LT8614 静止電流が 2.5μA の 42V、 4A 同期整流式 降圧 Silent Switcher 特長 n n n n n n n n n n n n n 概要 LT®8614 はSilent Switcherアーキテクチャを備えた降圧レギュ レータで、EMI/EMC 放射を最小限に抑えながら最大 3MHz の周波数で高い効率を実現するよう設計されています。パ ワー・スイッチを内蔵し、必要なすべての回路が組み込まれた モノリシック構造で、3mm 4mmのQFN パッケージに組み立 てられているので、PCB 実装面積が最小のソリューションが 得られます。出力が完全なレギュレーション状態で 2.5μAとい う超低静止電流なので、非常に小さい負荷電流で最高の効 率が要求されるアプリケーションが可能です。 トランジェント 応答は優れた性能を維持しており、 出力電圧のリップルは0 か ら最大までのあらゆる負荷電流で10mVP-P 未満です。 Silent Switcher ™アーキテクチャ： 超低 EMI/EMC 放射 高周波で高効率 効率：最大 96% （1MHz 時） 効率：最大 94% （2MHz 時） 広い入力電圧範囲：3.4V ∼ 42V 超低暗電流の Burst Mode® 動作： 2.5μA の IQ で 12V の VIN から3.3V の VOUT を安定化 出力リップル < 10mVP-P 短い最小スイッチ・オン時間：30ns すべての条件で低ドロップアウト：200mV （1A 時） 過負荷時にインダクタの飽和を安全に許容 調整可能および同期可能な周波数：200kHz ～ 3MHz ピーク電流モード動作 高精度のイネーブル・ピン電圧しきい値：1V 内部補償 出力ソフトスタートおよび出力トラッキング 小型 18ピン （3mm×4mm）QFN LT8614では、高いVIN から低いVOUT への変換が高周波で 可能である上に、上側スイッチの最小オン時間を30nsと短く することができます。過負荷での動作は、インダクタが飽和し た状態でも安全です。 以下に示す不可欠な機能が組み込まれており、手軽に使用で きます。出力がレギュレーション状態になると、オープンドレイ ンのPGピンの信号によって通知します。SYNCピンではクロッ ク同期が可能であり、さらにBurst Mode 動作またはパルス・ スキップ・モードを選択できます。ソフトスタート機能とトラッキ ング機能にはTR/SSピンを介してアクセスします。高精度のイ ネーブル電圧しきい値はEN/UVピンを使用して設定可能で あり、スイッチ周波数はRTピンに接続する抵抗で設定します。 アプリケーション n n n 自動車用電源および産業用電源 汎用の降圧電源 GSM 電源 L、LT、LTC、LTM、Linear Technology、Linearのロゴ、および Burst Modeはリニアテクノロジー 社の登録商標です。Silent Switcher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。 標準的応用例 12V 入力、5V 出力時の効率 5V/4A 降圧コンバータ 100 1MHz 95 4.7µF VIN1 1µF EN/UV GND1 PG 10nF VIN2 GND2 LT8614 SYNC/MODE TR/SS BST 41.2k fSW = 1MHz 1µF 0.1µF 4.7µH 4.7pF INTVCC RT VOUT 5V 4A SW BIAS 1µF 85 80 75 70 1M 47µF FB GND 2MHz 90 EFFICIENCY (%) VIN 5.8V TO 42V 243k 8614 TA01a 65 60 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 LOAD CURRENT (A) 3.5 4.0 8614 TA01b 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 1 LT8614 ピン配置 VIN、EN/UV、PG..................................................................... 42V BIAS ...................................................................................... 30V SWピンを超えるBSTピンの電圧 ......................................... 4V FB、TR/SS、RT、INTVCC .......................................................... 4V SYNCピンの電圧 ................................................................... 6V 動作接合部温度範囲（Note 2） LT8614E ......................................................... –40°C ～ 125°C LT8614I.......................................................... –40°C ～ 125°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ～ 150°C SYNC/MODE 17 PG 20 19 18 FB GND TOP VIEW 16 TR/SS BIAS 1 INTVCC 2 15 RT BST 3 21 SW 13 VIN2 11 GND2 7 8 9 10 GND2 GND1 6 14 EN/UV SW VIN1 4 22 SW SW （Note 1） GND1 絶対最大定格 UDC PACKAGE 18-LEAD (3mm × 4mm) PLASTIC QFN θJA = 40°C/W, θJC(PAD) = 12°C/W EXPOSED PAD (PINS 21, 22) ARE SW, SHOULD BE SOLDERED TO PCB NOTE: PINS 5, 12 ARE REMOVED. CONFIGURATION DOES NOT MATCH JEDEC 20-PIN PACKAGE OUTLINE 発注情報 無鉛仕上げ 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 LT8614EUDC#PBF LT8614EUDC#TRPBF LGGQ 18-Lead (3mm×4mm) Plastic QFN –40°C to 125°C LT8614IUDC#PBF LT8614IUDC#TRPBF LGGQ 18-Lead (3mm×4mm) Plastic QFN –40°C to 125°C さらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。 * 温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。非標準の鉛仕上げ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。 無鉛仕上げの製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。 テープアンドリールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/をご覧ください。 電気的特性 l 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。 PARAMETER CONDITIONS MIN Minimum Input Voltage VIN Quiescent Current TYP MAX l 2.9 3.4 V l 1.0 1.0 3 8 µA µA l 1.7 1.7 4 10 µA µA 0.26 0.5 mA 21 210 50 350 µA µA 0.970 0.970 0.976 0.982 V V 0.004 0.02 %/V 20 nA VEN/UV = 0V VEN/UV = 2V, Not Switching, VSYNC = 0V VEN/UV = 2V, Not Switching, VSYNC = 2V VIN Current in Regulation VOUT = 0.97V, VIN = 6V, Output Load = 100µA VOUT = 0.97V, VIN = 6V, Output Load = 1mA l l Feedback Reference Voltage VIN = 6V, ILOAD = 0.5A VIN = 6V, ILOAD = 0.5A l Feedback Voltage Line Regulation VIN = 4.0V to 42V, ILOAD = 0.5A l Feedback Pin Input Current VFB = 1V 0.964 0.958 –20 UNITS 8614fa 2 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 電気的特性 l 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。 PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS INTVCC Voltage ILOAD = 0mA, VBIAS = 0V ILOAD = 0mA, VBIAS = 3.3V 3.23 3.25 3.4 3.29 3.57 3.35 V V 2.5 2.6 2.7 INTVCC Undervoltage Lockout V BIAS Pin Current Consumption VBIAS = 3.3V, ILOAD = 1A, 2MHz Minimum On-Time ILOAD = 1A, SYNC = 0V ILOAD = 1A, SYNC = 3.3V l l 15 15 30 30 80 110 ns Oscillator Frequency RT = 221k, ILOAD = 1A RT = 60.4k, ILOAD = 1A RT = 18.2k, ILOAD = 1A l l l 180 665 1.85 210 700 2.00 240 735 2.15 kHz kHz MHz Top Power NMOS On-Resistance ISW = 1A l 5.7 8.5 l 4.5 6.9 8.5 A 1.5 μA l 0.94 1.0 1.06 V 9 Minimum Off-Time 45 45 85 Top Power NMOS Current Limit Bottom Power NMOS On-Resistance VINTVCC = 3.4V, ISW = 1A Bottom Power NMOS Current Limit VINTVCC = 3.4V SW Leakage Current VIN = 42V, VSW = 0V, 42V EN/UV Pin Threshold EN/UV Rising –1.5 VEN/UV = 2V PG Upper Threshold Offset from VFB PG Lower Threshold Offset from VFB –20 A mΩ 40 EN/UV Pin Current ns ns mΩ 10 40 EN/UV Pin Hysteresis mV 20 nA VFB Falling l 6 9.0 12 % VFB Rising l –6 –9.0 –12 % 40 nA 650 2000 Ω 1.1 2.0 1.4 2.4 V V 40 nA 2.9 μA PG Hysteresis 1.2 PG Leakage VPG = 3.3V PG Pull-Down Resistance VPG = 0.1V SYNC Threshold SYNC Falling SYNC Rising SYNC Pin Current VSYNC = 6V –40 l 0.8 1.6 –40 TR/SS Source Current TR/SS Pull-Down Resistance mA l Fault Condition, TR/SS = 0.1V 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 を与える恐れがある。 1.5 2.2 200 % Ω Note 3：このデバイスには過負荷状態の間デバイスを保護するための過熱保護機能が備わっ ている。過熱保護機能が動作しているとき接合部温度は150°Cを超える。規定されている最 大動作接合部温度を超えた状態で動作が継続すると、寿命が短くなる。 Note 2：LT8614Eは、0°C ～ 125°Cの接合部温度で性能仕様に適合することが保証されている。 –40°C ～ 125°Cの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。LT8614Iは–40°C ～ 125°Cの動作接合部温度範 囲で動作することが保証されている。125°Cを超える接合部温度では動作寿命が短くなる。 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 3 LT8614 標準的性能特性 5V 出力での効率 3.3V 出力での効率 5V 出力での効率 100 95 95 90 90 90 80 85 70 EFFICIENCY (%) 75 70 fSW = 1MHz L = 4.7µH VIN = 12V VIN = 24V VIN = 36V 60 55 50 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 LOAD CURRENT (A) 3.5 75 70 fSW = 1MHz L = 2.2µH VIN = 12V VIN = 24V VIN = 36V 65 60 55 50 4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 LOAD CURRENT (A) 8614 G01 3.3V 出力での効率 90 50 40 0 0.01 fSW = 1MHz L = 4.7µH VIN = 12V VIN = 24V VIN = 36V 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 0.1 92 VIN = 24V 90 90 85 0.977 1.02 EN THRESHOLD (V) 0.975 0.969 0.967 0 2 負荷レギュレーション 0.98 0.96 0.95 –50 –25 VOUT = 5V VIN = 12V 0.10 EN RISING 0.99 0.963 10 4 6 8 INDUCTOR VALUE (µH) 8614 G06 0.15 1.00 0.965 8614 G07 VIN = 24V 75 65 2.25 1.75 2.75 0.75 1.25 SWITCHING FREQUENCY (MHz) 1.01 0.97 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) VIN = 12V 80 ENピンのしきい値 0.971 VOUT = 5V ILOAD = 10mA 8614 G05 1.03 1000 70 84 0.25 リファレンス電圧 REFERENCE VOLAGE (V) 95 86 1000 0.973 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 0.1 8614 G03 88 0.979 0 0 0.01 4 VIN = 12V 8614 G04 0.961 –50 –25 10 VOUT = 5V ILOAD = 1A L = 8.6µH 94 60 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 80 10 20 Burst Mode の効率とインダクタ値 96 70 fSW = 1MHz L = 4.7µH VIN = 12V VIN = 24V VIN = 36V 30 効率と周波数 98 20 50 40 8614 G02 100 30 3.5 60 EFFICIENCY (%) 65 80 CHANGE IN VOUT (%) EFFICIENCY (%) 85 80 100 EFFICIENCY (%) 100 0.05 0 –0.05 EN FALLING 0 –0.10 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 8614 G08 –0.15 0 0.5 1 2.5 3 1.5 2 LOAD CURRENT (A) 3.5 4 8614 G09 8614fa 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 標準的性能特性 無負荷時電源電流 入力レギュレーション 0.10 5.0 VOUT = 5V ILOAD = 1A 0.08 0.02 0 –0.02 –0.04 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 –0.06 1.0 –0.08 0.5 5 10 15 20 25 30 35 INPUT VOLTAGE (V) 40 0 45 20 INPUT CURRENT (µA) INPUT CURRENT (µA) 0 5 10 15 20 25 30 35 INPUT VOLTAGE (V) 8614 G10 40 0 –55 45 上側 FET の電流制限 8.5 9.0 7.0 6.0 CURRENT LIMIT (A) 7.0 8.5 5% DC 8.0 7.5 7.0 0.2 0.4 0.6 DUTY CYCLE 6.0 –50 –25 1.0 0.8 0 200 SWITCH DROP (mV) 150 TOP SWITCH 100 75 BOTTOM SWITCH 25 0 –50 –25 5.0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 8614 G16 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 8614 G15 最小オン時間 500 40 450 38 400 36 350 300 TOP SWITCH 250 200 150 100 BOTTOM SWITCH 50 0 5.5 スイッチの電圧降下 SWITCH CURRENT = 1A 50 6.0 8614 G14 175 125 6.5 4.0 –50 –25 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 8614 G13 スイッチの電圧降下 0 155 4.5 6.5 0 125 下側 FET の電流制限 7.5 7.5 65 5 95 35 TEMPERATURE (°C) –25 8614 G12 9.5 CURRENT LIMIT (A) CURRENT LIMIT (A) 10 9.0 6.5 SWITCH DROP (mV) 15 8614 G11 上側 FET の電流制限と デューティ・サイクル 8.0 VOUT = 3.3V VIN = 12V IN REGULATION 5 MINIMUM ON-TIME (ms) CHANGE IN VOUT (%) 4.0 0.04 –0.10 VOUT = 3.3V IN REGULATION 4.5 0.06 無負荷時電源電流 25 0 32 30 28 26 24 22 4 2 1 3 SWITCH CURRENT (A) 34 ILOAD = 1A, VSYNC = 0V ILOAD = 1A, VSYNC = 3V ILOAD = 2A ILOAD = 4A 8614 G17 20 –50 –25 50 25 0 75 TEMPERATURE (°C) 100 125 8614 G18 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 5 LT8614 標準的性能特性 スイッチング周波数 740 700 730 600 500 400 300 200 1200 RT = 60.4k FRONT PAGE APPLICATION VIN = 12V 1000 VOUT = 5V 720 710 700 690 680 670 100 0 バースト周波数 SWITCHING FREQUENCY (kHz) 800 SWITCHING FREQUENCY (kHz) DROPOUT VOLTAGE (mV) ドロップアウト電圧 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 LOAD CURRENT (A) 3.5 660 –50 –25 4 0 20 600 10 15 20 25 30 35 INPUT VOLTAGE (V) 40 1.0 500 400 300 0 0 0.2 0.4 0.6 FB VOLTAGE (V) 0.8 0 1 –7.5 PG THRESHOLD OFFSET FROM VREF (%) 11.5 PG THRESHOLD OFFSET FROM VREF (%) –7.0 10.5 2.3 FB RISING 10.0 2.2 2.1 2.0 1.9 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 8614 G25 0.2 1.0 0.4 0.6 0.8 TR/SS VOLTAGE (V) 9.5 9.0 1.4 –8.0 –8.5 FB RISING –9.0 –9.5 –10.0 FB FALLING FB FALLING –10.5 8.5 –11.0 8.0 –11.5 7.5 7.0 –50 –25 1.2 PGピンの L しきい値 12.0 11.0 2.4 0 8614 G24 PGピンの H しきい値 2.5 SS PIN CURRENT (µA) 0.4 8614 G23 ソフトスタート・ピンの電流 0 0.6 0.2 8614 G22 1.8 –50 –25 0.8 200 45 2.6 200 1.2 100 5 50 100 150 LOAD CURRENT (mA) ソフトスタートおよび トラッキングの電圧 FB VOLTAGE (V) 40 0 8614 G21 VOUT = 3.3V VIN = 12V VSYNC = 0V RT = 60.4k 700 SWITCHING FREQUENCY (kHz) LOAD CURRENT (mA) 800 60 0 200 周波数フォールドバック FRONT PAGE APPLICATION VOUT = 5V fSW = 1MHz 80 400 8614 G20 最大周波数に達する最小負荷 （SYNCピンの電圧は DCで H ） 100 600 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 8614 G19 800 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 8614 G26 –12.0 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 8614 G27 8614fa 6 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 標準的性能特性 VIN の低電圧ロックアウト RTで設定したスイッチング周波数 250 225 6.0 3.4 5.5 150 125 100 75 BIAS PIN CURRENT (mA) 3.2 175 INPUT VOLTAGE (V) RT PIN RESISTOR (kΩ) 200 バイアス・ピンの電流 3.6 3.0 2.8 2.6 2.4 50 0 0.2 0.6 1.4 1.8 2.2 2.6 1 SWITCHING FREQUENCY (kHz) 3 2.0 –55 –25 95 65 35 TEMPERATURE (°C) 5 125 8614 G27 BIAS PIN CURRENT (mA) 12 10 8 6 3.5 155 2.5 10 15 20 25 30 35 INPUT VOLTAGE (V) IL 500mA/DIV IL 500mA/DIV VOUT 5mV/DIV VOUT 10mV/DIV 2 45 40 スイッチング波形、 Burst Mode 動作 VSW 5V/DIV 500ns/DIV FRONT PAGE APPLICATION 12VIN TO 5VOUT AT 1A 2.6 1.4 1.8 2.2 0.6 1 SWITCHING FREQUENCY (MHz) 5 8614 G30 VSW 5V/DIV 4 5µs/DIV FRONT PAGE APPLICATION 12VIN TO 5VOUT AT 10mA VSYNC = 0V 8614 G32 8614 G33 3 8614 G31 トランジェント応答：負荷電流が 1A から2A にステップ変化 スイッチング波形 IL 500mA/DIV VSW 5V/DIV 200ns/DIV FRONT PAGE APPLICATION 36VIN TO 5VOUT AT 1A 4.0 スイッチング波形、 最大周波数での連続動作 VBIAS = 5V VOUT = 5V VIN = 12V ILOAD = 1A 0 0.2 4.5 8614 G29 バイアス・ピンの電流 14 5.0 3.0 2.2 25 VBIAS = 5V VOUT = 5V ILOAD = 1A fSW = 700kHz 8614 G34 トランジェント応答：負荷電流が 100mA（Burst Mode 動作） から 1.1A にステップ変化 ILOAD 1A/DIV ILOAD 1A/DIV VOUT 100mV/DIV VOUT 200mV/DIV 50µs/DIV FRONT PAGE APPLICATION 1A TO 2A TRANSIENT 12VIN, 5VOUT COUT = 47µF 8614 G35 50µs/DIV FRONT PAGE APPLICATION 100mA (Burst Mode OPERATION) TO 1.1A TRANSIENT 12VIN, 5VOUT COUT = 47µF 8614 G36 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 7 LT8614 標準的性能特性 起動時のドロップアウト特性 起動時のドロップアウト特性 VIN VIN 2V/DIV VOUT VOUT 2V/DIV VIN VIN 2V/DIV VOUT VOUT 2V/DIV 100ms/DIV 2.5Ω LOAD (2A IN REGULATION) 100ms/DIV 20Ω LOAD (250mA IN REGULATION) 8614 G37 8614 G38 EMI放射性能（クラス5ピーク限度値でのCISPR25放射エミッション・テスト） 50 VERTICAL POLARIZATION AMPLITUDE (dBµV/m) 40 30 20 10 0 LT8614 CLASS 5 PEAK 0 50 100 200 300 600 400 500 FREQUENCY (MHz) 700 800 900 1000 HORIZONTIAL POLARIZATION AMPLITUDE (dBµV/m) 40 30 20 10 0 LT8614 CLASS 5 PEAK 600 400 500 FREQUENCY (MHz) DC2019A DEMO BOARD (WITH EMI FILTER INSTALLED) 14VIN TO 5VOUT AT 4A, fSW = 2MHz 0 100 200 300 700 800 900 1000 8614 G39 8614fa 8 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 ピン機能 BIAS （ピン1） ：BIASが3.1Vより高い電圧に接続されていると、 内部レギュレータにはVINではなくBIASから電流が流れます。 3.3V 以上の出力電圧の場合、 このピンはVOUT に接続します。 このピンをVOUT 以外の電源に接続する場合、このピンに1µF のローカル・バイパス・コンデンサを接続します。 INTVCC （ピン2） ：3.4Vの内部レギュレータのバイパス・ピン。内 部パワー・ドライバおよび制御回路はこの電圧から電力を供 給されます。INTVCC の最大出力電流は20mAです。INTVCC ピンには外部回路による負荷をかけないでください。INTVCC の電流は、BIAS > 3.1Vの場合はBIASピンから供給され、そ うでない場合はVIN ピンから供給されます。BIAS が 3.0V ∼ 3.6Vの範囲の場合、INTVCC ピンの電圧は2.8V ∼ 3.4Vの範 囲で変化します。このピンは、1μF 以上の低 ESRセラミック・コ ンデンサをデバイスの近くに配置して、電源グランドから分離 してください。 BST（ピン3） ：このピンは、入力電圧より高い駆動電圧を上側 のパワー・スイッチに供給するために使用します。0.1µFの昇圧 コンデンサをできるだけデバイスの近くに配置してください。 VIN1 （ピン4） ：LT8614には1µFの小型入力バイパス・コンデン サが 2 個必要です。1つの1µFコンデンサをVIN1とGND1の 間に配置します。もう1つの1µFコンデンサをVIN2とGND2の 間に配置します。これらのコンデンサはできるだけLT8614に 近づけて配置する必要があります。3つ目の、容量が 2.2µF 以 上の大きいコンデンサは、正端子をVIN1 および VIN2 に、負端 子をグランドに接続してLT8614の近くに配置します。レイアウ ト例については 「アプリケーション情報」 のセクションを参照し てください。 GND1 （ピン6、7） ：パワー・スイッチのグランド。これらのピンは 内蔵の下側パワー・スイッチの帰路であり、互いに接続する必 要があります。入力コンデンサの負端子はGND1ピンのできる だけ近くに配置してください。 また、GND1ピンは必ずグランド・ プレーンに接続してください。レイアウト例については 「アプリ ケーション情報」 のセクションを参照してください。 SW（ピン8、9） ：SWピンは内部パワー・スイッチの出力です。 これらのピンは互いに接続し、インダクタおよび昇圧コンデン サに接続します。優れた性能と低いEMIを得るため、プリント 回路基板上でのこのノードの面積が小さくなるようにしてくだ さい。 GND2 （ピン10、11） ：パワー・スイッチのグランド。これらのピン は内蔵の下側パワー・スイッチの帰路であり、互いに接続する 必要があります。入力コンデンサの負端子はGND2ピンので きるだけ近くに配置してください。また、GND2ピンは必ずグラ ンド・プレーンに接続してください。レイアウト例については 「ア プリケーション情報」 のセクションを参照してください。 VIN2（ピン13） ：LT8614には1µFの小型入力バイパス・コンデ ンサが 2 個必要です。1つの1µFコンデンサをVIN1とGND1 の間に配置します。もう1つの1µFコンデンサをVIN2とGND2 の間に配置します。これらのコンデンサはできるだけLT8614 に近づけて配置する必要があります。3つ目の、容量が 2.2µF 以上の大きいコンデンサは、正端子をVIN1 および VIN2 に、負 端子をグランドに接続してLT8614の近くに配置します。レイア ウト例については 「アプリケーション情報」 のセクションを参照 してください。 EN/UV（ピン14） ：LT8614は、このピンが L のときシャット ダウン状態になり、このピンが H のときアクティブになりま す。ヒステリシスのあるしきい値電圧は上昇時 1.00V、下降時 0.96Vです。シャットダウン機能を使用しない場合は、VIN に 接続してください。VIN からの外付け抵抗分割器を使って、そ の値を下回るとLT8614 がシャットダウンするVINしきい値を 設定できます。 RT（ピン15） ：RTとグランドの間に抵抗を接続してスイッチン グ周波数を設定します。 TR/SS（ピン16） ：出力トラッキングおよびソフトスタート・ピ ン。このピンを使用すると、起動時に出力電圧のランプレート を制御できます。TR/SSピンの電圧が 0.97Vより低くなると、 LT8614はFBピンの電圧をTR/SSピンの電圧と等しくなるよ うに制御します。TR/SSピンの電圧が 0.97Vより高くなると、ト ラッキング機能がディスエーブルされ、内部リファレンスによっ てエラーアンプの制御が再開されます。このピンにはINTVCC から2.2μAの内部プルアップ電流が流れるので、コンデンサ を接続して出力電圧のスルーレートを設定できます。このピ ンは、シャットダウン時およびフォルト状態では内部の230Ω MOSFETによってグランド電位になるので、低インピーダンス 出力で駆動する場合は直列抵抗を使用してください。 トラッキ ング機能が必要ない場合は、このピンをフロート状態のまま にしておいてもかまいません。 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 9 LT8614 ピン機能 SYNC/MODE （ピン17） ：外部クロックの同期入力。低出力負荷 での低リップルBurst Mode 動作では、このピンを接地します。 外部周波数に同期させるには、クロック・ソースに接続します。 パルス・スキップ・モードにする場合は、3V 以上のDC 電圧を 印加するか、INTVCCピンに接続します。 パルス・スキップ・モー ドでは、IQ が数百 µAまで増加します。このピンはフロート状 態にしないでください。 FB（ピン 20） ：LT8614はFBピンの電圧を0.970Vに安定化し ます。帰還抵抗分割器のタップをこのピンに接続します。また、 位相リード・コンデンサをFBとVOUTの間に接続します。通常、 このコンデンサの値は4.7pF ∼ 22pFです。 SW（露出パッド・ピン21、22） ：優れた熱性能を得るために、 露出パッドはSWトレースに接続し、半田付けします。製造上 の制限により必要な場合は、ピン21とピン22を未接続のまま にできますが、熱性能は低下します。 GND（ピン18） ：LT8614のグランド・ピン。このピンはシステム・ グランドおよびグランド・プレーンに接続します。 PG（ピン19） ：PGピンは内部コンパレータのオープンドレイン 出力です。PGはFBピンが最終レギュレーション電圧の 9% 以内になるまで L のままであり、フォルト状態にはなりませ ん。PGピンのレベルは、EN/UVピンの状態に関係なく、VIN ピンの電圧が 3.4Vより高い場合に有効です。 ブロック図 VIN 4 CIN3 VIN2 VIN1 CIN1 R3 OPT 14 R4 OPT 19 EN/UV 1V PG + – SHDN ±9% C1 R2 R1 20 CSS OPT 16 RT 15 17 FB ERROR AMP TR/SS INTVCC OSCILLATOR 200kHz TO 2.2MHz VC BST BURST DETECT SHDN TSD INTVCC UVLO VIN UVLO 2.2µA BIAS 3.4V REG SLOPE COMP + + – VOUT CIN2 – + INTERNAL 0.97V REF 13 SWITCH LOGIC AND ANTISHOOT THROUGH 1 2 CVCC 3 CBST M1 L SW 8, 9, 21, 22 VOUT COUT M2 GND1 SHDN TSD VIN UVLO 6, 7 GND2 10, 11 RT SYNC/MODE GND 18 8614 BD 8614fa 10 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 動作 LT8614はモノリシック、固定周波数、電流モードの降圧 DC/ DCコンバータです。RTピンに接続する抵抗を使用して周波 数を設定する発振器により、各クロック・サイクルの開始時に 内蔵の上側パワー・スイッチがオンします。次に、インダクタを 流れる電流が増加して上側スイッチの電流コンパレータが作 動し、上側のパワー・スイッチがオフします。上側スイッチがオ フするときのピーク・インダクタ電流は、内部 VCノードの電 圧によって制御されます。エラーアンプは、VFB ピンの電圧を 0.97Vの内部リファレンスと比較することによってVCノードを サーボ制御します。負荷電流が増加すると、帰還電圧はリファ レンスと比較して低くなるので、エラーアンプによってVCの電 圧が上昇し、平均インダクタ電流が新たな負荷電流に釣り合 うまで上昇し続けます。上側パワー・スイッチがオフすると、同 期パワー・スイッチがオンし、次のクロック・サイクルが始まる か、インダクタ電流が 0に減少するまでオンのままになります。 過負荷状態によってボトム・スイッチに6.9A 以上流れると、ス イッチ電流が安全なレベルに戻るまで次のクロック・サイクル が遅延されます。 EN/UVピンが L の場合、LT8614はシャットダウンし、入力 から1µA が流れます。EN/UVピンの電圧が 1Vを超えると、 スイッチング・レギュレータはアクティブになります。 軽負荷での効率を最適化するため、LT8614は軽負荷の状態 ではBurst Modeで動作します。バーストとバーストの間は、出 力スイッチの制御に関連したすべての回路がシャットダウン し、入力電源電流が 1.7µAに減少します。標準的なアプリケー ションでは、無負荷で安定化する場合、入力電源から2.5μA が消費されます。Burst Mode 動作を使用する場合はSYNCピ ンを L に接続します。SYNCピンをロジック H に接続する と、パルス・スキップ・モードを使用することができます。SYNC ピンにクロックを入力すると、デバイスは外部クロックの周波 数に同期し、パルス・スキップ・モードで動作します。パルス・ス キップ・モードの間、発振器は連続して動作し、スイッチング 波形の正の遷移がクロックに合わせられます。軽負荷時は、ス イッチ・パルスがスキップされて出力が安定化され、静止電流 は数百 µAになります。 あらゆる負荷にわたって効率を改善するため、BIASピンの バイアス電圧を3.3V 以上にする場合は、内部回路に流れる 電源電流をBIASピンから供給することができます。BIASピ ン電圧が 3.3Vより低い場合は、VIN からの電流が内部回路 に流れます。LT8614の出力を3.3V 以上に設定する場合は、 BIASピンをVOUT に接続してください。 FBピンの電圧をモニタするコンパレータは、出力電圧が設 定ポイントから 9%（標準）以上変化するか、またはフォル ト状態が生じると、PGピンを L に引き下げます。 FBピンの電圧が低いと、発振器はLT8614の動作周波数 を下げます。この周波数フォールドバック機能により、起動 時や過電流状態の間に出力電圧が設定値より低くなると、 インダクタ電流を制御することができます。SYNCピンにク ロックを入力するか、SYNCピンの状態をDC H に保持する と、周波数フォールドバックはディスエーブルされ、スイッ チング周波数は過電流状態のときにのみ低下するようにな ります。 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 11 LT8614 アプリケーション情報 LT8614のVIN1、VIN2、GND1、GND2の各ピンおよび入力コ ンデンサ （CIN1、CIN2） には、大量のスイッチング電流が流れる ことに注意してください。入力コンデンサによって形成される ループは、これらのコンデンサをVIN1/2 ピンおよびGND1/2ピ ンの近くに配置することにより、できるだけ小さくしてください。 ケースサイズが 0603のように小さいコンデンサは、寄生インダ クタンスが小さいので最適です。 EMIを低く抑えるPCBレイアウト LT8614は、特にEMI/EMC 放射を最小限に抑え、高周波数 でのスイッチング時に効率を最大限に高めるように設計され ています。最適な性能を得るために、LT8614ではVIN のバイ パス・コンデンサを複数使用する必要があります。 小型の1µFコンデンサ2 個をできるだけLT8614に近づけて 配置します。1つのコンデンサをVIN1とGND1の間に接続し、 もう1つのコンデンサをVIN2とGND2の間に接続します。3つ 目の、容量が 2.2µF 以上の大きいコンデンサは、VIN1 または VIN2 の近くに配置します。 これらの入力コンデンサに加えて、インダクタおよび出力 コンデンサは回路基板の同じ側に配置し、その層で接続を 行うようにしてください。表面層に最も近い層のアプリケー ション回路の下には、デバイス付近にある切れ目のないグ ランド・プレーンを配置します。SWノードとBOOSTノード はできるだけ小さくします。最後に、グランド・トレースが SWノードとBOOSTノードからFBノードとRTノードをシー PCBの推奨レイアウトについては図 1を参照してください。 詳細および PCBデザイン・ファイルについては、LT8614 用 のデモボード・ガイドを参照してください。 GROUND PLANE ON LAYER 2 C1 R1 RPG V R2 CVCC CSS V V 1 V 16 17 20 V V 22 CIN1 6 21 7 RT 10 11 CIN2 CIN3 CBST L GROUND VIA VIN VIA VOUT VIA COUT V OTHER SIGNAL VIAS 9614 F01 図 1.LT8614 の推奨 PCBレイアウト 8614fa 12 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 アプリケーション情報 軽 負 荷 での 効 率 を上 げるため、LT8614は 低リップルの Burst Modeで動 作し、入力暗 電 流と出力電 圧リップルを 最小に抑えながら、出力コンデンサを目的の出力電圧に充 電した状 態 に保ちます。Burst Mode 動 作 では、LT8614は 単一の小電流パルスを出力コンデンサに供給し、それに続 くスリープ期間には出力コンデンサから出力電力が供給 されます。スリープ・モード時にLT8614 が消費する電流は 1.7μAです。 出力負荷が減少すると、単一電流パルスの周波数が低下し （図 2aを参照）、LT8614 がスリープ・モードで動作する時 間の割合が高まるので、軽負荷での効率が標準的なコン バータよりもはるかに高くなります。パルス間の時間を最大 にすると、出力負荷がない場合、標準的なアプリケーション でのコンバータの暗電流は2.5μAに近づきます。したがっ て、軽負荷時の暗電流の性能を最適化するには、帰還抵抗 分割器の電流を最小限に抑える必要があります。この電流 は負荷電流として出力に現れるからです。 軽負荷時の効率を高めるには、LT8614 が各パルス間のス リープ・モードに長く留まれる様なBurst Mode 動作におい て、小パルスが発生している間に出力への供給エネルギー を増やす必要があります。値のもっと大きい （例 4.7μH）イ ンダクタを使うと効率を高められるので、インダクタを選択 する際には、スイッチング周波数に関係なく効率を考慮し ます。たとえば、通常、スイッチング周波数の高いアプリケー ションには値の小さいインダクタを使用しますが、軽負荷 時の効率を高めたい場合には値の大きいインダクタを選 択します。 「標準的性能特性」 の曲線を参照してください。 バースト周波数 1200 FRONT PAGE APPLICATION VIN = 12V 1000 VOUT = 5V SWITCHING FREQUENCY (kHz) 超低暗電流の達成 Burst Mode 動作時は上側スイッチの電流制限値が約 500mA なので、出力電圧リップルは図 3に示すようになります。出力 リップルは、出力容量を大きくするとそれに比例して減少し ます。負荷が 0 から次第に増加すると、それに応じてスイッチ ング周波数も増加しますが、図 2aに示すように、RTピンに 接続した抵抗で設定されるスイッチング周波数が上限です。 LT8614 が設定周波数に達する出力負荷は、入力電圧、出力 電圧、およびインダクタをどう選択するかによって変わります。 800 600 400 200 0 0 50 100 150 LOAD CURRENT (mA) (2a) 200 8614 F02a 最大周波数に達する最小負荷（SYNCピンの電圧は DCで H ） 100 FRONT PAGE APPLICATION VOUT = 5V fSW = 1MHz 80 LOAD CURRENT (mA) ルドするように、FBノードとRTノードは小さく保ちます。周 囲温度に対する熱抵抗を小さくするために、パッケージ底 面の露出パッドはSWに半田付けします。熱抵抗を小さく 保つには、GND1 からGND2までのグランド・プレーンをで きるだけ拡大し、回路基板内に底辺側に追加されているグ ランド・プレーンに対しサーマル・ビアを加えます。 60 40 20 0 5 10 15 20 25 30 35 INPUT VOLTAGE (V) (2b) 40 45 8614 F02b 図 2.Burst Mode 動作（2a） およびパルス・スキップ・ モード （2b） でのスイッチング周波数と負荷の情報 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 13 LT8614 アプリケーション情報 入力暗電流を小さくして軽負荷時の効率を良好にする必要が ある場合、FBの抵抗分割器に大きな抵抗値を使用します。分 割器に流れる電流は負荷電流として機能し、コンバータへの 無負荷時入力電流が増加します。この値は次のように概算さ れます。 VSW 5V/DIV IL 500mA/DIV VOUT 10mV/DIV 5µs/DIV FRONT PAGE APPLICATION 12VIN TO 5VOUT AT 10mA VSYNC = 0V ⎛ V ⎞ ⎛ V ⎞ ⎛ 1⎞ IQ = 1.7µA + ⎜ OUT ⎟ ⎜ OUT ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ R1+R2 ⎠ ⎝ VIN ⎠ ⎝ n ⎠ 8614 F03 図 3.Burst Mode 動作 アプリケーションによっては、LT8614 がパルス・スキップ・モー ドで動作することが望ましいことがあります。Burst Mode 動 作と大きく異なる点が 2つあるからです。1つ目は、クロックが 常時動作していて、すべてのスイッチング・サイクルがクロック に同期していることです。このモードでは、内部回路の多くが 常時動作しているので、暗電流が数百 µAまで増加します。2 つ目は、Burst Mode 動作よりも軽い出力負荷で最大スイッチ ング周波数に達することです （図 2b 参照）。パルス・スキップ・ モードをイネーブルするには、SYNCピンをロジック出力また はINTVCC ピンに接続して H レベルにします。SYNCピンに クロックを入力した場合も、LT8614はパルス・スキップ・モー ドで動作します。 FB の抵抗ネットワーク 出力電圧は、出力とFBピンの間に接続した抵抗分割器を使 用して設定します。次式に従って抵抗の値を選択します。 ⎛ V ⎞ R1= R2 ⎜ OUT – 1⎟ ⎝ 0.970V ⎠ (1) 参照名については 「ブロック図」 を参照してください。出力電圧 の精度を保つため、1% 抵抗を推奨します。 (2) ここで、1.7µAはLT8614の暗電流、第 2 項は軽負荷時の効率 が nのとき降圧動作の入力に反映される帰還抵抗分割器の 電流です。R1 = 1M、R2 = 412kの3.3Vアプリケーションでは、 帰還抵抗分割器に2.3µA が流れます。VIN = 12Vおよびn = 80%の場合は、1.7µAの暗電流に0.8µA が加わるので、12V 電源から流れる無負荷時電流は2.5µAになります。この式は 無負荷時電流が VIN の関数であることを意味します。このグラ フは 「標準的性能特性」 のセクションに示してあります。 大きなFB 抵抗を使用する場合は、4.7pF ∼ 22pFの位相リー ド・コンデンサをVOUTとFBピンの間に接続してください。 スイッチング周波数の設定 LT8614では、RTピンとグランドの間に接続した1 本の抵抗を 使用して200KHz ∼ 3MHzの範囲でスイッチングするよう設定 できる固定周波数のPWMアーキテクチャが採用されていま す。望みのスイッチング周波数に必要なRT の値を表 1に示し ます。 望みのスイッチング周波数を得るためのRT 抵抗は次式を使っ て計算することができます。 RT = 46.5 – 5.2 fSW (3) ここで、RT の単位はkΩ、fSW は望みのスイッチング周波数で 単位はMHzです。 8614fa 14 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 アプリケーション情報 LT8614は99%を超える最大デューティ・サイクルが可能で あり、VIN-VOUT 間のドロップアウト電圧は上側スイッチの RDS(ON) で制限されます。このモードでは、LT8614はスイッチ・ サイクルをスキップするので、スイッチング周波数はRTで設定 した周波数よりも低くなります。 表 1．スイッチング周波数とRT の値 fSW (MHz) RT (kΩ) 0.2 232 0.3 150 0.4 110 0.5 88.7 0.6 71.5 0.7 60.4 0.8 52.3 1.0 41.2 1.2 33.2 1.4 28.0 1.6 23.7 1.8 20.5 2.0 18.2 2.2 15.8 3.0 10.7 VIN/VOUT 比が低いときに、設定スイッチング周波数からの偏 差を許容できないアプリケーションの場合は、次式を使用し てスイッチング周波数を設定します。 動作周波数の選択には、効率、部品サイズ、および入力電圧 範囲の間のトレードオフが存在します。高周波数動作の利点 は、小さな値のインダクタとコンデンサを使用できることです。 欠点は効率が低いことと、入力電圧範囲が狭いことです。 与えられたアプリケーションでの最大スイッチング周波数 （fSW(MAX)） は、次のように計算することができます。 ( VOUT + VSW(BOT) tON(MIN) VIN – VSW(TOP) + VSW(BOT) ) 1– fSW • tOFF(MIN) – VSW(BOT) + VSW(TOP) (5) ここで、VIN(MIN) はスキップされたサイクルがない場合の最小 入力電圧、VOUT は出力電圧、VSW(TOP) および VSW(BOT) は 内部スイッチの電圧降下（最大負荷時にそれぞれ約 0.3V、約 0.15V）、fSW は （RTによって設定された） スイッチング周波数、 tOFF(MIN) は最小スイッチ・オフ時間です。スイッチング周波数 が高くなると、サイクル数を減少させて高いデューティ・サイク ルを実現できる入力電圧の最小値が高くなることに注意して ください。 動作周波数の選択とトレードオフ fSW(MAX) = VOUT + VSW(BOT) VIN(MIN) = (4) ここで、VIN は標準入力電圧、VOUT は出力電圧、VSW(TOP)と VSW(BOT) は内部スイッチの電圧降下（最大負荷でそれぞれ 約 0.3Vと約 0.15V） 、tON(MIN) はトップ・スイッチの最小オン時 間です （「電気的特性」 を参照）。この式は、高いVIN/VOUT 比 に対応するには、スイッチング周波数を下げる必要があること を示しています。 トランジェント動作では、RT の値に関係なく、VIN が 42Vの絶 対最大定格まで上昇する可能性がありますが、LT8614では、 必要に応じてスイッチング周波数を下げることにより、インダク タ電流の制御を維持して安全な動作を保証します。 インダクタの選択と最大出力電流 LT8614は、アプリケーションの出力負荷要件に基づいてイン ダクタを選択できるようにすることで、ソリューション・サイズを 最小限に抑えるよう設計されています。LT8614では、高速ピー ク電流モード・アーキテクチャの採用により、過負荷状態また は短絡状態のときに、インダクタが飽和した動作に支障なく耐 えられます。 最初に選択するインダクタのß値としては、次の値が適切です。 L= VOUT + VSW(BOT) fSW (6) ここで、fSW はスイッチング周波数（MHz）、VOUT は出力電圧、 VSW(BOT) は下側スイッチの電圧降下（約 0.15V）、Lはインダ クタの値（μH） です。 過熱や効率低下を防ぐため、インダクタは、その実効値電流 定格がアプリケーションの予想最大出力負荷より大きいも のを選択する必要があります。さらに、 （通常はISATと表示さ れる） インダクタの飽和電流定格は、負荷電流にインダクタの リップル電流の1/2を加えた値より大きくなければなりません。 1 IL(PEAK) =ILOAD(MAX) + ΔIL 2 (7) 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 15 LT8614 アプリケーション情報 ここで、∆IL は式 9で計算されるインダクタのリップル電流、 ILOAD(MAX)は所定のアプリケーションの最大出力負荷です。 は値の大きいインダクタを選択します。 「 標準的性能特性」 の 曲線を参照してください。 簡単な例として、1Aの出力を必要とするアプリケーションで は、実効値定格が 1Aより大きくISAT が 1.3Aより大きいインダ クタを使用します。過負荷状態や短絡状態の期間が長いとき は、インダクタの過熱を防ぐため、インダクタのRMS 定格要件 が大きくなります。高い効率を保つには、直列抵抗（DCR） が 0.04Ωより小さく、コア材が高周波アプリケーション向けのも のにする必要があります。 特定のアプリケーションに最適なインダクタは、この設計ガイ ドで示されているものとは異なる場合があります。インダクタ の値を大きくすると最大負荷電流が増加し、出力電圧リップ ルが減少します。必要な負荷電流が小さいアプリケーション では、インダクタの値を小さくすることが可能であり、LT8614 を大きいリップル電流で動作させることができます。このため、 物理的に小さいインダクタを使用することや、DCRの小さいも のを使用して効率を高めることができます。インダクタンスが 小さいと不連続モード動作になることがあり、最大負荷電流 がさらに減少するので注意してください。 LT8614は、スイッチとシステムを過負荷フォルトから保護する ためにピーク・スイッチ電流を制限します。上側スイッチの電 流制限値（ILIM)は、デューティ・サイクルが低いときは8.5A 以 上ですが、デューティ・サイクルが 80%になると、直線的に減 少して7.2Aになります。したがって、インダクタの値は目的の 最大出力電流（IOUT（MAX）） を供給するのに十分な大きさに する必要があります。この電流は、スイッチ電流制限値（ILIM） およびリップル電流の関数です。 IOUT(MAX) =ILIM – ΔIL 2 (8) インダクタのピーク・トゥ・ピークのリップル電流は次のように 計算できます。 ΔIL = ⎞ VOUT ⎛ V • ⎜ 1– OUT ⎟ L • fSW ⎝ VIN(MAX) ⎠ (9) ここで、fSW はLT8614のスイッチング周波数で、Lはインダクタ の値です。したがって、 LT8614が供給できる最大出力電流は、 スイッチ電流制限値、インダクタの値、入力電圧、および出力 電圧に依存します。目的のアプリケーションで使用されるス イッチング周波数と最大入力電圧が与えられているとき、イン ダクタのリップル電流が十分な最大出力電流（IOUT(MAX)） を 許容しない場合は、インダクタの値を大きくする必要が生じる 可能性があります。 軽負荷時の効率を高めるには、LT8614が各パルス間のスリー プ・モードに長く留まれる様なBurst Mode 動作において、小 パルスが発生している間に出力への供給エネルギーを増やす 必要があります。値のもっと大きい （例4.7μH） インダクタを使う と効率を高められるので、インダクタを選択する際には、スイッ チング周波数に関係なく効率を考慮します。たとえば、通常、 スイッチング周波数の高いアプリケーションには値の小さいイ ンダクタを使用しますが、軽負荷時の効率を高めたい場合に 最大出力電流と不連続動作の詳細については、リニアテクノ ロジーの 「アプリケーションノート44」 を参照してください。 最後に、デューティ・サイクルが 50%を超える場合（VOUT/VIN > 0.5） は、低調波発振を防ぐためにインダクタンスを最小限に 抑える必要があります。 「アプリケーションノート19」 を参照して ください。 入力コンデンサ 最高の性能を得るには、LT8614のVIN ピンを少なくとも3 個 のセラミック・コンデンサを使ってバイパスする必要がありま す。1µFの小型セラミック・コンデンサ2 個は、1つをVIN1 ピン とGND1ピンの間、もう1つをVIN2 ピンとGND2ピンの間と、 デバイスの近くに配置します。これらのコンデンサのサイズは 0402または0603にします。2 個の直列入力コンデンサが必要 な車載アプリケーションの場合、0402または0603の小型コン デンサ2 個をLT8614の両側のVIN1/GND1ピンおよび VIN2/ GND2ピンの近くに配置できます。 3つ目の、容量が2.2µF以上の大きいセラミック・コンデンサは、 VIN1またはVIN2 の近くに配置します。詳細についてはレイアウ トのセクションを参照してください。温度変動と入力電圧の変 化に対して最高の性能を得るために、X7RまたはX5Rコンデ ンサを推奨します。 低いスイッチング周波数を使用すると、大きな入力容量が必 要になることに注意してください。入力電源のインピーダンス が高いか、長い配線やケーブルによる大きなインダクタンスが 存在する場合、追加のバルク容量が必要になることがありま す。これには性能の高くない電解コンデンサを使うことができ ます。 8614fa 16 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 アプリケーション情報 セラミックの入力コンデンサは、トレースやケーブルのインダ クタンスと結合して、質の良い （減衰の小さな） タンク回路を 形成します。LT8614の回路を通電中の電源に差し込むと、入 力電圧に公称値の2 倍のリンギングが生じてLT8614の電圧 定格を超える恐れがあります。 この状況は簡単に回避できます （リニアテクノロジーの 「アプリケーションノート88」 を参照）。 出力コンデンサと出力リップル 出力コンデンサには2つの基本的な機能があります。出力 コンデンサは、インダクタとともに、LT8614 が 発 生させる 方 形 波をフィルタに通してDC出力を生 成します。この機 能では出力コンデンサが出力リップルを決定するので、ス イッチング周波数でのインピーダンスが低いことが重要で す。2 番目の機能は、トランジェント負荷に電流を供給して LT8614の制御ループを安定させるためにエネルギーを蓄 えることです。セラミック・コンデンサの等価直列抵抗（ESR） は非常に小さいため、最良のリップル性能が得られます。 出発点にふさわしい値については、 「標準的応用例」のセク ションを参照してください。 Mode 動作では低い電流制限値で動作するので、通常は非 常に静かでノイズが気になることはありません。それでも 許容できない場合、高性能のタンタル・コンデンサまたは 電解コンデンサを出力に使用します。低ノイズ・セラミック・ コンデンサも使用できます。 セラミック・コンデンサに関する最後の注意点はLT8614の最 大入力電圧定格に関係します。前述のように、セラミック入力 コンデンサはトレースやケーブルのインダクタンスと結合して、 高品質の （減衰の小さな） タンク回路を形成します。LT8614の 回路を通電中の電源に差し込むと、入力電圧に公称値の2 倍 のリンギングが生じてLT8614の電圧定格を超える恐れがあ ります。この状況は簡単に回避できます （リニアテクノロジーの 「アプリケーションノート88」 を参照）。 イネーブル・ピン LT8614は、ENピンが L のときシャットダウン状態になり、 ENピンが H のときアクティブになります。ENコンパレータの 上昇時しきい値は1.0Vで、40mVのヒステリシスがあります。 ENピンは、シャットダウン機能を使用しない場合にはVIN に 接続できます。シャットダウン制御が必要な場合は、ロジック・ レベルに接続できます。 X5RまたはX7Rのタイプを使用してください。この選択により、 出力リップルが小さくなり、トランジェント応答が良くなります。 大きな値の出力コンデンサを使用し、VOUTとFBピンの間に 抵抗分割器をVINとENピンの間に追加すると、LT8614は、 フィードフォワード・コンデンサを追加することにより、トラン VIN が目的の電圧より高くなった場合にのみ出力を安定化する ジェント性能を改善することができます。また、出力容量を大 ように設定されます （「ブロック図」 を参照）。通常、 このしきい値 きくすると出力電圧リップルが減少します。値の小さい出力コ （VIN(EN)） は、入力電源が電流制限されているか、または入力 ンデンサを使用すればスペースとコストを節約できますが、ト 電源のソース抵抗が比較的高い状況で使用されます。スイッチ ランジェント性能が低下し、ループが不安定になる可能性が ング・レギュレータは電源から一定の電力を引き出すため、電 あります。 コンデンサの推奨値については、 このデータシートの 源電圧が低下するにつれて電源電流が増加します。この現象 「標準的応用例」 を参照してください。 は電源からは負の抵抗負荷のように見えるため、電源電圧が コンデンサを選択するときには、データシートに特に注意 低い状態では、電源が電流を制限するか、または低電圧にラッ して、電圧バイアスと温度の該当する動作条件での実効容 チする原因になることがあります。VIN(EN)しきい値は、これらの 量を計算してください。物理的に大きなコンデンサまたは 問題が発生する恐れのある電源電圧でレギュレータが動作す 電圧定格が高いコンデンサが必要なことがあります。 るのを防ぎます。このしきい値は、次式を満足するようにR3と R4の値を設定することにより調整することができます。 セラミック・コンデンサ ⎛ R3 ⎞ VIN(EN) = ⎜ +1⎟ •1.0V セラミック・コンデンサは小さく堅牢で、ESR が非常に小さ (10) ⎝ R4 ⎠ いコンデンサです。ただし、セラミック・コンデンサには圧 電 特 性があるため、LT8614に使用すると問 題を生じるこ この場合は、VIN が VIN(EN) を超えるまでLT8614はオフのまま とが あります。Burst Mode 動 作 のとき、LT8614の スイッ です。コンパレータのヒステリシスのため、入力が VIN(EN)より チング周波数は負荷電流に依存し、非常に軽い負荷では わずかに低くなるまでスイッチングは停止しません。 LT8614はセラミック・コンデンサを可聴周波数で励起し、 可 聴 ノイズ を 発 生 することが あります。LT8614はBurst 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 17 LT8614 アプリケーション情報 軽負荷電流に対してBurst Modeで動作しているとき、VIN(EN) の抵抗ネットワークを流れる電流はLT8614 が消費する電源 電流より簡単に大きくなることがあります。したがって、VIN(EN) の抵抗を大きくして軽負荷での効率に対する影響を最小限に 抑えてください。 INTVCC レギュレータ 内部の低ドロップアウト （LDO） レギュレータは、VIN を基にし て、ドライバと内部バイアス回路に電力を供給する3.4V 電源 を生成します。INTVCC は、LT8614の回路に十分な電流を供 給可能であり、1μF 以上のセラミック・コンデンサを使用してグ ランドにバイパスする必要があります。パワーMOSFETのゲー ト・ドライバが必要とする大量のトランジェント電流を供給す るには、十分なバイパスが必要です。効率を改善するため、 BIASピンが 3.1V 以上の場合、内部 LDOはBIASピンから電 流を引き出すこともできます。通常、BIASピンはLT8614の出 力に接続できますが、3.3V 以上の外部電源に接続してもかま いません。BIASピンをVOUT 以外の電源に接続する場合は、 デバイスの近くにセラミック・コンデンサを接続してバイパスす るようにしてください。BIASピンの電圧が 3.0Vより低い場合 は、VIN から流れる電流が内蔵のLDOによって消費されます。 入力電圧が高く、スイッチング周波数が高いアプリケーション で、VIN からの電流が内蔵のLDOに流れ込むアプリケーショ ンでは、LDOでの電力損失が大きいためダイ温度が上昇しま す。INTVCC ピンには外部負荷を接続しないでください。 出力電圧トラッキングとソフトスタート ユーザーはLT8614のTR/SSピンによってその出力電圧の上 昇率を設定することができます。内蔵の2.2µA 電流源により、 TR/SSピンの電圧はINTVCC になります。外付けコンデンサを TR/SSピンに接続すると、出力をソフトスタートさせて入力電 源の電流サージを防ぐことができます。ソフトスタート・ランプ の間、出力電圧はTR/SSピンの電圧に比例して追従します。 出力トラッキング・アプリケーションでは、別の電圧源によって TR/SSピンを外部から駆動することができます。0V ∼ 0.97V の範囲では、エラーアンプに入力される0.97Vの内部リファレ ンスよりTR/SSピンの電圧の方が優先されるので、FBピンの 電圧はTR/SSピンの電圧に安定化されます。TR/SSピンの電 圧が 0.97Vより高くなるとトラッキングはディスエーブルされ、 帰還電圧は内部リファレンス電圧に安定化されるようになり ます。この機能が必要ない場合は、TR/SSピンをフロート状態 のままにしておいてもかまいません。 TR/SSピンにはアクティブなプルダウン回路が接続されていま す。この回路は、フォルト状態が発生すると外付けのソフトス タート・コンデンサを放電し、フォルト状態が解消すると電圧 の上昇を再開します。ソフトスタート・コンデンサが放電される フォルト状態になるのは、EN/UVピンが L へ遷移した場合、 VIN の電圧が低下しすぎた場合、またはサーマル・シャットダ ウンが発生した場合です。 出力パワーグッド LT8614の出力電圧がレギュレーション点の 9%の範囲内 （つ まり、VFB の電圧が 0.883V ∼ 1.057V（標準）の範囲内） にあ る場合、出力電圧は良好な状態であるとみなされ、オープンド レインのPGピンは高インピーダンスになり、通常は外付け抵 抗によって H になります。そうでない場合は、内部のプルダウ ン・デバイスにより、PGピンは L になります。グリッチの発生 を防ぐため、上側と下側のしきい値には、どちらも1.2%のヒス テリシスが含まれています。 PGピンは、以下のフォルト状態の間も自動的に L になりま す。それは、EN/UVピンの電圧が 1Vより低い、INTVCC が低 下しすぎている、VIN が低すぎる、サーマル・シャットダウンが 発生しているというフォルト状態です。 同期 低リップルのBurst Mode 動作を選択するには、SYNCピン を0.4Vより低い電圧に接続します （これはグランドまたは ロジック L の出力のいずれでもかまいません）。LT8614の 発振器を外部周波数に同期させるには、 （デューティ・サイ クルが 20% ∼ 80%の）方 形 波をSYNCピンに接 続します。 方形波の振幅には、0.4Vより低い谷と2.4Vより高い山 （最 大 6V） が必要です。 LT8614は外部クロックに同期しているときは低出力負荷で Burst Mode 動作に入らず、代わりにパルスをスキップしてレ ギュレー ションを維 持します。LT8614は200kHz ∼ 3MHz の範 囲にわたって同期させることができます。RT 抵 抗は、 LT8614のスイッチング周波数を最低同期入力以下に設定す るように選択します。たとえば、同期信号が 500kHz 以上にな る場合は、 （スイッチング周波数が）500kHzになるようにRT を 選択します。スロープ補償はRT の値によって設定され、低調 波発振を防ぐのに必要な最小スロープ補償はインダクタのサ イズ、入力電圧、および出力電圧によって決まります。同期周 波数はインダクタの電流波形のスロープを変えないので、イン 8614fa 18 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 アプリケーション情報 ダクタが RT で設定される周波数での低調波発振を防ぐのに 十分な大きさであれば、スロープ補償は全同期周波数で十分 です。 アプリケーションによっては、LT8614 がパルス・スキップ・ モードで 動 作 することが 望ましいことがあります。Burst Mode 動 作と大きく異 なる点 が 2つあるからです。1つ目 は、クロックが常時動作していて、すべてのスイッチング・サ イクルがクロックに同期していることです。2つ目は、Burst Mode 動作よりも軽い出力負荷で最大スイッチング周波数 に達することです。これら2つの違いが生じる代償として、 静止電流が増加します。パルス・スキップ・モードをイネー ブルするには、SYNCピンをロジック出力またはINTVCCピ ンに接続して H レベルにします。 フロート状態にすることができる場合で、ENピンが （ロジック 信号によって、あるいはVIN に接続されているために）H に 保持されていると、LT8614のSWピンを介してLT8614の内部 回路に暗電流が流れます。このことは、システムがこの状態で 数 μAに耐えられる場合は許容できます。ENピンを接地して いる場合、SWピンの電流は1µA 近くまで減少します。ただし、 出力を高く保持した状態でVIN ピンを接地すると、ENピンの 状態に関係なく、出力からSWピンおよび VIN ピンを通って、 LT8614 内部の寄生ボディ・ダイオードに電流が流れる可能性 があります。入力電圧が印加されている場合にのみLT8614 が動作し、短絡入力や逆入力に対しては保護するVIN ピンと EN/UVピンの接続を図 4に示します。 LT8614は、SYNCピンの信号には関係なく、強制連続モー ドでは動作しません。SYNCピンは決してフロート状態には しないでください。 D1 VIN VIN LT8614 EN/UV GND 短絡入力と逆入力に対する保護 8614 F04 LT8614は、出力の短絡に耐えることができます。出力短絡 状態や出力電圧低下状態時の保護のため、いくつかの機 能が使用されています。1つ目は、インダクタ電流制御を維 持するために、出力が設定値より低い間はスイッチング周 波数が折り返されることです。2つ目は、インダクタ電流が 安全なレベルを超えた場合は、インダクタ電流が安全なレ ベルに減少する時点まで上側スイッチのスイッチングが遅 れるように、下側スイッチの電流がモニタされることです。 周波数フォールドバック動作は、以下に示すようにSYNCピ ンの状態に依存します。SYNCピンが L の場合は、スイッチ ング周波数が低下すると同時に、出力電圧が設定レベルよ り低くなります。SYNCピンをクロック信号源または H に接 続すると、LT8614は設定周波数に留まってフォールドバッ クは発生せず、インダクタ電流が安全なレベルを超えた場 合にのみスイッチング速度を低下させます。 LT8614に入力が加わっていないときに出力が高く保たれるシ ステムでは、考慮すべき状況がもう1つあります。その状況が 発生する可能性があるのは、バッテリや他の電源が LT8614 の出力とダイオードOR 接続されている、バッテリ充電アプリ ケーションやバッテリ・バックアップ・システムです。VIN ピンを 図 4. 逆入力保護 高温に関する検討事項 周囲温度が高めの場合は、プリント回路基板のレイアウト に注意して、LT8614 が十分放熱できるようにします。パッ ケージ底面のグランド・ピンはグランド・プレーンに半田付 けする必要があります。このグランドは、サーマル・ビアを 使用して、下にある広い銅層に接続してください。これらの 層は、LT8614 が発生する熱を放散します。ビアを追加する と、熱抵抗をさらに減らすことができます。周囲温度が最 大接合部温度の定格に近づくにつれ、最大負荷電流をディ レーティングします。LT8614 内部の電力損失は、効率の測 定結果から全電力損失を計算し、それからインダクタの損 失を減じることによって推定することができます。ダイ温度 は、LT8614の電力損失に、接合部から周囲までの熱抵抗 を掛けて計算します。LT8614は、安全な接合部温度を超え ると、スイッチングを停止してフォルト状態を示します。 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 19 LT8614 標準的応用例 5V/4A 降圧コンバータ VIN 5.8V TO 42V 4.7µF EN/UV VIN1 1µF 0603 GND1 1µF 0603 GND2 LT8614 PG 10nF VIN2 SYNC/MODE TR/SS BST 0.1µF 4.7µH 1µF 4.7pF 1M FB INTVCC 41.2k VOUT 5V 4A SW BIAS RT 243k GND fSW = 1MHz L: IHLP2525CZ-01 47µF 1210 X7R 8614 TA08 3.3V/4A 降圧コンバータ VIN 4.1V TO 42V 4.7µF VIN1 1µF 0603 EN/UV GND1 PG 10nF VIN2 GND2 LT8614 SYNC/MODE TR/SS BST 0.1µF 4.7µH VOUT 3.3V 4A SW BIAS 1µF 4.7pF 1M FB INTVCC 41.2k 1µF 0603 RT 412k GND fSW = 1MHz L: IHLP2525CZ-01 47µF 1210 X7R 8614 TA05 超低 EMI の 5V/4A 降圧コンバータ VIN 5.8V TO 42V FB1 BEAD L2 6.8µH 4.7µF 1206 10µF 1210 4.7µF 1206 1µF 0603 VIN1 EN/UV GND1 PG 10nF VIN2 GND2 LT8614 SYNC/MODE TR/SS BST 0.1µF 2.2µH 4.7pF INTVCC RT VOUT 5V 4A SW BIAS 1µF 18.2k 1µF 0603 1M FB GND fSW = 2MHz FB1 BEAD: MPZ20125300A L, L2: IHLP2525CZ-01 243k 47µF 1210 X7R 8614 TA02 8614fa 20 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 標準的応用例 2MHz、5V、4A の降圧コンバータ VIN 5.8V TO 42V 4.7µF VIN1 1µF 0603 EN/UV GND1 PG 10nF VIN2 GND2 LT8614 SYNC/MODE TR/SS BST 0.1µF 2.2µH VOUT 5V 4A SW BIAS 1µF 4.7pF 1M FB INTVCC 18.2k 1µF 0603 RT 243k GND fSW = 2MHz L: IHLP2525CZ-01 47µF 1210 X7R 8614 TA03 2MHz、3.3V、4A の降圧コンバータ VIN 4.1V TO 42V 4.7µF VIN1 1µF 0603 EN/UV GND1 PG 10nF VIN2 GND2 LT8614 SYNC/MODE TR/SS BST 0.1µF 1.5µH 4.7pF INTVCC RT VOUT 3.3V 4A SW BIAS 1µF 18.2k 1µF 0603 1M FB GND fSW = 2MHz L: IHLP2020CZ-01 412k 47µF 1210 X7R 8614 TA06 8614fa 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 21 LT8614 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/ を参照してください。 UDC Package 18-Lead Plastic QFN (3mm × 4mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1956 Rev B) Exposed Pad Variation AA 0.055 BSC 0.70 ±0.05 3.50 ±0.05 2.10 ±0.05 1.50 REF 0.770 BSC 0.220 ±0.05 0.356 ±0.05 0.400 ±0.05 PACKAGE OUTLINE 0.25 ±0.05 0.50 BSC 2.50 REF 3.10 ±0.05 4.50 ±0.05 RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS APPLY SOLDER MASK TO AREAS THAT ARE NOT SOLDERED 3.00 ±0.10 0.75 ±0.05 1.50 REF PIN 1 ID 0.12 × 45° 0.40 ±0.10 1 PIN 1 TOP MARK (NOTE 5) 4.00 ±0.10 0.220 ±0.05 2.127 ±0.10 2 2.50 REF 0.770 BSC 0.356 ±0.05 0.400 ±0.05 (UDC18) QFN 1213 REV B 0.200 REF 0.00 – 0.05 R = 0.110 TYP 0.25 ±0.05 0.50 BSC BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD 注記： 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 0.15mm を超えないこと 5. 灰色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 8614fa 22 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT8614 改訂履歴 REV 日付 A 03/14 概要 パッケージの説明を明確化 「アプリケーション情報」を明確化 応用例の構成要素を明確化 パッケージ図のRevバージョンを明確化 「関連製品」 リストを明確化 ページ番号 2 13 20、21、24 22 24 8614fa リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は 一切負いません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料は あくまでも参考資料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。 23 LT8614 標準的応用例 12V/4A 降圧コンバータ VIN 12.8V TO 42V 4.7µF VIN1 1µF 0603 EN/UV GND1 PG 10nF VIN2 GND2 LT8614 SYNC/MODE TR/SS BST 0.1µF 4.7µH VOUT 12V 4A SW BIAS 1µF 4.7pF 1M FB INTVCC 41.2k 1µF 0603 RT 47µF 1210 88.7k GND fSW = 1MHz L: IHLP2525CZ-01 8614 TA04 2MHz、1.8V、4A の降圧コンバータ VIN 3.4V TO 22V (42V TRANSIENT) 4.7µF VIN1 1µF 0603 EN/UV GND1 PG 10nF VIN2 GND2 LT8614 SYNC/MODE TR/SS BST SW BIAS 1µF 18.2k INTVCC RT FB 1µF 0603 0.1µF 1µH EXTERNAL SOURCE >3.1V OR GND GND fSW = 2MHz L: IHLP2020CZ-01 VOUT 1.8V 4A 10pF 866k 100µF 1210 1M 8614 TA07 関連製品 製品番号 LT8610 LT8610A/ LT8610AB LT8611 LT8612 LT3971 説明 効率が 96%の42V、2.5A、2.2MHz 同期整流式マイクロパワー 降圧 DC/DCコンバータ （IQ = 2.5µA） 効率が 96%の42V、3.5A、2.2MHz 同期整流式マイクロパワー 降圧 DC/DCコンバータ （IQ = 2.5µA） 効率が 96%の42V、2.5A、2.2MHz 同期整流式マイクロパワー 降圧 DC/DCコンバータ、IQ = 2.5μAおよび入力/出力電流制限 / モニタ機能付き 効率が 96%の42V、6A、2.2MHz 同期整流式マイクロパワー 降圧 DC/DCコンバータ （IQ = 3µA） IQ = 2.8µAの38V、1.2A、2.2MHz 高効率マイクロパワー 降圧 DC/DCコンバータ LT3991 55V、1.2A、2.2MHz 高効率マイクロパワー 降圧 DC/DCコンバータ （IQ = 2.8µA） LT3970 40V、350mA、2.2MHz 高効率マイクロパワー 降圧 DC/DCコンバータ （IQ = 2.5µA） LT3990 62V、350mA、2.2MHz 高効率マイクロパワー 降圧 DC/DCコンバータ （IQ = 2.5µA） 注釈 VIN：3.4V ∼ 42V、VOUT(MIN) = 0.97V、IQ = 2.5μA、 ISD < 1μA、MSOP-16E パッケージ VIN：3.4V ∼ 42V、VOUT(MIN) = 0.97V、IQ = 2.5μA、 ISD < 1μA、MSOP-16E パッケージ VIN：3.4V ∼ 42V、VOUT(MIN) = 0.97V、IQ = 2.5μA、 ISD < 1μA、3mm 5mm QFN-24 パッケージ VIN：3.4V ∼ 42V、VOUT(MIN) = 0.97V、IQ = 2.5μA、 ISD < 1μA、3mm 6mm QFN パッケージ VIN：4.2V ∼ 38V、VOUT(MIN) = 1.21V、IQ = 2.8μA、 ISD < 1μA、3mm 3mm DFN-10および MSOP-10E パッケージ VIN：4.2V ∼ 55V、VOUT(MIN) = 1.21V、IQ = 2.8μA、 ISD < 1μA、3mm 3mm DFN-10および MSOP-10E パッケージ VIN：4.2V ∼ 40V、VOUT(MIN) = 1.21V、IQ = 2.5μA、 ISD < 1μA、3mm 2mm DFN-10および MSOP-10 パッケージ VIN：4.2V ∼ 62V、VOUT(MIN) = 1.21V、IQ = 2.5μA、 ISD < 1μA、3mm 3mm DFN-10および MSOP-6E パッケージ 8614fa 24 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 03-5226-7291 ● FAX 03-5226-0268 ● www.linear-tech.co.jp/LT8614 LT 0314 REV A • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2013