayの 「曲線1」 の抵抗/温度特性に従います。 以降の説明では、次の表記を使います。 R25 = 25℃でのサーミスタの値 RNTC|COLD = 低温トリップ・ポイントでのサーミスタの値 RNTC|HOT = 高温トリップ・ポイントでのサーミスタの値 rCOLD = R25に対するRNTC|COLDの比 これらの式をRNTC|COLDとRNTC|HOTについて解くと、以下のよ うになります。 RNTC|HOT = 0.538 • RNOM および RNTC|COLD = 3.17 • RNOM RNOMをR25に等しいと置くと、上の式からrHOT = 0.538および rCOLD = 3.17となります。 これらの比をVishayの 「抵抗/温度曲 線1」 の表と対比すると、約40℃の高温トリップ・ポイントと約 0℃の低温トリップ・ポイントが得られます。 高温と低温のトリッ プ・ポイントの差は約40℃です。 R25と値の異なるバイアス抵抗（R NOM ） を使用することによ り、高温と低温のトリップ・ポイントをどちらの方向にも動かす ことができます。 サーミスタの非直線性により、温度幅はいくら か変化します。以下の式を使ってバイアス抵抗の新しい値を 簡単に計算することができます。 RNOM = rHOT • R25 0.538 RNOM = rCOLD • R25 3.17 rHOT = R25に対するRNTC|HOTの比 R1 = オプションの温度範囲調整抵抗（図4を参照） LTC3677-3の温度条件評価のためのトリップ・ポイントは、高 温スレッショルドの場合0.35 • VNTC、低温スレッショルドの場 合0.76 • VNTCに内部でプログラムされます。 したがって、高温トリップ・ポイントは次のとき設定されます。 RNTC|HOT RNOM + RNTC|HOT NTCBIAS NTC BLOCK 34 RNOM 105k NTC 0.76 • NTCBIAS + R1 12.7k – 0.35 • NTCBIAS • NTCBIAS = 0.35 • NTCBIAS 低温トリップ・ポイントは次のとき設定されます。 RNTC|COLD RNOM + RNTC|COLD • NTCBIAS = 0.76 • NTCBIAS – TOO_COLD 35 RNTC 100k LTC3677-3 0.26 • NTCBIAS TOO_HOT + + – BATTERY OVERTEMP 36773 F04 RNOM = 主サーミスタ・バイアス抵抗（図3を参照） 図4． バイアス抵抗を追加したNTCサーミスタ回路 36773f 25 LTC3677-3 動作 ここで、rHOTとrCOLDは望みの高温トリップ・ポイントと低温ト リップ・ポイントでの抵抗比です。 これらの式は関連しているこ とに注意してください。 したがって、2つのトリップ・ポイントの 片方だけを選択することが可能で、他方はデバイスに組み込 まれているデフォルトの比によって決まります。 高温トリップ・ポイントを60℃にしたい場合の例を検討します。 Vishayの曲線1の抵抗/温度特性から、rHOTは60℃で0.2488で す。上の式を使って、RNOMを46.4kに設定します。RNOMのこの 値では、低温トリップ・ポイントは約16℃です。 この場合、温度 幅は前の40℃ではなく44℃であることに注意してください。 こ れは、絶対温度が上昇するにつれ、 サーミスタの 「温度利得」 が減少するためです。 高温と低温のトリップ・ポイントは、図4に示されているように、 追加のバイアス抵抗を使って独立にプログラムすることができ ます。以下の式を使って、RNOMとR1の値を計算することがで きます。 RNOM = rCOLD – rHOT • R25 2.714 R1 = 0.536 • RNOM – rHOT • R25 たとえば、 Vishayの曲線1のサーミスタを使ってトリップ・ポイン トを0℃と45℃に設定するには次のように選択します。 RNOM = 3.266 – 0.4368 • 100k = 104.2k 2.714 最も近い1%値は105kです。 R1 = 0.536 • 105k−0.4368 • 100k = 12.6k 最も近い1%値は12.7kです。最終的ソリューションは図4に示 されており、上端のトリップ・ポイントは45℃、下端のトリップ・ ポイントは0℃になります。 過電圧保護（OVP） LTC3677-3は、2つの外部部品（NチャネルFETと6.2k抵抗） を 使うだけで、VBUSまたはWALLへの過電圧の偶発的印加か ら自己を保護することができます。最大安全過電圧の大きさ は、選択された外部NチャネルMOSFETとそれに関連するドレ インのブレークダウン電圧によって決まります。 過電圧保護モジュールは2つのピンで構成されます。 まず、 OVSENSを使って、外部抵抗を通して外部から加わる電圧を 測定します。次に、OVGATEは外部FETのゲート・ピンをドライ ブするのに使われる出力です。OVSENSの電圧は、OVP回路 の消費電流のため、OVP入力電圧より （IOVSENS • 6.2kΩ） だ け低くなります。通常動作条件では、OVP入力はOVSENSよ り200mV∼400mV高くなります。OVSENSが6Vより下のとき、 内部チャージポンプがOVGATEを約1.88 • OVSENSにドラ イブします。 これによりNチャネルMOSFETがオンしてVBUSま たはWALLへの低インピーダンス接続を与えるので、電力が LTC3677-3に供給されます。 フォールトにより、 または不適当な ACアダプタの使用によりOVSENSが6V（6.35V OVP入力） を 超えると、OVGATEがGNDに引き下げられ、外部FETをディス エーブルして下流の回路を保護します。電圧が再度6Vより低 くなると、外部FETがイネーブルされます。 過電圧状態では、OVSENSピンは6Vにクランプされます。外 部6.2k抵抗は結果として生じる電力を消費するのに適した大 きさにする必要があります。 たとえば、1/10Wの6.2k抵抗はそ の端子の両端に最大で√PMAX • 6.2k = 24Vを印加することが できます。OVSENSが6Vの場合、 この抵抗が耐えることができ る最大過電圧の大きさは30Vです。1/4W 6.2kの抵抗では、 こ の値が45Vに増加します。 OVGATEのチャージポンプ出力の出力ドライブ能力は制限さ れています。 このピンのリーク電流は動作に悪影響を与える可 能性があるので、 リーク電流を防ぐように注意します。 36773f 26 LTC3677-3 動作 デュアル入力過電圧保護 図5に示されているように、いくつかの追加部品を使って、 V BUSとWALLの両方を過電圧による損傷から保護すること ができます。 ショットキー・ダイオードD1とD2はV1とV2の大 きい方をR1とOVSENSにパスします。V1またはV2のどちらで も6VにVF（SCHOTTKY）を加えた電圧を超えると、OVGATEが GNDに引き下げられ、WALLとUSBの両方の入力が保護され ます。 各入力は、 MN1とMN2のドレイン-ソース・ブレークダウン （BVDSS） まで保護されます。R1は最大過電圧の間消費され る電力に対しても定格が規定されている必要があります。 この 計算に関しては、 「過電圧保護」 のセクションを参照してくださ い。過電圧保護に適したNチャネルMOSFETをいくつか表2に 示します。 表2．推奨過電圧FET 逆入力電圧保護 図6に示されているように、LTC3677-3は逆電圧の印加からも 容易に保護することができます。D1とR1は正の過電圧の発生 時にMP1に現れる最大VGSを制限するのに必要です。 D1のブ レークダウン電圧は確実にMP1のBVGSより下である必要が あります。図6に示されている回路は、MN1のBVDSSまでの順 方向電圧保護およびMP1のBVDSSまでの逆電圧保護を与え ます。 USB/WALL ADAPTER MP1 MN1 C1 D1 R1 500k R2 6.2k VBUS LTC3677-3 OVGATE OVSENS Nチャネル MOSFET BVDSS RON パッケージ Si1472DH 30V 82mΩ SC70-6 Si2302ADS 20V 60mΩ SOT-23 Si2306BDS 30V 65mΩ SOT-23 Si2316BDS 30V 80mΩ SOT-23 IRLML2502 20V 35mΩ SOT-23 D1: 5.6V ZENER MP1: Si2323 DS, BVDSS = 20V 36773 F06 MN1のBVDSSまでのVBUSの正電圧保護 MP1のBVDSSまでのVBUSの負電圧保護 図6．両極性電圧保護 低損失リニア・レギュレータの動作 MN1 V1 WALL LTC3677-3 OVGATE V2 D2 D1 MN2 C1 VBUS R1 OVSENS 36773 F05 図5． デュアル入力過電圧保護 LDOの動作と電圧プログラミング LTC3677-3は出力を調節可能な150mA LDOレギュレータを2 個内蔵しています。最初のLDO（LDO1） は常時オンしており、 VOUTがVOUT UVLOより大きいときは常にイネーブルされて います。2番目のLDO（LDO2） はプッシュボタンによって制御さ れ、 プッシュボタンを押すと応答して最初にシーケンス・アップ する電源です。VOUTがVOUT UVLOスレッショルドよりも低く なると両方のLDOがディスエーブルされます。 さらに、LDO2は プッシュボタン回路がパワーダウンまたはパワーオフ状態に なるとディスエーブルされます。両方のLDOはソフトスタート機 能を備えており、 イネーブルされたとき突入電流を制限します。 ソフトスタート機能は、LDOがイネーブルされたとき200μs（標 準） にわたってLDOのリファレンスをランプアップさせることに より動作します。 ディスエーブルされると、 すべてのLDO回路がパワーオフし、 LDO電源には数ナノアンペアのリーク電流だけが残ります。両 方のLDO出力はディスエーブルされると内部抵抗を介して個 別にグランドに引き下げられます。 36773f 27 LTC3677-3 動作 LDO1とLDO2のパワーグッド状態ビットは、LDO1とLDO2の 読み出しレジスタ （それぞれPGLDO[1]とPGLDO[2]） を介して I2Cで利用することができます。両方のLDOのパワーグッド・コ ンパレータは、I2Cポートが正しいI2C読み出しアドレスを受け 取るとサンプリングされます。 LDOのアプリケーション回路を図7に示します。各LDOのフル スケール出力電圧は、LDOの出力 （LDO1またはLDO2）から 帰還ピン （LDO1_FBまたはLDO2_FB） に接続された抵抗分 割器を使って次式のようにプログラムします。 ⎛ R1 ⎞ VLDOx = 0.8 V • ⎜ + 1⎟ ⎝ R2 ⎠ 安定性のために、各LDO出力は最小1μFのセラミック・コンデ ンサ （COUT） を使ってバイパスする必要があります。 VINLDOx LDOxEN 0 MP 1 LDOx LDOx_FB 0.8V GND R1 COUT LDOx OUTPUT R2 36773 F07 図7．LDOのアプリケーション回路 降圧スイッチング・レギュレータの動作 はじめに LTC3677-3は3個の2.25MHz固定周波数電流モード降圧 スイッチング・レギュレータを備えており、 それぞれ500mA、 500mA、800mAを供給します。 すべてのスイッチング・レギュ レータを0.8Vの最小出力電圧にプログラムすることができ、 マ イクロコントローラ・コア、 マイクロコントローラI/O、 メモリまた は他のロジック回路に給電するのに使うことができます。 すべ ての降圧スイッチング・レギュレータが、入力電圧が出力電圧 のすぐ近くまで低下したとき100%のデューティ・サイクルでの 動作（低損失モード） をサポートしており、軽負荷で高効率を 得るためのBurst Mode動作が可能です。Burst Mode動作は、 I 2CレジスタのビットBK1BRST、BK2BRSTおよびBK3BRST を介して、降圧スイッチング・レギュレータごとに個別に選択 可能です。降圧スイッチング・レギュレータは、起動時の突入 電流を制限するソフトスタート、短絡電流保護、 およびEMI放 射を減らすスイッチ・ノードのスルー制限回路も備えていま す。 スイッチング・レギュレータのための外部補償部品は不要 です。 スイッチング・レギュレータの1と2（降圧1と降圧2） はプッ シュボタン・インタフェースを介して一緒にシーケンス・アップ /シーケンス・ダウンされます （詳細については、 「プッシュボタ ン・インタフェース」 のセクションを参照）。一方、降圧3は個別 のイネーブルピン （EN3） を備えており、 このピンはプッシュボタ ンがパワーアップまたはパワーオンの状態のときアクティブで す。降圧3はパワーダウンおよびパワーオフの状態ではディス エーブルされます。降圧スイッチング・レギュレータの入力電源 はシステム電源ピン （VOUT） に接続することを （VIN12とVIN3） 推奨します。 これを推奨するのは、V OUT電圧がVOUT UVLO のスレッショルドより低くなったとき、 VOUT UVLO回路が降圧 スイッチング・レギュレータをディスエーブルするからです。降 圧スイッチング・レギュレータの入力電源をV OUT以外の電圧 でドライブする場合、規定動作範囲外での動作は保証されな いので、 レギュレータが規定動作範囲外で動作しないように します。 出力電圧のプログラミング 降圧スイッチング・レギュレータのアプリケーション回路を図8 に示します。各降圧スイッチング・レギュレータのフルスケール 出力電圧は、降圧スイッチング・レギュレータの出力から帰還 ピン （FB1、FB2およびFB3） に接続された抵抗分割器を使っ て次式のようにプログラムします。 ⎛ R1 ⎞ VOUTx = 0.8 V • ⎜ + 1⎟ ⎝ R2 ⎠ VIN EN MODE PWM SLEW CONTROL MP SWx MN L CFB VOUTx R1 COUT FBx 0.8V GND R2 36773 F08 図8．降圧スイッチング・レギュレータのアプリケーション回路 36773f 28 LTC3677-3 動作 R1の標準値は40k∼1Mです。 コンデンサCFBは帰還抵抗とFB ピンの入力容量によって生じるポールをキャンセルし、0.8Vよ りはるかに大きい出力電圧の過渡応答を改善するのにも役 立ちます。CFBには様々なサイズのコンデンサを使うことができ ますが、 ほとんどのアプリケーションには10pFの値を推奨しま す。2pF∼22pFのコンデンサ・サイズで実験すると過渡応答が 改善されるでしょう。 Burst Mode動作では、降圧スイッチング・レギュレータは、負 荷電流の関数として、固定周波数PWM動作とヒステリシスを もった制御の間を自動的に切り替わります。降圧スイッチン グ・レギュレータは軽負荷ではインダクタ電流を直接制御し、 ヒステリシスをもった制御ループを使ってノイズとスイッチング 損失の両方を最小に抑えます。Burst Mode動作の間、 出力コ ンデンサはレギュレーション・ポイントよりわずかに高い電圧 に充電されます。降圧スイッチング・レギュレータは次にスリー プ・モードに入り、 その間出力コンデンサが負荷に電流を供給 します。 スリープ・モードでは、 スイッチング・レギュレータの回 路のほとんどはパワーダウンし、 バッテリ電力の節約に寄与し ます。 出力電圧が予め決められた値より低くなると、降圧スイッ チング・レギュレータ回路がパワーオンして、新しいバースト・ サイクルが開始されます。 スリープ時間は負荷電流が増加す るにつれて減少します。特定の負荷電流ポイント （定格出力負 荷電流の約1/4） を超えると、降圧スイッチング・レギュレータは 高負荷時のパルス・スキップ動作とほとんど変わらない低ノイ ズ、固定周波数PWMモードの動作に切り替わります。 動作モード 降圧スイッチング・レギュレータには使用可能な動作モードが 2つ備わっており、多様なアプリケーションのノイズ/電力要件 を満たします。 パルス・スキップ・モードでは、 内部ラッチが各サ イクルの始点でセットされ、 メインPチャネルMOSFETスイッチ をオンします。各サイクルの間に、電流コンパレータがピーク・ インダクタ電流を誤差アンプの出力と比較します。電流コンパ レータの出力が内部ラッチをリセットすると、 メインPチャネル MOSFETスイッチがオフし、NチャネルMOSFET同期整流器 がオンします。NチャネルMOSFET同期整流器は、2.25MHzの サイクルが終わるか、 またはNチャネルMOSFET同期整流器 を流れる電流がゼロに低下するとオフします。 この動作モード 低出力電流でいくらかの出力リップルを許容できるアプリケー を使って、誤差アンプはピーク・インダクタ電流を調節し、必要 ションでは、軽負荷時、Burst Mode動作がパルス・スキップ動 な出力電力を供給します。 必要な補償はすべて降圧スイッチン 作より高い効率を示します。降圧スイッチング・レギュレータは グ・レギュレータの内部にあり、1個のセラミック出力コンデン 即座にモード遷移可能なので、負荷が与えられていてもモー サだけが安定性のために必要です。パルス・スキップ・モード ド間をシームレスに移行することができます。 これにより、 モー で軽負荷の場合、 インダクタ電流は各パルスでゼロに達するこ ドを交互に切り替えて、必要に応じて出力リップルを減らし とがあり、 それによりNチャネルMOSFET同期整流器がオフし たり、低電流効率を上げたりすることができます。Burst Mode 動作は、I 2 CレジスタのビットBK1BRST、BK2BRSTおよび ます。 この場合、 スイッチ・ノード （SW1、SW2またはSW3） は高 BK3BRSTを介して、降圧スイッチング・レギュレータごとに個 インピーダンスになり、 スイッチ・ノードの電圧にリンギングが 生じます。 これは不連続動作で、 スイッチング・レギュレータに 別に選択可能です。 とって正常な振舞いです。 パルス・スキップ・モードでの非常に 軽い負荷では、降圧スイッチング・レギュレータは必要に応じ シャットダウン機能 降圧スイッチング・レギュレータ （降圧1、降圧2および降圧3） て自動的にパルスをスキップして出力のレギュレーションを維 は、 プッシュボタン回路がパワーダウンまたはパワーオフの状 持します。 高いデューティ・サイクルでは （VOUTXがVINXに近づ くと）、軽負荷でインダクタ電流が反転して降圧スイッチング・ 態のときシャットダウンします。 降圧スイッチング・レギュレータ3 レギュレータが連続的に動作する可能性があります。連続的 （降圧3） は、EN3入力を L にすることによってもシャットダウ に動作しているとき、 レギュレーションと低ノイズ出力電圧は ンすることができます。 シャットダウン状態では、降圧スイッチ 維持されますが、入力動作電流は数ミリアンペアに増加しま ング・レギュレータのすべての回路がスイッチング・レギュレー す。 タの入力電源から切断されており、数ナノアンペアのリーク電 流が残るだけです。降圧スイッチング・レギュレータの出力は、 シャットダウン状態のとき、個別にスイッチ・ピン （SW1、SW2 またはSW3） の内部10k抵抗を通してグランドに引き下げられ ます。 36773f 29 LTC3677-3 動作 ドロップアウト動作 降圧スイッチング・レギュレータの入力電圧がプログラムさ れた出力電圧に近づくことは可能です （たとえば、 プログラム された出力電圧が3.3Vでバッテリ電圧が3.4V）。 この状態が 生じると、PチャネルMOSFETスイッチがデューティ・サイクル 100%で連続的にオンするまでそのデューティ・サイクルが増加 します。 このドロップアウト状態では、 それぞれの出力電圧はレ ギュレータの入力電圧から内部のPチャネルMOSFETとインダ クタの電圧降下を差し引いた電圧に等しくなります。 ソフトスタート動作 ソフトスタートは各降圧スイッチング・レギュレータのピーク・イ ンダクタ電流を500μsの時間をかけて徐々に増加させることに より実現されます。 これにより、各出力はゆっくり立ち上がるこ とができ、 スイッチング・レギュレータの出力コンデンサを充電 するのに必要な突入電流を最小に抑える効果があります。所 定のスイッチング・レギュレータがイネーブルされるとソフトス タート・サイクルが起動します。 ソフトスタート・サイクルは動作 モードの変更によってはトリガされません。 このため、 動作モー ドをアクティブに切り替えるとき、 出力をシームレスに遷移させ ることができます。 100 スルー・レートの制御 降圧スイッチング・レギュレータはスイッチ・ノード （SW1、SW2 およびSW3） のスルー・レートを制限する特許取得済みの回 路を備えています。 この新しい回路は、 スイッチ・ノードが数ナ ノ秒の時間をかけて遷移するように設計されており、高い効 率を維持しながら放射EMIと導通電源ノイズを大幅に減らし ます。 スイッチ・ノードのスルー・レートを遅くすると効率が低 下するので、降圧スイッチング・レギュレータのスルー・レート はI2CレジスタのSLEWCTL1とSLEWCTL2を介して調節す ることができます。 これにより、 ユーザーは必要に応じて4つの 異なるスルー・レート設定を使って、効率またはEMIを最適 化することができます。パワーアップ時のデフォルトは最速の スルー・レート （最高の効率）設定です。1.2Vと2.5Vの出力に プログラムされた降圧3の効率と電力損失のグラフを図9と図 10に示します。両方のグラフで電力損失の曲線はほぼ一定に 保たれているが、 スルー・レートを変えると、1.2V出力の効率 の方が大きな影響を受けることに注意してください。 これは主 に、所定の出力電流に対して、2.5V出力は1.2V出力の2倍以 上の電力を供給しているためです。 プログラムされた出力電圧 が低いほど、効率が低下し、 スルー・レートの変化に対する効 率の変化が大きくなります。 100 1000 90 80 10 50 Burst Mode OPERATION VIN = 3.8V SW[1:0] = 00 01 10 11 40 30 20 10 0.1 1 10 IOUT3 (µA) 100 1 0.1 0.001 1000 36773 F09 図9．VOUT3 （1.2V） の効率および電力損失とIOUT3 100 70 60 10 50 Burst Mode OPERATION VIN = 3.8V SW[1:0] = 00 01 10 11 40 30 20 10 0 0.01 0.1 10 1 IOUT3 (µA) 100 1 POWER LOSS (mW) 60 EFFICIENCY (%) 100 70 POWER LOSS (mW) EFFICIENCY (%) 80 0 0.01 1000 90 0.1 0.01 1000 36773 F10 図10．VOUT3 （2.5V） の効率および電力損失とIOUT3 36773f 30 LTC3677-3 動作 低電源電圧動作 VOUTの低電圧ロックアウト （VOUT UVLO）回路は、VOUTが 約2.7Vより下になると降圧スイッチング・レギュレータをシャッ トダウンします。降圧スイッチング・レギュレータの入力電源 （V IN12、VIN3） は電力経路の出力 （V OUT） に直接接続するこ とを推奨します。 このUVLOは、降圧スイッチング・レギュレー タが（レギュレーションが失われるなどの望ましくない動作が 生じるおそれのある）低電源電圧で動作するのを防ぎます。降 圧スイッチング・レギュレータの入力電源をV OUTピン以外の 電圧でドライブする場合、規定動作範囲外での動作は保証さ れないので、 レギュレータを規定動作範範囲外で動作させな いようにします。 インダクタの選択 多くのメーカーからサイズと形の異なるインダクタが豊富に提 供されています。 このように多様なデバイスから最適なインダク タを選択するのは容易ではありませんが、 いくつかの基本的ガ イドラインに従うと、選択過程がはるかに簡単になります。降 圧スイッチング・レギュレータは2.2μH∼10μHの範囲のインダ クタで動作するように設計されています。 ほとんどのアプリケー ションで、最大500mAの出力電流を供給する降圧スイッチン グ・レギュレータには4.7μHのインダクタを推奨します。最大 800mAを供給する降圧スイッチング・レギュレータには3.3μH のインダクタを推奨します。大きな値のインダクタではリップル 電流が減少し、 出力リップル電圧が改善されます。小さな値の インダクタではリップル電流が高くなり、過渡応答時間が改善 されますが、利用可能な出力電流が減少します。効率を最大 にするには、DC抵抗の小さいインダクタを選択します。1.2Vの 出力では、400mAの負荷電流で100mΩの直列抵抗の場合、 効率は約2%減少し、100mAの負荷電流で300mΩの直列抵 抗の場合、約2%減少します。DC電流定格が最大負荷電流 の少なくとも1.5倍あるインダクタを選択して、 インダクタが通 常動作時に飽和しないようにします。 出力に短絡状態が生じ る可能性があれば、 インダクタは降圧コンバータの規定最大 ピーク電流を扱える定格のものにします。 コアの材質と形状が 異なると、 インダクタのサイズ/電流の関係および価格/電流の 関係が変化します。 フェライトやパーマロイを素材とするトロイ ド・コアやシールドされた壺型コアは小型で、 エネルギー放射 はそれほど大きくありませんが、類似の電気特性を有する鉄 粉コアのインダクタより一般に高価です。非常に薄いか、体積 が非常に小さいインダクタは一般にコア損失とDCR損失が大 きく、最高の効率は得られません。使用するインダクタの種類 の選択は、降圧スイッチング・レギュレータの動作条件に依存 するよりも、価格とサイズ/性能や放射EMIの要件に多くの場 合依存します。 インダクタ値はBurst Mode動作にも影響を与え ます。 インダクタの値が小さいと、Burst Modeのスイッチング周 表3．降圧スイッチング・レギュレータ向け推奨インダクタ インダクタの型名 DB318C D312C DE2812C CDRH3D16 CDRH2D11 CLS4D09 SD3118 SD3112 SD12 SD10 LPS3015 （ L μH） MAX IDC （A） MAX DCR （Ω） サイズ（mm：L W H） メーカー 4.7 3.3 4.7 3.3 4.7 3.3 1.07 1.20 0.79 0.90 1.15 1.37 0.1 0.07 0.24 0.20 0.13* 0.105* 3.8 × 3.8 × 1.8 3.8 × 3.8 × 1.8 3.6 × 3.6 × 1.2 3.6 × 3.6 × 1.2 3.0 × 2.8 × 1.2 3.0 × 2.8 × 1.2 Toko www.toko.com 4.7 3.3 4.7 3.3 4.7 0.9 1.1 0.5 0.6 0.75 0.11 0.085 0.17 0.123 0.19 4 × 4 × 1.8 4 × 4 × 1.8 3.2 × 3.2 × 1.2 3.2 × 3.2 × 1.2 4.9 × 4.9 × 1 Sumida www.sumida.com 4.7 3.3 4.7 3.3 4.7 3.3 4.7 3.3 1.3 1.59 0.8 0.97 1.29 1.42 1.08 1.31 0.162 0.113 0.246 0.165 0.117* 0.104* 0.153* 0.108* 3.1 × 3.1 × 1.8 3.1 × 3.1 × 1.8 3.1 × 3.1 × 1.2 3.1 × 3.1 × 1.2 5.2 × 5.2 × 1.2 5.2 × 5.2 × 1.2 5.2 × 5.2 × 1.0 5.2 × 5.2 × 1.0 Cooper www.cooperet.com 4.7 3.3 1.1 1.3 0.2 0.13 3.0 × 3.0 × 1.5 3.0 × 3.0 × 1.5 Coil Craft www.coilcraft.com *標準的DCR 36773f 31 LTC3677-3 動作 波数が高くなります。降圧スイッチング・レギュレータに使える いくつかのインダクタを表3に示します。 これらのインダクタは 電流定格、DCRおよび物理的サイズのバランスがうまく取れ ています。 インダクタの品揃えの詳細については各メーカーに お問い合わせください。 入力/出力コンデンサの選択 各降圧スイッチング・レギュレータの入力電源とともに両方の 降圧スイッチング・レギュレータの出力には低ESR（等価直列 抵抗） のセラミック・コンデンサを使います。X5RとX7Rのセラ ミック・コンデンサは他のセラミック・タイプに比べて広い電 圧範囲と温度範囲にわたって容量を維持するので、X5Rまた はX7Rのセラミック・コンデンサだけを使用します。降圧スイッ チング・レギュレータの出力には10μFの出力コンデンサで十 分です。 良好な過渡応答と安定性を得るには、降圧スイッチン グ・レギュレータの出力コンデンサは動作温度範囲とバイアス 電圧範囲にわたって少なくとも4μFの容量を維持する必要が あります。各スイッチング・レギュレータの入力電源は2.2μFの コンデンサを使ってバイパスします。 セラミック・コンデンサの 品揃えと仕様の詳細についてはコンデンサのメーカーにお問 い合わせください。高さが制限されているデザインに最適な非 常に薄い （高さが1mm以下）セラミック・コンデンサが多くの メーカーから提供されています。 セラミック・コンデンサのメー カーを数社表4に示します。 表4． セラミック・コンデンサのメーカー AVX www.avxcorp.com Murata www.murata.com Taiyo Yuden www.t-yuden.com Vishay Siliconix www.vishay.com TDK www.tdk.com I2Cの動作 I2Cインタフェース LTC3677-3はI2Cの標準的2線式インタフェースを使ってバス マスタと通信することができます。 バス信号相互の関係を図11 のタイミング図に示します。2本のバスラインSDAとSCLはバス が使用されていないとき H にする必要があります。 これらの ラインには外付けのプルアップ抵抗または （LTC1694 SMBus アクセラレータのような）電流源が必要です。LTC3677-3はス レーブ・レシーバとスレーブ・トランスミッタの両方になります。 I2C制御信号SDAおよびSCLは、 内部でDVCC電源にスケーリ ングされます。DVCCはバスのプルアップ抵抗と同じ電源に接 続します。 I2CポートにはDVCCピンに低電圧ロックアウトが備わってい ます。DVCCが約1Vより下だと、I2Cシリアル・ポートがクリアさ れ、 レジスタはオール0の既定の構成に設定されます。 I2Cバスの速度 I2Cポートは最大400kHzの速度で動作するように設計されて います。I 2Cに準拠したマスタ・デバイスから呼び出されたとき 正しく動作するために、 ポートにはタイミング遅延が組み込ま れています。万一バスが損なわれたときグリッチを抑制するよ うに設計された入力フィルタも備えています。 I2CのSTART条件とSTOP条件 バスマスタはSTART条件を送信することにより通信開始を知 らせます。START条件はSCLを H に保ったままSDAを H から L に遷移させて発生させます。 マスタはスレーブ書き込 みアドレスまたはスレーブ読み出しアドレスのどちらかを送信 することができます。 データがLTC3677-3に書き込まれると、 マスタはSTOP条件を送信することができます。 この条件は LTC3677-3が新しい命令セットに基づいて動作するように命 令します。STOP条件はSCLを H に保ったままSDAを L か ら H に遷移させることにより、 マスタによって送られます。 この 2 後、 バスは別のI Cデバイスと通信できるようになります。 I2Cのバイト形式 LTC3677-3に対して送受信する各バイトは8ビット長で、 その 後にアクノリッジ・ビットのための1クロック・サイクルが続く必 要があります。 データは最上位ビット （MSB） からLTC3677-3に 送ります。 36773f 32 LTC3677-3 動作 アドレス データ・バイトA WR A7 0 0 0 1 0 0 1 0 SDA 0 0 0 1 0 0 1 0 ACK SCL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A6 A5 A4 A3 データ・バイトB A2 A1 A0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 スタート ストップ ACK ACK 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 SDA tSU, DAT tLOW tSU, STA tHD, DAT tBUF tSU, STO tHD, STA SCL tHIGH tHD, STA START 条件 tr tSP 反復START 条件 tf STOP 条件 START 条件 36773 F11 図11. I2Cのタイミング図 I2Cのアクノリッジ アクノリッジ信号はマスタとスレーブの間のハンドシェークに 使われます。LTC3677-3の （書き込みアドレス） に書き込みが 行われると、書き込みアドレスとそれに続く2バイトのデータが アクノリッジされます。 （読み出しアドレス） から読み出しが行わ れるときは、LTC3677-3は読み出しアドレスだけをアクノリッジ します。バスマスタはLTC3677-3から情報を受信したらアクノ リッジを返します。 I2Cスレーブ・アドレス LTC3677-3は、製造時にプログラムされたb 0001001[R/W] の 7ビット・アドレスに応答します。読み出し/書き込みビットとして 知られるアドレス・バイトのLSBは、LTC3677-3へのデータ書 き込み時は0、LTC3677-3からのデータ読み出し時は1にしま す。 アドレスを8ビット・ワードと考えると、書き込みアドレスは 0x12、読み出しアドレスは0x13です。LTC3677-3は読み出しと 書き込みの両方のアドレスをアクノリッジします。 LTC3677-3によって生成されるアクノリッジ （アクティブ L ） は、情報の最後のバイトが受信されたことをマスタに知らせま す。 アクノリッジ関連のクロック・パルスはマスタによって生成 されます。 マスタはアクノリッジ・クロック・サイクルの間にSDA ライン （ H ） を解放します。LTC3677-3は、書き込みアクノリッ ジ・クロック・パルスが H の間SDAラインが安定して L に保 たれるようにSDAラインを引き下げます。 I2Cのサブアドレスによる書き込み LTC3677-3には制御入力用の命令レジスタが1個備わってい ます。 このレジスタは、 サブアドレスを使う書き込みシステムを 介してI2Cポートによってアクセスされます。 LTC3677-3からの読み出しが行われるとき、 マスタがデータの 受信をアクノリッジできるようにLTC3677-3はSDAラインを解 放します。LTC3677-3は1バイトのデータを送信するだけなの で、LTC3677-3によって送信されたデータをマスタがアクノリッ ジしなくてもI2Cポートの動作に対するI2C固有の影響は生じ ません。 LTC3677-3の各書き込みサイクルはちょうど3バイトで構成 されます。最初のバイトは常にLTC3677-3の書き込みアドレ スです。2番目のバイトはLTC3677-3のサブアドレスを表しま す。サブアドレスは、LTC3677-3内の後続のデータ・バイトの ロケーションを指すポインタです。3番目のバイトはサブアド レスが指すロケーションに書き込まれるデータからなりま す。LTC3677-3にはサブアドレスのロケーション0x00にだけ 制御レジスタが備わっています。0x00以外のサブアドレスは LTC3677-3で利用できない機能をアクセスするので、 これらに 書き込んではなりません。 36773f 33 LTC3677-3 動作 I2Cバスの書き込み動作 マスタはSTART条件とLTC3677-3の書き込みアドレスを使っ てLTC3677-3との通信を開始します。 アドレスがLTC3677-3の アドレスと一致すると、LTC3677-3はアクノリッジを返します。次 にマスタはサブアドレスを送ります。再度、LTC3677-3はアクノ リッジを返し、 このサイクルがデータ・バイトに関して繰り返さ れます。LTC3677-3がアクノリッジを返すとデータ・バイトは内 部保持ラッチに転送されます。 このプロシージャは新しいデー タを必要とするサブアドレスごとに繰り返す必要があります。 [アドレス][サブアドレス][データ] を1サイクルまたは数サイク ル実行した後、 マスタはSTOP条件を使って通信を終了するこ とができます。 あるいは、 マスタは反復START条件を開始して このサイ I2Cバス上の別のデバイスを呼び出すこともできます。 クルは無限に継続可能で、LTC3677-3は受信した有効データ の最後の入力を記憶します。バス上のすべてのデバイスが呼 び出されて有効データが送られるとグローバル・ストップを送 ることができ、LTC3677-3は受信したデータを使ってその命令 ラッチを更新します。 I2Cバスの読み出し動作 バスマスタは、START条件とそれに続くLTC3677-3の読み出し アドレスを使って、LTC3677-3の状態を読み出します。読み出 しアドレスがLTC3677-3のアドレスと一致すると、LTC3677-3 はアクノリッジを返します。 その読み出しアドレスのアクノリッジ に続いて、LTC3677-3は次の8クロック・サイクルのそれぞれに ついて1ビットのステータス情報を返します。バス読み出し動 作にはSTOPコマンドは不要です。 サブアドレス0x00に書き込むことができるデータ・バイトを表 5に示します。 このデータ・バイトは 「降圧制御レジスタ」 と呼ば れます。 表5．降圧制御レジスタ 降圧制御 レジスタ ビット 名称 B0 N/A B1 N/A B2 BK1BRST B3 BK2BRST B4 BK3BRST アドレス：00010010 サブアドレス：00000000 機能 使用されない ― 動作に影響しない 使用されない ― 動作に影響しない 降圧1のBurst Modeイネーブル 降圧2のBurst Modeイネーブル 降圧3のBurst Modeイネーブル B5 SLEWCTL1 B6 SLEWCTL2 降圧のSWのスルー・レート：00 = 1ns, 01 = 2ns, 10 = 4ns, 11 = 8ns B7 N/A 使用されない ― 動作に影響しない ビットB2、B3、 およびB4は降圧スイッチング・レギュレータ （降 圧）の動作モードを設定します。 これら3つのレジスタのどれ かに1を書き込むと、 それに対応する降圧コンバータを高効率 のBurst Mode動作にし、0を書き込むと、低ノイズのパルス・ス キップ動作をイネーブルします。 B5とB6のビットはすべてのSWピンのスルー・レートを一括し て調節するので、SWピンのスルー・レートはすべて等しくなり ます。遅いスルー・レートは効率を下げるので、 アプリケーショ ンでEMIが問題にならない限り、最速のスルー・レート （B6： B5 = 00） を使うことを推奨します。 I2C入力データ LTC3677-3に書き込み可能な1バイトのデータがあります。 こ のバイトはサブアドレス0x00を介してアクセスされます。最初 に電源が印加されると （V BUS、WALLまたはBAT）、全ビット が既定で0になります。 さらに、DV CCがその低電圧ロックア ウト電圧より下がるか、 またはプッシュボタンがパワーダウン （PDN）状態に入ると、全ビットが0にクリアされます。 36773f 34 LTC3677-3 動作 I2C出力データ 表6に示されているように、LTC3677-3から1バイトのステータ ス情報を読み出すことができます。 どのビット位置でも、1が読 み出されるとその条件が真であることを示します。たとえば、 ビットA3から1が読み出されると、LDO1がイネーブルされてお り、正しく安定化されていることを示します。LTC3677-3から読 み出される状態は、LTC3677-3がその読み出しアドレスをアク ノリッジするときのステータス情報を捕捉しています。 表6．I2C読出しレジスタ ステータス・レジスタ ビット 名称 アドレス：00010011 サブアドレス：なし 機能 充電状態（1 = 充電中） A0 CHARGE A1 STAT[0] A2 STAT[1] STAT[1:0]; 00 = フォールトなし 01 = 温度が低すぎる/高すぎる 10 = バッテリの過温度 11 = バッテリ・フォールト A3 PGLDO[1] LDO1がパワーグッド A4 PGLDO[2] LDO2がパワーグッド A5 PGBCK[1] A6 PGBCK[2] A7 PGBCK[3] 降圧1がパワーグッド 降圧2がパワーグッド 降圧3がパワーグッド ビットA7は降圧3のパワーグッド状態を示します。1は降圧3が イネーブルされていて、正しく安定化されていることを示しま す。0は降圧3がイネーブルされていないか、 または降圧3がイ ネーブルされているがレギュレーションから8%以上外れてい ることを示します。 ビットA6は降圧2のパワーグッド状態を示します。1は降圧2が イネーブルされていて、正しく安定化されていることを示しま す。0は降圧2がイネーブルされていないか、 または降圧2がイ ネーブルされているがレギュレーションから8%以上外れてい ることを示します。 ビットA5は降圧1のパワーグッド状態を示します。1は降圧1が イネーブルされていて、正しく安定化されていることを示しま す。0は降圧1がイネーブルされていないか、 または降圧1がイ ネーブルされているがレギュレーションから8%以上外れてい ることを示します。 ビットA4はLDO2のパワーグッド状態を示します。1はLDO2が イネーブルされていて、正しく安定化されていることを示しま す。0はLDO2がイネーブルされていないか、 またはLDO2がイ ネーブルされているがレギュレーションから8%以上外れてい ることを示します。 ビットA3はLDO1のパワーグッド状態を示します。1はLDO1が イネーブルされていて、正しく安定化されていることを示しま す。0はLDO1がイネーブルされていないか、 またはLDO1がイ ネーブルされているがレギュレーションから8%以上外れてい ることを示します。 ビットA2とA1はチャージャ測定回路のフォールト状態を示 し、表6でデコードされています。温度が低すぎる/高すぎる 状態は、 サーミスタの温度が有効な充電範囲から外れており （曲線1のサーミスタでは0℃より下、 または40℃より上のどち らか）、バッテリが有効な充電温度に戻るまで充電が一時停 止されていることを示します。 バッテリの過温度状態は、 バッテ リのサーミスタが臨界温度（曲線1のサーミスタでは約50℃） に達し、 この状態が長引けばバッテリ容量が速く減少して寿 命が短くなるおそれがあることを示します。 バッテリのフォール ト状態は、低電圧バッテリ （一般に<2.85V） を充電しようとし たが、低電圧状態が1/2時間を超えて続いたことを示します。 こ の場合、充電は停止されています。 ビットA0はバッテリ・チャージャの状態を示します。1はチャー ジャがイネーブルされ、定電流充電状態であることを示しま す。 この場合、バッテリは、NTCサーミスタがその有効な充電 範囲から外れていない限り、充電中です。外れている場合は、 充電が一時停止されていますが、完了してはいません。 バッテ リが有効な充電温度に戻ると、充電が継続されます。 ビットA0 に入り、VFLOATに近い が0であれば、充電が終了状態（hC/10） か、 または充電が終了していることを示します。充電は充電タイ マの時間が切れるか、前述のバッテリ・フォールトが生じるこ とによって終了することがあります。 36773f 35 LTC3677-3 動作 プッシュボタン・インタフェースの動作 状態図/動作 LTC3677-3のプッシュボタンの状態図を図12に示します。最 初に電源が印加されると （VBUS、WALLまたはBAT）、 内部パ ワーオン・リセット （POR）信号がプッシュボタン回路をパワー オフ （POFF） 状態にします。 以下の2つのイベントにより、 ステー トマシンがPOFFからパワーアップ （PUP） 状態に遷移します。 （PB50MS） 1）ON入力が50msの間 L になる 2）PWR_ON入力が H になる （PWR_ON） PUP状態に入ると、 プッシュボタン回路は、LDO2、降圧1およ び降圧2の順序でシーケンス・アップします。PUP状態に入っ て1秒後、 プッシュボタン回路はパワーオン （PON）状態に遷移 します。 デバイスをPON状態に保つには、PON状態に入る前に PWR_ON入力を H にする必要があることに注意してくださ い。 プッシュボタンがPUP状態またはPON状態になると、降圧3 はEN3入力を介してイネーブルすることができます。 PWR_ONが L になると、 またはVOUTがその低電圧ロックア ウト （VOUT UVLO） スレッショルドまで低下すると、 ステートマ シンはPON状態から出て、 パワーダウン （PDN）状態に入りま す。PDN状態はI2Cレジスタをリセットし、降圧1、降圧2および LDO2を一緒にディスエーブルします。PDN状態とPOFF状態 では、降圧3もディスエーブルされます。 パワーダウン状態から 出る前に1秒間の遅延があるので、 電源はそれらが再度イネー ブル可能になる前に完全にパワーダウンすることができます。 PB50ms + PWR_ON POR PUP 1SEC POFF PON UVLO + PWR_ON 1SEC PDN 35773 F13 図12． プッシュボタンの状態図 PBSTATの動作 PBSTATは最初にプッシュボタンが押されてから （ONが L ） 50ms後に L になり、最短で50msの間 L に留まります。 PBSTATは、最短で50msの L 時間が経過する前にONが H にならない限り、ONが H になるのと同時に H になりま す。 ハードリセットとPGOOD動作 ハードリセットのイベントは、 プッシュボタンを押して （ON入力 が L ）14秒間そのまま押し続けると発生します。有効なハー ドリセットのイベントを発生させるには、 プッシュボタンの最初 の押下をPUP状態またはPON状態で始める必要があります。 このため、 ユーザーが最初のパワーアップの間プッシュボタン を押し続けても、ハードリセットは生じません。有効なハード リセット・イベントが生じると、PGOOD出力が約1.8msの間 L に遷移して、 マイクロプロセッサがリセット可能になります。 ハードリセットのイベントは動作状態やレギュレータの動作に は影響を与えません。 PGOODピンは、降圧1、降圧2およびLDO1がイネーブルされ ていて、 それらの最終レギュレーション電圧に達していること を示すのに使われるオープン・ドレイン出力です。 システムの コントローラに自己をリセットするのに十分な時間を与えるた めに、降圧1、降圧2およびLDO1がそのレギュレーション値の 92%に達した時点で始まる230msの遅延が含まれています。 PGOODはオープン・ドレイン出力で、適当な電源へのプルアッ プ抵抗が必要です。最適な方法としては、 プルアップ抵抗を 降圧1、降圧2またはLDO2の出力に接続して、 レギュレータが ディスエーブルされている間電力を消費しないようにします。 プッシュボタン動作とVOUT UVLO 前に述べたように、VOUTがUVLOスレッショルドまで低下す ると、 プッシュボタンがパワーオン状態を出てパワーダウン状 態に入るので、降圧1、降圧2、降圧3およびLDO2がパワーダ ウンします。 さらに、UVLO状態ではLDO1もディスエーブルさ れます。 したがって、LTC3677-3の全電源がディスエーブルさ れ、V OUT UVLO状態が存在する限りディスエーブルされた ままです。VOUTがVOUT UVLOスレッショルドより低い間は、 LTC3677-3で生成されるどの電源もパワーアップさせることは できません。 36773f 36 LTC3677-3 動作 プッシュボタンのタイミングによるパワーアップ 外部プッシュボタンの押下によるLTC3677-3のパワーアップを タイミング図（図13） に示します。 この例では、 プッシュボタン回 路がPOFF状態で始動します。VOUTはUVLO状態ではなく、 降圧1、降圧2およびLDO2はディスエーブルされています。 プッ シュボタンを50ms押すと （ONが L ）、 プッシュボタン回路は PUP状態に遷移し、LDO2、降圧1および降圧2がこの順序で シーケンス・アップされます。電源をオン状態に保つには、1秒 のPUP時間が終了する前にPWR_ONを H にドライブする必 要があります。1秒のPUP時間の後にPWR_ONが L であるか L になると、降圧1、降圧2およびLDO2は一緒にシャットダウ ンされます。降圧1、降圧2およびLDO1がレギュレーション電 圧の8%以内に230msの間入っていると、PGOODがアサートさ れます。 PWR_ONのタイミングによるパワーアップ PWR_ONを H にドライブすることによるLTC3677-3のパワー アップをタイミング図（図14） に示します。 この例では、 プッシュ ボタン回路がPOFF状態で始動します。VOUTはUVLO状態で はなく、降圧1、降圧2およびLDO2はディスエーブルされてい ます。PWR_ONが H になって50ms後、 プッシュボタン回路は PUP状態に遷移し、LDO2、降圧1および降圧2がこの順序で シーケンス・アップされます。電源をオン状態に保つには、1秒 のPUP時間が終了する前にPWR_ONを H にドライブする必 要があります。1秒のPUP時間の後にPWR_ONが L であるか L になると、降圧1、降圧2およびLDO2は一緒にシャットダウ ンされます。降圧1、降圧2およびLDO1がレギュレーション電 圧の8%以内に230msの間入っていると、PGOODがアサートさ れます。 降圧3は、PUP状態またはPON状態になると、EN3を介してい つでもイネーブルおよびディスエーブルすることができます。 マ イクロプロセッサ/マイクロコントローラを使用して、 またはシー ケンス制御された出力の1つによって、高インピーダンス （標 準100kΩ） を介してPWR_ON入力をドライブすることができま す。PBSTATはプッシュボタンが最初に押されてから50ms後に L になり、最短で50msの間 L に留まります。PBSTATは、最 短で50msの L 時間が経過する前にONが H にならない限 り、ONが H になるのと同時に H になります。 降圧3は、PUP状態またはPON状態になると、EN3を介してい つでもイネーブルおよびディスエーブルすることができます。 VOUT UVLO VOUT UVLO ON (PB) ON (PB) 50ms PBSTAT PBSTAT 1 SEC LDO2 PWR_ON 14ms BUCK1 50ms LDO2 14ms BUCK2 BUCK1 230ms PGOOD 1 SEC PWR_ON STATE PWR_ONを介したパワーアップは、常時オンのマイクロコン トローラを搭載したアプリケーションに有用です。 このため、 ユーザーの制御を必要としないハウスキーピングなどの作業 向けには、 マイクロコントローラでアプリケーションをパワー アップおよびパワーダウンすることができます。 BUCK2 230ms PGOOD POFF PUP PON 36773 F13 図13． プッシュボタンによるパワーアップ STATE 36773 F14 POFF PUP PON 図14．PWR_ONによるパワーアップ 36773f 37 LTC3677-3 動作 プッシュボタンのタイミングによるパワーダウン マイクロコントローラ/マイクロプロセッサの 制 御による LTC3677-3のパワーダウンをタイミング図（図15） に示します。 この例では、 プッシュボタン回路がPON状態で始動します。 VOUTはUVLO状態ではなく、降圧1、降圧2およびLDO2はイ ネーブルされています。 この場合、 プッシュボタンが50ms以上 押される （ONが L ） ことにより、PBSTAT出力が低インピーダ ンスになります。PBSTATを受け取ると、 マイクロコントローラ /マイクロプロセッサはPWR_ON入力を L にドライブします。 PWR_ONが L になってから50ms後、 プッシュボタン回路は PDN状態に入ります。PDN状態に入ると、降圧1、降圧2およ びLDO2が一緒にディスエーブルされます。PDN状態に入っ た後、POFF状態に入る前に1秒間の待ち時間が開始されま す。 この1秒の間、ON入力とPWR_ON入力は無視されるので、 LTC3677-3で生成されるすべての電源を L にすることができ ます。 PDN状態に入ると、降圧3がディスエーブルされ、I2Cレジスタ がクリアされます。1秒のパワーダウンの間ONを L にホール ドしても、1秒後にパワーアップはしません。有効なパワーアッ プ・イベントを確立するには、パワーダウン・イベントに続いて ON入力を H にしてから再度 L にする必要があります。 VOUT UVLOによるパワーダウンのタイミング VOUTがVOUT UVLOスレッショルドより低くなると、 プッシュボ タン回路はPON状態からPDN状態に遷移します。PDN状態に 入ると、降圧1、降圧2およびLDO2が一緒にディスエーブルさ れます。PDN状態に入った後、POFF状態に入る前に1秒間の 待ち時間が開始されます。 この1秒の間、ON入力とPWR_ON 入力は無視されるので、LTC3677-3で生成されるすべての電 源を L にすることができます。 PDN状態に入ると、降圧3がディスエーブルされ、I2Cレジスタ がクリアされます。LDO1もVOUT UVLOによってディスエーブ ルされ、VOUT UVLO状態が持続する限りディスエーブルされ たままです。VOUT UVLO状態である間は、 どの電源もシーケ ンス・アップできないことに注意してください。VOUT UVLO状 態が解消するとLDO1が再度イネーブルされます。他の電源 は、有効なパワーアップ・プッシュボタン・イベントが発生しな い限りディスエーブルされたままになります。 VOUT UVLO VOUT UVLO 1 SEC 1 SEC ON (PB) ON (PB) LDO1 50ms PBSTAT µC/µP CONTROL PBSTAT PWR_ON PWR_ON 50ms BUCK1 BUCK1 BUCK2 BUCK2 LDO2 LDO2 PGOOD STATE PON PDN POFF 36773 F15 図15． プッシュボタンによるパワーダウン PGOOD STATE PON PDN POFF 36773 F16 図16．VOUT UVLOによるパワーダウン 36773f 38 LTC3677-3 動作 ハードリセットのタイミング ハードリセットはソフトウェアがロックアップした場合にマイ クロコントローラ/マイクロプロセッサをリセットする手段を与 えます。ハードリセットを開始するには、 プッシュボタンを押し （ONが L ）、14秒より長く押し続けます。 このハードリセット 時間を超えると、PGOOD入力が1.8msの間 L になり、 マイク ロコントローラ/マイクロプロセッサがリセットされます。 イネー ブルされた電源の動作には、ハードリセットのイベントによる 影響はありません。 すべてのイネーブルされた電源は、規定動 作条件が満たされていれば（つまり、電源の短絡などがない 状態） レギュレーション状態を維持し、正しく動作します。 パワーアップ・シーケンシング LTC3677-3の実際のパワーアップ・シーケンシングを図18に示 します。降圧1、降圧2およびLDO2はすべて最初にディスエー ブルされています （0V）。 プッシュボタンが50msの間押される と （ONが L ）、PBSTATが L になり、LDO2がイネーブルさ れます。 イネーブルされると、LDO2がスルーアップしてレギュ レーション状態に入ります。実際のスルー・レートはLDO2の ソフトスタート機能によって制御され、 この機能は標準200μs にわたってLDOのリファレンスをランプアップさせます。LDO2 がイネーブルされてから14msの遅延後、降圧1がイネーブル され、 レギュレーション状態にスルーアップします。降圧1が最 終レギュレーションの約8%以内になると降圧2がイネーブル LTC3677-3の電源をパワーダウンする方法は2つだけです。 つ され、 レギュレーション状態にスルーアップします。降圧レギュ まり、1）PWR_ONが L になるか、2）V OUTがVOUT UVLOス レータもソフトスタート機能を備えており、起動時に突入電流 レッショルドより低くなるかです。 マイクロコントローラ/マイクロ を制限します。降圧2が最終レギュレーションの8%以内になっ プロセッサがPWR_ONを L に引き下げてシャットダウンを制 てから230ms後、PGOOD出力が高インピーダンスになります 御する場合、 ハードリセットでマイクロコントローラ/マイクロプ （図18には表示なし）。図18のレギュレータは公称出力コン ロセッサが正しくリセットされないと、 すべての電源がイネーブ どの出力でも デンサおよび無負荷でスルーアップしています。 ルされたままアプリケーションがハングすることがあります。 こ 負荷を追加するか容量を増やすとスルー・レートが低下し、 レ の場合、 VOUTがVOUT UVLOスレッショルドより低くなるまで、 ギュレータがレギュレーション状態になるまでの時間が長くな またはユーザーが介入してアプリケーションを手動でシャット ります。 ダウンするまで、 バッテリの消費が続きます。 アプリケーション は、 バッテリおよび外部電源を取り去ることにより、 または押す とPWR_ONを L に引き下げる強制終了ボタンを取り付けるこ とにより、 手動でシャットダウンすることができます。 VOUT UVLO >14 SEC ON (PB) 50ms PBSTAT PWR_ON BUCK1 BUCK2 LDO1 14 SEC PGOOD STATE 1 PBSTAT 0 LDO2 1V/DIV 0V BUCK1 1V/DIV 0V BUCK2 2V/DIV 0V 2ms/DIV 36773 F18 36773 F17 1.8ms PON 図18． パワーアップ・シーケンシング 図17． ハードリセットのタイミング 36773f 39 LTC3677-3 動作 レイアウトおよび熱に関する検討事項 プリント回路基板の電力損失 すべての条件で最大充電電流の供給を可能にするには、 LTC3677-3のパッケージの裏面の露出グランド・パッドを基板 のグランド・プレーンに半田付けする必要があります。両面1オ ンス銅基板の2500mm 2のグランド・プレーンに正しく半田付 けすると、LTC3677-3の熱抵抗（θJA） は約45℃/Wになります。 パッケージの裏面の露出パッドと適切なサイズのグランド・プ レーンの間の熱接触が良くないと、熱抵抗が45℃/Wよりもは るかに大きくなります。 LTC3677-3が熱保護帰還によって充電電流を減少させる条 件は、 このデバイスの電力損失を検討することによって概算で きます。ACアダプタがVOUTに接続されて充電電流が大きい 場合、LTC3677-3の電力損失は次のように概算されます。 PD =（VOUT−BAT）• IBAT＋PDREGS ここで、PDは全電力損失、VOUTは電源電圧、BATはバッテリ 電圧、IBATはバッテリ充電電流です。PDREGSは、降圧スイッチ ングとLDOレギュレータによるデバイス内の電力損失の合計 です。 降圧スイッチング・レギュレータの電力損失は次のように計算 することができます。 ( ) PD(SWx ) = OUTx • IOUTx • 100 – Eff 100 ここで、OUTxはプログラムされた出力電圧、I OUTxは負荷電 流、Effは効率（％） です。効率は測定するか、 またはプログラム された出力電圧の効率を効率表で調べることができます。 LDOレギュレータによるデバイス内の電力損失は次のように 推算することができます。 ここで、LDOxはプログラムされた出力電圧、V INLDOxはLDO の電源電圧、ILDOxはLDOの出力負荷電流です。LDO電源が 降圧出力の1つに接続されていると、降圧の電力損失を計算 する際、LDOの消費電流を降圧レギュレータの負荷電流に追 加する必要があることに注意してください。 したがって、全レギュレータによる電力損失は次のとおりです。 PDREGS = PDSW1＋PDSW2＋PDSW3＋PDLDO1＋PDLDO2 LTC3677-3は自動的に充電電流を減らしてダイ温度を約 110℃に保つので、 ワーストケースの電力損失のシナリオを実 行する必要はありません。 ただし、 デバイス保護のためにサー マル・フィードバックが開始される周囲温度は、次のように概 算されます。 TA = 110℃−PD • θJA 例：5V（V OUT ）のACアダプタで動作し、3.3V（BAT）で1A （ I B AT ）を供 給してリチウムイオン・バッテリを充 電する LTC3677-3について検討します。 またPDREGS =0.3Wと仮定す ると、合計電力損失は次のようになります。 PD =（5V−3.3V）• 1A＋0.3W = 2W そこを超えるとLTC3677-3が1Aの充電電流を減らし始める周 囲温度はおよそ次のとおりです。 TA = 110℃−2W • 45℃/W = 20℃ LTC3677-3は20℃を超える周囲温度で使用できますが、充電 電流は１A未満に減少します。所定の周囲温度での充電電流 は次のように概算できます。 PD = 110°C – TA = VOUT – BAT • IBAT + PD(REGS) θJA ( ) したがって、次のようになります。 (110°C – TA ) PDLDOx =（VINLDOx−LDOx）• ILDOx IBAT = θJA – PD(REGS) VOUT – BAT 36773f 40 LTC3677-3 動作 周囲温度を55℃にして上記の例を考えてみます。充電電流は およそ次のように減少します。 110°C – 55°C – 0.3W 45°C/W IBAT = 5V – 3.3V IBAT = 1.22 – 0.3W = 542mA 1.7 V プリント回路基板のレイアウト P Cボードをレイアウトするときは、以 下のリストに従って LTC3677-3が正しく動作するようにします。 1. パッケージの露出パッド （ピン45） は大きなグランド・プレー ンに直接接続して熱インピーダンスと電気的インピーダン スを最小に抑えます。 2. 降圧スイッチング・レギュレータの入力電源ピン （V IN12と V IN3） とそれぞれに対応するデカップリング・コンデンサを 接続するトレースはできるだけ短くします。 これらのコンデ ンサのGND側はデバイスのグランド・プレーンに直接接続 します。 このコンデンサは内部パワーMOSFETとそれらの ドライバにAC電流を供給します。 これらのコンデンサから LTC3677-3のピンへのインダクタンスを最小に抑えることが 重要です。短い低インピーダンスのトレースを使ってVIN12 とVIN3をVOUTに接続します。 3. SW1、SW2およびSW3をそれぞれに対応するインダクタに 接続するスイッチング・パワー・トレースを最短にして、放射 EMIと寄生カップリングを低減します。 スイッチング・ノード の電圧振幅は大きいので、帰還ノード （FBxおよびLDOx_ FB） などの敏感なノードはスイッチング・ノードから遠く離す か、 またはシールドします。 そうしないと、性能が低下するお それがあります。 4. 降圧スイッチング・レギュレータのインダクタとそれぞれに対 応する出力コンデンサの間の接続はできるだけ短くします。 出力コンデンサのGND側はデバイスのサーマル・グランド・ プレーンに直接接続します。 5. 降圧の帰還ピンのトレース （FB1、FB2およびFB3） はできる だけ短くします。帰還トレースとスイッチング・ノード （つまり、 SW1、SW2、SW3およびロジック信号）の間のすべての寄 生容量を最小限に抑えます。必要な場合は、帰還ノードを GNDトレースでシールドします。 （VBUSとVOUT） とそれぞれに対 6. LTC3677-3の電力経路ピン 応するデカップリング・コンデンサの間の接続はできるだけ 短くします。 これらのコンデンサのGND側はデバイスのグラ ンド・プレーンに直接接続します。 36773f 41 LTC3677-3 標準的応用例 5V WALL ADAPTER 4 13 8 40 USB WALL ACPR OVGATE OVSENSE 2.1k 43 PROG CLPROG 10 DVCC 11 SDA 12 SCL 499k µC/µP VIN12 LTC3677-3 36 DVCC SDA SCL 499k EXTPWR PBSTAT PWR_ON 30 VINLDO2 27 VINLDO1 39 VOUT VBUS 10µF 2k Si2333DS 41 VIN3 2.2µF 32 6 2.2µF 44 CHRG 37 IDGATE 38 BAT 34 100k NTCBIAS 35 NTC 499k 42 EXTPWR 16 PBSTAT 14 PWR_ON NC VOUT SYSTEM LOAD 20µF 10µF 1k Si2333DS (OPT) + BAT Li-Ion 100k NTC 3, 9, 18 ,19, 20, 22 KILL EN3 RST ILIM0 ILIM1 PUSHBUTTON 17 EN3 1 ILIM0 2 ILIM1 15 VLDO1 3.3V 150mA VLDO2 1.4V 150mA 28 1µF 324k 1.02M 23 29 1µF 464k 348k 24 SW1 FB1 33 SW2 LDO1_FB FB2 SW3 LDO2 LDO2_FB FB3 PGOOD 10pF 26 ON LDO1 4.7µH 31 649k 10µF 4.7µH 10pF 25 5 806k 1.02M 324k 10µF 3.3µH 10pF 7 232k 464k 10µF VOUT1 1.8V 500mA VOUT2 3.3V 500mA VOUT3 1.2V 800mA 21 GND 45 100k 36773 TA02 36773f 42 LTC3677-3 パッケージ UFFパッケージ バリエーション：UFFMA （4mm 7mm） 44ピン・プラスチックQFN （Reference LTC DWG # 05-08-1762 Rev Ø） 1.48 ±0.05 0.70 ±0.05 4.50 ±0.05 3.10 ±0.05 2.40 REF 1.70 ±0.05 2.56 ±0.05 2.02 ±0.05 2.76 ±0.05 2.64 ±0.05 0.98 ±0.05 パッケージの 外形 0.20 ±0.05 5.60 REF 6.10 ±0.05 7.50 ±0.05 0.40 BSC 推奨半田パッド・レイアウト 半田付けされない領域には半田マスクを使用する 4.00 ±0.10 0.75 ±0.05 ピン1のノッチ R = 0.30（標準） または0.35 45 の 面取り 2.40 REF 43 0.00 – 0.05 44 0.40 ±0.10 1 2 ピン1の トップ・マーキング （NOTE 6） 2.64 ±0.10 2.56 ±0.10 7.00 ±0.10 5.60 REF 1.70 ±0.10 2.76 ±0.10 R = 0.10 TYP 0.74 ±0.10 R = 0.10 TYP 0.74 ±0.10 (UFF44MA) QFN REF Ø 1107 0.200 REF R = 0.10 TYP 0.98 ±0.10 0.20 ±0.05 0.40 BSC 底面図―露出パッド NOTE： 1. 図はJEDECのパッケージ外形ではない 2. 図は実寸とは異なる 3. すべての寸法はミリメートル 4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない。 モールドのバリは （もしあれば）各サイドで0.20mmを超えないこと 5. 露出パッドは半田メッキとする 6. 網掛けの部分はパッケージの上面と底面のピン1の位置の参考に過ぎない 36773f 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。 43 LTC3677-3 標準的応用例 5V WALL ADAPTER Si2333DS Si2306BDS D3 5.6V 4 R1 500k 13 6.2k 8 オプションの 過電圧/逆電圧保護 40 10µF 2k 36 2.1k 43 10 11 12 DVCC SDA SCL 499k VINLDO1 OVSENSE VOUT USB µC/µP WALL ACPR OVGATE 499k EXTPWR PBSTAT PWR_ON Si2333DS 41 VOUT SYSTEM LOAD 20µF 30 39 10µF 2.2µF 32 VBUS VIN12 2.2µF 1k LTC3677-3 6 VIN3 44 CHRG 37 PROG IDGATE 38 BAT CLPROG 34 100k NTCBIAS 35 100k DVCC NTC NTC SDA SCL 499k 42 EXTPWR 16 PBSTAT 14 PWR_ON NC Si2333DS (OPT) + BAT Li-Ion 3, 9, 18 ,19, 20, 22 KILL EN3 ILIM0 ILIM1 RST PUSHBUTTON 17 EN3 1 ILIM0 2 ILIM1 15 VLDO1 2.5V 150mA VLDO2 1.0V 150mA 28 1µF 1.00M 470k 23 29 1µF 115k 464k 24 SW1 FB1 VINLDO2 ON SW2 LDO1 LDO1_FB FB2 SW3 LDO2 LDO2_FB FB3 GND PGOOD 33 4.7µH 10pF 26 1.02M 324k 10µF VOUT1 3.3V 500mA 30 31 4.7µH 10pF 25 5 806k 649k 10µF 3.3µH 10pF 7 402k 649k 10µF VOUT2 1.8V 500mA VOUT3 1.3V 800mA 21 45 100k 36773 TA03 関連製品 製品番号 LTC3556 説明 高効率USBパワーマネージャ および2個の降圧DC/DCと昇降圧DC/DC 注釈 2個の400mA同期整流式降圧レギュレータ、1個の1A昇降圧レギュレータ、 4mm 5mm QFN28パッケージ LTC3557/ リチウムイオン/ポリマー・チャージャと3個の リニア・パワーマネージャおよび3個の降圧レギュレータ、 LTC3557-1 同期整流式コンバータを搭載したUSBパワーマネージャ 4mm 4mm QFN28パッケージ、LTC3557-1バージョンのフロート電圧は4.1V。 LTC3577/ 携帯機器/ナビゲーション向け高集積PMIC LTC3577-1 リニア・パワーマネージャおよび3個の降圧レギュレータ、 10-LED昇圧レギュレータ、2個の150mA LDO、4mm 7mm QFN44パッケージ、 LTC3577-1バージョンのフロート電圧は4.1V。 36773f 44 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 0310 • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2010