LT3682 1Aマイクロパワー降圧 スイッチング・レギュレータ 特長 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 概要 広い入力範囲： 3.6V∼36V動作 過電圧ロックアウトにより、60Vまでの過渡電圧に 対してデバイスを保護 出力電流：1A 低リップルのBurst Mode®動作 12VINから3.3VOUTへ変換時IQ =75μA 出力リップル＜15mVP-P 調整可能なスイッチング周波数：250kHz∼2.2MHz 短絡保護 300kHz∼2.2MHzの範囲で同期可能 帰還リファレンス電圧：0.8V 出力電圧：0.8V～20V ソフトスタート機能 パワーグッド・フラグ 熱特性が改善された3mm×3mmの小型12ピン DFNパッケージ LT ®3682は、36Vまでの入力電圧を使用可能な可変周波数 （250kHz∼2.2MHz）モノリシック降圧スイッチング・レギュ レータです。高効率の0.5Ωスイッチに加え、昇圧ダイオード、必 要な発振器、制御回路、 ロジック回路を1個のチップに搭載し ています。電流モード方式を採用することにより、高速過渡応 答を実現し、優れたループ安定性が得られます。 また、SYNC ピンにより、 デバイスを外部クロックに同期可能で、低リップル Burst Mode動作と標準のPWM動作のいずれかを選択できま す。 低リップルBurst Mode動作は、標準的なアプリケーションにお いて出力リップルを15mV以下に保ちながら、低出力電流で高 効率を維持します。 シャットダウンによって消費電流を1μA以 下まで低減するとともに、RUN/SSピンの抵抗とコンデンサに よって出力電圧ランプを制御します （ソフトスタート）。パワー グッド・フラグは、VOUTが設定された出力電圧の90%に達した ことを知らせます。保護回路はパワースイッチと外付けショット キー・キャッチ･ダイオードを流れる電流を検知して、 デバイス を短絡状態に対して保護します。 また、周波数フォールドバッ クとサーマル･シャットダウンにより、 さらにデバイスを保護し ます。 アプリケーション 車載バッテリの安定化 ■ 車載エンターテインメント･システム ■ 産業用電源 ■ 携帯機器の電源 ■ 分配電源の安定化 ■ LT3682は露出パッド付きの12ピン3mm 3mm DFNパッケー ジで供給されるので、熱抵抗を低く抑えることができます。 、LT、LTCおよびLTMはリニアテクノロジー社の登録商標です。 Burst Modeはリニアテクノロジー社の商標です。 他の全ての商標はそれぞれの所有者に所有権があります。 標準的応用例 5V降圧コンバータ 効率 VOUT 5V 0.9A, VIN ≥ 6.9V 1A, VIN ≥ 12V VIN 6.9V TO 36V TRANSIENT TO 60V BD VIN RUN/SS BOOST 0.22µF VC 2.2µF RT 16.2k 40.2k 470pF 10µH LT3682 SW PG DA SYNC FB GND PGND 536k 102k f = 800kHz VOUT = 3.3V 80 70 60 10µF 3682 TA01 VOUT = 5V 90 EFFICIENCY (%) ON OFF 100 50 VIN = 12V L = 10µH f = 800 kHz 0 0.2 0.4 0.6 LOAD CURRENT (A) 0.8 1 3682 TA01b 3682f 1 LT3682 絶対最大定格 ピン配置 （Note 1） VIN、RUN/SSの電圧 (Note 2) ................................................ 60V BOOSTピンの電圧 ............................................................... 50V SWピンを超えるBOOSTピンの電圧 .................................... 30V FB、RT、VCの電圧 .................................................................... 5V SYNC .................................................................................... 20V BDとPGの電圧 ..................................................................... 30V 動作接合部温度範囲 (Note 3および6) LT3682E ..........................................................−40℃～125℃ LT3682I ...........................................................−40℃～125℃ 保存温度範囲....................................................−65℃～150℃ TOP VIEW VC 1 12 VIN FB 2 11 SYNC PG 3 GND 4 BD 5 BOOST 6 13 10 RT 9 RUN/SS 8 SW 7 DA DD PACKAGE 12-LEAD (3mm × 3mm) PLASTIC DFN θJA = 43°C/W EXPOSED PAD (PIN 13) IS PGND, 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 LT3682EDD#PBF LT3682EDD#TRPBF LFDW 12-Lead (3mm × 3mm) Plastic DFN –40°C to 125°C LT3682IDD#PBF LT3682IDD#TRPBF LFDW 12-Lead (3mm × 3mm) Plastic DFN –40°C to 125°C より広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社へお問い合わせください。 *温度等級は出荷時のコンテナのラベルで識別されます。 鉛ベースの非標準仕上げの製品の詳細については、弊社へお問い合わせください。 鉛フリー製品のマーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。 テープアンドリールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/ をご覧ください。 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値。注記がない限り、VIN = 10V、VRUN/SS = 10V、VBD = 3.3V。 （Note 3） PARAMETER CONDITIONS Minimum Operating Voltage VBD = 3.3V VBD < 3.0V VIN Overvoltage Lockout MIN l l l 36 TYP MAX UNITS 3.4 3.4 3.6 4.3 V V 39 41 V Quiescent Current from VIN VRUN/SS = 0.2V VRUN/SS = 10V, VBD = 3.3V, Not Switching VRUN/SS = 10V, VBD = 0V, Not Switching l 0.01 35 90 0.5 60 160 µA µA µA Quiescent Current from BD Pin VRUN/SS = 0.2V VRUN/SS = 10V, VBD = 3.3V, Not Switching VRUN/SS = 10V, VBD = 0V, Not Switching l 0.01 55 0 0.5 100 5 µA µA µA 2.8 3 V 800 800 808 812 mV mV 5 80 nA 0.001 0.005 %/V Minimum BD Pin Voltage Feedback Voltage l FB Pin Bias Current (Note 4) FB Pin Voltage = 800mV FB Voltage Line Regulation 3.6V < VIN < 36V Error Amp gm IVC = ±1.5µA Error Amp Voltage Gain l 792 780 430 μS 1300 V/V 3682f 2 LT3682 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値。注記がない限り、VIN = 10V、VRUN/SS = 10V、VBD = 3.3V。 （Note 3） PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS VC Source Current 50 µA VC Sink Current 50 µA 1.25 A/V VC Pin to Switch Current Gain VC Switching Threshold 0.5 VC Clamp Voltage Switching Frequency 0.6 0.7 2 RRT = 8.06kΩ RRT = 29.4kΩ RRT = 158kΩ 1.98 0.9 225 Minimum Switch Off-Time l Switch Current Limit (Note 7) SYNC = 0V SYNC = 3.3V or Clocked Switch VCESAT ISW = 1A 1.45 1.18 2.2 1 250 2.42 1.1 275 MHz MHz kHz 130 210 ns 1.7 1.4 2 1.66 A A 460 DA Pin Current to Stop OSC mV 1.6 1.95 A VSW = 0V, VIN = 60V 0.01 1 µA Boost Schottky Diode Voltage Drop IBSD = 50mA 720 850 mV Boost Schottky Diode Reverse Leakage VSW = 10V, VBD = 0 0.1 1 µA 1.7 2.5 V 10.5 17.5 mA 12 20 µA Switch Leakage Current 1.25 V V Minimum Boost Voltage (Note 5) l BOOST Pin Current ISW = 0.5A RUN/SS Pin Current VRUN/SS = 10V RUN/SS Input Voltage High 2.5 V RUN/SS Input Voltage Low PG Leakage Current VPG = 5V 0.1 PG Sink Current VPG = 0.4V PG Threshold as % of VFB Measured at FB pin. FB Pin Voltage Rising PG Threshold Hysteresis Measured at FB Pin 100 1000 88% 90% SYNC Threshold Voltage 300 550 SYNC Input Frequency 0.3 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：VINピンとRUN/SSピンの絶対最大電圧は、 繰り返さない1秒間のトランジェントの場合 は60V、連続動作では36Vである。 Note 3：LT3682Eは0℃～125℃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℃～125℃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。LT3682Iは−40℃～125℃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。 l 0.2 V 1 µA µA 92% 12 V mV 800 mV 2.2 MHz Note 4：バイアス電流はFBピンから流れ出す。 Note 5：これはスイッチが完全に飽和するのを保証するのに必要な、 昇圧コンデンサの両端の 最小電圧である。 Note 6：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。過温度保護がアクティブなとき、接合部温度は最大動作接合部温度を超 える。規定された最大動作接合部温度を超えた動作が継続すると、 デバイスの信頼性を損な うおそれがある。 Note 7：電流制限は設計および静的テストとの相関によって保証されている。 高いデューティ・ サイクルではスロープ補償により電流制限が低下する。 3682f 3 LT3682 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 効率(VOUT = 3.3V、SYNC = 0V) 90 VIN = 12V 80 VIN = 12V 80 80 VIN = 34V 50 40 VIN = 24V 60 50 VIN = 34V 40 VIN = 24V 30 30 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1000 L = 10µH f = 800kHz 10 0.1 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 50 0.01 40 VIN = 12V VOUT = 3.3V L = 10µH f = 800kHz 20 10 0.1 1000 1 無負荷時電源電流 100 LOAD CURRENT (mA) 3682 G03 無負荷時電源電流 最大負荷電流 1.75 1000 VOUT = 3.3V CATCH DIODE: DIODES, INC. B150 VIN = 12V VOUT = 3.3V 900 100 SUPPLY CURRENT (µA) 800 80 60 40 INCREASED SUPPLY CURRENT DUE TO CATCH DIODE LEAKAGE AT HIGH TEMPERATURE 500 400 300 200 20 TYPICAL 1.5 700 600 1.25 1 0.75 MINIMUM 0.5 SYNC = 0V SYNC = 3.3V 100 0 0 5 10 15 20 25 30 INPUT VOLTAGE(V) 35 0 −50 −25 40 0 25 50 75 TEMPERATURE(°C) 100 3682 G04 最大負荷電流 TYPICAL MINIMUM 0.25 SYNC = 0V SYNC = 5V 5 10 15 20 25 30 INPUT VOLTAGE (V) TYPICAL 35 40 3682 G07 15 20 25 30 INPUT VOLTAGE (V) 1 0.75 MINIMUM 0.25 SYNC = 0V SYNC = 5V 8 10 12 35 40 TYPICAL 1.5 0.5 VOUT = 5V L = 10µH f = 800kHz 10 最大負荷電流 LOAD CURRENT (A) LOAD CURRENT (A) LOAD CURRENT (A) 0.75 5 1.75 1.25 1 0 3682 G06 最大負荷電流 1.5 0.5 0.25 125 VOUT = 3.3V L = 10µH f = 800kHz 3682 G05 1.5 1.25 0.001 1000 10 3682 G02 3682 G01 120 0.1 60 LOAD CURRENT (A) 10 0.1 70 30 20 L = 10µH f = 800kHz 20 SUPPLY CURRENT (µA) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 60 1 90 70 70 EFFICIENCY (%) 効率(VOUT = 3.3V、SYNC = 0V) 100 POWER LOSS(W) 効率(VOUT = 5V、SYNC = 0V) 90 14 16 INPUT VOLTAGE (V) 1.25 1 0.75 MINIMUM VOUT = 5V L = 4.7µH f = 2MHz 18 0.50 20 3682 G08 0.25 SYNC = 0V SYNC = 3.3V 0 5 10 VOUT = 1.8V L = 10µH f = 500kHz 15 20 25 30 INPUT VOLTAGE (V) 35 40 3682 G09 3682f 4 LT3682 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 スイッチ電流制限 （SYNCピンは接地） スイッチ電流制限 1.9 1.3 SYNC > 0.8V OR CLOCKED 0.9 0.7 600 1.5 1.3 VOLTAGE DROP (mV) 1.5 1.1 DC = 10% 1.7 SYNC < 0.3V SWITCH CURRENT LIMIT (A) SWITCH CURRENT LIMIT (A) 1.7 0.5 スイッチの電圧降下 700 1.9 DC = 90% 1.1 0.9 40 60 DUTY CYCLE (%) 20 80 0.5 −50 100 −25 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) 3682 G10 BOOSTピンの電流 100 帰還電圧 15 10 1.25 1.10 800 FREQUENCY (MHz) 20 0.5 0.75 1 SWITCH CURRENT (A) RRT = 29.4k 1.15 25 0.25 スイッチング周波数 1.20 810 FEEDBACK VOLTAGE (mV) BOOST PIN CURRENT (mA) 0 3682 G12 790 1.05 1 0.95 0.90 780 5 0.85 0 0.25 0.5 0.75 1 SWITCH CURRENT (A) 770 −50 1.25 −25 0 25 50 75 TEMPERATURE(°C) 3682 G13 100 0.80 −50 125 −25 0 25 50 75 TEMPERATURE(°C) 100 3682 G14 周波数フォールドバック スイッチの最小オン時間 RRT = 29.4k 125 3682 G15 ソフトスタート 120 2 1.8 800 600 400 200 100 SWITCH CURRENT LIMIT (A) MINIMUM SWITCH ON TIME (ns) 1000 FREQUENCY (kHz) 200 0 125 30 1200 300 3682 G11 35 0 400 100 0.7 0 500 80 60 40 20 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 FB PIN VOLTAGE (mV) 3682 G16 0 −50 −25 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) 100 125 3682 G17 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 RUN/SS PIN VOLTAGE (V) 3 3.5 3682 G18 3682f 5 LT3682 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 昇圧ダイオードの順方向電圧 1.4 10 1.2 8 6 4 2 50 40 1 0.8 0.6 0.4 0 5 10 15 20 25 30 RUN/SS PIN VOLTAGE (V) 35 0 40 0 0.25 0.5 0.75 BOOST DIODE CURRENT (A) 3682 G19 4.5 6 4 3.5 3 10 100 LOAD CURRENT (mA) 5 VOUT = 5V L = 10µH f = 800kHz 30 30 VIN (V) VIN (V) 35 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 LOAD CURRENT(A) 5 1000 3682 G25 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 LOAD CURRENT(A) VC電圧 2 TA = 85˚C 25 20 5 1 3682 G24 TA = 25˚C VOUT = 5V L = 4.7µH f = 2MHz SYNC =5V 10 1 VOUT = 3.3V L = 10µH f = 800kHz SYNC = 3.3V 2.5 15 VOUT = 5V L = 10µH f = 800kHz SYNC = 5V TA = 25˚C 10 最大周波数での最大VIN 35 5 20 3682 G23 40 10 TA = 85˚C 25 15 40 15 3682 G21 30 最大周波数での最大VIN TA = 25˚C 200 最大周波数での最大VIN 5.5 4 1000 TA = 85˚C −100 0 100 FB PIN ERROR VOLTAGE (mV) 35 3682 G22 20 −30 40 4.5 VOUT = 3.3V L = 10µH f = 800kHz 25 −20 −60 −200 1 VIN (V) INPUT VOLTAGE (V) INPUT VOLTAGE (V) 5 1 0 −10 最小入力電圧 6.5 2 20 10 3682 G20 最小入力電圧 2.5 30 −40 −50 0.2 VC VOLTAGE (V) 0 誤差アンプの出力電流 60 VC PIN CURRENT (µA) BOOST DIODE Vf (V) RUN/SS PIN CURRENT (µA) RUN/SSピンの電流 12 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 LOAD CURRENT(A) CURRENT LIMIT CLAMP 1.5 1 SWITCHING THRESHOLD 0.5 1 3682 G26 0 −50 −25 0 25 50 75 TEMPERATURE(°C) 100 125 3682 G27 3682f 6 LT3682 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 スイッチング波形；Burst Mode パワーグッド・スレッショルド THRESTHOLD VOLTAGE (%) 95 VSW 5V/DIV 90 IL 0.2A/DIV VOUT 20mV/DIV 85 80 5µs/DIV 70 −50 −25 0 25 50 75 TEMPERATURE(°C) 100 3682 G29 VIN = 12V; FRONT PAGE APPLICATION ILOAD = 5mA 125 3682 G28 スイッチング波形；最大周波数の 連続動作 スイッチング波形；Burst Modeから 最大周波数への移行 VSW 5V/DIV VSW 5V/DIV IL 0.5A/DIV IL 0.2A/DIV VOUT 20mV/DIV VOUT 20mV/DIV 1µs/DIV VIN = 12V; FRONT PAGE APPLICATION ILOAD = 55mA 3682 G30 1µs/DIV 3682 G31 VIN = 12V; FRONT PAGE APPLICATION ILOAD = 500mA 3682f 7 LT3682 ピン機能 V（ ：VCピンは内部誤差アンプの出力です。 このピンの C ピン1） SW （ピン8） ：SWピンは内部パワースイッチの出力です。 このピ 電圧がピーク・スイッチ電流を制御します。制御ループを補償 するため、RCネットワークをこのピンからグランドに接続しま す。 ンは、 インダクタ、 キャッチ・ダイオードおよび昇圧コンデンサに 接続します。 FB（ピン2） ：LT3682はそのFBピンを0.8Vに安定化します。帰 ドにするのに使います。 グランドに接続するとLT3682がシャッ トダウンします。通常動作時は2.5V以上の電圧に接続します。 RUN/SSはソフトスタート機能も提供します。詳細については、 「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。 還抵抗分割器のタップをこのピンに接続します。 PG（ピン3） ：PGピンは内部コンパレータのオープン・コレクタ 出力です。PGはFBピンが最終安定化電圧の10%以内に入る まで L に保たれます。PG出力はVINが最小入力電圧を超え、 RUN/SSが H のとき有効です。 GND（ピン4 ） ：GNDピンは全ての内部回路のグランドです。 ローカルGNDプレーンに直接接続します。 BD （ピン5） ：このピンは昇圧ショットキー・ダイオードのアノー ドに接続されています。 また、BDは電流をLT3682の内部レ ギュレータに供給します。 BOOST （ピン6） ：このピンは入力電圧より高いドライブ電圧を 内蔵バイポーラNPNパワースイッチに与えるのに使います。 BOOSTとSWの間にコンデンサ （標準0.22μF） を接続します。 DA （ピン7） ：キャッチ・ダイオード （ブロック図のD1） のアノード をこのピンに接続します。 内部回路はキャッチ・ダイオードを通 して電流を検出し、極端な状況では周波数フォールドバック を与えます。 RUN/SS （ピン9） ：RUN/SSピンはLT3682をシャットダウン・モー R（ピン 10） ：発振器抵抗用入力。 このピンからグランドに抵抗 T を接続してスイッチング周波数を設定します。 SYNC（ピン11） ：これは外部クロック同期入力です。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。 パルス・スキップ・モード動作には0.8V以上の電圧に接続 します。 同期させるにはクロック・ソースに接続します。 クロック のエッジの立上り時間と立下り時間は1μsより速くします。最 大負荷電流は選択されたモードに依存することに注意してく ださい。詳細については 「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。 VIN （ピン12） ：VINピンはLT3682の内部レギュレータおよび内 部パワースイッチに電流を供給します。 このピンはローカルに バイパスする必要があります。 露出パッド （ピン13） ：PGND。 これは、 キャッチ・ダイオードのア ノードがDAピンに接続されているとき、 キャッチ・ダイオードに よって使われる電力グランドです。露出パッドはPCBに半田付 けする必要があります。 3682f 8 LT3682 ブロック図 VIN 12 VIN C1 – + OVLO INTERNAL 0.8V REF THERMAL SHUTDOWN SLOPE COMP R 10 OUT RT OSCILLATOR 250kHz-2.2MHz OUTB RT 11 9 3 SYNC RUN/SS SYNC PG ERROR AMP 4 2 R2 BOOST Q SW FB 6 L1 8 VOUT C2 D1 DISABLE VC CLAMP 5 C3 DA + – + – 0.720V GND S BURST MODE DETECT SOFT START + – BD VC 7 1 CC 13 PGND RC CF R1 3682 BD 3682f 9 LT3682 動作 LT3682は固定周波数の電流モード降圧レギュレータです。 RTによって周波数が設定される発振器により、RSフリップ・フ ロップがイネーブルされ、 内部のパワースイッチがオンします。 アンプおよびコンパレータはV INピンとSWピンの間を流れる 電流を検出し、 この電流がVCの電圧によって決まるレベルに 達するとスイッチをオフします。誤差アンプはFBピンに接続さ れた外部抵抗分割器を通して出力電圧を測定し、V Cピンを サーボ制御します。誤差アンプの出力が増加すると出力に供 給される電流が増加します。誤差アンプの出力が減少すると 供給される電流が減少します。VCピンのアクティブ・クランプ によって電流制限が行われます。VCピンはRUN/SSピンの電 圧にもクランプされます。 ソフトスタートは外付けの抵抗とコン デンサを使ってRUN/SSピンに電圧ランプを発生させて実現 します。 このバイア 内部レギュレータが制御回路に電力を供給します。 ス・レギュレータは通常VINピンから電力供給を受けますが、 3Vを超える外部電圧にBDピンが接続されると、 バイアス電力 は外部ソース （通常は安定化された出力電圧）から供給され ます。 これにより、効率が改善されます。RUN/SSピンを使って LT3682をシャットダウンすると、 出力が切断され、入力電流が 1μA以下に減少します。 スイッチ・ドライバは入力またはBOOSTピンのどちらかで動作 します。外付けのコンデンサと内部昇圧ダイオードを使って、 入力電源より高い電圧をBOOSTピンに発生させます。 これに より、 ドライバは内部バイポーラNPNパワースイッチを完全に 飽和させ、高い効率で動作させることができます。 効率をさらに上げるため、LT3682は軽負荷状態では自動的に Burst Mode動作に切り替わります。 バーストとバーストの間で は、 出力スイッチの制御に関連した全ての回路がシャットダウ ンし、標準的アプリケーションでは入力電源電流が75μAに減 少します。 FBピンの電圧が低いと発振器はLT3682の動作周波数を下 げます。 この周波数フォールドバックは起動時および過負荷状 態の出力電流を制御するのに役立ちます。 内部回路がキャッチ・ダイオードを流れる電流をDAピンを介 してモニタし、 この電流が高すぎると （公称1.6Aより上）、新し いスイッチ・パルスの発生を遅らせます。 また、 このメカニズム は、短絡および過負荷状態の間インダクタを流れる電流を制 御して、 デバイスを保護します。 FBピンが安定化電圧値の90%になるとトリップするパワー グッド・コンパレータがLT3682には備わっています。PG出力は オープン・コレクタ・トランジスタで、 出力が安定化しているとき オフしているので、外部抵抗によりPGピンを H に引き上げる ことができます。LT3682がイネーブルされていてVINが最小入 力電圧を超えているときパワーグッドは有効です。 LT3682は過電圧保護機能を備えており、VINが標準39V（最 小36V） を超えるとスイッチングをディスエーブルします。 スイッ チングがディスエーブルされると、LT3682は最大60Vまでの過 渡入力電圧に安全に耐えることができます。 3682f 10 LT3682 アプリケーション情報 FB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っ てプログラムします。次式に従って抵抗の値を選択します。 V R1= R2 OUT − 1 0.8 V 下がり、損失電圧が大きくなることです。与えられたアプリケー は次のよう ションの最高許容スイッチング周波数（f SW(MAX)） に計算することができます。 fSW(MAX ) = 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%の抵抗を推奨します。 スイッチング周波数の設定 LT3682には固定周波数PWMアーキテクチャが使われてお り、RTピンからグランドに接続した抵抗を使って250KHz∼ 2.2MHzの範囲でスイッチングするようにプログラムすることが できます。望みのスイッチング周波数に必要なRTの値を図1に 示します。 スイッチング周波数（MHz） RTの値（kΩ） 0.25 158 0.3 127 0.4 90.9 0.5 71.5 0.6 57.6 0.7 47.5 0.8 40.2 0.9 34 1.0 29.4 1.2 22.6 1.4 18.2 1.6 14.7 1.8 12.1 2.0 9.76 2.2 8.06 図1． スイッチング周波数とRTの値 動作周波数のトレードオフ 動作周波数の選択には、効率、部品サイズ、最小損失電圧、 お よび最大入力電圧の間のトレードオフが必要です。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うことが できることです。不利な点は、効率が下がり、最大入力電圧が VOUT + VD tON(MIN)( VIN − VSW + VD ) ここで、V INは標準入力電圧、V OUTは出力電圧、V Dはキャッ チ・ダイオードの電圧降下（約0.5V）、VSWは内部スイッチの電 圧降下（最大負荷で約0.5V） です。 この式は、高いVIN/VOUT 比を安全に実現するには、 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。 また、 「 入力電圧範囲」のセクショ ンで示されているように、 周波数を下げると、損失電圧を下げ ることができます。LT3682のスイッチには有限の最小オン時 間と最小オフ時間があるため、入力電圧範囲はスイッチング 周波数に依存します。内部タイマは、 スイッチがサイクルごと に少なくともtOFF(MIN)の間オフするように強制します。 このタ イマの最大値は全温度範囲で210nsです。他方、 パワースイッ チのオフに伴う遅延はスイッチがオフできる前の最小オン時 間tON(MIN)を支配します。tON(MIN)の最大値は全温度範囲で 150nsです。最小オン時間と最小オフ時間を考慮して、達成で きる最小と最大のデューティ・サイクルは次のようになります。 DCMIN = fSW tON(MIN) DCMAX = 1− fSW tOFF(MIN) ここで、f SWはスイッチング周波数、t ON(MIN)は最小スイッチ・ オン時間（150ns）、t OFF(MIN)は最小スイッチ・オフ時間（約 210ns） です。 これらの式は、 スイッチング周波数が低下するに つれ、 デューティ・サイクルの範囲が増加することを示していま す。 スイッチング周波数の選択が適切だと、適切な入力電圧範囲 が可能になり （「入力電圧範囲」 のセクションを参照）、 インダ クタとコンデンサの値が小さく保たれます。 入力電圧範囲 最小入力電圧は、LT3682の約3.6V（VBD > 3V） の最小動作 電圧またはその最大デューティ・サイクルのどちらかによって 決まります （「動作周波数のトレードオフ」 のセクションの式を 参照）。 3682f 11 LT3682 アプリケーション情報 デューティ・サイクルによる最小入力電圧は次のとおりです。 VIN(MIN) = VOUT + VD −V +V 1− fSW tOFF(MIN) D SW ここで、VIN(MIN)は最小入力電圧、tOFF(MIN)は最小スイッチ・ オフ時間（210ns） です。 スイッチング周波数が高いほど、最小 入力電圧が増加することに注意してください。損失電圧を下 げたい場合、低いスイッチング周波数を使います。 が公称1.6Aより上だと、 キャッチ・ダイオードを流れる電流を DAピンを介してモニタしている回路が、 スイッチが再度オンす るのを妨げます。 したがって、 これらの場合、 インダクタのピー ク電流は、LT3682の最大電流リミットに、最小オン時間による ターンオフ遅延の間の追加電流オーバーシュートを加えたも のです。 IL(PEAK ) = 2A + VIN(MAX ) − VOUTOL L • tON(MIN) LT3682のアプリケーションの最大入力電圧は、 スイッチング 周波数、VINピンとBOOSTピンの絶対最大定格、 および動作 モードに依存します。LT3682は36Vまでの連続入力電圧で動 作可能です。最大60Vまでの入力電圧過渡にも安全に耐えま す。 ただし、VIN>VOVLO（39V標準） の間、LT3682はスイッチン グを停止しますので、 出力が安定化状態から外れることに注 意してください。 ここで、IL(PEAK)はピーク・インダクタ電流、VIN(MAX)は最大予 想入力電圧、Lはインダクタの値、t ON(MIN)は最小オン時間、 VOUTOLは過負荷状態の出力電圧です。 ピーク・インダクタ電 流が3.5Aを超えない限り、 これらの条件での長時間動作に耐 えるだけ十分デバイスは堅牢です。 インダクタ電流の飽和およ び過度の接合部温度により性能がさらに制限されることがあ ります。 スイッチング周波数と出力電圧が既に固定されている特定の アプリケーションでは、 そのアプリケーションの最適出力電圧 リップルを保証する最大入力電圧は、次式を適用して求める ことができます。 出力が安定化されていて、短絡、 スタートアップ、 または過負 荷が発生するおそれがなければ、 スイッチング周波数に関係 なく、VOVLOまでの入力電圧過渡を許容できます。 この場合、 LT3682は出力を安定化された状態に保つために （スイッチン グ・パルスをスキップする） パルス・スキップ動作に入る可能性 があります。 このモードでは、 出力電圧リップルとインダクタ電 流リップルが通常動作時より高くなります。 VIN(MAX ) = VD + VOUT −V +V fSW tON(MIN) D SW ここで、V IN(MAX)は最大動作入力電圧、V OUTは出力電圧、 VDはキャッチ・ダイオードの電圧降下（約0.5V）、V SWは内蔵 スイッチの電圧降下（最大負荷で約0.5V）、fSWは （RTによって 設定される） スイッチング周波数、tON(MIN)は最小スイッチ・オ ン時間（約150ns） です。 スイッチング周波数が高いほど最大動 作入力電圧が減少することに注意してください。逆に、高い入 力電圧で最適動作を実現するには、 スイッチング周波数を低 くする必要があります。 出力が起動時や短絡などの過負荷状態のときは特に注意が 必要です。 これらの場合、LT3682は大きな電流を出力負荷に ドライブして出力を安定化しようとします。 これらの事象の間、 特にスイッチが既に最小オン時間で動作している場合、 イン ダクタのピーク電流はLT3682の最大電流リミットに簡単に達 し、 さらにそれを超えることさえあります。 インダクタの谷電流 VOVLOを超え最大60Vまでの入力電圧過渡に耐えることがで きます。 ただし、 デバイスはこれらの過渡の間スイッチングを停 止するので、 出力は安定化状態から低落し、最終的には出力 コンデンサが完全に放電してしまう可能性があります。 この場 合は、VINがVOVLOより下の値に戻り、 デバイスがスイッチング を再開すると、直ちに起動状態として扱う必要があります。 インダクタの選択と最大出力電流 最初に選択するインダクタの値としては次の値が良いでしょ う。 L = ( VOUT + VD) • 1.8 fSW 3682f 12 LT3682 アプリケーション情報 ここで、fSWはMHzで表したスイッチング周波数、VOUTは出力 電圧、VDはキャッチ・ダイオードの電圧降下（約0.5V）、 ＬはμH で表したインダクタの値です。 インダクタのRMS電流定格は最大負荷電流より大きくなけれ ばならず、 その飽和電流は約30%大きくなければなりません。 高い効率を保つには、直列抵抗（DCR）が0.1Ω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します。適してい る種類とメーカーのリストを表1に示します。 フォールト状態（起動時または短絡） や高入力電圧（>30V） で 堅牢な動作を実現するには、十分大きい飽和電流を選んで、 インダクタのピーク電流が3.5Aを超えないようにします。 たとえ ば、飽和電流が2.5Aの10μFインダクタを使った、36Vの入力 電圧で動作するアプリケーションはこのようなフォールト状態 に耐えます。 特定のアプリケーションに最適なインダクタは、 この簡単な設 インダク 計ガイドで示されているものと異なることがあります。 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。実際の負荷が最大負荷電流より小さけれ ば、 インダクタの値を小さくして高いリップル電流で動作させる ことができます。 この場合、物理的に小さいインダクタを使うこ とができます。 または、DCRの小さいものを使って効率を上げ ることができます。上述の簡単な規則と異なるインダクタンス の場合、最大負荷電流は入力電圧に依存することに注意して ください。 また、 インダクタンスが低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します。最大出力電 流と不連続モード動作の詳細については、 リニアテクノロジー 社の 「アプリケーションノート44」 を参照してください。最後に、 50％を超えるデューティ・サイクルの場合（VOUT/VIN > 0.5）、 低調波発振を防ぐため最小インダクタンスが必要です。 L MIN = ( VOUT + VD) • 1.2 fSW インダクタを流れる電流は三角波で、 その平均値が負荷電流 に等しくなります。 インダクタとスイッチのピーク電流は次のと おりです。 I SW(PEAK ) = IL(PEAK ) = IOUT(MAX ) + ∆IL 2 ここで、IL(PEAK)はピーク・インダクタ電流、IOUT(MAX)は最大 出力負荷電流、ΔILはインダクタ・リップル電流です。LT3682と システムを過負荷フォールトから保護するためにLT3510はス イッチ電流を制限します。 したがって、LT3682が供給する最大 出力電流は、 スイッチ電流制限、 インダクタの値、 および入力 電圧と出力電圧に依存します。 スイッチがオフのとき、 インダクタ両端には出力電圧にキャッ チ・ダイオードの電圧降下を加えた電圧が加わります。 した がって、 インダクタのピーク・トゥ・ピーク・リップル電流は次の とおりです。 ∆IL = (1− DC) •( VOUT + VD) L • fSW ここで、fSWはLT3682のスイッチング周波数、DCはデューティ・ サイクル、Lはインダクタの値です。 出力を安定化された状態に保つには、 インダクタのピーク電 流はLT3682のスイッチ電流リミットILIMより小さくなければな りません。SYNCが接地されていると、ILIMは低デューティ・サ イクルでは少なくとも1.45Aですが、DC = 90%では1.1Aに減 少します。SYNCピンが0.8V以上に接続されているか、 または 同期させるためクロック・ソースに接続されていると、ILIMは低 デューティ・サイクルでは少なくとも1.18Aですが、DC = 90%で は0.85Aに減少します。最大出力電流は選択されたインダクタ の値の関数でもあり、SYNCピンの構成設定に依存して、以下 の式によって近似することができます。 SYNCピンが接地されていると、次のようになります。 IOUT(MAX ) = ILIM − ∆IL ∆I = 1.45A •(1− 0.24 • DC) − L 2 2 3682f 13 LT3682 アプリケーション情報 SYNCピンが0.8V以上に接続されているか、 または同期させる ためクロック・ソースに接続されている場合、次のようになりま す。 IOUT(MAX ) = ILIM − ∆IL ∆I = 1.18 A •(1− 0.29 • DC) − L 2 2 リップル電流が小さくなるようにインダクタ値を選ぶと、 スイッ チ電流リミットに近い最大出力電流が可能になります。 表1． インダクタ・メーカー VENDOR URL PART SERIES TYPE Murata www.murata.com LQH55D Open TDK www.componenttdk.com SLF7045 SLF10145 Shielded Shielded Toko www.toko.com D62CB D63CB D73C D75F Shielded Shielded Shielded Open Coilcraft www.coilcraft.com MSS7341 MSS1038 Shielded Shielded Sumida www.sumida.com CR54 CDRH74 CDRH6D38 CR75 Open Shielded Shielded Open インダクタ選択の一方法として、上述の単純な規則から始め て、利用可能なインダクタを調べ、 目標とするコストとスペー スに適合するものを選択します。次に、 これらの式を使って、 LT3682が必要な出力電流を供給できるかチェックします。 こ れらの式はインダクタ電流が連続して流れると仮定しているこ とに注意してください。I OUTがΔIL/2より小さいと不連続動作 になります。 入力コンデンサ X 7 RまたはX 5 Rタイプのセラミック・コンデンサを使って LT3682回路の入力をバイパスします。Y5Vタイプは温度や加 えられる電圧が変化すると性能が低下するので使用しないで ください。2.2μF∼10μFのセラミック・コンデンサはLT3682をバ イパスするのに適しており、容易にリップル電流に対応できま す。低いスイッチング周波数を使うと、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 高かったり、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。 これには性能がそれほど高くない電解コンデンサを使う ことができます。 降圧レギュレータには入力電源から高速の立上りと立下り を伴うパルス電流が流れます。 その結果LT3682に生じる電圧 リップルを減らし、非常に高い周波数のこのスイッチング電流 を狭いローカル・ループに閉じ込めてEMIを抑えるために入力 コンデンサが必要です。2.2μFのコンデンサはこの役目を果た しますが、 それがLT3682の近くに配置された場合に限られま す （詳細については、 「PCBレイアウト」 のセクションを参照）。2 番目の注意は、入力セラミック・コンデンサとLT3682の最大入 力電圧定格の関係に関するものです。入力のセラミック・コン デンサはトレースやケーブルのインダクタンスと結合してQの 高い （減衰しにくい）共振タンク回路を形成します。LT3682の 回路を給電中の電源に差し込むと、入力電圧に正常値の2倍 のリンギングが生じて、LT3682の電圧定格を超えるおそれが あります。詳細については、 「アプリケーションノート88」 を参照 してください。 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。 インダク タとともに、 出力コンデンサはLT3682が生成する方形波をフィ ルタして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、過渡負荷 に電流を供給してLT3682の制御ループを安定させるために エネルギーを蓄積することです。 セラミック・コンデンサの等価 直列抵抗（ESR） は非常に小さいので、最良のリップル性能を 与えます。次の値が出発点として適当です。 COUT = 50 VOUT fSW ここで、fSWの単位はMHz、COUTはμFで表した推奨出力容量 です。X5RまたはX7Rのタイプを使ってください。 この選択によ り、 出力リップルが小さくなり、過渡応答が良くなります。補償 ネットワークもループ帯域幅を保つように調整されていると、 もっと大きな値のコンデンサを使って過渡性能を改善するこ とができます。 スペースとコストを節約するため、 もっと小さな 値の出力コンデンサを使うこともできますが、過渡性能が低 下します。 「周波数補償」 のセクションを参照して、適切な保証 ネットワークを選択します。 3682f 14 LT3682 アプリケーション情報 表2． コンデンサ・メーカー VENDOR PHONE URL PART SERIES COMMENTS Panasonic (714) 373-7366 www.panasonic.com Ceramic, Polymer, Tantalum EEF Series Kemet (864) 963-6300 www.kemet.com Ceramic, Tantalum T494, T495 Sanyo (408)749-9714 www.sanyovideo.com Ceramic, Polymer, Tantalum POSCAP Murata (408)436-1300 www.murata.com Ceramic www.avxcorp.com Ceramic, Tantalum www.taiyo-yuden.com Ceramic AVX Taiyo Yuden (864)963-6300 コンデンサを選択するときは、 データシートを注意深く調べ て、動作条件（加えられる電圧や温度） での実際の容量を確 認してください。物理的に大きなコンデンサまたは電圧定格が 高いコンデンサが必要なことがあります。高性能タンタル・コン デンサや電解コンデンサを出力コンデンサに使うことができ ます。ESRが小さいことが重要ですから、 スイッチング・レギュ レータ用のものを選択します。 メーカーによってESRが規定さ れている必要があり、0.05Ω以下のものにします。 このタイプの コンデンサはセラミック・コンデンサより大きく、容量も大きくな ります。 これはESRを小さくするためコンデンサを大きくする必 要があるからです。 コンデンサ・メーカーのリストを表2に示し ます。 ダイオードの選択 キャッチ・ダイオード （ブロック図のD1） はスイッチ・オフ時間の 間だけ電流を流します。通常動作時の平均順方向電流は次 式で計算することができます。 ID( AVG) = IOUT •(1− DC) ここで、DＣはデューティ・サイクルです。公称動作に必要な電 流定格より大きな電流定格のダイオードを検討する唯一の理 由は、 出力の短絡や過負荷状態に対処するためです。短絡し た出力のワーストケースの場合、 ダイオードの平均電流は以下 の内部パラメータに依存する値に増加します。 スイッチ電流制 限、 キャッチ・ダイオード （DAピン） の電流スレッショルドおよ び最小オン時間。上述のパラメータの最大値を取ったワース トケースは次式によって与えられます。 TPS Series 1 V ID( AVG)MAX = 2A + • IN • 150ns 2 L ピーク逆電圧は、 それが過電圧保護スレッショルドより低けれ ば、 レギュレータの入力電圧に等しくなります。 この機能はVIN > OVLO（最大41V） ではスイッチをオフに保ちます。36Vの最 大動作電圧までの入力の場合、逆電圧定格が入力電圧より 大きなダイオードを使います。 最大60Vまでの入力過渡が予想 される場合、逆電圧定格が最大OVLO（41V） より高いだけの ダイオードを使います。 いくつかのショットキー・ダイオードとそ のメーカーを表3に示します。高い周囲温度で動作する場合、 逆リーク電流の小さなショットキー・ダイオードの使用を検討 してください。 可聴ノイズ セラミック・コンデンサは小さく堅牢で、非常に小さいESRを もっています。 ただし、 セラミック・コンデンサは圧電特性のた め、LT3682に使用すると問題を生じることがあります。Burst Mode動作のとき、LT3682のスイッチング周波数は負荷電流 に依存し、非常に軽い負荷ではLT3682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。LT3682はBurst Mode動作では低い電流リミットで動作す るので、 ノイズは一般に非常に静かです。 これが許容できない 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。 3682f 15 LT3682 アプリケーション情報 表3． ショットキー・ダイオード VR (V) IAVE (A) VF at 1A (mV) VF at 2A (mV) MBR0520L 20 0.5 MBR0540 40 0.5 620 MBRM120E 20 1 530 MBRM140 40 1 550 B0530W 30 0.5 B0540W 40 0.5 620 B120 20 1 500 – B130 30 1 500 gm = 420µS B140 40 1 500 B150 50 1 700 B220 20 2 500 B230 30 2 500 B140HB 40 1 DFLS240L 40 2 DFLS140 40 1.1 B240 40 2 On Semiconducor 595 Diodes Inc. LT3682 CURRENT MODE POWER STAGE gm = 1.25S 3Meg VC CF SW + PART NUMBER 周波数補償はV Cピンに接続された部品によって与えられま す。一般に、 コンデンサ （C C） と抵抗（RC） を直列にグランドに 接続して使います。 さらに、小さな値のコンデンサを並列に接 続することができます。 このコンデンサ （CF） はスイッチング周 波数のノイズをフィルタするのに使われ、位相リード・コンデン サ （CPL） が使われている場合、 または出力コンデンサのESRが 大きい場合にだけ必要です。 FB CC CPL ESR 0.8V GND RC OUTPUT R1 + POLYMER OR TANTALUM R2 OR ELECTROLITIC C1 C1 CERAMIC 3682 F02 500 510 500 Central Semiconductor CMSH1 – 40M 40 1 500 CMSH1 – 60M 60 1 700 CMSH1 – 40ML 40 1 400 CMSH2 – 40M 40 2 550 CMSH2 – 60M 60 2 700 CMSH2 – 40L 40 2 400 CMSH2 – 40 40 2 500 CMSH2 – 60 60 2 700 周波数補償 LT3682は電流モード制御を使って出力を制御します。 これに より、 ループ補償が簡素化されます。特に、LT3682は安定動 作のために出力コンデンサのESRを必要としないので、 自由に セラミック・コンデンサを使用して出力リップルを下げ、回路の サイズを小さくすることができます。図2に示されているように、 図2． ループ応答モデル ループ補償により安定性と過渡性能が決まります。補償ネット ワークの設計の最適化はアプリケーションと出力コンデンサ の種類に依存します。実際的な手法としては、 このデータシー トの回路の中の、 目的のアプリケーションに似た回路から出 発し、補償ネットワークを調整して性能を最適化します。次に、 負荷電流、入力電圧、温度など全ての動作条件にわたって安 定性をチェックします。LT1375のデータシートにはループ補償 のさらに詳細な説明が含まれており、過渡負荷を使った安定 性のテスト方法が説明されています。LT3682の制御ループの 等価回路を図2に示します。誤差アンプは出力インピーダンス が有限のトランスコンダクタンス・アンプです。変調器、 パワー スイッチおよびインダクタで構成される電源部分はVCピンの 電圧に比例した出力電流を発生するトランスコンダクタンス・ アンプとしてモデル化されます。 3682f 16 LT3682 アプリケーション情報 出力コンデンサはこの電流を積分し、V Cピンのコンデンサ （C C ） は誤差アンプの出力電流を積分するのでループに2つ のポールが生じることに注意してください。 ほとんどの場合ゼ ロが1つ必要で、出力コンデンサのESRまたはCCに直列な抵 抗RCによって生じます。 この簡単なモデルは、 インダクタの値 が大きすぎず、 ループのクロスオーバー周波数がスイッチング 周波数よりはるかに低い限り有効です。帰還分割器の両端の 位相リード・コンデンサ （C PL） によって過渡応答が改善される ことがあります。 負荷電流を300mAから650mAにステップさせ てから再度300mAに戻したときの過渡応答を図3に示します。 コンデンサから出力電力が負荷に供給されます。LT3682は1 個の低電流パルスで電力を出力に供給しますので、標準的ア プリケーションでは出力リップルが15mV以下に保たれます。 さらに、VINとBDの消費電流はスリープ時間の間それぞれ標 準で35μAと55μAに減少します。 負荷電流が無負荷状態に向 かって減少するにつれ、LT3682がスリープ・モードで動作す る時間の割合が増加し、平均入力電流が大きく低下するので 非常に低い負荷でも効率が高くなります。 （図4を参照。）高い 出力負荷（表紙のアプリケーションでは約70mA以上） では、 LT3682はRT抵抗でプログラムされた周波数で動作し、標準 的PWMモードで動作します。PWMと低リップルBurst Modeの 間の移行はシームレスで、 出力電圧を乱しません。 低消費電流が必要なければ、SYNCを H に接続してパルス・ スキップ・モードを選択します。 このモードの利点はLT3682が Burst Modeの場合よりも低い出力負荷電流で最大周波数の 標準的PWM動作に入ることです。表紙のアプリケーション回 路は、約30mAより高い出力負荷では最大周波数でスイッチン グします。SYNCが H のときLT3682が供給できる最大負荷 電流が減少します。 VOUT 100mV/DIV ILOAD 0.5A/DIV 20µs/DIV 3682 F03 図3．LT3682の過渡負荷応答 VIN = 12Vで負荷電流を300mAから650mAにステップ させたときの、3.3VOUTの標準的アプリケーション 低リップルBurst Modeとパルス･スキップ・モード LT3682は低リップルBurst Modeまたはパルス・スキップ・モー ドのどちらでも動作可能で、SYNCピンを使って選択します。 詳細については 「同期」 のセクションを参照してください。 軽負荷での効率を向上させるため、LT3682は低リップルBurst Modeで動作可能で、入力消費電流を最小に抑えながら、出 力コンデンサを適切な電圧に充電された状態に保ちます。 LT3682はBurst Mode動作の間1サイクルのバーストで電流を 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 VSW 5V/DIV IL 0.2A/DIV VOUT 20mV/DIV 5µs/DIV 3682 F04 VIN = 12V; FRONT PAGE APPLICATION ILOAD = 5mA 図4．Burst Mode動作 3682f 17 LT3682 アプリケーション情報 BOOSTピンとBDピンに関する検討事項 入力電圧より高い昇圧電圧を発生させるため、 コンデンサC3 と内部ショットキー・ダイオード （ブロック図を参照） が使われ ます。 ほとんどの場合、0.22μFのコンデンサで問題なく動作し ます。図5に昇圧回路の構成法を3つ示します。最高の効率を 得るには、BOOSTピンはSWピンより2.3V以上高くする必要 があります。3V∼8Vの出力の場合、標準回路（図5a） がベスト です。2.8V∼3Vの出力には、1μFの昇圧コンデンサを使いま す。2.5Vの出力は特殊なケースです。 なぜなら、内部昇圧ダイ オードを使って昇圧するドライブ段をサポートするのにかろう じて使えるからです。2.5Vの出力で信頼性の高いBOOSTピ ン動作を実現するには、 （ON SemiconductorのMBR0540のよ うな）優良な外部ショットキー・ダイオードと1μF昇圧コンデン さらに低い出力電圧の場合、昇 サを使います （図5bを参照）。 圧ダイオードは入力 （図5c） または2.8Vより高い別の電源に接 続することができます。BDピンの電圧が3Vより小さいと、最小 4.3Vの入力電圧が必要であることに注意してくだださい。BD をVINに結線すると最大入力電圧が25Vに下がります。電圧 の低い方の電圧源からBOOSTピンの電流とBDピンの消費 電流が供給されるので、図5aの回路の方が効率が高くなりま す。BOOSTピンとBDピンの最大電圧定格を超えないようにす ることも必要です。 前述したように、 パワーNPNスイッチのベース電流を供給する 内部BOOST回路が適切に動作するには、BOOSTコンデンサ 両端に最小2.5Vが必要です。BDピンの電圧が3Vより高い場 合、BOOSTコンデンサ両端の余分の電圧は性能を上げず、代 わりに内部BOOST回路の電力損失が増えます。BOOST回路 は妥当な大きさの電力を許容しますが、 この回路の過度の電 力損失は信頼性を損なうことがあります。信頼性の高い動作 のため、図5aの回路ではBDピンに8Vを超える電圧を使わな いでください。 もっと高い出力電圧では、BDピンを3Vより高い 別の利用可能な電源に接続するか、 またはV OUTとBDの間に ツェナー・ダイオードを使って、BDピンの電圧を3Vと8Vの間 に維持することにより、BDピンが8Vを超えないようにしてくだ さい。 前に説明したとおり、LT3682のアプリケーションの最小動作 電圧は最小入力電圧および最大デューティ・サイクルによって 制限されます。正しく起動するには、最小入力電圧が昇圧回 路によっても制限されます。入力電圧がゆっくりランプアップ するか、 出力が既に安定化している状態でRUN/SSピンを使っ てLT3682をオンする場合、昇圧コンデンサが十分充電されな いことがあります。 VOUT BD BOOST VIN VIN LT3682 C3 SW D1 DA GND PGND (5a) VOUT > 2.8Vの場合、 VOUT < 3VならばVIN(MIN) = 4.3V VOUT D2 BD BOOST VIN VIN LT3682 C3 SW D1 DA GND PGND (5b) 2.5V < VOUT < 2.8Vの場合、 VIN(MIN) = 4.3V VOUT BD BOOST VIN VIN LT3682 C3 SW D1 DA GND PGND VIN(MAX) = 25V (5c) VOUT < 2.5Vの場合、 3682 F05 図5．昇圧電圧を発生させる3つの回路 3682f 18 LT3682 アプリケーション情報 昇圧コンデンサはインダクタに蓄えられたエネルギーによって 充電されるので、昇圧回路を適切に動作させるには、回路は 何らかの最小負荷電流を必要とします。 この最小負荷は、入 力電圧、 出力電圧および昇圧回路の構成に依存します。回路 が起動した後は最小負荷電流は通常ゼロになります。起動お よび動作に必要な最小負荷電流を入力電圧の関数としてプ ロットしたものを図6に示します。 6 5.5 TO START (WORST CASE) INPUT VOLTAGE (V) 5 4.5 4 3.5 TO RUN 3 VOUT = 3.3V TA = 25˚C L = 10µH f = 800kHz 2.5 2 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1 1000 8 7.5 TO START (WORST CASE) 7 INPUT VOLTAGE (V) 多くの場合、放電した出力コンデンサがスイッチャの負荷と なるので、 スイッチャは起動できます。 プロットはVINが非常に ゆっくりランプアップするワーストケースの状態を示していま す。 もっと低い起動電圧の場合、昇圧ダイオードをVINに接続 することができます。 ただし、 この場合、入力範囲がBOOSTピ ンの絶対最大定格の半分に制限されます。軽負荷ではイン ダクタ電流は不連続になり、実効デューティ・サイクルが非常 に高くなることがあります。 このため最小入力電圧がV OUTよ り約300mV高い電圧にまで減少します。 もっと大きな負荷電 流ではインダクタ電流は連続しており、 デューティ・サイクルは LT3682の最大デューティ・サイクルによって制限されるので、 安定化を維持するにはもっと高い入力電圧が必要です。 6.5 6 ソフトスタート RUN/SSピンを使ってLT3682をソフトスタートさせることがで きるので、起動時の最大入力電流が減少します。RUN/SSピン の電圧をランプアップさせるため、 このピンは外付けのRCネッ トワークを通してドライブします。 ソフトスタート回路を使った 場合のスタートアップとシャットダウンの波形を図7に示しま す。大きなRC時定数を選択すると、 オーバーシュートなしに、 出力を安定化するのに必要な電流までピーク起動電流を減 らすことができます。RUN/SSピンが2.5Vに達したとき20μAを 供給できるように抵抗の値を選択します。 5.5 5 TO RUN VRUN 5V/DIV 4.5 4 3.5 VOUT = 5V TA = 25˚C L = 10µH f = 800kHz 3 2.5 2 1 10 100 LOAD CURRENT(mA) 1000 3682 F06 図6． 最小入力電圧は出力電圧、 負荷電流 および昇圧回路に依存する RUN 15k VRUN/SS 5V/DIV RUN/SS 0.22µF GND VOUT 5V/DIV IL 1A/DIV 5ms/DIV 3682 F07 図7．LT3682をソフトスタートさせるには 抵抗とコンデンサをRUN/SSピンに追加する 3682f 19 LT3682 アプリケーション情報 同期 低リップルBurst Mode動作を選択するには、 SYNCピンを0.3V より下に接続します （これにはグランドまたはロジックの出力 が使えます）。 があります。詳細については、 「インダクタの選択」 のセクション を参照してください。 スロープ補償がRTの値によって設定され ることに注意することも重要です。低調波を避けるには、RTに よって決まる周波数を使って最小インダクタ値を計算します。 デューティ・サイクルが20%∼80%の方形波をSYNCピンに接 続することにより、LT3682の発振器を外部周波数に同期させ ることができます。方形波の振幅は、0.3Vより下の谷と0.8Vよ り上（最大6V） の山が必要です。 短絡入力と逆入力に対する保護 過度に飽和しないようにインダクタを選択すれば、LT3682は 出力の短絡に耐えます。短絡状態で動作するとき、LT3682は 谷電流が1.6Aの標準値になるまで周波数を下げます （図8）。 LT3682に入力が加わっていないときに出力が高く保持され るシステムでは、考慮すべき状況がもう1つあります。 それは バッテリ充電アプリケーションまたはバッテリや他の電源が LT3682の出力とダイオードOR結合されているバッテリ・バック アップ・システムで発生することがあります。VINピンがフロート 状態で、RUN/SSピンが（ロジック信号によって、 またはV INに 接続されているため）H に保たれていると、SWピンを通して LT3682の内部回路に静止電流が流れます。 この状態で数mA の電流を許容できるシステムであればこれは問題ありません。 RUN/SSピンを接地すればSWピンの電流は実質的にゼロに 低下します。 ただし、 出力を高く保持した状態でVINを接地する と、 出力からSWピンおよびVINピンを通ってLT3682内部の寄 生ダイオードに大きな電流が流れる可能性があります。入力 電圧が与えられているときだけ動作し、短絡入力や逆入力に 対して保護する回路を図9に示します。 LT3682は外部クロックに同期しているときは低負荷でBurst Modeに入らず、代わりにパルスをスキップして安定化状態を 維持します。 クロック信号がSYNCに与えられるとき、 デバイスが供給でき る最大負荷電流が減少します。 LT3682は300kHz∼2.2MHzの範囲で同期させることができま す。LT3682のスイッチング周波数を最低同期入力より20%下 たとえば、 同期信号が に設定するようにRT抵抗を選択します。 360kHz以上であれば、300kHzに設定するRTを選択します。信 頼性が高く安全な動作を保証するため、出力が安定化状態 に近づいたことをPGフラグが示すときだけLT3682は同期しま す。 したがって、RT抵抗で設定された周波数で必要な出力電 流を供給するのに十分大きなインダクタの値を選択する必要 D4 MBRS140 VIN BOOST LT3682 VSW 20V/DIV 0V IL 500mA/DIV 0A BD VIN RUN/SS VC VOUT SW DA GND PGND FB BACKUP 3682 F09 2µs/DIV 3682 F08 図8．LT3682は周波数を下げて36V入力での 短絡出力に対して保護する 図9． ダイオードD4は、 出力に接続されたバックアップ 用バッテリが短絡入力によって放電するのを防ぐ。 また、逆入力から回路を保護する。 LT3682は入力が与えられているときだけ動作する 3682f 20 LT3682 アプリケーション情報 PCBのレイアウト 動作を最適化し、EMIを最小にするには、 プリント回路基板 のレイアウト時に注意が必要です。推奨部品配置とトレース、 グランド・プレーンおよびビアの位置を図10に示します。大き なスイッチング電流がLT3682のVIN、SWおよびPGNCの各ピ ン、 キャッチ・ダイオードおよび入力コンデンサ （CIN） を流れる ことに注意してください。 これらの部品が形成するループはで きるだけ小さくします。 これらの部品とインダクタおよび出力コ ンデンサ （C OUT ） は回路基板の同じ側に配置し、 それらをそ の層で接続します。GNDへの全ての接続を共通スター・グラ ンド・ポイントで行うか、 またはこれらの部品の下の切れ目の ないローカル・グランド・プレーンに直接行います。SWノード とBOOSTノードは干渉を避けるため注意してレイアウトしま す。SYNCピンを使って外部からデバイスを同期させる場合、 との干渉を避けるため、 敏感なノード （特にVC、FBおよびRT） この信号のレイアウトには注意する必要があります。最後に、 グランド・トレースが、FB、RTおよびVCの各ノードをSWノード とBOOSTノードからシールドするように、FBノードとVCノード は小さくします。 パッケージの底の露出パッド （ピン13） はヒー トシンクとして機能するので、 グランド・ノードに半田付けする 必要があります。熱抵抗を低く保つには、 グランド・プレーンを できるだけ広くし、基板内の追加グランド・プレーンや裏側へ のサーマル・ビアをLT3682の下や近くに追加します。熱設計で はデバイスの接合部を125℃の規定絶対最大温度より下に保 つ必要があることに注意してください。 VOUT L C2 D1 GND C1 VIN GND 3682 F10 図10．適切な低EMI動作を保証する優れたPCBレイアウト 散する可能性があります。高い周囲温度で動作させるときは、 周囲温度がこれらの最大値に近づくにつれ、最大負荷電流を ディレーティングします。接合部の温度がサーマル・シャットダ ウンのスレッショルドに近づくと、 デバイスはスイッチングを停 止して過熱による内部の損傷を防ぎます。 LT3682内部の電力損失は効率測定から総電力損失を計算し て推測することができます。 ダイ温度は、LT3682の電力損失に 高温に関する検討事項 LT3682の温度を上げないため、PCBがヒートシンクとして機 （接合部から周囲への）熱抵抗を掛けて計算します。 能する必要があります。パッケージの底の露出パッドは銅領 リニアテクノロジー社の他の出版物 域に半田付けする必要があり、 この銅領域はサーマル・ビア を使って下の大きな銅層に接続します。 これらの層はLT3682 「アプリケーションノート」の19、35および44には降圧レギュ レータと他のスイッチング・レギュレータの詳細な説明と設計 が発生する熱を放散します。熱抵抗をさらに減らすにはビアを 情報が含まれています。LT1376のデータシートには出力リップ 追加します。 これらの対策により、 ダイ （つまり接合部）から周 ループ補償および安定性のテストに関するさらに広範な 囲への熱抵抗をθJA = 35℃/W以下に減らすことができます。 ル、 説明が与えられています。 「デザインノート318」 には降圧レギュ 100LFPMのエアフローにより、 この熱抵抗をさらに25%ほど下 レータを使った両極出力電圧を発生させる方法が示されてい げることができます。 エアフローを増やすと、 さらに熱抵抗が下 ます。 がります。LT3682は出力電流能力が大きいので、接合部温度 が125℃の絶対最大値を超えて上昇するのに十分な熱を放 3682f 21 LT3682 標準的応用例 5V降圧コンバータ VIN 6.9V TO 36V TRANSIENT TO 60V BD VIN RUN/SS ON OFF VOUT 5V 0.9A, VIN > 6.9V 1A, VIN > 12V BOOST L 10µH 0.22µF VC 2.2µF SW LT3682 RT 16.2k DA PG 40.2k 536k FB SYNC GND 470pF D1 B150 PGND 102k 10µF 3682 TA02 f = 800kHz 3.3V降圧コンバータ VIN 4.8V TO 28.5V TRANSIENT TO 60V BD VIN ON OFF RUN/SS BOOST SW LT3682 RT 14k DA PG 40.2k 470pF L 10µH 0.22µF VC 2.2µF VOUT 3.3V 0.9A, VIN > 4.8V 1A, VIN > 6.5V SYNC GND D1 B150 316k FB PGND 102k 10µF 3682 TA03 f = 800kHz 1.8V降圧コンバータ VIN 3.6V TO 25V VIN ON OFF BOOST 0.22µF VC 4.7µF BD RUN/SS LT3682 RT 17.4k 330pF DA PG 71.5k SYNC GND SW L 6.8µH D1 B140 VOUT 1.8V 1A 127k FB PGND 102k f = 500kHz 22µF 3682 TA04 3682f 22 LT3682 パッケージ DDパッケージ 12ピン・プラスチックDFN (3mm 3mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1725 Rev A) 0.70 ± 0.05 3.50 ± 0.05 2.10 ± 0.05 2.38 ± 0.05 1.65 ± 0.05 パッケージの 外形 0.25 ± 0.05 0.45 BSC 2.25 REF 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 R = 0.115 TYP 7 3.00 ± 0.10 (4 SIDES) 0.40 ± 0.10 12 2.38 ± 0.10 1.65 ± 0.10 ピン1のノッチ R = 0.20または 0.25 45 の面取り ピン1の トップ・マーキング （NOTE 6を参照） 0.200 REF 0.75 ± 0.05 6 1 0.23 ± 0.05 0.45 BSC 2.25 REF 0.00 – 0.05 (DD12) DFN 0106 REV A 露出パッドの底面 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. 全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. 露出パッドおよびタイバーは半田メッキとする 6. 網掛けの部分はパッケージのトップとボトムのピン1の位置の参考に過ぎない 3682f 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 LT3682 標準的応用例 5V、 2MHz降圧コンバータ VIN 10V TO 16.5V TRANSIENT TO 36V BD VIN ON OFF RUN/SS BOOST 0.22µF VC 2.2µF LT3682 RT 13.3k 680pF SYNC GND SW DA PG 9.76k VOUT 5V 0.9A L 4.7µH D1 B140 536k FB PGND 102k f = 2MHz 10µF 3682 TA05 関連製品 製品番号 LT1766 説明 60V、1.2A (IOUT)、200kHz高効率降圧DC/DCコンバータ LT1767 25V、1.2A (IOUT)、1.2MHz高効率降圧DC/DCコンバータ LT1933 500mA (IOUT)、500kHz降圧DC/DCコンバータ LT1936 36V、1.4A (IOUT)、500kHz高効率降圧DC/DCコンバータ LT1940 デュアル25V、1.4A (IOUT)、1.1MHz高効率降圧 DC/DCコンバータ 60V、1.2A (IOUT)、200kHz/500kHz高効率降圧 DC/DCコンバータ、Burst Mode動作付き LT1976/LT1967 注釈 VIN = 5.5V∼60V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 2.5mA、 ISD = 25μA、TSSOP16Eパッケージ VIN = 3V∼25V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 1mA、 ISD < 6μA、MS8Eパッケージ VIN = 3.6V∼36V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 1.6mA、 ISD < 1μA、ThinSOT™パッケージ VIN = 3.6V∼36V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 1.9mA、 ISD < 1μA、MS8Eパッケージ VIN = 3.6V∼25V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 3.8mA、 ISD < 30μA、TSSOP16Eパッケージ VIN = 3.3V∼60V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 100μA、 ISD < 1μA、TSSOP16Eパッケージ LT3434/LT3435 60V、2.4A (IOUT)、200kHz/500kHz高効率降圧 DC/DCコンバータ、Burst Mode動作付き LT3437 マイクロパワー降圧DC/DCコンバータ、 60V、400mA (IOUT)、 Burst Mode動作付き LT3480 60Vまでの過渡保護付き、36V、2A (IOUT)、2.4MHz高効率降圧 VIN = 3.6V∼38V、VOUT(MIN) = 0.78V、IQ = 70μA、 DC/DCコンバータ、Burst Mode動作付き ISD < 1μA、3mm 3mm DFN10およびMSOP10Eパッケージ 36Vまでの過渡保護付き、34V、2A (IOUT)、2.8MHz高効率降圧 VIN = 3.6V∼34V、VOUT(MIN) = 1.26V、IQ = 50μA、 DC/DCコンバータ、Burst Mode動作付き ISD < 1μA、3mm 3mm DFN10およびMSOP10Eパッケージ VIN = 3.6V∼36V、VOUT(MIN) = 0.8V、IQ = 1.9mA、 36V、1.4A (IOUT)、750kHz高効率降圧DC/DCコンバータ ISD < 1μA、2mm 3mm DFN8およびMSOP8Eパッケージ 40Vまでの過渡保護付き、36V、1.4A (IOUT)、3MHz高効率降圧 VIN = 3.6V∼34V、VOUT(MIN) = 0.78V、IQ = 2mA、 DC/DCコンバータ ISD < 2μA、3mm 3mm DFN6パッケージ VIN = 3.7V∼37V、VOUT(MIN) = 0.8V、IQ = 4.6mA、 40Vまでの過渡保護付き、36V、 デュアル1.4A (IOUT)、 3MHz高効率降圧DC/DCコンバータ ISD < 1μA、4mm 4mm QFN24およびTSSOP16Eパッケージ 36Vまでの過渡保護付き、34V、2A (IOUT)、2.8MHz高効率降圧 VIN = 3.6V∼34V、VOUT(MIN) = 1.26V、IQ = 850μA、 DC/DCコンバータ ISD < 1μA、3mm 3mm DFN10およびMSOP10Eパッケージ VIN = 3.6V∼38V、VOUT(MIN) = 0.78V、IQ = 70mA、 60Vまでの過渡保護付き、36V、 デュアル2A (IOUT)、 2.4MHz高効率降圧DC/DCコンバータ ISD < 1μA、3mm 3mm DFN10およびMSOP10Eパッケージ LT3481 LT3493 LT3505 LT3508 LT3684 LT3685 ThinSOTはリニアテクノロジー社の商標です。 24 VIN = 3.3V∼60V、VOUT(MIN) = 1.25V、IQ = 100μA、 ISD < 1μA、3mm 3mm DFN10およびTSSOP16Eパッケージ 3682f 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 ● VIN = 3.3V∼60V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 100μA、 ISD < 1μA、TSSOP16パッケージ ● LT 1208 • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2008