LTC3553 リチウムイオン・チャージャ、LDO および降圧レギュレータを搭載した マイクロパワーUSBパワーマネージャ 特長 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 概要 全出力オンで消費電流が12μAのスタンバイモード 入力電源（リチウムイオン/ポリマー・バッテリおよびUSB） 間のシームレスな遷移 内蔵の240mΩ理想ダイオードにより、 低損失PowerPath™を実現 高効率200mA降圧レギュレータ 150mA低損失 （LDO） リニア・レギュレータ システム･リセット付きのプッシュボタン･オン/オフ制御 フル機能リチウムイオン/ポリマー･バッテリ･チャージャ 熱制限付きのプログラム可能な充電電流 バッテリ消耗時の瞬時オン動作 3mm×3mm×0.75mm 20ピンQFNパッケージ LTC®3553は1セル･リチウムイオン/ポリマー･バッテリ･アプリ ケーション向けのマイクロパワー高集積パワーマネージメント およびバッテリ・チャージャ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、 理想ダイオードならびに多数の保護機能を搭載しています。 LTC3553パワーマネージャは特にUSBアプリケーション向け に設計されており、最大入力電流を100mAまたは500mAに自 動的に制限します。バッテリ充電電流は、負荷電流と充電電 流の合計が選択された入力電流制限値を超えないように、 自 動的に低減されます。 また、 LTC3553は同期整流式降圧レギュ レータ、低損失リニア・レギュレータ （LDO） およびプッシュボタ ン･コントローラを内蔵しています。 スタンバイ･モードではすべ ての電源がイネーブルされており、 バッテリからの消費電流は わずか12μAです。LTC3553は3mm 3mm 0.75mm の20ピン QFNパッケージで供給されます。 アプリケーション USBベースのハンドヘルド機器 携帯用リチウムイオン/ポリマー･ベース電子機器 ■ ウェアラブル電子機器 ■ 低消費電力医療機器 ■ 、LT、LTC、LTM、Linear TechnologyおよびLinearのロゴはリニアテクノロジー社の登録商標 です。PowerPath、Hot SwapおよびBat-Trackはリニアテクノロジー社の商標です。 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。6522118、6700364、5481178、6304066、 6570372、6580258、7511390を含む米国特許により保護されています。他にも特許申請中。 ■ 標準的応用例 10µF 100k VBUS NTC 100k T VOUT 18 LTC3553 CHRG PROG BAT 1.87k SEQ + Li-Ion BATTERY BVIN 2.2µF VINLDO HPWR LDO_ON 2.05M LDO_FB STBY 10µH ON/OFF 1.2V 200mA SW 10pF ON BUCK_FB バッテリ流出電流と温度 VBAT = 3.8V 16 STBY = 3.8V REGULATORS LOAD = 0mA 14 BUCK AND LDO ON 12 10 8 ONLY LDO ON ONLY BUCK ON 6 4 BUCK AND LDO OFF 2 649k BUCK_ON PBSTAT 3.3V 150mA 4.7µF LDO SUSP DIGITAL CONTROL SYSTEM LOAD 10µF BATTERY DRAIN CURRENT (µA) 4.35V TO 5.5V USB INPUT 332k 10µF HARD RESET 0 –50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 130 TEMPERATURE (°C) 3553 TA01b 649k 3553 TA01a 3553fb 1 LTC3553 ピン配置 VBUS、VOUT 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 BAT、NTC、CHRG、SUSP、PBSTAT、 ON、 BUCK_FB、LDO_FB............................................. −0.3V～6V BUCK_ON、LDO_ON、STBY、SEQ, HPWR、 BVIN、VINLDO、LDO (Note 4) .......................... −0.3V～VCC＋0.3V IBAT ......................................................................................... 1A ISW （連続）....................................................................... 300mA ILDO （連続）...................................................................... 175mA ICHRG、IPBSTAT ..................................................................... 75mA 動作温度範囲.......................................................−40°C～85°C 接合部温度.......................................................................110°C 保存温度範囲.....................................................−65°C～125°C PROG BAT VOUT SUSP VBUS TOP VIEW 20 19 18 17 16 15 NTC HPWR 1 SEQ 2 14 CHRG 21 GND PBSTAT 3 ON 4 13 SW 12 BVIN 11 VINLDO 8 BUCK_FB 9 10 LDO 7 LDO_FB 6 STBY LDO_ON 5 BUCK_ON 絶対最大定格 （Note 1、2、3） UD PACKAGE 20-LEAD (3mm × 3mm) PLASTIC QFN TJMAX = 110°C, θJA = 70°C/W EXPOSED PAD (PIN 21) IS GND, AND MUST BE SOLDERED TO PCB GND 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 LTC3553EUD#PBF LTC3553EUD#TRPBF LFYB 20-Lead (3mm × 3mm) Plastic QFN –40°C to 85°C LTC3553EPD#PBF LTC3553EPD#TRPBF FHST 20-Lead (3mm × 3mm) Plastic UTQFN –40°C to 85°C (OBSOLETE) さらに広い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。 パワーマネージャの電気的特性 ●は全動作温度範囲での規格値を意味する。 それ以外はTA = 25 Cでの値（Note 2）。注記がない限り、VBUS = 5V、VBAT = 3.8V、 RPROG = 1.87k、 STBY = "H"。 HPWR = SUSP = BUCK_ON = LDO_ON = 0V、 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 0.2 3 8 16 2 5 16 35 µA µA µA µA 6.5 15 µA 16 35 µA 5 8 µA 300 150 15 500 350 30 µA µA µA 無負荷時消費電流 IBATQ Battery Drain Current (Note 5) Buck and LDO Shutdown, Hard Reset Buck and LDO Shutdown Buck and LDO Enabled, Standby Mode Buck and LDO Enabled Buck Enabled, LDO Shutdown LDO Enabled, Buck Shutdown IOUT = ISW = ILDO = 0 VBUS = 0V, Hard Reset VBUS = 0V VBUS = 0V, BUCK_ON = LDO_ON = STBY = 3.8V VBUS = 0V, BUCK_ON = LDO_ON = 3.8V, STBY = 0V VBUS = 0V, BUCK_ON = 3.8V, LDO_ON = 0V STBY = 0V VBUS = 0V, LDO_ON = 3.8V, BUCK_ON = 0V, STBY = 0V IBATQC Battery Drain Current, VBUS Available VBAT = VFLOAT, Timer Timed Out IBUSQ VBUS Input Current 100mA, 500mA Modes Charger On Timer Timed Out SUSP = 5V (Suspend Mode) 3553fb 2 LTC3553 パワーマネージャの電気的特性 ●は全動作温度範囲での規格値を意味する。 それ以外はTA = 25 Cでの値（Note 2）。注記がない限り、VBUS = 5V、VBAT = 3.8V、 RPROG = 1.87k、 STBY = "H"。 HPWR = SUSP = BUCK_ON = LDO_ON = 0V、 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS IBVINQ BVIN Input Current Buck Shutdown Buck Enabled, Standby Mode Buck Enabled IVINLDOQ VINLDO Input Current LDO Shutdown LDO Enabled, Standby Mode LDO Enabled MIN TYP MAX UNITS VBUS = 0V, VBVIN = 3.8V, ISW = 0 (Note 8) BUCK_ON = 0V BUCK_ON = STBY = 3.8V BUCK_ON = 3.8V, STBY = 0V 0.01 1.5 22 1 3 38 µA µA µA VBUS = 0V, VINLDO = 3.8V, ILDO = 0 (Note 10) LDO_ON = 0V LDO_ON = STBY = 3.8V LDO_ON = 3.8V, STBY = 0V 0.01 0.1 0.1 1 1 1 µA µA µA 5.5 V 80 400 90 450 100 500 mA mA 入力電源 VBUS Input Supply Voltage IBUS(LIM) Total Input Current HPWR = 0V (100mA) HPWR = 5V (500mA) VUVLO VBUS Undervoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold 3.5 3.8 3.6 3.9 V mV VDUVLO VBUS to BAT Differential Undervoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold 0 200 50 300 mV mV RON_ILIM Input Current Limit Power FET On-Resistance (Between VBUS and VOUT) 4.35 l l 350 mΩ バッテリ・チャージャ VFLOAT VBAT Regulated Output Voltage ICHG Constant-Current Mode Charge Current VPROG VPROG,TRKL PROG Pin Servo Voltage PROG Pin Servo Voltage in Trickle Charge hPROG Ratio of IBAT to PROG Pin Current ITRKL Trickle Charge Current VBAT < VTRKL 30 40 50 mA VTRKL Trickle Charge Threshold Voltage VBAT Rising VBAT Falling 2.6 2.9 2.75 3 V V ΔVRECHRG 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 5 Hour tBADBAT Bad Battery Termination Time VBAT < VTRKL 0.4 0.5 0.63 Hour 0.1 0.115 mA/mA 0 ≤ TA ≤ 85°C RPROG = 1.87k, 0 ≤ TA ≤ 85°C 4.179 4.165 4.2 4.2 4.221 4.235 380 400 420 VBAT < VTRKL hC/10 End-of-Charge Indication Current Ratio (Note 6) RON_CHG Battery Charger Power FET On-Resistance (Between VOUT and BAT) IBAT = 200mA TLIM Junction Temperature in Constant Temperature Mode 0.085 V V mA 1 0.1 V V 750 mA/mA 220 mΩ 110 °C NTC VCOLD Cold Temperature Fault Threshold Voltage Rising NTC Voltage Hysteresis 75 76 1.3 77 %VBUS %VBUS VHOT Hot Temperature Fault Threshold Voltage Falling NTC Voltage Hysteresis 34 35 1.3 36 %VBUS %VBUS VDIS NTC Disable Threshold Voltage Falling NTC Voltage Hysteresis 1.2 1.7 50 2.2 %VBUS mV INTC NTC Leakage Current VNTC = VBUS = 5V 50 nA l –50 3553fb 3 LTC3553 パワーマネージャの電気的特性 ●は全動作温度範囲での規格値を意味する。 それ以外はTA = 25 Cでの値（Note 2）。注記がない限り、VBUS = 5V、VBAT = 3.8V、 RPROG = 1.87k、 STBY = "H"。 HPWR = SUSP = BUCK_ON = LDO_ON = 0V、 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 理想ダイオード VFWD Forward Voltage Detection (Note 12) 15 mV RDROPOUT Diode On-Resistance, Dropout IOUT = 200mA, VBUS = 0V 240 mΩ IMAX Diode Current Limit (Note 7) VIL Input Low Voltage 1 A ロジック入力（HPWR、SUSP） 0.4 1.2 V VIH Input High Voltage RPD Internal Pull-Down Resistance V VOL Output Low Voltage ICHRG = 5mA 65 250 mV ICHRG Output Hi-Z Leakage Current VBAT = 4.5V, VCHRG = 5V 0 1 µA 4 MΩ ロジック出力（CHRG) 降圧レギュレータの電気的特性 ●は全動作温度範囲での規格値を意味する。 それ以外はTA = 25 Cでの値（Note 2）。注記がない限り、BUCK_ON = VOUT = BVIN = 3.8V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS BVIN Input Supply Voltage (Note 9) VOUT UVLO VOUT Undervoltage Lockout fOSC Oscillator Frequency IBUCK_FB BUCK_FB Input Current (Note 8) RSW_PD SW Pull-Down in Shutdown MIN l VOUT Falling VOUT Rising TYP 2.7 MAX UNITS 5.5 V 2.5 2.6 2.8 2.9 V V 0.955 1.125 1.295 –0.05 BUCK_ON = 0V 0.05 10 MHz µA kΩ ロジック入力ピン （STBY） Input High Voltage 1.2 V Input Low Voltage Input Current –1 0.4 V 1 µA 通常動作時の降圧レギュレータ （STBY = Low) ILIM Peak PMOS Current Limit BUCK_ON = 3.8V (Note 7) VBUCK_FB Regulated Feedback Voltage BUCK_ON = 3.8V DMAX Max Duty Cycle RP RDS(ON) of PMOS ISW = 100mA 1.1 Ω RN RDS(ON) of NMOS ISW = –100mA 0.7 Ω Feedback Voltage Threshold BUCK_ON = 3.8V, VBUCK_FB Falling l 300 500 650 mA 780 800 820 mV 100 % スタンバイモード時の降圧レギュレータ （STBY = High） Short-Circuit Current Standby Mode Dropout Voltage BUCK_ON = 2.9V, ISW = 10mA, VBUCK_FB = 0.76V, VOUT = 2.9V, BVIN = 2.9V l 770 800 820 mV 30 50 100 mA 50 100 mV 3553fb 4 LTC3553 LDOレギュレータの電気的特性 ●は全動作温度範囲での規格値を意味する。 それ以外はTA = 25 Cでの値（Note 2）。注記がない限り、LDO_ON = VOUT = VINLDO = 3.8V、STBY = 0V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VINLDO Input Voltage Range (Note 9) VOUT UVLO VOUT Undervoltage Lockout VLDO_FB MIN l VOUT Falling VOUT Rising Regulated Feedback Voltage ILDO = 1mA, STBY High or Low (Note 10) VLDO_FB Line Regulation ILDO = 1mA, VINLDO = 1.65V to 5.5V (Note 10) VLDO_FB Load Regulation ILDO = 1mA to 150mA (Note 10) l TYP 1.65 MAX 5.5 V V V 2.5 2.6 2.8 2.9 780 800 820 0.7 ILDO_FB Feedback Pin Input Current Available Output Current –50 ILDO_SC Short-Circuit Output Current (Note 7) 300 VDROP Dropout Voltage (Note 13) ILDO = 150mA, VINLDO = 3.8V ILDO = 150mA, VINLDO = 2.5V ILDO = 75mA, VINLDO = 1.8V 160 220 180 tLDO_SS Soft-Start Time RLDO_PD Output Pull-Down Resistance in Shutdown l mV/mA 50 150 LDO_ON = 0V mV mV/V 0.025 ILDO_OC UNITS nA mA mA 260 350 280 mV mV mV 0.2 ms 10 kΩ プッシュボタン・インタフェースの電気的特性 ●は全動作温度範囲での規格値を意味する。 それ以外はTA = 25 Cでの値（Note 2）。注記がない限り、VBAT = 3.8V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS プッシュボタン・ピン （ON） VCC_PB Pushbutton Operating Supply Range VON_TH ON Threshold Rising ON Threshold Falling ION ON Input Current VON = VCC (Note 4) –1 RPB_PU Pushbutton Pull-Up Resistance Pull-Up to VCC (Note 4) 200 ロジック入力ピン （BUCK_ON、LDO_ON、SEQ） (Notes 4 , 9) l 2.7 0.4 Input High Voltage Input Low Voltage 1.2 Input Current –1 400 5.5 V 1.2 V V 1 µA 650 kΩ 0.4 V V 1 µA 1 µA 0.4 V 状態出力ピン （PBSTAT） IPBSTAT PBSTAT Output High Leakage Current VPBSTAT = 3V VPBSTAT PBSTAT Output Low Voltage IPBSTAT = 3mA –1 0.1 3553fb 5 LTC3553 プッシュボタン・インタフェースの電気的特性 ●は全動作温度範囲での規格値を意味する。 それ以外はTA = 25 Cでの値（Note 2）。注記がない限り、VBAT = 3.8V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS プッシュボタン・タイミング・パラメータ （Note 11） tON_PBSTATL Minimum ON Low Time to Cause PBSTAT ON Brought Low During Power-On (PON) or Low Power-Up (PUP1, PUP2) States 50 ms tON_PBSTATH Delay from ON High to PBSTAT High Power-On (PON) State, After PBSTAT Has Been Low for at Least tPBSTAT_PW 900 µs tON_PUP Minimum ON Low Time to Enter Power-Up (PUP1 or PUP2) State Starting in the Hard Reset (HR) or Power-Off (POFF) States 400 ms tON_HR Minimum ON Low Time to Hard Reset ON Brought Low During the Power-On (PON) or Power-Up (PUP1, PUP2) States 4 5 tPBSTAT_PW PBSTAT Minimum Pulse Width Power-On (PON) or Power-Up (PUP1, PUP2) States 40 50 ms tEXTPWR Power-Up from USB Present to Power-Up (PUP1 or PUP2) State Starting in the Hard Reset (HR) or Power-Off (POFF) States 100 ms tPON_UP BUCK_ON or LDO_ON High to Power-On State Starting with Both BUCK_ON and LDO_ON Low in the Power-Off (POFF) State 900 µs 1 µs tPON_DIS_BUCK BUCK_ON Low to Buck Disabled 6 s tPON_DIS_LDO LDO_ON Low to LDO Disabled 1 µs tPUP Power-Up (PUP1 or PUP2) State Duration 5 s tPDN Power-Down (PDN1 or PDN2) State Duration 1 s 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：LTC3553Eは、 TJがTAにほぼ等しいパルス負荷条件でテストされている。LTC3553Eは0° C～85°Cの接合部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～85°C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 は周囲温度（TA、単位：°C） および電力損失 相関で確認されている。接合部温度（TJ、単位：°C） から次式に従って計算される。 （PD、単位：W） TJ = TA＋ （PD • θJA） ここで、θJA （°C/W） はパッケージの熱抵抗である。 これらの仕様と調和する最大周囲温度は、基板レイアウト、 パッケージの定格熱インピーダン ス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。 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°C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 恐れがある。 Note 4：VCCはVBUSまたはBATのいずれか高い方。 Note 6：hC/10は、 規定されているPROG抵抗を使用して設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 を保護するためのものである。規定された絶対最大ピン電流定格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恐れがある。 Note 8：BUCK_FBが“H”、 スイッチングなし Note 9：VOUTがUVLO状態ではない。 Note 10：出力ピンと帰還ピンを互いに接続した状態で、 ユニティゲインのLDO動作で測定。 Note 11：プッシュボタンのステート・マシンと各ステートの、 レギュレータとパワーマネージャ の動作に対する影響の詳細については、 このデータシートの 「動作」 のセクションを参照。 Note 12：V BUS < V UVLOの場合、V FWD = 0となり、理想ダイオードの順方向電圧はその電流と RDROPOUTの積に等しくなる。 Note 13：損失電圧は、 規定出力電流でLDOがレギュレーションを維持するのに必要な、入力-出 に等しく 力間の最小電圧差である。LDOがドロップアウト時には、 出力電圧は （VINLDO−VDROP） なる。 Note 5：アプリケーションではBATピンから流れる消費電流 （IBATQ） にVOUTピンから流れる電流 を加えた全バッテリ流出電流がバッテリの負荷に相当する。降圧入力 （BVINピン） とLDO入力 がPowerPath出力 （VOUTピン） に接続されているアプリケーションの場合、BVINと （VINLDOピン） アプリケーションの実際のバッテリ流出電流を求める必 VINLDOの消費電流をIBATQに加算し、 要がある。 3553fb 6 LTC3553 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 VBUS消費電流と温度 (サスペンド・モード) 400 25 VBUS = 5V HPWR = L IBUS (µA) 300 250 VBAT = 3.8V 16 STBY = 3.8V REGULATORS LOAD = 0mA 14 BUCK AND LDO ON 12 VBUS = 5V 20 350 IBUS (µA) バッテリ流出電流と温度 18 BATTERY DRAIN CURRENT (µA) VBUS消費電流と温度 15 10 5 ONLY LDO ON 10 8 ONLY BUCK ON 6 BUCK AND LDO OFF 4 2 200 –75 –50 –25 0 –75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3553 G03 3553 G02 3553 G01 バッテリ流出電流と温度 (サスペンド・モード) 5 HARD RESET 0 –50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 130 TEMPERATURE (°C) VBUSおよびバッテリ電流と 負荷電流 VBUS電流制限と温度 500 VBUS = 5V VBAT = 3.8V 4 400 3 300 600 VBUS = 5V RPROG = 1.87k 500 HPWR = H IVBUS 2 CURRENT (mA) IVBUS (mA) 200 0 –75 –50 –25 100 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) 100 125 (サーマル・レギュレーション) 0.45 IBAT (mA) 240 160 0.25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3553 G07 200 300 400 LOAD CURRENT (mA) 80 VBUS = 5V HPWR = H RPROG = 1.87k 0 –75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3553 G08 500 バッテリ充電電流および電圧と 時間 6 CHRG 5 VBAT 4 400 300 200 100 0 3 SAFETY TIMER TERMINATION C/10 0 1 2 2 VOLTAGE (V) 320 0.30 100 920mAhr CELL VBUS = 5V 500 RPROG = 1.87k 400 0.40 RON (Ω) 600 480 IOUT = 200mA 0.35 0 3553 G06 充電電流と温度 VBUS-VOUT間のRONと温度 0.20 –75 –50 –25 –100 IBAT (DISCHARGING) 3553 G05 3553 G04 0.50 IBAT (CHARGING) 0 0 –75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 200 HPWR = L 100 1 ILOAD 300 BATTERY CURRENT (mA) IBAT (µA) 400 1 IBAT 3 5 4 TIME (hour) 6 7 8 0 3553 G09 3553fb 7 LTC3553 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 4.204 バッテリ・レギュレーション （フロート）電圧と温度 VFLOATのロード・レギュレーション 4.250 VBUS = 5V HPWR = H 4.202 500 VBUS = 5V IBAT = 2mA 400 4.225 バッテリ充電電流とバッテリ電圧 VBUS = 5V HPWR = H RPROG = 1.87k 4.198 IBAT (mA) VFLOAT (V) VFLOAT (V) 4.200 4.200 4.196 4.175 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 IBAT (mA) 4.150 –75 –50 –25 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) 2.4 2.8 3.2 3.6 VBAT (V) VBUS切断波形 VBUS 5V VBUS = 5V 5V VOUT 3.8V 3.8V VBUS VOUT VOUT LDO (3.3V) 150 LDO (3.3V) BUCK (1.2V) VBUS = 0V BUCK (1.2V) 100 20µs/DIV 0 200 400 600 800 IBAT (mA) 1000 100µs/DIV 3553 G14 3553 G13 100mAモードから 500mAモードへの切り替え サスペンド・モードから 500mAモードへの切り替え 発振周波数と温度 IBUS 0.5A/DIV SUSP 5V 0 VOUT 5V 0 5V 0 IBUS 0A 0.5A/DIV 0A IBAT 0.5A/DIV 0A IBAT 0A 0.5A/DIV 1ms/DIV VBAT = 3.75V IOUT = 50mA RPROG = 2k SUSP = LOW 1ms/DIV 3553 G16 VBAT = 3.75V IOUT = 50mA RPROG = 2k HPWR = HIGH 3553 G17 OSCILLATOR FREQUENCY (MHz) 1.30 HPWR 3553 G15 VBAT = 3.8V ILDO = 100mA IBUCK = 100mA HPWR = HIGH SUSP = LOW STBY = LOW VBAT = 3.8V ILDO = 100mA IBUCK = 100mA HPWR = HIGH SUSP = LOW STBY = LOW 1200 VBUS 0V 0V 50 0 4.4 4 3553 G12 VBUS接続波形 250 VFWD (mV) 2 3553 G11 順方向電圧と理想ダイオード電流 200 0 100 125 3553 G10 300 200 100 4.194 4.192 300 1.25 2.7V 3.8V 5.5V 1.20 1.15 1.10 1.05 1.00 0.95 –50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 130 TEMPERATURE (°C) 3553 G18 3553fb 8 LTC3553 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 100 降圧レギュレータの3.3V出力の 効率と負荷 70 70 70 50 40 30 EFFICIENCY (%) 80 60 60 50 40 30 0.1 1 10 BUCK LOAD (mA) 100 3.8V 5V 10 0 0.01 1000 0.1 1 10 BUCK LOAD (mA) 100 35 STBY = L 30 BVIN SUPPLY CURRENT (µA) 80 70 60 50 40 30 20 3.8V 5V 10 0 0.01 0.1 1 10 BUCK LOAD (mA) 100 1000 –45°C 25°C 90°C NO LOAD STBY = L 25 20 15 10 5 0 2.5 3 3.5 4 4.5 5 BVIN SUPPLY VOLTAGE (V) 5.5 3.0 2.5 降圧レギュレータのスタンバイ・ モードのBVIN消費電流 NO LOAD STBY = H –45°C 25°C 90°C 1.5 1.0 0.5 0 2.5 3 3.5 4 4.5 5 BVIN SUPPLY VOLTAGE (V) 5.5 3553 G24 100mA IBUCK 1mA 420 50µs/DIV 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 1000 BUCK (1.2V) 50mV/DIV (AC) 5mA IBUCK 100µA 440 100 VOUT 50mV/DIV (AC) BUCK (1.2V) 10mV/DIV (AC) 460 1 10 BUCK LOAD (mA) 降圧レギュレータの出力過渡 (STBY = L ) VOUT 50mV/DIV (AC) 480 0.1 2.0 降圧レギュレータの出力過渡 (STBY = H ) STBY = L 3.8V 5V 3553 G23 降圧レギュレータの 短絡電流と温度 400 –75 –50 –25 30 3553 G21 降圧レギュレータの Burst Mode®動作のBVIN消費電流 3553 G22 500 40 3553 G20 降圧レギュレータの 1.2V出力の効率とILOAD 90 50 0 0.01 1000 3553 G19 100 60 10 BVIN SUPPLY CURRENT (µA) 0 0.01 STBY = L 20 20 3.8V 5V 1.8V出力の効率と負荷 90 80 10 EFFICIENCY (%) 100 80 20 SHORT CIRCUIT CURRENT (mA) 降圧スイッチング・レギュレータの STBY = L 90 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 100 STBY = L 90 降圧スイッチング・レギュレータの 2.5V出力の効率と負荷 VBUS = 0V VBAT = 3.8V STBY = HIGH 100µs/DIV 3553 G26 3553 G27 VBUS = 0V VBAT = 3.8V STBY = LOW 3553 G25 Burst Modeはリニアテクノロジー社の登録商標です。 3553fb 9 LTC3553 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 1.6 降圧レギュレータの スイッチ・インピーダンスと温度 1.4 PMOS 1.2 1.0 NMOS 0.8 0.6 0.4 SEQが L の パワーアップ・シーケンス 3.8V 5V STBY = L 0.815 FEEDBACK VOLTAGE (V) SWITCH IMPEDANCE (Ω) 0.820 BVIN = 3.2V STBY = L 降圧レギュレータの帰還電圧と 出力電流 BUCK OUTPUT 0.5V/DIV 0.810 0.805 0V 0.800 LDO OUTPUT 1V/DIV 0.795 0V 0.790 0.785 0.2 0 –75 –50 –25 100µs/DIV FRONT PAGE APPLICATION CIRCUIT 0.780 0.1 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 1 10 100 OUTPUT CURRENT (mA) 1000 3553 G29 3553 G28 STBY移行時のレギュレータの 出力過渡 200 BVIN = 2.9V –45°C 25°C 160 90°C 180 DROPOUT VOLTAGE (mV) LDO OUTPUT 3.3V AT 10mA 50mV/DIV (AC) HIGH STBY LOW 50µs/DIV SEQが H の パワーアップ・シーケンス スタンバイ・モード時の降圧 レギュレータの損失電圧と負荷電流 BUCK OUTPUT 1.2V AT 10mA 20mV/DIV (AC) 3553 G30 3553 G31 BUCK OUTPUT 0.5V/DIV 140 0V 120 100 LDO OUTPUT 1V/DIV 80 60 0V 40 100µs/DIV 20 VBUS = 0V VBAT = 3.8V 0 3553 G33 FRONT PAGE APPLICATION CIRCUIT 0 5 10 15 20 LOAD CURRENT (mA) 25 30 3553 G32 安定化されたLDO帰還電圧と温度 810 100µA LDO LOAD VINLDO = 2.9V VINLDO = 3.8V VINLDO = 5V 805 800 795 790 LDOの短絡電流 LDO IN UNITY GAIN VINLDO = 3.8V VOUT = VBAT = 3.8V VBUS = 0V STBY = LOW 800 799 798 797 785 780 –50 –30 –10 10 30 50 70 90 110 130 TEMPERATURE (°C) 3553 G34 796 0 25 50 75 100 LDO LOAD (mA) 125 150 3553 G35 400 LDO SHORT-CIRCUIT CURRENT (mA) FEEDBACK VOLTAGE (mV) 815 LDOのロード・レギュレーション 801 LDO OUTPUT VOLTAGE (mV) 820 350 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 VINLDO (V) 4 5 3553 G36 3553fb 10 LTC3553 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 VINLDO = 3.8V時のLDOの VINLDO = 2.5V時のLDOの 300 –45°C 25°C 90°C 250 LDO DROPOUT VOLTAGE (mV) LDO DROPOUT VOLTAGE (mV) 300 200 150 100 50 0 0 25 50 75 100 LDO LOAD (mA) VINLDO = 1.8V時のLDOの 損失電圧 125 150 300 –45°C 25°C 90°C 250 LDO DROPOUT VOLTAGE (mV) 損失電圧 200 150 100 50 0 0 25 50 75 100 LDO LOAD (mA) 125 3553 G37 150 VOUT 50mV/DIV (AC) VOUT 50mV/DIV (AC) LDO (3.3V) 50mV/DIV (AC) LDO (3.3V) 100mV/DIV (AC) 100 50 0 0 15 30 45 LDO LOAD (mA) 60 75 3553 G39 BUCK OUTPUT 1.8V 10mV/DIV (AC) LDO OUTPUT 1.2V 10mV/DIV (AC) 100mA ILDO 1mA 50µs/DIV 150 LDOの降圧出力リップルの除去 100mA VBUS = 0V VBAT = 3.8V STBY = LOW 200 LDOの出力過渡(STBY = H ) 1mA –45°C 25°C 90°C 250 3553 G38 LDOの出力過渡(STBY = L ) ILDO 損失電圧 50µs/DIV 3553 G40 VBUS = 0V VBAT = 3.8V STBY = HIGH 3553 G41 10µs/DIV 3553 G42 BUCK OUTPUT CONNECTED TO VINLDO 5mA LDO LOAD 4.7µF LDO OUTPUT CAPACITOR VBAT = 3.8V, VBUS = 0V 3553fb 11 LTC3553 ピン機能 HPWR（ピン1 ） ：高電力ロジック入力。 このピンが L の場合、 入力電流制限は100mAに設定され、 このピンが H の場合 500mAに設定されます。 入力電流制限回路をイネーブルするに はSUSPピンを L にする必要があります。 このピンには、 VBUSピ ンに電源印加時の条件付きプルダウン抵抗を備えています。 SEQ（ピン2 ） ：レギュレータのパワーアップ・シーケンスの選 択ピン。パワーオフまたはハード・リセット状態の間、 ボタンが 押されるか、 あるいはUSBバス電源が印加されることにより、 プッシュボタン・インタフェースが両方のレギュレータを一時 的にイネーブルします。SEQピンの状態により、 どちらのレギュ レータが先にイネーブルされるかが決まります。SEQが L の 場合、降圧レギュレータが最初にイネーブルされます。SEQが H の場合、LDOレギュレータが最初にイネーブルされます。 もう1つのレギュレータは、最初のレギュレータの帰還電圧が 安定状態に近づくとイネーブルされます。SEQピンはVOUTま たはグランドのいずれかに接続する必要があります。 PBSTAT （ピン3） ：プッシュボタンの状態ピン。 このオープンドレ イン出力は、ONプッシュボタン入力をデバウンスしてバッファ した出力です。 これはマイクロプロセッサの割り込みに使用す ることができます。 LDO_FB（ピン9） ：低損失レギュレータの帰還入力。制御ルー プが構成されると、 このピンは0.8Vの固定電圧にサーボ制御 されます。 LDO （ピン10） ：低損失 （LDO） リニア・レギュレータの出力。 この ピンは、低インピーダンスの積層セラミック･コンデンサを使用 してバイパスする必要があります。 VINLDO （ピン11） ：LDOレギュレータの電源入力ピン。 このピン はVOUT、 または降圧レギュレータの出力などのVOUTより低い 電源電圧に接続します。 このピンは、低インピーダンスの積層 セラミック･コンデンサを使用してバイパスする必要がありま す。 BVIN（ピン 12 ） ：降圧レギュレータの電源入力。 このピンは V OUTピンに接続することを推奨します。 このピンは、低イン ピーダンスの積層セラミック･コンデンサを使用してバイパス する必要があります。 SW （ピン13） ：降圧レギュレータの電力送出 （スイッチ） ピン。 ON （ピン4） ：プッシュボタン入力ピン。ONがフロート状態の場 合、微弱な内部プルアップによって H 状態に強制されます。 ONからグランドに接続された通常オープン状態のプッシュボ タンにより、 このピンが L 状態に強制されます。 CHRG（ピン14 ） ：オープンドレインの充電状態出力。 このピン はバッテリ・チャージャの状態を示します。充電時、 このピンは 内部で L に引き下げられます。 バッテリ充電電流が設定され た充電電流の1/10以下まで減少すると、 このピンはハイ・イン ピーダンス状態になります。 この状態を示すためには、外付け のプルアップ抵抗やLEDが必要になります。 LDO_ON （ピン5） ：低損失 （LDO） レギュレータをイネーブルする NTC（ピン15） ：NTCピンはバッテリのサーミスタに接続され、 ロジック入力。 このピンは有効ロジックレベルまでドライブする 必要があります。 このピンはフロート状態にしないでください。 STBY （ピン6） ：スタンバイ・モード・ピン。 このピンを H にする と、降圧およびLDOレギュレータの消費電流が非常に小さい レベルまで減少しますが、 出力電圧は安定に保たれます。 この モードでは、降圧レギュレータの負荷電流は最大10mAに制 限され、LDOレギュレータのライン過渡および負荷過渡に対 する応答は遅くなります。 このピンは有効ロジックレベルまでド ライブする必要があります。 このピンはフロート状態にしないで ください。 BUCK_ON（ピン7） ：降圧レギュレータをイネーブルするロジッ ク入力。 このピンは有効ロジックレベルまでドライブする必要 があります。 このピンはフロート状態にしないでください。 BUCK_FB （ピン8） ：降圧レギュレータの帰還入力。制御ループ が構成されると、 このピンは0.8Vの固定電圧にサーボ制御さ れます。 バッテリの温度が充電するには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、 バッテリの温度が有効範囲に戻るまで充電が停止されます。 VBUS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。NTC機能 が不要な場合は、 NTCピンをグランドに接続します。 PROG （ピン16） ：充電電流設定および充電電流モニタ用ピン。 PROGからグランドに抵抗を接続することにより、次式で求め られる充電電流を設定します。 I CHG (A)= 750V RPROG 定電流モードで十分な入力電力を使用できる場合、 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。 3553fb 12 LTC3553 ピン機能 BAT （ピン17） ：1セル・リチウムイオン・バッテリ・ピン。使用でき る電力と負荷に応じて、BATに接続されたリチウムイオン･バッ テリは理想ダイオードを介してVOUTにシステム電源を供給す 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18） ：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。大半の携帯機器にはVOUTから 電力を供給します。LTC3553は、VOUTの外部負荷と内部バッ テリ・チャージャの間で使用できる電力を分割します。外部負 荷が優先され、残りの電力を使用してバッテリを充電します。 BATからV OUTに接続された理想ダイオードにより、負荷が VBUSからの割り当てられた入力電流を超えても、 またはVBUS 電源が取り外されても、V OUTに電力が供給されます。V OUT は、低インピーダンスの積層セラミック･コンデンサを使用して バイパスする必要があります。 SUSP （ピン19） ：サスペンド・モードのロジック入力。 このピンを H にすると、入力電流制限経路がディスエーブルされます。 この状態では、回路にはV BUSピンからごくわずかな電力が供 給されます。VOUTピンの全ての負荷は、 内部理想ダイオードを 介してバッテリから電力供給されます。 この入力が接地される と、入力電流制限はHPWRピンの状態によって決まる所望の 値に設定されます。 このピンは、V BUSピンに電源印加時の条 件付きプルダウン抵抗を備えています。 V BUS（ピン20 ） ：USB入力電圧。V BUSは通常、 コンピュータ のUSBポートまたはDC出力のACアダプタに接続されます。 VBUSは、低インピーダンスの積層セラミック･コンデンサを使 用してバイパスする必要があります。 GND（露出パッド・ピン21 ） ：グランド。露出したパッケージの パッドはグランドであり、適正な機能と最大限の熱伝導を確 保するため、 PC基板に半田付けする必要があります。 3553fb 13 LTC3553 ブロック図 18 VOUT VBUS 20 HPWR INPUT CURRENT LIMIT 1 SUSP 19 CC/CV CHARGER 17 BAT 16 PROG EXTPWR UVLO 12 BVIN NTC 15 BATTERY TEMP MONITOR 1.125MHz OSCILLATOR OSC 0.8V CHRG 14 ÷ 2048 CHARGE STATUS 13 SW EN STBY 8 BUCK_FB 200mA BUCK DC/DC 11 VINLDO 0.8V 10 LDO EN STBY 6 BUCK_ON 7 LDO_ON 5 PBSTAT 3 ON 4 SEQ 2 STBY 9 LDO_FB 150mA LDO PUSHBUTTON INTERFACE AND SEQUENCE LOGIC 21 3553 BD1 GND 3553fb 14 LTC3553 動作 はじめに LTC3553は、以下の機能を有する高集積パワーマネージメン ト・デバイスです。 PowerPathコントローラ バッテリ・チャージャ USB PowerPathコントローラ LTC3553の入力電流制限回路とチャージャ制御回路は、入力 電流を制限するほか、IVOUTの関数としてバッテリ充電電流を 制御するように設計されています。VOUTは外部負荷、降圧お よびLDOレギュレータ、 バッテリ・チャージャの組み合わせをド ライブします。 理想ダイオード プッシュボタン・コントローラ 200mA降圧レギュレータ 150mA低損失（LDO） リニア・レギュレータ PowerPathコントローラは、特にUSBアプリケーション向けに 設計されており、バッテリ・チャージャと通信を行って入力電 流が決してUSB仕様に違反しないようにする高精度入力電流 制限機能を搭載しています。BATからVOUTに接続された理想 ダイオードによって、VBUSの電力が不十分または電力がない 場合でも、VOUTに常に十分な電力を供給できます。LTC3553 はプッシュボタン入力も備えており、2個のレギュレータの制御 とシステム・リセットを行います。固定周波数の電流モード降 圧スイッチング・レギュレータは200mAを供給し、100%デュー ティ・サイクル動作のほか、軽負荷時に高効率を得るための Burst Mode動作に対応しています。 スイッチング・レギュレー タ用の外付けの補償部品は必要ありません。LDOレギュレー タは最大150mAを供給可能で、少なくとも1μFのセラミック 出力コンデンサで安定します。 アプリケーションに柔軟性を もたせるため、LDOレギュレータの電源入力ピンVINLDOと降 圧レギュレータのBVINピンは互いに独立しています。LDOレ ギュレータは降圧レギュレータの出力による電力供給または PowerPathのVOUTによるドライブが可能です。 どちらのレギュレータも0.8Vの最小出力電圧に設定可能で、 マイクロコントローラのコア、 マイクロコントローラのI/O、 メモリ などのロジック回路への電源供給に使用できます。 PowerPathの簡略ブロック図 VBUS 20 18 VOUT CC/CV CHARGER IDEAL + – 100mA/500mA INPUT CURRENT LIMIT 降圧レギュレータは1.125MHzで動作します。 どちらのレギュ レータも低消費電力のスタンバイ・モードを備えています。 こ のモードは、 バッテリ寿命を延ばすために超低電流をバッテリ から流出させながら、必要なキープアライブ回路の電力供給 を行うのに使用することができます。 15mV 17 BAT 総負荷が設定された入力電流制限を超えない場合、VOUTは 内部の350mΩ PチャネルMOSFETを介してVBUSに接続され ます。VOUTの総負荷が設定された入力電流制限を超える場 合、バッテリ・チャージャは、設定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分だけ充電電流を低減し ます。バッテリ充電電流が許容されるUSB電流を超える値に 設定されても、平均入力電流のUSB仕様に違反することはあ りません。 さらに、V OUTの負荷電流が常に優先され、残りの 電流だけがバッテリの充電に使用されます。 入力電流制限はHPWRピンとSUSPピンによって設定されま す。SUSPピンが H に設定されると、入力電流制限はディス エーブルされます。SUSPピンが L の場合、入力電流制限は イネーブルされます。HPWRピンが L の場合には100mAの入 力電流制限が選択され、 H の場合には500mAの入力電流 制限が選択されます。 BATからVOUTへの理想ダイオード LTC3553は、VOUTがBATを下回るたびに即座に応答するよ うに設計された、BATからVOUTへの理想ダイオードを内蔵し ています。負荷が入力電流制限を超えて増加すると、理想ダ イオードを介してバッテリから付加的な電流が流れます。 さら に、VBUSへの電源（USB） が取り外されると、 アプリケーション 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、推奨する出力コン デンサだけでVOUTが大幅に低下するのを防止します。理想ダ イオードは、VOUTの電圧がBATの電圧より約15mV（VFWD） 低いときは常に内蔵PチャネルMOSFETをイネーブルする高 精度アンプで構成されています。内部理想ダイオードの抵抗 値は約240mΩです。 3553 F01a 3553fb 15 LTC3553 動作 サスペンド・モード SUSPピンが H になると、LTC3553はサスペンド・モードに移 行してUSB仕様に準拠します。 このモードでは、VBUSとVOUT の間のパワーパスはハイ・インピーダンス状態になり、VBUSの 入力電流を15μAまで低減します。VOUTに接続されたシステム 負荷には、BATに接続された理想ダイオードを介して電力供 給されます。 VBUS低電圧ロックアウト （UVLO） および低電圧電流制限（UVCL） 内蔵の低電圧ロックアウト回路は、VBUSをモニタし、VBUSが 立ち上がりUVLOスレッショルド （3.8V） を超えてVBATを少な くとも200mV上回るまで、入力電流制限回路をオフに保ちま す。VBUSが3.6Vを下回るか、 またはVBATの50mV以内まで低 下すると、UVLOのヒステリシスによって入力電流制限回路が オフします。 この場合、VOUTのシステム電力は理想ダイオード を介してバッテリから供給されます。抵抗性の入力電源を使 用する場合にUVLOの状態に入ったり出たりする発振の可能 性を最小限に抑えるため、VBUSが標準で4.45Vを下回ると入 力電流制限が低減されます。 バッテリ・チャージャ LTC3553には、 自動再充電機能付き定電流/定電圧バッテリ・ チャージャ、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、温度範囲外で充電を停止するサーミスタ・セ ンサ入力などが搭載されています。バッテリの充電サイクル が開始されると、バッテリ・チャージャは最初にバッテリが深 放電しているかを判定します。バッテリ電圧がV TRKL（ 標準 2.9V） より低いと、 自動トリクル充電機能によってバッテリ充電 電流が設定値の10%に設定されます。低電圧が0.5時間以上 持続すると、 バッテリ・チャージャは自動的に停止します。 バッ テリ電圧が2.9V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750V/RPROGに達しようとします。使用できる入力電力 と外部負荷の状態に応じて、バッテリ・チャージャは設定さ れたフル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電流制限の設定は常に実行され、追加電流のみがバッ テリの充電に使用できます。 システム負荷が軽い場合、 バッテ リ充電電流は最大になります。 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、LTC3553が定電圧モードに 移行するに従って充電電流が減少し始めます。定電圧モード に移行したことをバッテリ・チャージャが検出すると、4時間の 安全タイマが始動します。安全タイマが終了すると、 バッテリの 充電が停止し、電流はそれ以上バッテリに供給されません。 自動再充電 バッテリ・チャージャは充電終了後オフ状態を保つので、 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。携帯機 器を長時間この状態にしておくと、 バッテリは最終的に自己放 電します。 バッテリが常にフル充電になるように、 バッテリ電圧 がVRECHRG（標準4.1V） を下回ったときに充電サイクルが自 動的に開始されます。安全タイマが動作中の場合にバッテリ 電圧がVRECHRGを下回ると、 タイマはゼロにリセットされます。 VRECHRGを下回る短時間の偏移によって安全タイマがリセッ トされないように、 バッテリ電圧を約2msの間VRECHRGより低 くする必要があります。VBUSのUVLOを L に戻してから H にする （たとえば、VBUSを取り外してから付け直す） と、充電サ イクルと安全タイマもリスタートします。 充電電流 充電電流はPROGからグランドに接続された1本の抵抗を 使って設定されます。 バッテリ充電電流の1/750がPROGに供 給され、 これによって1.000Vへのサーボが試みられます。 この ようにして、バッテリ充電電流はPROGピンの電流の750倍に 達しようとします。設定抵抗と充電電流は次式を使用して算出 されます。 R PROG = 750V 750V ,I CHG = I CHG R PROG 3553fb 16 LTC3553 動作 定電流または定電圧のいずれの充電モードでも、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、PROGピンの電圧をモニ タし、次式を使用することによっていつでも決定できます。 I BAT = V PROG • 750 R PROG 多くの場合、使用できる入力電流が制限されており、VOUTか らシステム負荷に優先して供給されるので、実際のバッテリ充 電電流（IBAT） はICHGより少なくなります。 サーマル・レギュレーション デバイスや周辺部品の熱的損傷を防止するため、 ダイ温度が 約110 Cまで上昇すると、 内部サーマル・フィードバック・ルー プが設定充電電流を自動的に低減します。サーマル・レギュ レーションによって、LTC3553は高電力動作や高周囲温度環 境に起因する過度の温度上昇から保護されるので、 ユーザー はLTC3553や外付け部品に損傷を与えることなく、所定の回 路基板設計での電力処理能力の限界を押し上げることがで きます。LTC3553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・チャージャは自動的 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 ではなく必要な充電速度に従って充電電流を設定することが できるということです。 充電状態表示 CHRGピンはバッテリ・チャージャの状態を示します。 オープ ンドレイン出力のCHRGピンは、電流制限抵抗によって表示 LEDをドライブして人とのインタフェースを行うか、 または単に プルアップ抵抗によってマイクロプロセッサとのインタフェース を行うことができます。充電が開始されると、CHRGは L に なり、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 （つまりチャージャが定電圧モードに移行し、充電電流 が設定値の1/10まで低下する） と、CHRGピンは開放されます （ハイ・インピーダンス）。VOUTピンの過負荷によってLTC3553 が充電電流を低減すると、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・チャージャに使用できる 電力が不足していることによる充電終了の誤表示が防止され ます。NTCフォールトの間に充電が停止しても、CHRGピンは L の状態を保って充電が完了していないことを示します。 バッテリ・チャージャの安定性に関する検討事項 LTC3553のバッテリ・チャージャは、定電圧と定電流のどちら の制御ループも備えています。定電圧のループは、 バッテリが 低インピーダンスのリード線で接続されているときは補償がな くても安定しています。 ただし、 リード線が長すぎると、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、 バッテリを接続しない動作が許容される場合、 リップル電圧 を低く抑えるため、BATからGNDに100μFの1210セラミック･コ ンデンサを0.3Ω抵抗と直列に接続する必要があります。 大容量の低ESR積層セラミック・チップ・コンデンサでは定電 圧のループの位相マージンが減少するので、不安定になる可 能性があります。最大22μFのセラミック・コンデンサをバッテリ と並列に接続できますが、 コンデンサの容量が大きい場合に は0.2Ω∼1Ωの直列抵抗を使用してデカップリングする必要 があります。 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ピンに容量があるとポールが追加 されるので、 このピンの容量は最小限に抑える必要がありま す。PROGピンに追加容量がなければ、 バッテリ･チャージャは 設定抵抗値が25kまで安定します。 ただし、 このノードの容量 が増えると最大許容設定抵抗が小さくなります。PROGピンの ポール周波数は100kHz以上に保つ必要があります。 したがっ て、 PROGピンに寄生容量 （CPROG） がある場合、 次式を使用し てRPROGの最大抵抗値を算出します。 R PROG ≤ 1 2π • 100kHz • C PROG 3553fb 17 LTC3553 動作 NTCサーミスタ NTCサーミスタの代替とバイアス バッテリの温度は負温度係数（NTC） サーミスタをバッテリ・ LTC3553は、片側が接地されたサーミスタおよびバイアス抵 パックの近くに配置して測定します。 この機能を使用するに 抗をNTCに接続すると、温度規定充電を行います。 サーミスタ は、図1に示すように、NTCピンとグランドの間にNTCサーミス （R25） の室温の抵抗値に等しいバイアス抵抗を使用すること タ （R NTC） を接続し、V BUSからNTCにバイアス抵抗（R NOM） により、上側と下側の温度がそれぞれ約40 Cと0 Cにあらかじ を接続します。R NOMは、選択したNTCサーミスタの25 Cで め設定されます （Vishayの曲線1のサーミスタを想定）。 の値（R25）に等しい値の1%抵抗にします。NTCサーミスタ の抵抗がR25の値の0.54倍、 つまり約54k（Vishayの曲線1の 上側と下側の温度スレッショルドはバイアス抵抗の値を変え サーミスタの場合、 この値は約40 Cに相当）に低下すると、 るか、 または2本目の調整抵抗を回路に追加することによって LTC3553は充電を停止します。 バッテリ・チャージャが定電圧 調整できます。 バイアス抵抗だけを調整すると、上側か下側の モードの場合、 サーミスタが有効温度に戻ったことを示すま いずれかのスレッショルドを変更できますが、両方を変更する で安全タイマも停止します。温度が低下するに従って、NTC 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 サーミスタの抵抗は増加します。LTC3553は、NTCサーミスタ 性によって決定されます。調整抵抗に加えてバイアス抵抗を の値がR25の値の3.17倍まで増加すると充電を停止するよう 使用すると、上側と下側の温度スレッショルドの差を縮めるこ にも設計されています。Vishayの曲線1のサーミスタの場合、 こ とはできないという制約はありますが、上側と下側の温度のト の抵抗（317k） は約0 Cに相当します。高温コンパレータと低温 リップ・ポイントを個別に設定できます。 それぞれの手法の例 コンパレータにはそれぞれ約3 Cのヒステリシスがあり、 トリッ を以下に示します。 プ・ポイントの近くでの発振が防止されます。 NTCサーミスタには、抵抗-温度変換表で示される温度特 性があります。次の例で使用されるVishay-Daleのサーミスタ NTC BLOCK VBUS NTHS0603N011-N1003Fは、 公称値が100kで、Vishayの曲線 20 1の抵抗-温度特性に従います。 0.76 • VBUS (NTC RISING) RNOM – 100k TOO_COLD 以下の説明では次の表記を使用します。 NTC + 15 R25 = 25 Cでのサーミスタの値 RNTC 100k RNTC|COLD = 低温トリップ・ポイントでのサーミスタの値 – 0.35 • VBUS (NTC FALLING) RNTC|HOT = 高温トリップ・ポイントでのサーミスタの値 TOO_HOT + rCOLD = RNTC|COLDとR25の比率 rHOT = RNTC|HOTとR25の比率 + 0.017 • VBUS (NTC FALLING) NTC_ENABLE – RNOM = サーミスタの初期バイアス抵抗（図2を参照） R1 = オプションの温度範囲調整抵抗（図2を参照） 3553 F01 図1. 標準的なNTCサーミスタ回路 3553fb 18 LTC3553 動作 20 VBUS 0.76 • VBUS (NTC RISING) RNOM 105k 15 – TOO_COLD NTC + r HOT • R25 0.538 r R NOM = COLD • R25 3.17 R NOM = R1 12.7k – RNTC 100k 0.35 • VBUS (NTC FALLING) TOO_HOT + + 0.017 • VBUS (NTC FALLING) NTC_ENABLE – 3553 F02 図2. バイアス抵抗を追加したNTCサーミスタ回路 LTC3553の温度条件のトリップ・ポイントは、高温スレッショル ドでは0.35 • VBUSに、低温スレッショルドでは0.76 • VBUSに 内部設定されます。 したがって、 高温トリップ・ポイントは次の場合に設定されます。 R NTC|HOT R NOM +R NTC|HOT 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、高温トリップ・ポイントおよび低温トリップ・ポイントはいず れかの方向に移動させることができます。温度スパンはサーミ スタの非直線的な動作によってある程度変化します。次の式 を使用してバイアス抵抗の新たな値を容易に算出できます。 • VBUS = 0.35 • VBUS また低温トリップ・ポイントは次の場合に設定されます。 R NTC|COLD R NOM +R NTC|COLD • V BUS = 0.76 • V BUS これらの式を解いてRNTC|COLDとRNTC|HOTを求めると次のよ うになります。 RNTC|HOT = 0.538 • RNOM そして RNTC|COLD = 3.17 • RNOM R NOMをR25に等しい値に設定すると、上の式からr HOT = 0.538およびr COLD = 3.17になります。 これらの比率をVishay の抵抗-温度曲線1のグラフに当てはめると、約40 Cの高温ト リップ・ポイントおよび約0 Cの低温トリップ・ポイントが得られ ます。高温トリップ・ポイントと低温トリップ・ポイントの差は約 40 Cです。 ここで、rHOTおよびrCOLDは所期の高温トリップ・ポイントおよ び低温トリップ・ポイントでの抵抗の比率です。 これらの式には 相関がある点に注目してください。 したがって、2つのトリップ・ ポイントの一方だけを個別に設定することが可能で、 他方はデ バイスで設計されたデフォルトの比率によって決定されます。 60 Cの高温トリップ・ポイントが必要な場合の例について検 討します。Vishayの曲線1のR-T特性から、60 CでのrHOTは 0.2488になります。上記の式を使用するときは、RNOMを46.4k に設定します。 このR NOMの値では、低温トリップ・ポイントは 約16 Cです。 スパンは前述の40 Cではなく44 Cになることに 注目してください。 これは、 サーミスタの温度利得が、絶対温 度が上昇するに従って低下するからです。 図2に示すように、 バイアス抵抗を追加することによって、上側 と下側の温度トリップ・ポイントを個別に設定できます。次の 式を使用してRNOMおよびR1の値を算出することができます。 R NOM = r COLD – r HOT 2.714 • R25 R1 = 0.536 • R NOM – r HOT • R25 たとえば、 トリップ・ポイントを0 Cと45 Cに設定するには、 Vishayの曲線1のサーミスタを次のように決定します。 R NOM = 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。最終的な解は図2に示されてお り、上側のトリップ・ポイントは45 C、 また下側のトリップ・ポイ ントは0 Cになります。 3553fb 19 LTC3553 動作 降圧レギュレータ はじめに LTC3553は、固定周波数の電流モード200mA降圧レギュレー タを搭載しています。軽負荷時に、 レギュレータは自動的に Burst Mode動作に移行して高効率を維持します。 電流がゼロに近いスリープ・モードまたはメモリ・キープアライ ブ・モードを使用するアプリケーションでは、LTC3553の降圧 レギュレータに、1.5μAだけの消費電流で出力を安定に保つ スタンバイ・モードに移行するように指示することができます。 このモードの場合、 負荷能力は10mAまで低下します。 降圧レギュレータはプッシュボタン・インタフェースにより、 イネーブル、ディスエーブルおよびシーケンス制御されます （詳細については 「プッシュボタン・インタフェース」 を参照）。 降圧レギュレータの入力電源（BVIN） は、 システム電源ピン （VOUT ） に接続することを推奨します。 これを推奨するのは、 VOUTの電圧がVOUT UVLOスレッショルドを下回った場合に VOUTピンの低電圧ロックアウト回路（VOUT UVLO）が降圧 レギュレータをディスエーブルするからです。降圧レギュレー タの入力電源をVOUT以外の電圧から供給する場合、 レギュ レータは規定された動作電圧範囲を外れる動作は保証され ていないので、 この範囲外で動作させてはなりません。 出力電圧の設定 降圧レギュレータのアプリケーション回路を図3に示します。 降圧レギュレータの出力電圧は、降圧レギュレータの出力か ら帰還ピン （BUCK_FB）に抵抗分割器を接続することによ り、次式のように設定します。 ⎛ R1 ⎞ VBUCK = 0.8V • ⎜ +1⎟ ⎝ R2 ⎠ R1の標準値は最大2.2MΩです。 （R1＋R2） は最大3MΩです。 コンデンサC FBは帰還抵抗とBUCK_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をはるかに上回る 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用することができますが、大部 VIN EN STBY PWM CONTROL MP SW L VBUCK MN CFB R1 COUT BUCK_FB GND 0.8V R2 3553 F03 図3. 降圧レギュレータのアプリケーション回路 分のアプリケーションには10pFの値を推奨します。2pF∼22pF の容量のコンデンサで実験すると過渡応答が改善される場 合があります。 通常降圧動作モード （STBYピンが L ） 通常モード （STBYピンが L ） では、降圧レギュレータは普通 の固定周波数電流モード・スイッチング・レギュレータとして 動作します。 スイッチング周波数は1.125MHzで動作する内部 発振器によって決まります。各発振サイクルの開始点で内部 ラッチがセットされ、 メインPチャネルMOSFETスイッチをオン します。各サイクルで、電流コンパレータがインダクタ電流をエ ラー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ので、 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、 クロック・サイクルの終了時 か、 またはNチャネルMOSFET同期整流器を流れる電流がゼ ロまで低下したときのいずれか早い時点でオフします。 このメ カニズムを使用して、 エラーアンプはピーク・インダクタ電流を 調節し、必要な出力電力を供給します。必要な補償機能はす べて降圧レギュレータに内蔵されているので、1個のセラミック 出力コンデンサを使用するだけで安定させることができます。 軽負荷および無負荷状態の場合、降圧レギュレータは、 スイッ チを間欠的に駆動してスイッチング損失を最小限に抑える、 ヒ ステリシスをもった省電力制御アルゴリズムに自動的に切り 3553fb 20 LTC3553 動作 替わります。 これはBurst Mode動作として知られていますが、 降圧レギュレータはパワー・スイッチを十分にサイクリングし、 レギュレーション・ポイントをわずかに上回る電圧まで出力コ ンデンサを充電します。次いで、降圧レギュレータは低消費電 流のスリープ・モードに移行します。 この状態では、電力損失 が最小限に抑えられ、 負荷電流は出力コンデンサから供給さ れます。 出力電圧が所定の値を下回るたびに、降圧レギュレー タはスリープ・モードから覚醒し、 出力コンデンサの電圧が再 度レギュレーション・ポイントをわずかに上回るまでスイッチを 再びサイクリングします。負荷電流によって出力コンデンサの 放電速度が決定されるので、 スリープ時間は負荷電流によっ て決まります。 スタンバイ・モードの降圧動作（STBYピンが H ） 低消費電流のBurst Mode動作でも電流が十分に小さくない 状態があります。 たとえば、 スタティック・メモリのキープアライ ブの場合、 負荷電流は1μAを十分下回ります。 この場合、Burst Mode動作時のBVINの標準22μAの消費電流がバッテリの動 作時間を決定する主な要因になります。 ンバイ・モードが最適です。 ただし、負荷電流が少しでも流れ る場合には、Burst Mode動作の全体的な変換効率が最高に なります。 シャットダウン 降圧レギュレータでは、 プッシュボタン・インタフェースを介し たシャットダウンおよびイネーブルが行われます。 シャットダウ ン時には、BVINピンから流れるリーク電流はわずか数ナノア ンペアです。 また、 スイッチ・ピンからグランドに接続された10k 抵抗を使用して出力のプルダウンを行います。 ドロップアウト動作 降圧レギュレータの入力電圧を設定された出力電圧の近くま たはそれ以下まで低下させることは可能です （たとえば、設定 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、PMOSスイッチのデューティ・サイクルは100%まで増 加し、 スイッチを連続的にオンさせます。 これはドロップアウト 動作と呼ばれ、出力電圧は、 レギュレータの入力電圧から内 部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。 スタンバイ・モードではBVINの消費電流をわずか1.5μAまで 減少させ、 この実質的に無負荷の動作領域でのバッテリの動 作時間を大幅に延長します。 アプリケーション回路は、STBY ピンのロジック入力を介してLTC3553にスタンバイ・モードへ 入ったり出たりするように指示します。STBYピンを H にする ことによってレギュレータがスタンバイ・モードになり、L にす ることによってBurst Mode動作に復帰します。 スタンバイ・モー ド時に、降圧動作の負荷能力は10mAまで低下します。 ソフトスタート動作 通常動作モードでは、500μsの間、降圧レギュレータの最大許 容ピーク・インダクタ電流を徐々に増加することによってソフト スタートが行われます。 これによって出力がゆっくり立ち上が るので、 出力コンデンサを充電するのに必要な突入電流を最 小限に抑えることができます。降圧レギュレータがイネーブル されるたびにソフトスタート・サイクルが生じます。 スタンバイ・モード時には、降圧レギュレータはヒステリシスを もった動作をします。BUCK_FBピンの電圧が0.8Vの内部リ ファレンスを下回ると、BVINからSWへの電流源がオンし、電 流をスイッチング・レギュレータの出力コンデンサと負荷にイン ダクタを介して供給します。FBピンの電圧がリファレンスに小 さなヒステリシス電圧を加えた値を上回ると、 この電流は遮断 されます。 このように、 出力の安定が維持されます。 ソフトスタートは通常動作時のみで行われ、 スタンバイ・モー ドで行われることはありません。 レギュレータがBVINからSW への電流源を間欠的にオンさせる動作をするので、 スタンバ イ・モード動作は本質的に電流制限されています。出力にグ リッチが生じないようにするため、 レギュレータの動作時に STBYピンの状態を変化させても、新たなソフトスタート・サイ クルをトリガすることはありません。 B V I N からS W への 電 力の 供 給 が 低 インピーダンスの MOSFETスイッチを介してではなく高インピーダンスの電流 源を介して行われるので、 電力損失はスイッチング・レギュレー タの場合とは異なり、低損失（LDO） リニア・レギュレータの場 合のように負荷電流に応じて変わります。 レギュレータの消費 電流が電力損失を左右する負荷がゼロに近い状態では、 スタ インダクタの選択 多くの製造元からサイズと形状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 的な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。 3553fb 21 LTC3553 動作 インダクタ値は必要な出力電圧に基づいて選択しなければ なりません。表1を参照してください。降圧スイッチング・レギュ レータに適したインダクタのいくつかを表3に示します。 これら のインダクタは、電流定格、DCR、物理的寸法の間でうまく妥 協が図られています。 インダクタの品揃えの全ての詳細につい ては各製造元へお問い合わせください。 インダクタ値を大きくするとリップル電流が低減され、 出力リッ プル電圧が改善されます。 インダクタ値を小さくするとリップル 電流が増加し、過渡応答時間は改善されますが、供給可能な 出力電流は減少します。効率を最大にするには、低DC抵抗の インダクタを選択します。 最大負荷電流の少なくとも1.5倍のDC電流定格を備えたイン ダクタを選択し、通常動作時にインダクタが飽和しないように します。 出力の短絡の可能性がある場合には、降圧コンバータ で規定された最大ピーク電流を処理する定格のインダクタを 使用します。 コアの材質と形状が異なると、 インダクタのサイズ/電流および 価格/電流の関係が変わります。 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ポット型コアは、小型で 表1. インダクタ値の選択 エネルギー放射は大きくありませんが、同様な電気的特性を 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、 または体積が非常に小さいインダクタは通常、 コア損失と DCR損失が非常に大きくなるので、最高の効率は得られませ ん。使用するインダクタの種類は、多くの場合、降圧レギュレー タの動作要件よりも、価格対サイズ、性能、放射EMIの要件に 応じて選択されます。 インダクタの値はBurst Mode動作にも影響を与えます。 インダ クタ値が小さいと、Burst Modeのスイッチング周波数が上昇し ます。 入力/出力コンデンサの選択 降圧レギュレータの入力電源とともに降圧レギュレータの出 力には、低ESR（等価直列抵抗） のセラミック･コンデンサを使 用します。X5RやX7Rのセラミック･コンデンサは他のセラミッ ク･コンデンサのタイプに比べて広い電圧範囲と温度範囲で 容量を維持するのでX5RやX7Rのみを使用します。過渡応答 と安定性を良好にするには、 出力コンデンサは全動作温度と バイアス電圧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。一般に、妥当な出発点として10μFの出力コンデン サを使用します。 表2. セラミック・コンデンサの製造元 必要な出力電圧 推奨するインダクタ値 AVX www.avxcorp.com 1.8V or Less 10µH Murata www.murata.com 1.8V to 2.5V 6.8µH Taiyo Yuden www.t-yuden.com 4.7µH Vishay Siliconix www.vishay.com TDK www.tdk.com 2.5V to 3.3V 表3. 降圧レギュレータ用の推奨インダクタ インダクタの製品番号 L (µH) 最大IDC (A) 最大DCR (Ω) 1117AS-4R7M 1117AS-6R8M 1117AS-100M 4.7 6.8 10 0.64 0.54 0.45 0.18* 0.250* 0.380* 寸法(L 3.0 × 2.8 × 1.0 Toko www.toko.com CDRH2D11BNP-4R7N CDRH2D11BNP-6R8N CDRH2D11BNP-100N 4.7 6.8 10 0.7 0.6 0.48 0.248 0.284 0.428 3.0 × 3.0 × 1.2 Sumida www.sumida.com SD3112-4R7-R SD3112-6R8-R SD3112-100-R 4.7 6.8 10 0.8 0.68 0.55 0.246* 0.291* 0.446* 3.1 × 3.1 × 1.2 Cooper www.cooperet.com EPL2014-472ML_ EPL2014-682ML_ EPL2014-103ML_ 4.7 6.8 10 0.88 0.8 0.6 0.254 0.316 0.459 2.0 × 1.8 × 1.4 Coilcraft www.coilcraft.com W H) (mm) 製造元 * = Typical DCR 3553fb 22 LTC3553 動作 スイッチング･レギュレータの入力電源は2.2μFのコンデンサで 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 については製造元へお問い合わせください。現在、高さが制 限された設計に使用するのに最適な非常に薄い（高さ1mm 未満） セラミック･コンデンサが多くの製造元から提供されて います。 セラミック・コンデンサの製造元のいくつかを表2に示 します。 低損失リニア･レギュレータ （LDO） LDOレギュレータは最大150mAの負荷に対応します。LDOレ ギュレータはVINLDOピンから電力を取り込み、LDO_FB帰還 ピンの電圧を0.8Vにすることを目標にLDO出力ピンをドライブ します。通常、制御ループを閉じて出力電圧を設定するため、 LDOレギュレータの出力ピン、帰還ピン、 グランドの間に抵抗 分割器を接続します。安定させるため、LDO出力は最小1μFの セラミック･コンデンサでグランドにバイパスする必要がありま す。 LDOレギュレータはプッシュボタン・インタフェースを介してイ ネーブルあるいはディスエーブルされます。LDOレギュレータ がディスエーブルされ、PowerPathがVOUTをアクティブにドラ イブしている場合、 内部プルダウン抵抗がスイッチを介して接 続されて出力をグランド電位にします。LDOレギュレータがイ ネーブルされると、 ソフトスタート回路がレギュレーション・ポ イントをゼロから最終値まで約0.2msをかけて次第に上昇さ せ、VINLDOの必要な突入電流を低減します。 LDOレギュレータには2つの入力電圧要件があります。LDOレ ギュレータの消費バイアス電流は、USB PowerPathのVOUTピ ンへの内部接続により供給されます。LDOレギュレータの電 力はVINLDOピンから取り込まれます。LDOレギュレータを適 正に動作させるには、VINLDOピンをVOUT以下の電圧に接続 する必要があります。 たとえば、VINLDOはVOUTまたは降圧レ ギュレータの出力に接続することができます。V OUTを超える 電圧にVINLDOを接続すると、安定しなくなる可能性がありま す。 出力電圧の設定 LDOレギュレータのアプリケーション回路を図4に示しま す。次のようにR1とR2を選択することにより、LDO出力電圧 （VLDO） を設定します。 ⎛ R1 ⎞ VLDO = 0.8V • ⎜ +1⎟ ⎝ R2 ⎠ VINLDO LDO ENABLE 0 MP 1 LDO LDO OUTPUT R1 COUT LDO_FB 0.8V R2 GND 3553 F04 図4. LDOレギュレータのアプリケーション回路 スタンバイ・モードのLDO動作（STBYピンが H ） スタティック・メモリのキープアライブなどの超低消費電流の アプリケーションのバッテリ流出電流を低減するため、LDOレ ギュレータを （降圧レギュレータとともに） スタンバイ・モード にすることができます。STBYピンが H になると、LDOレギュ 3553fb 23 LTC3553 動作 レータのバイアス電流が低減されます。降圧レギュレータと は異なり、LDOレギュレータの負荷能力は変化しません。 ただ し、図5と図6に示すように、LDOレギュレータの過渡応答は遅 くなります。 LDO OUTPUT VOLTAGE AC-COUPLED 0.1V/DIV 150mA ILDO 5mA 50µs/DIV 3553 F05 LDO REGULATING 3.3V 4.7µF OUTPUT CAPACITOR STBY LOW 図5. 通常動作時のLDOレギュレータの負荷ステップ応答 LDOレギュレータのUVLOに関する検討事項 LDOレギュレータのバイアス電流は、USB PowerPathのVOUT ピンへの内部接続により供給されます。V OUTが約2.6Vを下 回ると、 バイアス電源電圧が低すぎることによってLDOレギュ レータが不適切な動作をしないように、VOUT UVLOはLDO レギュレータをシャットダウンします。 LDOレギュレータの電源入力ピン （VINLDO） は、最小1.65Vで 動作可能です。 ただし、 この要件を強制するUVLOは備わって いません。 したがって、適切に動作させるため、VINLDOは （最 小1.65Vで安定するように設定された）降圧レギュレータの出 力、 またはUSB PowerPathのVOUTピンのいずれかに接続する ことを推奨します。 プッシュボタン・インタフェース 状態図/動作 LTC3553のプッシュボタン状態図を図7に示します。 プッシュボ タン・ステート・マシーンのクロック周期は1.82msです。 LDO OUTPUT VOLTAGE AC-COUPLED 0.1V/DIV 150mA ILDO 作は保証されていないので、降圧レギュレータがこの範囲外 で動作しないように別の対策を講じる必要があります。 5mA 50µs/DIV 3553 F06 LDO REGULATING 3.3V 4.7µF OUTPUT CAPACITOR STBY HIGH 図6. スタンバイ・モード時のLDOレギュレータの負荷ステップ応答 VOUT低電圧ロックアウト （VOUT UVLO） VOUTピンの電圧が約2.6Vを下回ると、 USB PowerPathのVOUT ピンの低電圧ロックアウト回路が降圧およびLDOの両方のレ ギュレータをシャットダウンしてイネーブルしないようにします。 降圧レギュレータのUVLOに関する検討事項 降圧レギュレータの入力電源 （BVINピン） は、 USB PowerPath 出力 （VOUTピン） に直接接続することを推奨します。 この接続 を使用し、VOUT UVLOにより、降圧レギュレータが安定性を 損なうなどの好ましくない動作を生じる可能性のある低入力 電源電圧で動作しないようにします。降圧レギュレータの入力 がVOUTピン以外から供給されるアプリケーションの場合、降 圧レギュレータの規定されたBVIN入力電源範囲を上回る動 VBUSまたはBATに電源が最初に印加されると、 内部パワーオ ン・リセット （POR） 信号によってプッシュボタン回路がパワーダ ウン （PDN1）状態になります。PDN1状態になった1秒後、 プッ シュボタン回路はハード・リセット （HR） 状態に移行します。 HR PUP2 EXTPWR OR PB400MS EXTPWR OR PB400MS 5SEC BUCK_ON OR LDO_ON PUP1 1SEC 5SEC POFF UVLO AND EITHER BUCK_ON OR LDO_ON PON HRST 1SEC UVLO OR BOTH BUCK_ON AND LDO_ON PDN2 HRST HRST PDN1 POR 3553 F07 図7. プッシュボタン状態図 3553fb 24 LTC3553 動作 H R 状 態のとき、全ての電 源がディスエーブルされます。 PowerPath回路は超低消費状態になり、 バッテリ流出を最小限 に抑えます。 外部充電電源がない場合 （VBUS） 、 理想ダイオード がシャットダウンし、 BATからVOUTを切り離してバッテリ流出を さらに最小限に抑えます。 HR状態は超低消費電力なのでバッテ リ流出が最小限に抑えられ、 出荷や長期間の保管に最適です。 以下のイベントにより、 ステート・マシンはHRからパワーアッ プ （PUP1）状態に移行します。 ON入力が400msの間“L”（PB400MS） 外部電源の印加（EXTPWR） PUP1状態になると、 プッシュボタン回路は降圧およびLDOレ ギュレータをシーケンス・アップします。 SEQピンの状態により、 どちらのレギュレータが先にイネーブルされるかが決まります。 SEQが L の場合、降圧レギュレータが最初にイネーブルされ ます。SEQが H の場合、LDOレギュレータが最初にイネーブ ルされます。 もう1つのレギュレータは、 最初のレギュレータの帰 還電圧が安定状態に近づくとイネーブルされます。SEQピンは VOUTまたはグランドのいずれかに接続する必要があります。 PUP1状態のとき、 BUCK_ON入力とLDO_ON入力は無視され ます。 ステート・マシンはPUP1状態を5秒間維持します。 この5 秒間は、 レギュレータから電力供給されるアプリケーションの マイクロプロセッサがBUCK_ONやLDO_ONのブートとアサー トを行う時間です。 PUP1状態になってから5秒後、 プッシュボタ ン回路は自動的にパワーオン （PON） 状態に移行します。 PON状態のとき、BUCK_ONピンとLDO_ONピンにより、 レ ギュレータはいつでもイネーブルやシャットダウンを行うこと ができます。降圧レギュレータのイネーブル状態を維持するに はBUCK_ONを H にする必要があり、LDOレギュレータのイ ネーブル状態を維持するにはLDO_ONを H にする必要があ ります。PON状態を保つには、 アプリケーション回路は少なく ともBUCK_ON入力かLDO_ON入力の1つを H にしておく 必要があります。 そうしないと、 ステート・マシンはパワーダウ ン （PDN2）状態になります。 BUCK_ONとLDO_ONのどちらも L になるか、 またはVOUT が低電圧ロックアウト （V OUT UVLO）スレッショルドまで 低下すると、ステート・マシンはPON状態からパワーダウン （PDN2）状態に移行します。パワーダウン状態（PDN2）のと き、BUCK_ONピンとLDO_ONピンの状態に関係なく、 どちら のレギュレータもディスエーブルされたままになります。 ステート・マシンは、 自動的にパワーオフ （POFF）状態になる 前に、1秒間パワーダウン状態を保ちます。 この1秒の遅延によ り、LTC3553の起動された全ての電源が再イネーブル可能に なる前に完全にパワーダウンする時間が得られます。 ハード・リセット （HR） 状態からの復帰に使用されるのと同じイ ベントが、 POFF状態からPUP2状態に移行するのにも使用され ます。 PUP2状態は前述のPUP1状態と同じように動作します。 BUCK_ON入力とLDO_ON入力の状態に関係なく、 どちらの レギュレータも5秒のパワーアップ （PUP1またはPUP2） の間パ ワーアップ状態を維持します。 HR状態またはPOFF状態のとき、BUCK_ONピンまたはLDO_ ONピンのいずれかが H になると、 プッシュボタン回路はパ ワーアップ（PUP1またはPUP2）状態を経由することなく、直 接PON状態になります。 これは、 アプリケーションがBUCK_ ONピンまたはLDO_ONピンをロジック H にすることにより、 LTC3553にどちらのレギュレータをオンするかを既に指示し ているからで、両方のレギュレータが5秒間イネーブルされる PUP状態を経由する必要がありません。 VBUS電源が使用されていることによってPowerPathがまだイ ネーブルされていない場合、HR状態からBUCK_ONピンや LDO_ONピンを H にしてPowerPathをイネーブルします。 これ により、VBUSまたはBATからVOUTピンをパワーアップします。 VOUT電圧がVOUT UVLOスレッショルドを上回ると、 ステー ト・マシンがHR状態からPON状態に移行して選択されたレ ギュレータをオンさせます。 5秒間プッシュボタンを押したままにすること （ON入力が L ） に より、 ハード・リセット （HRST） イベントが生じます。 有効なHRST イベントを生じさせるためには、 ボタンをPUP1、 PUP2、 PONのい ずれかの状態で押し始める必要がありますが、 どの状態で離す こともできます。 PON、 PDN2、 POFFのいずれかの状態で有効な HRSTイベントが存在する場合、 ステート・マシンはPDN1状態 に移行してから1秒後にHR状態に移行します。 デバウンスされたプッシュボタン出力 （PBSTAT） PON、PUP1、PUP2の各状態のとき、PBSTATのオープンドレ イン出力ピンはONプッシュボタン信号をデバウンスしたもの を出力します。 プッシュボタン・インタフェースがそれを認識し てPBSTATを L にするため、ONは少なくとも50msの間 L にしておく必要があります。ONが H になる場合、 ロジックが 3553fb 25 LTC3553 動作 PBSTATに50msの最小パルス幅を強制しない限り、PBSTAT はハイ・インピーダンスになります。 HR、POFF、PDN1、PDN2の各状態のとき、ONの状態に関係 なくPBSTATはハイ・インピーダンスのままになります。 プッシュボタンの押下によるパワーアップ 外付けのプッシュボタンの押下によるLTC3553のパワーアッ プを図8に示します。 この例の場合、バッテリが接続されてど ちらのレギュレータもディスエーブルされたPOFFまたはHR状 態のときにプッシュボタン回路が始動します。 この例ではSEQ ピンが L なので、400msの間プッシュボタンを押す （ON入力 が L ） と、 プッシュボタン回路はPUP状態に移行し、降圧レ ギュレータに続いてLDOレギュレータをパワーアップします。 BUCK_ONまたはLDO_ONのいずれかが L であるか、 ある いは5秒後に L になると、対応するレギュレータがシャットダ ウンします。上記の例では、5秒後にLDO_ONが L になるの で、5秒後にLDOがディスエーブルされます。 The BUCK_ON入力とLDO_ON入力は、μPやμCを使用して、 あるいは高インピーダンス （標準100kΩ） を介したレギュレー タの出力の1つによってドライブし、上述したように降圧レギュ レータのイネーブルを維持することができます。パワーアップ のための最初のプッシュボタンの押下時にPBSTATは L にな りませんが、PUP1、PUP2またはPONの状態のときに引き続い てONのプッシュボタンを押すと L になります。 外部電源の印加によるパワーアップ 外部電源（V BUS ）の印加によるLTC3553のパワーアップを 図9に示します。 この例の場合、バッテリが接続されてどちら のレギュレータもディスエーブルされたPOFFまたはHR状態 のときにプッシュボタン回路が始動します。V BUSの印加から 100ms後に、 プッシュボタン回路はPUP状態に移行し、降圧レ ギュレータに続いてLDOレギュレータをパワーアップします。 100msの遅延時間により、印加された電源が安定します。 これ らのレギュレータは、5秒のPUP時間が終了する前にそれぞれ のBUCK_ON入力とLDO_ON入力が H にならない限り電力 1 1 BAT BAT 0 1 1 VBUS VBUS 0 ON (PB) 0 0 1 PBSTAT 1 PBSTAT 0 0 400ms 1 BUCK BUCK 0 0 1 LDO 0 SEQ 0 5s 1 BUCK_ON LDO_ON STATE 0 1 1 SEQ 100ms 1 1 LDO 0 1 1 ON (PB) 0 0 5s 1 BUCK_ON 0 0 1 1 LDO_ON 0 POFF/HR PUP2/PUP1 PON STATE 5s 0 POFF/HR PUP2/PUP1 図8. プッシュボタンの押下によるパワーアップ PON 3553 TD02 3553 TD01 図9. 外部電源の印加によるパワーアップ 3553fb 26 LTC3553 動作 供給され続けます。BUCK_ONまたはLDO_ONのいずれかが L であるか、 あるいは5秒後に L になると、対応するレギュ レータがシャットダウンします。上記の例ではどちらのピンも5 秒後には H になるので、 どちらのレギュレータも5秒後にはオ ン状態を維持しています。 The BUCK_ON入力とLDO_ON入力は、μPやμCを使用して、 あるいは高インピーダンス （標準100kΩ） を介したレギュレー タの出力の1つによってドライブし、上述したようにレギュレー タのイネーブルを維持することができます。 バッテリが接続されていない場合、最初に電源が印加される と、 パワーオン・リセットが行われ、 プッシュボタン回路がPDN1 状態になり、 引き続き1秒後にHR状態になります。 このときに BUSピンで有効な電源電圧が検出される （つまり、V BUS > VUVLOおよびVBUSVBAT > VDUVLO） と、 プッシュボタン回路 は直ちにPUP1状態になります。 これを確実に動作させるため、 BATピンの電圧をバッテリが接続されていなくても正常に動作 する値に保つ必要があります。 0.3Ωと並列接続された100μFセ ラミック･コンデンサからなるRCネットワークでBATピンをGND にバイパスすることにより、 この動作が確実に行われます。 BUCK_ONピンまたはLDO_ONピンのアサートによる パワーアップ BUCK_ONを H にすることによるLTC3553のパワーアップ を図10に示します。 この例の場合、 バッテリが接続されて全て の降圧レギュレータがディスエーブルされたPOFFまたはHR 状態のときにプッシュボタン回路が始動します。BUCK_ONが H になると、 プッシュボタン回路がPON状態になって降圧レ ギュレータがパワーアップします。LDO_ONが後で H になる と、LDOレギュレータがパワーアップします。 プッシュボタン回 路はPON状態を保ちます。 BUCK_ONピンまたはLDO_ONピンのアサートによるパワー アップは、LTC3553レギュレータから電力供給されない常時 オンのμCを搭載するアプリケーションに有効です。 このμCは、 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動作用 のアプリケーションのパワーアップとパワーダウンが可能です。 1 BAT 0 1 VBUS 0 1 ON (PB) 0 1 PBSTAT 0 1 BUCK_ON 0 1 LDO_ON 0 1 BUCK 0 1 LDO 0 STATE POFF/HR PON 3553 TD03 図10. BUCK_ONピンまたはLDO_ONピンのアサートによるパワーアップ 3553fb 27 LTC3553 動作 BUCK_ONとLDO_ONの両方のディアサートによる パワーダウン μCやμPの制御によるLTC3553のパワーダウンを図11に示し ます。 この例の場合、 バッテリが接続されてどちらのレギュレー タもイネーブルされたPON状態のときにプッシュボタン回路 が始動します。少なくとも50msの間ユーザーがプッシュボタン を押す （ON入力が L ） と、PBSTAT出力にデバウンスされた 低インピーダンスのパルスが生じます。PBSTAT信号を受信 すると、μCやμPのソフトウェアは、パワーダウンさせるために BUCK_ON入力とLDO_ON入力の両方を L にすることを決 定します。最後の入力が L になってから、 プッシュボタン回路 はPDN2状態になります。PDN2状態のとき、1秒の待ち時間が 開始され、 その後プッシュボタン回路はPOFF状態になります。 この1秒の間、LTC3553の起動された全ての電源が L になる ように、ON、BUCK_ON、LDO_ONの各入力および外部電源 の印加は無視されます。上記はバッテリが接続されていること を想定していますが、バッテリの有無にかかわらず外部電源 （VBUS） が有効であれば、 同様の動作が行われます。 1秒のパワーダウンの間にONを L に保っても、1秒後にパ ワーアップ・イベントは生じません。有効なパワーアップ・イベ ントを生じさせるには、パワーダウン・イベントに続いてONピ ンを H にしてから再度 L にする必要があります。 UVLOの最小オフ時間のタイミング （バッテリ電圧低下） 図12では、 バッテリが外れているかまたはVOUT UVLOスレッ ショルドを下回る電圧のいずれかであり、 アプリケーションが 外部電源（V BUS ）で動作している場合を想定しています。外 部電源にグリッチが生じると、VOUTが一時的にVOUT UVLO スレッショルドを下回ります。 このVOUT UVLOの状態により、 プッシュボタン回路がPON状態からPDN2状態に移行します。 PDN2状態になると、 どちらのレギュレータもパワーダウンしま す。 1 BAT 0 1 BAT 1 0 VBUS 1 VBUS 1 0 ON (PB) 1s 1 ON (PB) 0 1 0 PBSTAT 50ms 1 PBSTAT 0 5s 1 0 BUCK_ON µC/µP CONTROL 1 0 BUCK_ON 5s 1 0 LDO_ON µC/µP CONTROL 1 0 LDO_ON 1s, BUCK POWERS UP 1 0 BUCK 0 1 BUCK LDO POWERS UP 1 0 LDO 0 1 LDO 1 0 STATE 0 SEQ PON PDN2 POFF 3553 TD04 0 STATE PON PDN2 PUP2 PON 3553 TD05 図11. BUCK_ONとLDO_ONの ディアサートによるパワーダウン 図12. UVLOの最小オフ時間のタイミング 3553fb 28 LTC3553 動作 BUCK_ONピンとLDO_ONピンがレギュレータによって電力 供給されるロジックでドライブされる標準的なケースでは、図 12に示すように、BUCK_ONピンとLDO_ONピンも L になり ます。PDN2状態になってから外部電源が復旧する （VOUTが UVLO状態ではなくなる）場合、LTC3553はPDN2の1秒間の 遅延が終了するとPUP2状態に戻ります。状態図のように、 この ケースでのPDN2からPUP2への移行は、実際にPOFF状態を 一時的に経由して行われます。 この一時的なPOFF状態の間、 ステート・マシンは有効な外部電源が得られることを直ちに 確認し、PUP2状態に移行します。PUP2状態になることにより、 パワーアップの項目で既に説明したように、降圧レギュレータ とLDOレギュレータがシーケンス・アップします。 ここには示されてはいませんが、POFF状態になると H に保 たれるLDOレギュレータや降圧レギュレータ以外の電源に よってBUCK_ONピンやLDO_ONピンがドライブされる場合 には、図7の状態図のように、 プッシュボタン回路は、VOUTが UVLO状態でなくなるとPON状態になります。PON状態になる と、 イネーブルされたレギュレータがパワーアップします。 注：VOUTが低くなりすぎる （約1.9V以下） と、LTC3553はこれ をPOR状態とみなし、PDN2状態ではなくPDN1状態になりま す。1秒後、 デバイスはHR状態に移行します。 これらの状況下 では、LTC3553をハード・リセットから復旧させるために明確 なパワーアップ・イベント （プッシュボタンの押下など）が必要 になる場合があります。 レギュレータはシャットダウンします。1秒のパワーダウン時間 の後、 プッシュボタン回路はハード・リセット状態（HR） になり ます。 1秒のパワーダウンの間にONを L に保っても、1秒後にパ ワーアップ・イベントは生じません。図13に示すように、有効な パワーアップ・イベントを行うには、 パワーダウン・イベントに続 いてONを H にしてから400msの間再度 L にする必要があ ります。 1 BAT 1 VBUS 0 5s 1 ON (PB) 0 50ms 1 PBSTAT 0 400ms 1 BUCK 0 1 LDO 0 1s 1 BUCK_ON ハード・リセットのタイミング ハード・リセットは、出荷や長期間の保管のための超低消費 電力のパワーダウン状態にするほか、 ソフトウェアがロックアッ プした場合にアプリケーションをパワーダウンさせる手段に 使用されます。 ソフトウェアがロックアップした場合、 ユーザー は5秒間プッシュボタンを押し続けて （ON入力が L ） ハード・ リセット・イベント （HRST） を生じさせ、 プッシュボタン回路を パワーダウン （PDN1）状態にすることができます。 この時点で 0 0 1 LDO_ON 0 1 SEQ 0 STATE PON PDN1 HR PUP1 3553 TD06 図13. 5秒間ONを L 保つことによるハード・リセット 3553fb 29 LTC3553 動作 パワーアップ・シーケンス SEQピンを L に維持したときのLTC3553の実際のパワーアッ プ・シーケンスを図14に示します。 どちらのレギュレータも最初 はディスエーブル （0V） されています。400msの間プッシュボタ ンが押されている （ON入力が L ） と、降圧レギュレータがイ ネーブルされます。降圧レギュレータはスルーアップして安定 状態になります。実際のスルーレートは、 出力容量と負荷に関 連する降圧レギュレータのソフトスタート機能によって制御さ れます （降圧レギュレータの動作の項目を参照）。降圧レギュ レータが最終安定値の約8%以内になると、LDOレギュレータ がイネーブルされ、 スルーアップして安定状態になります。図 14のレギュレータは、公称出力コンデンサと無負荷でスルー アップしています。出力のいずれかに負荷を追加するか、 また は出力容量を増加すると、 スルーレートが低下し、 レギュレー タが安定するのにかかる時間が長くなります。 SEQピンを H に接続したときにレギュレータの起動シーケン スが逆になる様子を図15に示します。 レイアウトと熱に関する検討事項 PC基板の電力損失 あらゆる条件において最大充電電流を供給できるようにする ためには、LTC3553のパッケージ裏面の露出パッドを基板の グランド・プレーンに半田付けする必要があります。1オンス両 面銅基板の2500mm2のグランド・プレーンに正しく半田付け すると、LTC3553の熱抵抗（θJA） は約70 C/Wになります。 パッ ケージ裏面の露出パッドと適切なサイズのグランド・プレーン 間の熱接触が良くないと、70 C/Wよりはるかに大きな熱抵抗 になります。 熱保護帰還によってLTC3553が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。充電電流が大きい場合、LTC3553の電力損失は次式の ように概算されます。 PD =（VBUS−BAT）• IBAT＋PD（REGS） ここで、PDは全電力損失、VBUS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。PD（REGS）は、降圧スイッ チング・レギュレータによるデバイス内の電力損失の合計で す。 降圧レギュレータによって消費される電力は次式のように概 算できます。 PD（BUCK）=（BOUTx • IOUT）•（100−Eff）/100 ここで、B OUTxはプログラムされた出力電圧、I OUTは負荷電 流、Effは%効率で、実際に測定するか、 またはプログラムされ た出力電圧に対して効率表で調べることができます。 LDOレギュレータによって消費される電力は次式を使用して 概算できます。 PD（LDO）=（VINLDO−VLDO）• ILDO BUCK OUTPUT 0.5V/DIV BUCK OUTPUT 0.5V/DIV 0V 0V LDO OUTPUT 1V/DIV LDO OUTPUT 1V/DIV 0V 0V 100µs/DIV 3553 F14 図14. 表紙のアプリケーション回路のSEQを L に したときのパワーアップ・シーケンス 100µs/DIV 3553 F15 図15. 表紙のアプリケーション回路のSEQを H に したときのパワーアップ・シーケンス 3553fb 30 LTC3553 動作 ここで、VINLDOはLDOレギュレータの入力電源電圧、VLDOは LDOレギュレータの安定化出力電圧、ILDOはLDOレギュレー タの負荷電流です。 PC基板レイアウトに関する検討事項 PC基板をレイアウトするときには、以下のリストに従って LTC3553が正しく動作するようにします。 したがって、 すべてのレギュレータによる電力損失は次のよう になります。 1. パッケージの露出パッド （ピン21） は面積が大きいグランド・ プレーンに直接接続し、熱的および電気的インピーダンス を最小限に抑えます。 PD（REGS）= PD（BUCK）＋PD（LDO） LTC3553はダイ温度を約110 Cに維持するために充電電流を 自動的に減少させるので、 ワーストケースの電力損失のシナリ オを想定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式のよ うに概算されます。 TA = 110°C−PD • θJA 例:LTC3553が5VのACアダプタ （VBUS） で動作し、 リチウムイ オン・バッテリを3.3V（BAT） まで充電するのに400mA（IBAT） を供給する場合を考えます。 また、PD（REGS）= 0.3Wと想定す ると、全電力損失は次のようになります。 PD =（5V−3.3V）• 400mA＋0.3W = 0.98W LTC3553が400mAの充電電流を低減し始める周囲温度は次 式のように概算されます。 TA = 110°C−0.98W • 70°C/W = 41.4°C LTC3553は41.4 Cを超えても使用できますが、充電電流は 400mAを下回ります。所定の周囲温度での充電電流は次式 で概算できます。 PD =（110°C−TA）/ θJA =（VBUS−BAT）• IBAT＋PD（REGS） したがって次のようになります。 [ /θJA−PD（REGS）] IBAT = （110°C−T A） （VBUS−BAT） 60 Cの周囲温度で上記の例を考慮すると、充電電流はおよそ 次のように減少します。 と各デ 2. レギュレータの入力電源ピン （BVINおよびVINLDO） 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。各コンデンサの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。 この コンデンサからLTC3553のピンまでのインダクタンスを最小 限に抑えることが重要です。BVINからVOUTまでの接続と VINLDOからその入力電源までの接続は、短い低インピーダ ンスのトレースを使用して行います。 3. SWピンをそのインダクタに接続するスイッチング電源のト レースは最小限に抑えて放射EMIと寄生結合を低減しま す。 スイッチング・ノードの電圧振幅が大きいので、帰還ノー ドなどの敏感なノードはスイッチング・ノードから遠ざける かまたはシールドします。 そうしないと性能が低下する可能 性があります。 4. 降圧レギュレータのインダクタとその出力コンデンサの接続 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 スの放熱用グランド・プレーンに直接接続します。 5. 帰還ピン （BUCK_FBおよびLDO_FB） のトレースはできる だけ短くします。帰還トレースとすべてのスイッチング・ノード （つまり、SW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。必要であれば、帰還ノードをGNDト レースでシールドします。 と各デカッ 6. LTC3553のPowerPathピン （V BUSおよびVOUT） プリング・コンデンサ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。 [ / 70°C/W−0.3W] /（5V−3.3V） IBAT = （110°C−60°C） IBAT =（0.71W−0.3W）/ 1.7V = 241mA 3553fb 31 LTC3553 標準的応用例 リチウムイオン・バッテリ接続のUSB PowerPath （NTCによる充電温度制限） 4.35V TO 5.5V USB INPUT 20 C3 10µF 15 R1 100k R2 100k VBUS VOUT NTC CHRG 16 PROG BAT 1 HPWR BVIN SUSP VINLDO 5 2 LDO LDO_ON R3 17 7 3 4 PB1 + C2 2.2µF 11 10 3.3V RUP1 2.05M 9 STBY SW BUCK_ON PBSTAT ON GND BUCK_FB Li-Ion BATTERY 12 SEQ LDO_FB 6 EN 14 RPROG 1.87k 19 1.8V C1 10µF LTC3553 T LDO SYSTEM LOAD 18 13 8 L1 10µH C5 10pF MEMORY I/O C4 4.7µF RLO1 649k 1.2V RUP2 332k C6 10µF CORE µC RLO2 649k R3 100k PBSTAT BUCK_ON STBY LDO_ON SUSP HPWR 3553 TA02 3553fb 32 LTC3553 標準的応用例 PowerPathを使用した3セル・アルカリ/リチウムイオン・バッテリ （チャージャはディスエーブル） U1 4.35V TO 5.5V USB INPUT 20 C3 10µF 15 VBUS VOUT NTC CHRG LTC3553 16 RPROG 1.87k 1 19 5 2 PROG BAT HPWR BVIN SUSP VINLDO LDO LDO_ON 7 3 4 PB1 C1 10µF 14 17 + 3 CELL ALKALINE OR LITHIUM 12 C2 2.2µF 11 10 9 STBY SW BUCK_ON PBSTAT ON GND BUCK_FB 13 8 U2 2.5V RUP1 1M SEQ LDO_FB 6 SYSTEM LOAD 18 L1 10µH C5 10pF I/O C4 4.7µF RLO1 464k 1.8V RUP2 590k C6 10µF CORE µC RLO2 464k R4 100k R3 100k PBSTAT STBY EN SUSP HPWR 3553 TA04 3553fb 33 LTC3553 パッケージ 最新のパッケージ図面については、http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/をご覧ください。 UDパッケージ 20ピン・プラスチックQFN （3mm 3mm） （Reference LTC DWG # 05-08-1720 Rev A） 0.70 ±0.05 3.50 ± 0.05 (4 SIDES) 1.65 ± 0.05 2.10 ± 0.05 パッケージの 外形 0.20 ±0.05 0.40 BSC 推奨する半田パッドのピッチと寸法 半田付けされない領域には半田マスクを使用する 3.00 ± 0.10 (4 SIDES) 底面図露出パッド 0.75 ± 0.05 R = 0.05 TYP ピン１の トップ・マーク （Note 6） ピン1のノッチ R = 0.20（標準） または0.25 45 面取り R = 0.115 TYP 19 20 0.40 ± 0.10 1 2 1.65 ± 0.10 (4-SIDES) (UD20) QFN 0306 REV A 0.200 REF 0.00 – 0.05 NOTE： 1. 図はJEDECパッケージ外形とは異なる 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0.15mm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 0.20 ± 0.05 0.40 BSC 3553fb 34 LTC3553 改訂履歴 （改訂履歴はRev Aから開始） REV 日付 概要 ページ番号 A 9/10 データシートからPDパッケージの情報を削除し、UDパッケージの情報を追加 「発注情報」 セクションにLTC3553EUDを追加し、LTC3553EPDを廃品に指定 Note 2を更新 ピン21の説明を更新 「関連製品」 を更新 B 1/12 ブロック図を更新 「状態図/動作」 セクションを更新 1～16 2 6 13 36 14 24 3553fb 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。 35 LTC3553 標準的応用例 リチウムイオン・バッテリ接続のUSB PowerPath （NTCによる充電温度制限）、 および降圧レギュレータによってドライブされるLDOレギュレータ 4.35V TO 5.5V USB INPUT 20 C7 10µF R1 100k R2 100k 15 VBUS VOUT NTC CHRG 16 PROG BAT 14 19 7 2 HPWR BVIN 17 + SW STBY VINLDO 5 3 4 PB1 C2 2.2µF 13 L1 4.7µH SEQ BUCK_FB 6 LDO_ON LDO PBSTAT ON LDO_FB Li-Ion BATTERY 12 SUSP BUCK_ON EN R3 RPROG 1.87k 1 1.8V C1 10µF LTC3553 T LDO SYSTEM LOAD 18 8 3.3V RUP1 2.05M C3 10pF MEMORY I/O C4 10µF RLO1 649k 11 C5 2.2µF 10 1.2V RUP2 332k 9 RLO2 649k GND CORE C6 4.7µF µC R3 100k PBSTAT LDO_ON STBY BUCK_ON SUSP HPWR 3553 TA03 関連製品 製品番号 説明 注釈 LTC3455 USBパワーマネージャとリチウムイオン・バッテリ・チャージャを リチウムイオン・バッテリ、USB、5V ACアダプタなどの入力電源間の 装備したデュアルDC/DCコンバータ シームレスな遷移、4mm 4mmの24ピンQFNパッケージ LTC3456 USBパワーマネージャを搭載した 2セル複数出力DC/DCコンバータ 2セル・バッテリ、USB、ACアダプタなどの入力電源間のシームレスな 遷移、4mm 4mm 24ピンQFNパッケージ LTC3554 リチウムイオン･チャージャと2個の降圧レギュレータを 搭載したマイクロパワーUSBパワーマネージャ LTC3557 リチウムイオン・チャージャと3個の降圧DC/DCレギュレータを 搭載したUSBパワーマネージャ LTC3559 デュアル降圧レギュレータ付きUSBチャージャ LTC4080 300mA同期整流式降圧コンバータ搭載の 500mAスタンドアロン･チャージャ スタンバイ・モード時の消費電流が10μAのPMIC、 小型の3mm 3mm 0.55mm 20ピンUTQFNパッケージ 3個の降圧スイッチング･レギュレータ （600mA、400mA、400mA）、 4mm 4mm 28ピンQFNパッケージ 調整可能な同期整流式降圧コンバータ、 3mm 3mm 16ピンQFNパッケージ 1セル･リチウムイオン･バッテリを充電、 タイマ終了＋C/10、 サーマル･レギュレーション、降圧出力：0.8V∼VBAT、 降圧入力VIN：2.7V∼5.5V、3mm 3mm DFN10パッケージ 3553fb 36 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 0112 REV B • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2009