LTC4120/LTC4120-4.2 ワイヤレス・パワー・レシーバ / 400mA 降圧バッテリ・チャージャ 特長 概要 動的整合化制御による広い結合範囲での ワイヤレス充電の最適化 n 広い入力電圧範囲：12.5V ∼ 40V n 調整可能なフロート電圧：3.5V ∼ 11V n 4.2V の固定フロート電圧オプション：LTC4120-4.2 n 50mA ～ 400mAの充電電流を1 本の抵抗で設定 n 帰還電圧の精度：±1% n 高精度 （5%） のプログラム可能な充電電流 n マイクロプロセッサ不要 n トランス・コア不要 n 熱特性が改善された高さの低い16ピン （3mm×3mm×0.75mm） QFN パッケージ LTC®4120は、 定電流/定電圧のワイヤレス・レシーバおよびバッ テリ・チャージャです。外付けのプログラミング抵抗により、最 大 400mAの充電電流が設定されます。LTC4120-4.2はリチウム イオン/ポリマー・バッテリの充電に適していますが、LTC4120は フロート電圧をプログラム可能なので、数種類のバッテリ組成 に対応しています。LTC4120は、空隙間で高効率の非接触充 電が可能な動的整合化制御（DHC）技術を採用しています。 n LTC4120はDHCピンを介してその入力電圧を安定化します。 この技術は、レシーバ・タンクの共振周波数を変調して、受信 した電力を自動的に調整するだけでなく、バッテリ駆動装置 をワイヤレスで充電するための高効率で堅牢なソリューショ ンを実現します。 LTC4120を使用したワイヤレス充電により、高価で故障しやす いコネクタを必要とすることなく、過酷な環境で装置に電力を 供給する方法を実現できます。これにより、製品を充電できる と同時に、封止された筐体内、可動機器や回転機器の内部、 または清潔さや衛生状態が重要な場所に固定することがで きます。 アプリケーション n n n n n n ハンドヘルド計測器 産業用 / 軍用センサおよび装置 過酷な環境 携帯型医療機器 物理的に小型の装置 電気的に絶縁された装置 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。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。 このバッテリ・チャージャは、高精度のRUNピンしきい値、低 電圧のバッテリ・プリコンディショニングと不良バッテリ・フォル トの検出、タイマ終了、自動再充電、負の温度係数を持つ温 度制限付き充電と、機能が満載です。FAULTピンにより、不 良バッテリや温度のフォルトが示されます。 充電が終了すると、LTC4120は充電の終了をCHRGピンを介 して通知し、低電流のスリープ・モードに入ります。自動再起 動機能により、バッテリ電圧が 2.2% 低下すると新しい充電サ イクルを開始します。 標準的応用例 ワイヤレスRx 電圧 / 充電電流と間隔 26.7nF LTC4120 6.5nF Tx CIRCUITRY DHC SW 22nF 35 33µH 47µH BAT FAULT 1.01M CHRG FB GND PROG FBG 3.01k Li-Ion 4.2V ICHARGE MAX + 333 VIN 30 CHGSNS NTC 5µH 400 40 2.2µF 267 NOT CHARGING 25 200 133 20 T CHARGING 15 1.35M 22µF 4120 TA01a 10 0.4 CHARGE CURRENT (mA) 10µF INTVCC FREQ BOOST VIN(RX) (V) IN RUN 67 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 SPACING (cm) 1.6 0 1.8 4120 TA01b 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 1 LTC4120/LTC4120-4.2 絶対最大定格 （Note 1） IDHC ............................................................................350mARMS IN、RUN、CHRG、FAULT、DHC................................–0.3V ～ 43V BOOST ...............................................VSW – 0.3V ～（VSW ＋6V） ICHRG、IFAULT、IFBG ............................................................ ±5mA SW （DC）...................................................–0.3V ～（VIN ＋0.3V） IFB .................................................................................... ±5mA SW （100ns 未満のパルス）.......................–1.5V ～（VIN ＋1.5V） IINTVCC................................................................................ –5mA 動作接合部温度範囲 CHGSNS、BAT、FBG、FB .........................................–0.3V ～ 12V FREQ、NTC、PROG、INTVCC ......................................–0.3V ～ 6V （Note 2）............................................................ –40°C ～ 125°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ～ 150°C ICHGSNS、IBAT ................................................................ ±600mA ピン配置 LTC4120-4.2 12 NTC INTVCC 1 BOOST 2 11 FBG BOOST 2 6 7 8 GND DHC FREQ CHGSNS UD PACKAGE 16-LEAD (3mm × 3mm) PLASTIC QFN TJMAX = 125°C, θJA = 54°C/W EXPOSED PAD (PIN 17) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB TO OBTAIN θJA 9 5 6 7 8 CHGSNS 5 10 BATSNS SW 4 FREQ BAT 9 11 NC 17 GND IN 3 10 FB SW 4 12 NTC DHC 17 GND PROG 16 15 14 13 INTVCC 1 IN 3 CHRG RUN 16 15 14 13 FAULT TOP VIEW PROG CHRG FAULT RUN TOP VIEW GND LTC4120 BAT UD PACKAGE 16-LEAD (3mm × 3mm) PLASTIC QFN TJMAX = 125°C, θJA = 54°C/W EXPOSED PAD (PIN 17) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB TO OBTAIN θJA 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 LTC4120EUD#PBF LTC4120EUD#TRPBF LGHB 16-Lead（3mm×3mm）Plastic QFN LTC4120IUD#PBF LTC4120IUD#TRPBF LGHB 16-Lead（3mm×3mm）Plastic QFN –40°C to 125°C LTC4120EUD-4.2#PBF LTC4120EUD-4.2#TRPBF LGMT 16-Lead（3mm×3mm）Plastic QFN –40°C to 125°C LTC4120IUD-4.2#PBF LTC4120IUD-4.2#TRPBF LGMT 16-Lead（3mm×3mm）Plastic QFN –40°C to 125°C –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。 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。 LTC4120のオプション フロート電圧 LTC4120 Programmable LTC4120-4.2 4.2V Fixed 4120fd 2 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 電気的特性 l は規定動作接合部温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 C の値 （Note 2）。VIN = VRUN = 15V、VCHGSNS = VBAT = 4V、 RPROG = 3.01k、VFB = 2.29V （LTC4120）、VBATSNS = 4V（LTC4120-4.2）。ピンに流れ込む電流を正、 ピンから流れ出す電流を負と規定している。 SYMBOL PARAMETER VIN Operating Input Supply Range VBAT Battery Voltage Range IIN DC Supply Current ∆VDUVLO UVINTVCC CONDITIONS MIN l TYP MAX UNITS 12.5 40 V 0 11 V Switching, FREQ = GND 3.5 mA Standby Mode (Note 3) l 130 220 µA Sleep Mode (Note 3) LTC4120:VFB = 2.51V (Note 5), LTC4120-4.2:VBATSNS = 4.4V l 60 100 µA Disabled Mode (Note 3) l 37 70 µA Shutdown Mode (Note 3) l 20 40 µA Differential Undervoltage Lockout VIN-VBAT Falling, VIN = 5V (LTC4120), VIN-VBATSNS Falling, VIN = 5V (LTC4120-4.2) l 80 160 mV Hysteresis VIN-VBAT Rising, VIN = 5V (LTC4120), VIN-VBATSNS Rising, VIN = 5V (LTC4120-4.2) INTVCC Undervoltage Lockout INTVCC Rising, VIN = INTVCC + 100mV, VBAT = NC Hysteresis INTVCC Falling VINTVCC INTVCC Regulated Voltage ∆INTVCC INTVCC Load Regulation 20 115 l 4.00 4.15 mV 4.26 220 l 4.14 IINTVCC = 0mA to –5mA (Note 4) 4.24 V mV 4.29 1.7 V % バッテリ・チャージャ IBAT IBATSNS BAT Standby Current Standby Mode (LTC4120) (Notes 3, 7, 8) Standby Mode (LTC4120-4.2) (Notes 3, 7, 8) l l 2.5 50 4.5 1000 µA nA BAT Shutdown Current Shutdown Mode (LTC4120) (Notes 3, 7, 8) Shutdown Mode (LTC4120-4.2) (Notes 3, 7, 8) l l 1100 10 2000 1000 nA nA BATSNS Standby Current (LTC4120-4.2) Standby Mode (Notes 3, 7, 8) l 5.4 10 µA 1100 2000 nA 25 60 nA 1 µA BATSNS Shutdown Current (LTC4120-4.2) Shutdown Mode (Notes 3, 7, 8) l IFB Feedback Pin Bias Current (LTC4120) VFB = 2.5V (Notes 5, 7) l IFBG(LEAK) Feedback Ground Leakage Current (LTC4120) Shutdown Mode (Notes 3, 7) l RFBG Feedback Ground Return Resistance (LTC4120) VFB(REG) Feedback Regulation Voltage (LTC4120) VFLOAT 1000 2000 Ω 2.400 l 2.393 2.370 2.407 2.418 V V 4.188 4.148 4.200 l 4.212 4.227 V V l l 383 45 402 50 421 55 mA mA l (Note 5) Regulated Float Voltage (LTC4120-4.2) ICHG Battery Charge Current RPROG = 3.01k RPROG = 24.3k VUVCL Undervoltage Current Limit VIN Falling VRCHG Battery Recharge Threshold VFB Falling Relative to VFB_REG (LTC4120) (Note 5) l –38 –50 –62 mV VRCHG_4.2 Battery Recharge Threshold VBATSNS Falling Relative to VFLOAT (LTC4120-4.2) l –70 –92 –114 mV hPROG Ratio of BAT Current to PROG Current VTRKL < VFB < VFB(REG) (LTC4120) (Note 5) VTRKL_4.2 < VBATSNS < VFLOAT (LTC4120-4.2) VPROG PROG Pin Servo Voltage RSNS CHGSNS-BAT Sense Resistor 12.0 988 l IBAT = –100mA V 1.206 1.227 300 mA/mA 1.248 V mΩ 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 3 LTC4120/LTC4120-4.2 電気的特性 l は規定動作接合部温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 C の値 （Note 2）。VIN = VRUN = 15V、VCHGSNS = VBAT = 4V、 RPROG = 3.01k、VFB = 2.29V（LTC4120）、VBATSNS = 4V（LTC4120-4.2）。ピンに流れ込む電流を正、 ピンから流れ出す電流を負と規定している。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS ILOWBAT Low Battery Linear Charge Current 0V < VFB < VTRKL, VBAT = 2.6V (LTC4120), VBATSNS < VTRKL_4.2, VBAT = 2.6V (LTC4120-4.2) VLOWBAT Low Battery Threshold Voltage VBAT Rising (LTC4120), VBATSNS Rising (LTC4120-4.2) ITRKL Switch Mode Trickle Charge Current l MIN TYP MAX 6 9 16 2.15 2.21 2.28 Hysteresis VPROG(TRKL) PROG Pin Servo Voltage in Switch Mode Trickle Charge VTRKL VTRKL_4.2 UNITS mA V 147 mV VLOWBAT < VBAT, VFB < VTRKL (LTC4120) (Note 5), VLOWBAT < VBATSNS < VTRKL_4.2 (LTC4120-4.2) ICHG/10 mA VLOWBAT < VBAT, VFB < VTRKL (LTC4120) (Note 5), VLOWBAT < VBATSNS < VTRKL_4.2 (LTC4120-4.2) 122 mV Trickle Charge Threshold VFB Rising (LTC4120) (Note 5) Hysteresis VFB Falling (LTC4120) (Note 5) Trickle Charge Threshold VBATSNS Rising (LTC4120-4.2) l 1.64 1.68 1.71 50 l 2.86 2.91 V mV 2.98 V Hysteresis VBATSNS Falling (LTC4120-4.2) 88 mV hC/10 End of Charge Indication Current Ratio (Note 6) 0.1 mA/mA Timer Safety Timer Termination Period 1.3 2.0 2.8 Hours Bad Battery Termination Timeout 19 30 42 Minutes 1.0 0.5 1.5 0.75 2.0 1.0 MHz MHz スイッチング ･レギュレータ fOSC Switching Frequency FREQ = INTVCC FREQ = GND tMIN(ON) Minimum Controllable On-Time (Note 9) DC Duty Cycle Maximum (Note 9) RDS(ON)TOP Top Switch RDS(ON) ISW = –100mA 0.8 Ω RDS(ON)BOT Bottom Switch RDS(ON) ISW = 100mA 0.5 Ω IPEAK Peak Current Limit Measured Across RSNS with a 15µH Inductor in Series with RSNS (Note 9) ISW Switch Pin Current (Note 8) VIN = Open-Circuit, VRUN = 0V, VSW = 8.4V (LTC4120) VIN = Open-Circuit, VRUN = 0V, VSW = 4.2V (LTC4120-4.2) l l 120 ns 94 585 l l % 750 1250 mA 15 7 30 15 µA µA 500 mV 0 1 µA 状態ピンFAULT、CHRG VOL Pin Output Voltage Low I = 2mA ILEAK Pin Leakage Current V = 43V, Pin High Impedance VTOO_COLD Cold Temperature VNTC/VINTVCC Fault Rising VNTC Threshold Falling VNTC Threshold l 73 74 72 75 %INTVCC %INTVCC VTOO_HOT Hot Temperature VNTC/VINTVCC Fault Falling VNTC Threshold Rising VNTC Threshold l 35.5 36.5 37.5 37.5 %INTVCC %INTVCC VDIS NTC Disable Voltage Falling VNTC Threshold Rising VNTC Threshold l 1 2 3 3 %INTVCC %INTVCC INTC NTC Input Leakage Current VNTC = VINTVCC 50 nA NTC –50 4120fd 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 電気的特性 l は規定動作接合部温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 C の値 （Note 2）。VIN = VRUN = 15V、VCHGSNS = VBAT = 4V、 RPROG = 3.01k、VFB = 2.29V（LTC4120）、VBATSNS = 4V（LTC4120-4.2）。ピンに流れ込む電流を正、 ピンから流れ出す電流を負と規定している。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS Enable threshold VRUN Rising MIN TYP MAX UNITS 2.35 2.45 2.55 V RUN VEN l Hysteresis VRUN Falling 200 IRUN Run Pin Input Current VRUN = 40V 0.01 VSD Shutdown Threshold (Note 3) VRUN Falling l 0.4 Hysteresis mV 0.1 µA 1.2 V 220 mV FREQ VIL FREQ Pin Input Low VIH FREQ Pin Input High VINTVCC-VFREQ IFREQ FREQ Pin Input Current 0V < VFREQ < VINTVCC l 0.4 V l 動的整合化制御 VIN(DHC) Input Regulation Voltage IDHC DHC Pin Current VDHC = 1V, VIN < VIN(DHC) 0.6 V ±1 µA 14 V 330 mARMS Note 4：内部電源 INTVCC はNTC 抵抗分割器専用なので、他の負荷には使用しないこと。 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回復不可能な損傷を与 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。 Note 5：FBピンはこのピンと直列に588kの抵抗を接続して測定される。 Note 2：LTC4120はTJ が TA にほぼ等しいパルス負荷条件でテストされる。LTC4120E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 ～ 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。LTC4120Iは−40°C～125°Cの全動作接合部温度範囲で保証されている。 これらの仕様を満たす最大周囲温度は、基板レイアウト、パッケージの定格熱インピーダンス および他の環境要因と関連した特定の動作条件によって決まることに注意。 Note 7：SWとCHGSNSの間にインダクタを接続したアプリケーション回路では、ディスエーブ ル時の全バッテリ漏れ電流はIBAT、IFBG、および ISW（LTC4120）、またはIBATSNS、IBAT、および （LTC4120-4.2） の合計である。 ISW Note 3：NTCフォルト状態によってLTC4120のスイッチングが停止した場合、またはBurst Mode 動作に移行するのに十分なだけ充電電流が低下した場合、スタンバイ・モードが発生する。 ディスエーブル・モードになるのは、VRUN が VSD とVEN の範囲内にあるときである。シャットダ ウン・モードになるのは、VRUN が VSD より低くなったときか、差動低電圧ロックアウトが作動し たときである。バッテリ電圧がRECHRGしきい値より上に留まる間、 タイムアウト後にスリープ・ モードが発生する。 Note 6：hC/10 は、CHRGピンがデアサートしたときPROGピンの電圧で測定された満充電電流 測定値の比として表される。 Note 8：INに電源が加わっていない場合は、上側スイッチのボディ・ダイオードを介してSWか らINに電力が供給される。このため、INに存在する負荷に応じてSWピンの電流が増加するこ とがある。 Note 9：設計か、静的テストとの相関によって保証されている。 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 5 LTC4120/LTC4120-4.2 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 標準的な VFLOAT と温度 LTC4120-4.2 標準的な VFB（REG）と温度 2.43 4.25 4 UNITS TESTED 4 UNITS TESTED 4.24 2.42 4.23 HIGH LIMIT DUT1 VFB(REG) (V) DUT2 VFB(REG) (V) DUT3 VFB(REG) (V) DUT4 VFB(REG) (V) LOW LIMIT DUT = DEVICE UNDER TEST 2.40 2.39 2.38 2.37 4.22 VFLOAT (V) VFB(REG) (V) 2.41 HIGH LIMIT DUT1 VFLOAT DUT2 VFLOAT DUT3 VFLOAT DUT4 VFLOAT LOW LIMIT 4.21 4.20 4.19 4.18 4.17 4.16 2.36 –40 –25 –10 5 20 35 50 65 80 95 110 125 TEMPERATURE (°C) 4.15 –40 –25 –10 5 20 35 50 65 80 95 110 125 TEMPERATURE (°C) 4120 G01 4120 G20 INピンのスタンバイ電流 / スリープ電流と温度 180 INピンのディスエーブル電流 / シャットダウン電流と温度 60 2 UNITS TESTED VIN = 15V 50 IIN (µA) 140 IIN STANDBY FREQ = INTVCC IIN STANDBY FREQ = INTVCC IIN STANDBY FREQ = GND IIN STANDBY FREQ = GND IIN SLEEP IIN SLEEP 120 100 80 40 IIN (µA) 160 2 UNITS TESTED VIN = 15V IIN DISABLED IIN DISABLED 30 20 IIN SD IIN SD 10 60 40 –50 –25 50 25 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 0 –50 –25 125 50 25 75 0 TEMPERATURE (°C) IBAT (µA) 6 5 IBAT SLEEP IBAT SLEEP 2 UNITS TESTED VBAT = 4.2V RFB2 = 1.01M RFB1 = 1.35M 4 3 2 398 0 –50 –25 395 –50 –25 100 125 4120 G04 DUT1 DUT2 DUT3 1060 399 396 75 50 25 TEMPERATURE (°C) 1080 400 1 0 1100 401 397 IBAT SHUTDOWN IBAT SHUTDOWN 1120 RPROG = 3.01k 2 UNITS TESTED FREQ = GND FREQ = GND FREQ = INTVCC FREQ = INTVCC 50 25 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 125 IPEAK (mA) 7 標準的な RSNS の電流制限と温度 ICHARGE と温度 402 ICHARGE (mA) 8 125 4120 G03 4120 G02 BATピンのスリープ電流 / シャットダウン電流と温度 100 1040 1020 1000 980 960 940 3 UNITS TESTED 920 50 75 –50 –25 0 25 TEMPERATURE (°C) 100 125 4120 G06 4120 G05 4120fd 6 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 fSW (MHz) 0.8 FREQ = GND FREQ = GND 0.6 0.4 16 90 14 85 12 300 10 250 8 200 6 150 80 75 VIN = 12.5V VIN = 14V VIN = 20V VIN = 30V 70 65 60 0.2 0 –50 –25 50 25 75 0 TEMPERATURE (°C) 100 50 125 50 0 100 150 200 250 300 350 400 IBAT (mA) 4120 G07 125 70 EFFICIENCY (%) 110 105 100 95 90 85 100 50 20 40 18 30 16 20 14 10 12 0 125 50 0 100 150 200 標準的なワイヤレス充電サイクル 70 3.0 60 250 IBAT 2.5 200 2.0 150 BAT = 940mAhr LSW = TDK SLF4075 15µH 100 RFB1 = 732k, RFB2 = 976k RPROG = 3.01k 50 APPLICATION CCT OF FIGURE 10 SPACING = 14mm 0 2 0 1 TIME (HOURS) 1.5 3 4120 G12 IBAT (mA) BATTERY CURRENT (mA) 80 3.5 VBAT, VCHRG (V) 4.0 350 300 10 250 標準的な Burst Mode 波形、 IBAT = 38mA RPROG = 3k VSW 5V/DIV RPROG = 6.2k 50 0V VPROG 500mV/DIV 0V ILSW 200mA/DIV 0mA 40 30 1.0 20 0.5 10 0 9mm EFFICIENCY 10mm EFFICIENCY 11mm EFFICIENCY 9mm V_RX 10mm V_RX 11mm V_RX 90 400 VCHRG 0 125 4120 G11 Burst Mode の作動電流 4.5 VBAT 100 IBAT (mA) 4120 G10 450 50 22 VIN_RX (V) tMIN(0N) (ns) 115 50 25 0 75 TEMPERATURE (°C) 100 24 VFLOAT = 8.3V LSW = SLF6028-470MR59 RPROG = 4.64k 60 120 –22 350 ワイヤレス電力伝送効率、VIN_RX と バッテリ電流 2 UNITS TESTED 80 –50 400 4120 G09 4120 G08 標準的な tMIN（ON）と温度 130 2 UNITS TESTED 4 IBAT IBAT 2 VBAT-VIN VBAT-VIN 0 0 50 75 25 –50 –25 TEMPERATURE (°C) LSW = 68µH, SLF12555T-680M1R3 FREQ = GND VBAT = 4.2V 55 2 UNITS TESTED VIN = OPEN-CIRCUIT VBAT = 4.2V VBAT-VIN (mV) 1.0 EFFICIENCY (%) FREQ = INTVCC FREQ = INTVCC 95 IBAT (µA) 1.4 1.2 BATピンの漏れ電流 /VBAT-VIN と 温度 降圧レギュレータの効率と バッテリ電流 スイッチング周波数と温度 0 4µs/DIV 10 15 20 25 VIN (V) 30 4120 G14 40 35 4120 G13 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 7 LTC4120/LTC4120-4.2 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 INピンのシャットダウン電流と 入力電圧 INピンのスタンバイ電流とVIN 220 80 VBAT = 4.21V NTC = GND 200 60 IIN STBY FREQ HIGH 130°C IIN STBY FREQ LOW 130°C IIN STBY FREQ HIGH 25°C IIN STBY FREQ LOW 25°C IIN STBY FREQ HIGH –45°C IIN STBY FREQ LOW –45°C 160 140 120 50 IIN (µA) IIN (µA) 180 40 30 20 100 80 VRUN = 0.4V 70 IIN SD TEMP = 125°C IIN SD TEMP = 35°C IIN SD TEMP = –40°C 10 0 5 10 15 20 25 VIN (V) 30 35 0 40 0 10 20 4120 G15 4120 G16 INピンのスイッチング電流と 入力電圧 INピンのディスエーブル電流と 入力電圧 100 7 VRUN = 1.6V 90 80 –45°C IICCQ(SWITCHING) FREQ HIGH FREQ = INTVCC 50 40 30 4 3 2 IIN SD TEMP = 125°C IIN SD TEMP = 35°C IIN SD TEMP = –40°C 10 0 10 20 VIN (V) 30 40 1 0 10 UVCL 25 VIN (V) 4120 G17 30 35 0.20 0.15 0.05 IBAT = 0 20 0.25 0.10 IICCQ(SWITCHING) FREQ LOW FREQ = GND 15 IBAT TEMP = 125°C IBAT TEMP = 35°C IBAT TEMP= –40°C 0.30 ICHARGE (mA) 60 IIN (mA) IIN (µA) 25°C 0.35 5 70 0 130°C UVCL：ICHARGE と入力電圧 0.40 6 20 40 30 VIN (V) 40 4120 G18 0 11.90 11.95 12.00 12.05 12.10 12.15 12.20 VIN (V) 4120 G19 4120fd 8 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 ピン機能 INTVCC（ピン1） ：内蔵レギュレータの出力ピン。このピンはIN の電源から内部 INTVCC 電源を生成する内部リニア・レギュ レータの出力です。このピンからは、スイッチ・ゲート・ドライ バに電力が供給され、また低電圧バッテリのリニア充電電 流 ILOWBAT も供 給されます。2.2µFの低 ESRコンデンサを INTVCCとGNDの間に接続します。INTVCC には、NTC バイ アス回路網以外の外部負荷は接続しないでください。RUNピ ンの電圧が VENより高くなり、INTVCC の電圧が UVLOしきい 値を超えて、 INの電圧が BATの電圧を∆VDUVLOとそのヒステ リシスの和だけ高くなると、チャージャはイネーブルされます。 BOOST（ピン2） ：昇圧電源ピン。このピンとSWピンの間に 22nFの昇圧コンデンサを接続します。 IN （ピン3） ：正の入力電源。10µF 以上の低 ESRコンデンサで GNDにデカップリングします。 SW（ピン4） ：スイッチ・ピン。SWピンは降圧スイッチング・レ ギュレータを介してIN からBATに電力を供給します。SWと CHGSNSの間にインダクタを接続する必要があります。インダ クタ選択の説明については 「アプリケーション情報」 セクショ ンを参照してください。 GND （ピン5、露出パッド・ピン17） ：グランド・ピン。露出パッド に接続します。露出パッドはPCBのGNDに半田付けして、電 気的かつ熱的に低インピーダンスでグランドに接続する必要 があります。 DHC（ピン6） ：動的整合化制御ピン。 「標準的応用例」 または 「ブロック図」 に示すように、DHCピンとINピンの間にショッ トキ・ダイオードを接続し、DHCピンからコンデンサを接続し ます。VIN が VIN（DHC）より高いとき、このピンは高インピーダ ンスです。VIN がVIN（DHC）より低いとき、 このピンは低インピー ダンスなので、LTC4120は同調受電器回路網の共振点を調 整できます。同調受電器回路網の詳細については、 「アプリ ケーション情報」 を参照してください。 FREQ（ピン7） ：降圧スイッチング周波数の選択入力ピン。 INTVCC に接続すると1.5MHzのスイッチング周波数が選択さ れ、GNDに接続すると750kHzのスイッチング周波数が選択 されます。フロート状態にしないでください。 CHGSNS（ピン8） ：バッテリ充電電流の検出ピン。CHGSNSピ ンとBATピンの間の内部電流検出抵抗により、バッテリ充電 電流がモニタされます。SWとCHGSNSの間にインダクタを接 続する必要があります。 BAT （ピン9） ：バッテリ出力ピン。バッテリ充電電流は、内部充 電電流検出抵抗を介してこのピンから供給されます。 低バッテ リ状態では、少量のリニア充電電流 ILOWBAT がこのピンから 供給されて、バッテリのプリコンディショニングが行われます。 BATピンは22μF 以上の低 ESRセラミック・コンデンサでGND にデカップリングしてください。 BATSNS（ピン10、LTC4120-4.2 のみ） ：バッテリ電圧検出ピン。 正しい動作を得るために、このピンは必ずバッテリの正端子 に物理的に近づけて接続する必要があります。 FB（ピン10、LTC4120 のみ） ：バッテリ電圧帰還ピン。充電機 能はこのピンの電圧が2.4Vの最終フロート電圧に到達するよ うに動作します。バッテリのフロート電圧はBAT-FB-FBG 間に 抵抗分割器を使用して設定し、最大 11Vに設定できます。帰 還ピンの入力バイアス電流 IFB は25nAです。テブナン等価抵 抗が 588kの抵抗分割器を使用することにより、入力バイアス 電流誤差を補償します （「標準的性能特性」 の 「FBピンのバイ アス電流と温度」 のグラフを参照）。 FBG（ピン11、LTC4120のみ） ：帰還グランド・ピン。このピンは、 FBピンの外付け抵抗分割器負荷が必要ない場合、それを バッテリから切り離します。バッテリ電圧を検出する場合、こ のピンはGNDまでの小さな抵抗 RFBG を示します。ディスエー ブル・モードまたはシャットダウン・モードでは、このピンは高 インピーダンスです。 NTC（ピン12） ：負温度係数サーミスタ・モニタ回路への入力。 NTCピンは、バッテリの温度が高すぎるか低すぎて充電でき ないかどうかを判定するために、通常はバッテリと一緒にパッ ケージに収められている負温度係数サーミスタに接続します。 バッテリの温度が範囲から外れると、LTC4120はスタンバイ・ モードに入り、バッテリ温度が有効範囲内に戻るまで充電は 中断されます。低ドリフトのバイアス抵抗をINTVCCとNTCの 間に接続し、サーミスタをNTCとGNDの間に接続する必要 があります。NTC 機能が必要ない場合は、NTCピンをGND に接続してNTC 制限付き充電をディスエーブルしてください。 PROG （ピン13） ：充電電流設定および充電電流モニタ用ピン。 PROGとグランドの間に3.01k（400mA）∼ 24.3k（50mA） の範 囲の1% 精度抵抗を接続して、充電電流を設定します。定電 流モードのとき、このピンは1.227Vに安定化されます。このピ ンの電圧は、次の式を使用して平均のバッテリ充電電流を表 します。 IBAT = hPROG • VPROG RPROG ここでhPROG は標準で988です。PROGピンの寄生容量を最 小限に抑えるようにしてください。 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 9 LTC4120/LTC4120-4.2 ピン機能 CHRG（ピン14） ：オープン・ドレインの充電状態出力ピン。 CHRGピンは通常、 リファレンス電圧に接続された抵抗を介し てプルアップされ、バッテリ・チャージャの状態を示します。こ のピンは、ディセーブル時に最大 INピンの電圧まで引き上げ ることができ、イネーブル時に最大 5mAのシンク電流を流す ことができます。バッテリの充電中、CHRGピンは L になりま す。終了タイマの期限が切れるか、充電電流が設定値の10% 未満に低下すると、CHRGピンは強制的に高インピーダンス 状態になります。 FAULT（ピン15） ：オープン・ドレインのフォルト状態出力ピン。 この状態ピンは通常、リファレンス電圧に接続された抵抗を 介してプルアップされ、充電サイクル中のフォルト状態を示し ます。このピンは、ディセーブル時に最大 INピンの電圧まで引 き上げることができ、イネーブル時に最大 5mAのシンク電流 を流すことができます。NTC 温度フォルトが生じると、このピン は L になります。不良バッテリ・フォルトが発生した場合にも、 このピンは L になります。フォルト状態が存在しない場合、 FAULTピンは高インピーダンスのままです。 RUN （ピン16） ：実行ピン。RUNピンの電圧をVENとヒステリシ スの和より低くすると、 このデバイスはディスエーブルされます。 ディスエーブル・モードではバッテリ充電電流はゼロであり、 CHRGピンとFAULTピンは高インピーダンス状態とみなされ ます。RUNピンの電圧が VSDより低い場合、デバイスはシャッ トダウン・モードに入っています。RUNピンの電圧が VEN を 超えると、INTVCC のLDO がオンします。INTVCC のLDO が そのUVLOしきい値を超えると、チャージャはイネーブルされ ます。RUNピンはVIN からの抵抗分割器に接続して、充電が イネーブルされる入力電圧を設定しておきます。RUNピンはフ ロート状態にしないでください。 ブロック図 C2S 3 16 CIN 10µF RUN 2.45V + – 0.9V + – C2P • BAT LR IN – 80mV 6 IN 7 15 DHC PWM BOOST SW INTVCC DUVLO GND IN IN INTVCC ENABLE CNTRL LOWBAT 2 CBST 22nF 4 5 LSW 33µH BAT 8 9 INTVCC + – – + UVCL FB 588k V-EA VFB(REG) FBG RFB1 10 RFB2 NTC NTC BAT 2.21V – + DZ + T 10k Li-Ion PROG HOT COLD DISABLE RNOM 10k CBAT 22µF 11 ENABLE INTVCC 12 RSNS 0.3Ω C-EA INTVCC 1.2V CHGSNS + – VIN(DHC) ITH CHRG CINTVCC 2.2µF INTVCC FREQ FAULT 1 SHUTDOWN + – DHC INTVCC LDO INTVCC ENABLE IN 14 ENABLE LTC4120 IN 13 RPROG LOWBAT 図 1．ブロック図 4120 F01 4120fd 10 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 ブロック図 LTC4120-4.2 BATSNS IN – 80mV INTVCC ITH + – CHGSNS + – RSNS 0.3Ω C-EA DUVLO IN BATSNS INTVCC 9 10 CBAT 22µF INTVCC + – 1.2V BAT 8 – + UVCL 588k + Li-Ion VFB(REG) V-EA ENABLE BATSNS 2.21V – + PROG LOWBAT 13 DZ RPROG 4120 F02 図 2．LTC4120-4.2 の BATSNS の接続 テスト回路 20V 2k 665Ω 680nF 49.9Ω IRLML5103TR VIN(DHC) IN NTC LTC4120 RUN 665Ω INTVCC 10Ω 2.2µF 10µF DHC GND 4120 F03 図 3．VIN（DHC）のテスト回路 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 11 LTC4120/LTC4120-4.2 動作 LTC4120 の概要 ワイヤレス・パワーシステムの概要 LTC4120は、総合的なワイヤレス・パワーシステムの構成 要素の1つです。総合的なシステムは、送電回路、送電コ イル、受電コイル、および （LTC4120などの）受電回路で構 成されます。送電回路およびコイルについて詳しくは、 「ア プリケーション情報」セクションを参照してください。特に、 「共振送電器と受電器」や 「代替の送電器オプション」のセ クションには、ワイヤレス・パワーシステムの設計を完成さ せるのに必 要な情 報が記 載されています。詳 細について は、本書の 「アプリケーション情報」セクションの見出し 「共 振送電器と受電器」の下、および AN138に記載されていま す。 『Wireless Power Users Guide』、ならび にDC1969A：ワ イヤレス送受電器のデモキットおよびマニュアルを参照し てください。送電器と受電器の両方の基板用のGerberレイ アウト・ファイルは、次のリンクから入手できます。 http://www.linear-tech.co.jp/product/LTC4120#demoboards LTC4120は、動的整合化制御（DHC）機能を内蔵した同期 整流式の降圧ワイヤレス・バッテリ・チャージャです。DHC は共振結合型の電力伝送アプリケーションで受電した入 力電圧を安定化する効率の高い方法です。LTC4120は、定 電流 / 定電圧のバッテリ・チャージャとして機能し、以下の チャージャ機能（プログラム可能な充電電流、プログラム可 能なフロート電圧、タイムアウトが 30 分のバッテリ・プリコ ンディショニング、高精度のシャットダウン/ 実行制御、NTC 過熱保護、2 時間の安全終了タイマ、自動再充電） を内蔵し ています。LTC4120は、充電の状態とフォルト状態を示す 出力ピンも備えています。 図 4の回路は、送電器として基本的な電流供給共振コンバー タを使用し、LTC4120による受電器として直列共振コンバー タを使用した十分に機能するシステムです。Power-By-Proxi1 社製の先進の送電器をLTC4120と組み合わせることもでき ます。送電器の設計の詳細については、AN138： 『Wireless Power Users Guide』 を参照してください。 1 www.PowerByProxi.com VDC 5V L1 TRANSMITTER C2S L2 CX LX C4 LR C2P D9 D8 C5 IN DHC BOOST SW R1 R2 D2 D3 M1 D5, D8, D9: DFLS240L M2 D1 D4 D6 39V DFLZ39 CIN D5 LTC4120 CBST LSW CHGSNS BAT GND CBAT + Li-Ion 4120 F04 図 4．DC-ACコンバータ、送電 / 受電コイル、同調直列共振受電器および AC-DC 整流器 4120fd 12 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 動作 ワイヤレス電力伝送 動的整合化制御 ワイヤレスの （共振）結合型電力伝送システムは、交流磁界を 発生する送電器と、その磁界から電力を収集する受電器で構 成されます。理想送電器は、送電コイルLX で大きな交流電流 を効率的に発生します。図 4に示すプッシュプル電流供給共 振コンバータは、LTC4120と組み合わせて使用できる基本的 な送電器の例です。この送電器は、標準では約 130kHzの周 波数で動作します。ただし、動作周波数は受電器の負荷と受 電コイルとの結合によって変動します。LX = 5µH、CX = 300nF の場合、送電器の周波数は次のようになります。 動的整合化制御（DHC） は、ワイヤレス電力伝送システムで受 電した入力電力を安定化するための技法です。DHC 回路は 共振受電器のインピーダンスを調整して、LTC4120の入力で の電圧を安定化します。LTC4120の入力電圧が VIN（DHC）設 定値より低くなると、LTC4120は、受電器の共振点を調整し て送電器の共振点に近づけることにより、受電器で得られる 電力を大きくすることができます。入力電圧が VIN（DHC）を超 えた場合、LTC4120は受電器の共振点を送電器の共振点か ら離すことにより、受電器で得られる電力を低減します。入力 電力の増減量は、結合、同調コンデンサC2P、受電コイルLR、 および動作周波数の関数です。 fO ≈ 1 = 130kHz 2 • π • L X • CX この送電器は、標準で約 2.5ARMS のACコイル電流を発生 します。この送 電 器の詳 細については、AN138： 『Wireless Power Users Guide』 を参照してください。 受電器は、共振回路内で構成されているコイルLRと、その後 段にある整流器および LTC4120 から成ります。受電コイルは、 LRとLX の間の相互インダクタンスを介して送電器に反射さ れる負荷を表します。受電器の反射インピーダンスは、送電 器の動作周波数に影響することがあります。同様に、送電器 による電力出力は、受電器での負荷に依存します。送電器と LTC4120チャージャの両方で構成される共振結合型充電シ ステムは、ワイヤレス・バッテリ充電の効率的な方法を実現し ます。送電器による電力出力は、バッテリを充電するために使 用する電力に基づいて自動的に変化するからです。 DHC 機能を実装して受電器の共振点を自動的に調整する部 品を図 5に示します。コンデンサC2SとインダクタLR は、直列 共振器として機能します。コンデンサC2PとLTC4120のDHC ピンは、DHCピンが低インピーダンスのときに並列共振回路 を形成し、DHCピンが高インピーダンスのときは切断されま す。C2Pは受電器の共振点を調整して、LTC4120の入力で得 られる電力の大きさを制御します。C2Pは、DHCピンで分流 するAC 電流に起因するLTC4120での電力損失にも影響しま す。このため、このピンに加わる全容量が 30nFを超えることは 推奨しません。 C2S 1:n CX LX LR C2P D9 D8 CIN D5 IN LTC4120 DHC 4120 F05 図 5．共振受電器タンク 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 13 LTC4120/LTC4120-4.2 動作 LTC4120はDHCを使用して、受電した電力を負荷要件に応じ て自動的に調整します。通常、負荷はバッテリ充電電流です。 送電器によって要求される電力は受電器での要求電力に自 動的に調整されるので、この技法は電力の大幅な節減につな がります。さらにDHCは、バッテリが満充電になったとき、軽 負荷状態でLTC4120の入力に現れる整流電圧を低減します。 共振受電器回路（LR、C2S、C2P）、送電器回路、および LXと LR の間の相互インダクタンスの設計によって、LTC4120の入 力での無負荷時最大電圧と、LTC4120の入力で得られる最 大電力が両方とも決まります。これらの部品の値と許容範囲 は、安定動作のため注意して選択する必要があり、この理由 から、許容範囲の狭い部品だけを使用することを推奨します。 動的整合化制御（DHC） の背景にある動作原理を理解するた め、以下の簡単な例について考えます。ここで、固定周波数の 送電器はfO = 130kHzの周波数で動作しています。DHCは受 電同調回路網のインピーダンスを自動的に調整して、受電器 の共振周波数が fT ∼ fD の範囲に調整されるようにします。 fT ≅ fD ≅ 1 2 • π • LR • (C2P + C2S) バッテリ・フロート電圧の設定 LTC4120のバッテリ・フロート電圧は、図 6に示すように、抵抗 分割器をバッテリとFBおよび FBGの間に配置することによっ て設定します。その結果、設定可能なバッテリ・フロート電圧 VFLOAT は、次式で制御されます。 VFLOAT = VFB(REG) • 入力電圧が VIN（DHC） （標準 14V） より高くなると、LTC4120は DHCピンを開放し、受電器の共振点を離調して送電器の周 波数 fO から遠ざけるので、受電する電力が低下します。入力 電圧が VIN（DHC）より低くなると、LTC4120はDHCピンをグラ ンドに分流し、受電器の共振点を調整して送電器の周波数 に近づけるので、受電する電力が増加します。 図 4に示す共振コンバータでは、送電器の動作周波数が固 定ではなく、負荷インピーダンスに応じて変化します。ただし、 DHCの基本動作原理は依然として有効です。ワイヤレス受電 器の共振回路の詳細については、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。 RFB2 ここで、VFB（REG）は標準で2.4Vです。 電圧エラーアンプ （V-EA） の入力バイアス電流（IFB） があるの で、588kに近いテブナン等価抵抗 RFB1||RFB2 を選択するよう 注意することも必要です。まず、RFB1 を計算して、次の関係を 満たすようにします。 RFB1 = VFLOAT • 588k VFB(REG) 計算値に最も近い0.1%または1% 精度の抵抗を探します。 RFB1 の値を使って、次式を計算します。 RFB2 = 1 2 • π • LR • C2S (RFB1 + RFB2 ) VFB(REG) • RFB1 VFLOAT – VFB(REG) – 1000Ω ここで、1000ΩはRFBG の標準値を表します。これは、バッテ リ・フロート電圧の抵抗分割器のグランド帰路として機能する FBGピンの抵抗です。 BAT LTC4120 IFB FB VFLOAT RFB1 22µF Li-Ion 4120 F06 FBG RFB2 ENABLE 図 6．LTC4120 によるフロート電圧のプログラミング 4120fd 14 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 動作 RFB1とRFB2 を選択したら、入手可能な抵抗を使って得られ るVFLOAT の値を再計算します。誤差が大きすぎる場合は、 RFB1 を別の標準抵抗値に置き換えてRFB2 を再計算します。 フロート電圧誤差が許容できるようになるまで繰り返します。 一般的なバッテリ・フロート電圧を得るための0.1%および 1% 精度の推奨標準抵抗値を表 1および表 2に示します。 表 1：一般的な VFLOAT を得るための推奨される 0.1% 精度抵抗 VFLOAT RFB1 RFB2 標準的な誤差 3.6V 887k 1780k –0.13% 4.1V 1.01M 1.42M 0.15% 4.2V 1.01M 1.35M –0.13% 7.2V 1.8M 898k 0.08% 8.2V 2.00M 825k 0.14% 8.4V 2.05M 816k 0.27% 表 2：一般的なVFLOAT を得るための推奨される1% 精度抵抗 VFLOAT RFB1 RFB2 標準的な誤差 3.6V 887k 1780k –0.13% 4.1V 1.02M 1.43M 0.26% 4.2V 1.02M 1.37M –0.34% 7.2V 1.78M 887k 0.16% 8.2V 2.00M 825k 0.14% 8.4V 2.1M 845k –0.50% ここで、hPROG は標準で988、VPROG は細流充電時は1.227V または122mV、RPROG はPROGピンに接続する接地抵抗の 抵抗値です。PROGピンの抵抗は最大充電電流、 つまりチャー ジャが定電流（CC） モードで動作しているときに供給される電 流を設定します。 アナログ充電電流モニタ PROGピンは、実際の充電電流に比例した電圧信号を出力 します。PROGピンに容量があると、ループの不安定性を引 き起こす可能性があるポールが形成されるので、この電圧 の測定時には注意が必要です。PROGピンの電圧を測定す る場合は、2k 以上の直列抵抗を追加し、このノードの浮遊 容量を50pF 未満に制限してください。 要求されている充電電流を入力電圧が供給できない場合 には、PROGピンの電圧が実際の充電電流を表さないこと があります。このような場合、チャージャはドロップアウト 動作に入るので、PWMスイッチの周波数が低下します。ド ロップアウト動作では、インダクタ電流が目的の電流まで 増加しようとするので、上側スイッチが 1クロック・サイクル より長い時間オンのままになるからです。上側スイッチが 8クロック・サイクルの間ドロップアウト状態に留まると、第 8サイクルの残りの時 間はドロップアウト検出器によって 下側スイッチが強制的にオンになります。このような場合、 PROGピンの電 圧は1.227Vのままですが、充 電 電 流は目 的のレベルに達しないことがあります。 充電電流の設定 低電圧電流制限 電流エラーアンプ （C-EA）は、CHGSNSピンとBATピンの間 にある0.3Ωの内部電流検出抵抗を流れる電流を測定します。 C-EAは充電電流の数分の1（1/hPROG） をPROGピンに出力 します。電圧エラーアンプ （V-EA）および PWM 制御回路は、 PROGピンの電圧を制限して充電電流を制御できます。内部 クランプ・ダイオード （DZ）は、PROGピンの電圧をVPROG に 制限し、それによって充電電流を以下のように制限します。 低電圧電流制限（UVCL）機能は、入力電圧が VUVCL（標準 12V） より低くなると充電電流を低減する機能です。この低利 得アンプは、通常、VIN をVUVCL の100mV 以内に保持します が、利用可能な電力が不十分な場合、入力電圧はこの値より 低くなることがあり、充電電流はゼロまで減少します。 ICHG = hPROG • VPROG 1212V = RPROG RPROG ICHG _ TRKL = hPROG • VPROG _ TRKL 120V = RPROG RPROG 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 15 LTC4120/LTC4120-4.2 動作 NTC 過熱バッテリ保護 LTC4120は、充電サイクル中にサーミスタを使用してバッテリ の温度をモニタします。バッテリの温度が安全充電範囲から 外れると、デバイスは充電を一時停止してフォルト状態を通 知し、温度が安全充電範囲内に戻るまでその状態を維持し ます。安全充電範囲は、NTCピンの電圧をモニタする2つの コンパレータによって決まります。NTCピンの電圧が約 85mV （VDIS） より低くなると、NTC 制限付き充電はディスエーブル されます。 サーミスタ・メーカーは、通常、特性曲線番号で識別できる 温度参照表か、温度と抵抗値を関連付ける式を付記していま す。また、各サーミスタも、通常はサーミスタの利得値 B25/85 で指定されます。 図 7に示すように、NTCピンはINTVCCとGNDの間の抵抗 分割器に接続します。簡素なアプリケーション （RADJ = 0） で は、25 Cでのサーミスタの抵抗と値が等しい1% 精度の抵抗 RBIAS をINTVCCとNTCの間に接続し、サーミスタをNTCと GNDの間に接続します。この構成では、温度が低下してサー ミスタの抵抗が大きくなり、RBIAS 抵抗の285%に達すると、 LTC4120は充電を一時停止します。Vishay Curve 2サーミス タで、B25/85 = 3490で25 Cの抵抗値が 10kの場合、この温 度は約 0 Cに相当します。サーミスタの抵抗が RBIAS 抵抗の 57.5%まで減少した場合にも、LTC4120は充電を一時停止し ます。同じVishay Curve 2サーミスタの場合、これは約 40 C に相当します。Vishay Curve 2サーミスタでは、作動点付近で の発振を防ぐため、高温コンパレータと低温コンパレータには 両方とも約 2 Cのヒステリシスがあります。 LTC4120 TOO COLD + – TOO HOT + – IGNORE NTC + – 高温と低温の作動点を調整するには、図 7に示すように、異な る種類のサーミスタまたは別のRBIAS 抵抗を使用するか、感 度抑圧抵抗 RADJ を追加するか、これらの方法を組み合わせ ます。たとえば、RBIAS を12.4kに大きくして以前と同じサーミ スタを使用すると、低温の作動点は–5 Cまで低下し、高温の 作動点は34 Cまで低下します。B25/85 = 3950で25 Cの抵抗 値が 100kのVishay Curve 1サーミスタを使用した場合、118k の1% 精度抵抗 RBIASと12.1kの1% 精度抵抗 RADJ を組み合 わせると、低温の作動点が 0 Cになり、高温の作動点が 39 C になります。 充電終了表示と安全タイムアウト LTC4120は安全タイマを使用して充電を終了します。LTC4120 が定電流モードにあるとき、タイマは必ず一時停止し、FB が RECHGしきい値を超えて遷移すると、タイマはリセットされま す。バッテリ電圧がフロート電圧に達すると、安全タイマは2 時間のタイムアウトのカウント・ダウンを開始します。設定した 最大充電電流の1/10より充電電流が少なくなると、CHRG 状 態ピンの電圧は高くなりますが、タイマが終了するまでトップ オフ充電電流が流れ続けます。タイムアウト後、LTC4120は低 消費電力のスリープ・モードに入ります。 自動再充電 スリープ・モードでは、デバイスは引き続きバッテリ電圧をモニ タします。バッテリの電圧が満充電のフロート電圧から2.2% 低下すると （VRCHG）、LTC4120は自動再充電サイクルを起動 します。自動再充電回路は約0.5msのフィルタを内蔵しており、 負荷トランジェントによってバッテリの電圧が一時的に低下し た場合、新たな充電サイクルが起動するのを防ぎます。 BAT INTVCC RBIAS NTC RADJ OPT 74% INTVCC 36.5% INTVCC RNTC T + Li-Ion 4120 F07 2% INTVCC 図 7．NTCピンの接続 4120fd 16 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 動作 充電の状態とフォルト状態ピン 高精度の実行 /シャットダウン制御 LTC4120は、充電の状態を出力しフォルトの表示を信号で伝 達する2つのオープンドレイン出力を内蔵しています。2 値化さ れたCHRGピンが L になることで、C/10より充電速度が速 いことが示されます。FAULTピンは L になることで、不良バッ テリのタイムアウトを示すか、NTC 過熱フォルト状態を示しま す。NTCフォルト中、CHRGピンは L のままですが、不良バッ テリのタイムアウトが発生すると、CHRGピンはデアサートさ れます。オープンドレイン出力を抵抗でプルアップしている場 合、このピンの電圧で示されるチャージャの状態を表 3にまと めています。 LTC4120は、RUNピンが VEN（標準 2.45V） より高くなるまで 低消費電力のディスエーブル・モードのままです。LTC4120 が ディスエーブル・モードのとき、バッテリの寿命を延ばすため にバッテリからの電流流出は減少し、状態ピンは2つともデア サートされて、FBGピンは高インピーダンスになります。RUN ピンの電圧を2.25Vより低くすれば、充電はいつでも停止で きます。LTC4120は、RUNピンの電圧が VSD（標準 0.7V） より 低くなった場合、超低動作電流のシャットダウン・モードにな る機能も備えています。この状態では、電源からINピンに流 れる電流は20μA 未満です。 表 3．プルアップ抵抗を接続したLTC4120 の オープンドレイン・インジケータ出力 差動低電圧ロックアウト FAULT CHRG “H” “H” “L” “H” “H” “L” 充電状態 C/10より低速でのオフ充電またはトップオフ充電 “L” C/10より高速での充電 “L” NTC 過熱フォルト、充電一時停止 不良バッテリ・フォルト 低バッテリ電圧動作 LTC4120は、深く放電したバッテリのプリコンディショニン グを自動 的に行います。バッテリ電 圧が 「VLOWBAT - ヒス テリシス」 （ 標準 2.05V：たとえば、バッテリ・パック保護が 作 動している電 圧 ）より低い場 合は、DC 電 流（ILOWBAT） が INTVCC 電源からBATピンに流れ込みます。バッテリ電 圧が VLOWBAT より高くなると、スイッチング ･レギュレータ がイネーブルされ、フルスケール充電電流の10%（に加えて DC 電流 ILOWBAT）の細流充電レベルでバッテリを充電しま す。バッテリの細流充電は、 （LTC4120の帰還ピンを介して 検出された）検出バッテリ電圧が細流充電しきい値 VTRKL を超えるまで続きます。バッテリ電圧が細流充電しきい値を 超えると、フルスケール充電電流が流れ込み、DC 細流充 電電流は流れなくなります。バッテリ電圧が細流充電しき い値より低い状態が 30 分を超えると、充電は終了し、フォ ルト状態ピンがアサートされて不良バッテリが示されます。 不良バッテリ・フォルトの発生後、不良バッテリを取り外し て別のバッテリに交換すると、LTC4120は新しい充電サイ クルを自動 的に再 開します。LTC4120-4.2は、LOWBATお よび TRKLの状態を検出するために、BATSNSピンの電圧 をモニタします。 LTC4120は、バッテリ電圧 VBATと入力電源電圧 VIN の差を モニタします。電圧差（VIN-VBAT）が VDUVLO まで低下する と、すべての機能がディスエーブルされ、デバイスは強制的 にシャットダウン・モードになり、その状態は （VIN-VBAT）が VDUVLO+ヒステリシスより高くなるまで続きます。LTC41204.2は、DUVLOの状態を検出するために、BATSNSピンとIN ピンの電圧をモニタします。 ユーザーが選択可能な降圧動作周波数 LTC4120は、固定周波数の同期整流式降圧アーキテクチャ を採用して、高い動作効率を生み出します。公称の降圧動作 周波数 fOSC は、FREQピンをINTVCC またはGNDに接続す ることにより、それぞれ 1.5MHzまたは750kHzのスイッチング 周波数になるよう設定されます。高い動作周波数では、より小 型の外付け部品を使用できます。 動作周波数の選択には、効率、部品サイズ、およびスイッチン グ ･レギュレータの最小オン時間からの余裕の間で交換条 件が存在します。低い周波数で動作させると内部ゲート電荷 とスイッチングによる損失が減るので効率が改善されますが、 出力リップルを低く維持するには、インダクタンス値を大きくす る必要があります。高い周波数で動作させると小型の部品を 使用できますが、固定周波数スイッチングが必要な場合は、 最低デューティ・サイクル時の最小オン時間から十分な余裕 をとることが必要な場合があります。 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 17 LTC4120/LTC4120-4.2 動作 PWMドロップアウト検出器 入力電圧がバッテリ電圧に近づくと、LTC4120は100%に近 いデューティ・サイクルが必要になる場合があります。 この動作 モードはドロップアウトとして知られています。ドロップアウト 時は、動作周波数が fOSC の設定値より大幅に低くなることが あります。上側スイッチが 8クロック・サイクルにわたってオンの ままになると、ドロップアウト検出器が作動して下側スイッチ は強制的にオンになり、 この状態が第 8サイクルの残りの時間 またはインダクタ電流がゼロに減少するまで続きます。これに より、入力と出力にセラミック・コンデンサを使用する場合、可 聴ノイズの潜在的な発生源となることを回避し、上側ゲート駆 動用の昇圧電源コンデンサが放電するのを防止します。 ドロッ プアウト動作時は、充電電流が実際にはフルスケールの設定 値まで到達できないことがあります。こうしたシナリオでは、ア ナログ充電電流モニタ機能が、実際に供給される充電電流 を表しません。 Burst Mode 動作 充 電 電 流 が 少 ないとき、たとえば 定 電 圧 モ ード 時 に、 LTC4120は自動的にBurst Mode 動作に入ります。Burst Mode 動作では、効率を向上させるため、スイッチング ･レギュレー タはスタンバイ・モードを定期的に強制されます。LTC4120 が自動的にBurst Mode 動作に入るのは、定電流（CC）モー ド終了後と、充電電流が約 80mAより少なくなったときです。 Burst Mode 動作は、PROG 抵抗が大きい場合は低電流で作 動し、入力電源電圧に依存します。Burst Mode 動作の詳細 については、 「標準的性能特性」 の 「Burst Modeの作動電流」 と 「標準的なBurst Mode 波形」のグラフを参照してください。 Burst Mode 動作にはある程度のヒステリシスがあり、最大で 約 150mAのバッテリ電流までその動作状態を維持します。 Burst Mode 動作中、PROGピンの電圧と平均充電電流との 関係は十分には規定されません。これは、G14に示すように、 PROGピンの電圧がバースト間に0Vまで低下することに起因 します。PROGピンの電圧が 120mVより低い時間が 350µsよ り長くなると、このことによってCHRGピンがデアサートされ、 C/10を示します。バースト電流リップルは、選択したスイッチ・ インダクタとVIN/VBAT に依存します。 BOOST 電源のリフレッシュ LTC4120スイッチング ･レギュレータの上側ゲート駆動用の BOOST 電源は、下側スイッチがオンするたびにBOOSTフラ イング・コンデンサをINTVCCにブートストラップすることによっ て生成されます。この技術では、BOOSTピンからSWピンへ INTVCC の電圧が供給されます。下側スイッチが長時間にわ たってオフのままになっている場合（たとえば Burst Mode 動作 時） は、BOOST 電源のリフレッシュが必要になることがありま す。PWMドロップアウト・フィルタと同様に、LTC4120は前回 のBOOSTリフレッシュ以降のクロック・サイクル数をカウント します。この数が 32に達すると、先に下側スイッチをオンにす ることにより、次のPWMサイクルが始まります。このパルスに よってBOOSTフライング・コンデンサはINTVCC の電圧にリフ レッシュされるので、上側ゲート・ドライバの電圧は次のサイク ルの始めに上側スイッチをオンするのに十分な電圧になるこ とが確実になります。 入力電源またはワイヤレス電力がない状態での動作 バッテリが唯一の供給電源である場合は、INピンから負荷を 取り除く注意が必要です。VIN が VSW より低くなると、INピン の負荷電流はバッテリから上側パワー・スイッチのボディ・ダイ オードを流れます。この可能性をなくすには、入力電源とINピ ンのコンデンサCIN の間にダイオードを配置します。また、ワ イヤレス電力アプリケーションの整流ダイオード （図 5および 図 11のD9） もこの放電経路を遮断します。あるいは、バッテリ の正極電圧をバッテリの抵抗分割器を介してFBピンで直接 検出するという配慮を前提に、ダイオードをBATピンと直列に 配置する方法もあります。これは図 10のD7で示します。 4120fd 18 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 0.50 LX LR 1:n COUPLING COEFFICIENT (k) IR IAC VR 4120 F08 図 8．ワイヤレス電力伝送 ワイヤレス電力伝送 ワイヤレス電力伝送システムでは、電力は交番磁界を使用し て伝送します。電力伝送の基になる原理は、送電コイルを流 れるAC 電流が、送電コイルによって発生する磁界内に配置 されている受電コイルにAC 電流を発生するというものです。 磁界の結合は相互インダクタンスMで記述します。この項に は物理表現はありませんが、単位のない項 kおよびnを使っ て参照されます。ここで、kは結合係数です。 nは巻数比 （受電コイルの巻数を送電コイルの巻数で割った 値） です。 n= X 0.40 X + 0.35 X +X +X 0.30 X 0.25 X 5mm MISALIGNMENT X 10mm MISALIGNMENT +X X 0.20 +X +X X X 0.15 0.10 0 1 2 3 4 5 6 7 COIL DISTANCE (mm) 8 9 10 4120 F09 図 9．結合係数 kと距離 これにより、送電コイル内に正弦波電流が発生します。その ピーク・トゥ・ピークの振幅は次のとおりです。 IAC = M k= L X • LR + NO MISALIGNMENT 0.45 VAC V ≅ DC 2 • π • fO • L X fO • L X 受電コイルに誘導されるAC 電圧は、受電器の印加電圧、結 合、ならびにインピーダンスの関数です。受電器が無負荷の 場合、開放電圧 VIN（OC）はおよそ次のとおりです。 VIN（OC）≅ k • n • 2 • π • VDC nR L = R nX LX 巻数比は受電コイルのインダクタンスと送電コイルのインダク タンスの比の平方根に比例します。ワイヤレス電力伝送システ ムでは、送電コイルLX に流すAC 電流 IAC により、受電コイル LR 内に次のAC 電流が発生します。 IR（AC）= 2 • π • M • IAC = 2 • π • k • √ LX • LR • IAC 結合係数は、受電コイルを基準にした送電コイルの方向と近 接度（距離） に依存します。2つのコイルがトランス内にある場 合は、k = 1です。2つのコイルが互いに完全に絶縁されてい る場合は、k = 0です。標準的なLTC4120 ベースのワイヤレス 電力設計では、コイルの間隔が 10mmの場合、kは0.18 前後 であり、コイルの間隔が 3mmの場合、kは約 0.37です。これを 図 9に示します。 コイルLXとLR の抵抗が小さい場合は、結合係数が小さい場 合でも効率は本質的に高い値を示します。図 4と図 10の送電 器は、送電コイルとコンデンサ （LX||CX） の両端で共振周波数 fO の正弦波を生成します。ピーク・トゥ・ピークの振幅は、印加 入力電圧に比例します。 （図 5と図 10に示す）受電器は、共振同調回路と後段の整流 器を使用して、誘導 AC 電圧をDC 電圧に変換し、LTC4120 に電力を供給してバッテリを充電します。LTC4120に供給され る電力は、LTC4120のインピーダンスと、送電器の共振周波 数での同調回路のインピーダンスに依存します。LTC4120は、 LTC4120の入力での電圧に応じて受電器のインピーダンスを 調整する動的整合化制御（DHC） と呼ばれる独自開発の回路 を採用しています。この技術により、負荷がなくなったとき （た とえば、バッテリが満充電状態になったとき） に、誘導整流電 圧が広範囲の結合係数にわたって電圧コンプライアンス定格 を超えないことが保証されます。DHCは、受電器のインピーダ ンスを負荷に応じて効率的に調整し、しかも有効電力は低下 しません。 結合が大きくなりすぎる （たとえば、受電コイルの配置が送電 コイルに近すぎる）可能性がある場合は、LTC4120の入力の 両端にツェナー・ダイオードを配置して、LTC4120の絶対最大 定格を超えないようにすることを推奨します。 （図 4および図 10 の） ダイオードD6 がこの接続を示しています。 VAC ≅ 2 • π • VDC 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 19 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 整流器出力でのRMS 電圧はLTC4120の負荷、つまり充電電 流と印加 AC 電流 IAC に依存します。印加 AC 電流は、同調回 路網の部品と印加 DC 電圧の両方に依存します。受電器の 負荷は、バッテリの充電状態により異なります。結合または印 加 AC 電流あるいはその両方が十分に制御されていない場合 は、LTC4120の入力に39Vのツェナー・ダイオード （図 4およ び図 10のD6） を追加すると、LTC4120を過電圧状態から保 護できます。 VCC 4.75V TO 5.25V LB1 68µH 共振送電器と受電器 DC/AC 送電器の例を図 10に示します。送電器の5V 5% 電 源は、LRと結合しているLX で循環 AC 電流を効率的に発生 させます。さらに入力電圧が高い場合は、プリレギュレータの DC/DCコンバータを使用して5Vを生成できます （図 11を参 照）。電力は共振周波数 fO で送電器から受電器へ伝送され ます。共振周波数は部品の値と受電器の負荷の両方に依存 します。送電器回路と受電器回路の両方で選択された部品 の許容誤差は、最大の電力伝送を達成するために非常に重 要です。受電器の部品両端の電圧は40Vに達することがある ので、適正な電圧定格も順守する必要があります。 TRANSMITTER RECEIVER C2S2 LB2 68µH D1 LX CX 0.3µF 5µH C4 0.01µF LR C2S1 C2P1 D2 D3 C5 0.01µF DHC IN BOOST SW R1 100Ω R2 100Ω D2 D3 M1 U1 LTC4120 C2P2 C4 2.2µF M2 INTVCC C5 10µF D4 39V OPT C1 10µF C2 47µF C3 L1 CHGSNS BAT + FB D1 D4 GND FBG 4120 F10 図 10．DC/ACコンバータ、送電 / 受電コイル、同調直列共振受電器および AC/DC 整流器 HVIN 8V TO 38V GND C6 4.7µF VIN BD BOOST R3 150k C7 0.068µF R4 40.2k RUN/SS SW U1 LT3480 SYNC RT FB GND PG VC C9 0.47µF L3 4.7µF D5 DFLS240L R5 20k C8 330pF C10 22µF R8 150k M3 Si2333DS M4 2N7002L R10 100k VCC 5V CONNECT TO Tx VCC R7 536k R6 100k 4120 F11 図 11．送電器用高電圧プリレギュレータ 20 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 4120fd LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 共振コンバータの部品選択 共振送電器および受電器には、表 4と表 5に示す部品をそれ ぞれ使用することを推奨します。図 12に、埋め込み受電コイル のPCBレイアウトを示します。図 13と図 14に、完成した送電 器と受電器を示します。図 14の25mmのフェライト・ビーズは、 図 12に示した埋め込み受電コイルをカバーします。送電器と 受電器の両方の基板用のGerberレイアウト・ファイルは、次の リンクから入手できます。 http://www.linear-tech.co.jp/product/LTC4120#demoboards 下で説明する設計手順に従って、別の部品の値を選択するこ とができます。 表 4. 推奨の送電器部品および高電圧プリレギュレータ部品 送電器部品 ITEM 説明 メーカー / 製品番号 D2, D3 DIODE, SCHOTTKY, 40V, 2A ON SEMI NSR10F40NXT5G D1, D4 DIODE, ZENER, 16V, 350mW, SOT23 DIODES BZX84C16 M1, M2 MOSFET, SMT, N-CHANNEL, 60V, 11mΩ, S08 VISHAY Si4470EY-T1GE3 LB1, LB2 C4, C5 R1、R2 CX1, 2 C（ X Opt） LX IND, SMT, 68µH, 0.41A, 0.4Ω, ±20% TDK VLCF5028T-680MR40-2 CAP, CHIP, X7R, 0.01µF, ±10%, 50V, 0402 RES, CHIP, 100Ω, ±5%, 1/16W, 0402 MURATA GRM155R71H103KA88D VISHAY CRCW0402100RJNED CAP, CHIP, PPS, 0.15µF, ±2%, 50V PANASONIC ECHU1H154GX9 CAP, CHIP, PPS, 0.1µF, ±2%, 50V PANASONIC ECHU1H104GX9 CAP, PPS, 0.15µF, ±2.5%, 63VAC, MKS02 WIMA MKS0D031500D00JSSD CAP, CHIP, PPS, 0.033µF, ±2%, 50V PANASONIC ECHU1H333GX9 CAP, PPS, 0.10µF, ±2.5%, 63VAC, MKS02 WIMA MKS0D03100 CAP, PPS, 0.033µF, ±2.5%, 63VAC, MKS02 WIMA MKS0D03033 5.0µH TRANSMIT COIL TDK WT-505060-8K2-LT or 6.3µH TRANSMIT COIL TDK WT-505090-10K2-A11-G or 6.3µH TRANSMIT COIL WÜRTH 760308111 or 5.0µH TRANSMIT COIL INTER-TECHNICAL L41200T02 高電圧プリレギュレータ部品 U1 LT3480EDD, PMIC 38V, 2A, 2.4MHz Step-Down Switching Regulator with 70µA Quiescent Current LINEAR TECH LT3480EDD M3 MOSFET, SMT, P-CHANNEL, –12V, 32mΩ, SOT23 VISHAY Si2333DS M4 MOSFET, SMT, N-CHANNEL, 60V, 7.5Ω, 115mA, SOT23 ON SEMI 2N7002L D5 DIODE, SCHOTTKY, 40V, 2A, POWERDI123 DIODES DFLS240L L3 IND, SMT, 4.7µH, 1.6A, 0.125Ω, ±20% COILCRAFT LPS4018-472M C6 C7 C8 C9 C10 R3, R8 R4 R5 R6, R10 R7 CAP, CHIP, X5R, 4.7µF, ±10%, 50V, 1206 MURATA GRM155R71H4755KA12L CAP, CHIP, X5R, 4.7µF, ±10%, 50V, 0603 MURATA GRM188R71H683K CAP, CHIP, X7R, 0.47µF, ±10%, 25V, 0603 MURATA GRM188R71E474K CAP, CHIP, COG, 330pF, ±5%, 50V, 0402 TDK C1005COG1H331J CAP, CHIP, X5R, 22µF, ±20%, 6.3V, 0805 TAIYO-YUDEN JMK212BJ226MG RES, CHIP, 150k, ±5%, 1/16W, 0402 VISHAY CRCW0402150JNED RES, CHIP, 20k, ±1%, 1/16W, 0402 VISHAY CRCW040220K0FKED RES, CHIP, 40.2k, ±1%, 1/16W, 0402 VISHAY CRCW040240K2FKED RES, CHIP, 100k, ±1%, 1/16W, 0402 VISHAY CRCW0402100KFKED RES, CHIP, 536k, ±1%, 1/16W, 0402 VISHAY CRCW0402536KFKED CX = 300nF（5μH LX コイル使用時）、またはCX = 233nF（6.3μH LX コイル使用時） 1 2 半田付け中にコンデンサが過熱すると容量値がシフトすることがあるので、ECHUコンデンサの使用時は組み立てのガイドラインに細心の注意を払うようにしてください。 パナソニックECHUシリーズなどのプラスチック・フィルム・コンデンサやWIMA MKPなどの金属化ポリエチレン・コンデンサが送電器に適しています。 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 21 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 表 5. 推奨の受電器部品 ITEM 説明 メーカー / 製品番号 D1, D2, D3 DIODE, SCHOTTKY, 40V, 2A, POWERDI123 DIODES DFLS240L D4（Opt） DIODE, ZENER, 39V, ±5%, 1W, POWERDI123 LR IND, EMBEDDED, 47µH, 43 TURNS WITH 25mm FERRITE BEAD DIODES DFLZ39 EMBEDDED 4-LAYER PCB (see Figure 12) ADAMS MAGNETICS B67410-A0223-X195 L1 C2P1 C2P2 C2S1 C2S2 C1 C2 C3 or 47µH RECEIVER COIL TDK WR282840-37K2-LR3 or 47µH RECEIVER COIL WÜRTH 760308101303 or 48µH RECEIVER COIL INTER-TECHNICAL L41200R02 IND, SMT, 15µH, 260mΩ, ±20%, 0.86A, 4mm×4mm COILCRAFT LPS4018-153ML CAP, CHIP, COG, 0.0047µF, ±5%, 50V, 0805 MURATA GRM21B5C1H472JA01L CAP, CHIP, COG, 0.00018µF, ±5%, 50V, 0603 KEMET C0603C182J5GAC7533 CAP, CHIP, COG, 0.022µF, ±5%, 50V, 0805 MURATA GRM21B5C1H223JA01L CAP, CHIP, COG, 0.0047µF, ±5%, 50V, 0805 MURATA GRM21B5C1H472JA01L CAP, CHIP, X5R, 10µF, ±20%, 16V, 0805 TDK C2012X5R1C106K CAP, CHIP, X5R, 47µF, ±10%, 16V, 1210 MURATA GRM32ER61C476KE15L CAP, CHIP, X7R, 0.01µF, ±20%, 6.3V.0402 TDK C1608X7R1H103K C4 CAP, CHIP, X5R, 10µF, ±20%, 16V, 0805 U1 400mA WIRELESS SYNCHRONOUS BUCK BATTERY CHARGER TDK C2012X5R1C106K LINEAR TECH LTC4120 LAYER STRUCTURE L1 – TOP SIDE L2 L3 L4 – BOTTOM SIDE FINISHED THICKNESS TO BE 0.031" ±0.005" TOTAL OF 4 LAYERS WITH 2oz CU ON THE OUTER LAYERS AND 2oz CU ON THE INNER LAYERS TOP METAL 2nd METAL 3rd METAL BOTTOM METAL 4120 F12 図 12．受電コイルの 4 層 PCBレイアウト 22 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 4120fd LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 図 13．送電器のレイアウト：デモ回路 1968A 共振送電器の同調：LX、CX （図 4に示す）基本送電器の共振周波数 fO は、部品 LX および CX によって決まります。正しい動作周波数を得るため、LXと CX は1 組にして選択しています。また、LXとCX を1 組にして 選択しているのは、1:3の巻数比を理想的に得るためでもあり ます。 送電インダクタLX を選択したら、送電コンデンサは共振周波 数が 130kHzになるように選択します。標準値は選択の幅が限 られているので、fO を正しい値にするために、標準値のコンデ ンサをいくつか並列に接続することが必要な場合があります。 fO ≅ 1 = 130kHz 2 • π • L X • CX 図 14．フェライト遮蔽板付き受電器のレイアウト： デモ回路 1967A-B 共振受電器の同調：LR、C2S、C2P 受電器の同調回路の共振周波数 fT は、LRとC2S＋C2Pを選 択することによって決まります。コンデンサを選択して、共振周 波数が fO から1% ∼ 3%に低くなるようにします。 fT ≅ 送電インダクタLX および送電コンデンサCX は、大きな循環 電流をサポートします。インダクタの直列抵抗成分は損失の 発生源なので、効率を最適にするには最小限に抑える必要が あります。同様に、送電コンデンサCX は大量のリップル電流 をサポートする必要があるので、電圧定格が適切で損失係数 が低いものを選択する必要があります。 1 2 • π • LR • (C2P + C2S) 送電器の場合と同様に、複数の並列接続コンデンサを使用 して最適値を得ることが必要になる場合があります。最後に、 離調時の共振周波数 fD を同調時の共振周波数より約 5% ∼ 15% 高い値に選択し、C2Pの値を30nFより低い値に抑えて、 DHCピンでの電力損失を制限します。 fD ≅ 1 2 • π • LR • C2S 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 23 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 代替の送電器オプション 前のセクションで説明したDC/AC 共振送電器は基本的な ものなので、送電器の構築には費用がかかりません。ただ し、この基本的な送電器では、所定の受電要件一式を満た すのに比較的高精度なDC 入力電圧が必要です。電力が金 属異物に伝送されないようにすることはできないので、金 属異物は加熱される可能性があります。さらに、基本的な 送電器の動作周波数は、部品の選択によって変わる可能性 があります。 LTC4120を使用するお客様は、より高度な送電器オプショ ンを選択することもできます。追加の機能には、異物検出 器、広い入力電圧範囲での動作、固定動作周波数などが あります。高 度な送 電 器オプションについては、 『Wireless Power Users Guide』 を参照してください。 最大バッテリ電力に関する考慮事項 承認された送電器オプションのいずれかとこのワイヤレス電 力設計回路を使用することにより、LTC4120の入力で最大 2Wを供給できます。これは4.2Vのリチウムイオン・バッテリに 400mAの充電電流を供給するよう最適化されています。より 高いバッテリ電圧を選択した場合は、利用できる最大電力が 制限されるので、少な目の充電電流を使用する必要がありま す。所定のフロート電圧 VFLOAT に対して設定できる最大バッ テリ充電電流 ICHG（MAX）は、チャージャの効率ηEFF に基づ いて次のように計算できます。 ICHG(MAX) ≤ ηEFF • 2W VFLOAT チャージャの効率 ηEFF は動作条件に依存し、 「標準的性能特 性」 の 「降圧レギュレータの効率」 のグラフを使用して推定でき ます。RPROG を選択するときは、この制限値より大きい充電電 流を選択しないでください。 入力電圧と最小オン時間 LTC4120は最大 40Vの入力電圧で動作可能です。LTC4120 はほとんどの動作条件で固定周波数動作を維持します。高い 入力電圧と高いスイッチング周波数が選択され、バッテリ電 圧が低い特定の状況では、LTC4120 が固定周波数動作を維 持できないことがあります。これらの要因と、LTC4120の最小 オン時間が組み合わされると、固定周波数動作を維持するに はデューティ・サイクルに下限が加わります。上側スイッチのオ とスイッチング周 ン時間は、デューティ・サイクル （VBAT/VIN） 波数 fOSC （Hz） に関係します。 tON = VBAT fOSC • VIN 低バッテリ電圧時に高い入力電圧で動作している場合は、 PWM 制御アルゴリズムによって、LTC4120の最小オン時間 tMIN（ON）よりオン時間が短いことが要求されるデューティ・サ イクルが強制的に試行されることがあります。この最小デュー ティ・サイクルは1.5MHz 動 作では約 18%であり、750kHz 動作では約 9%です。標準的な最小オン時間は、 「標準的 性能特性」セクションのグラフG11に示します。オン時間が tMIN(ON)より短い場合、充電電流とバッテリ電圧はレギュレー ション状態を維持しますが、スイッチングのデューティ・サイク ルが固定値を維持できないか、スイッチング周波数が設定値 の数分の1に減少することがあります。 固定周波数動作を維持するための許容最大入力電圧は次の とおりです。 VIN(MAX) = VLOWBAT fOSC • tMIN(ON) ここで、VLOWBAT はスイッチング ･レギュレータがイネーブル する最低のバッテリ電圧です。 最小オン時間の制約条件を超えても充電電流やバッテリのフ ロート電圧には影響しないので、ほとんどの場合はあまり重要 ではなく、厳しい結果を恐れることなく設計に高いスイッチン グ周波数を使用できます。 「スイッチング・インダクタの選択」 と 「入力コンデンサ」 のセクションに示すように、スイッチング周 波数が高いと小型の基板部品を使用できるので、アプリケー ション回路の実装面積が小さくなります。 固定周波数動作は、前述したようにドロップアウトとBurst Mode 動作にも影響を受ける可能性があります。 4120fd 24 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 スイッチング・インダクタの選択：LSW 入力コンデンサ：CIN LTC4120チャージャでスイッチング・インダクタ値を選択する ための主な基準は、そのインダクタで発生するリップル電流で す。インダクタンス値が決まったら、そのインダクタの飽和電流 定格はインダクタを流れる最大ピーク電流 IL（PEAK）以上にす る必要があります。インダクタ電流のピーク値は設定充電電 流 ICHGと、リップル電流 ∆IL の1/2の和です。また、ピーク・イ ンダクタ電流はLTC4120の電流制限値 IPEAKより低い値に 維持する必要があります。 LTC4120チャージャは、VIN ピンで入力電源から直接バイア スされます。この電源は大量のスイッチ電流を供給するので、 VIN の電圧グリッチを最小に抑えるには、高品質の低 ESRデ カップリング・コンデンサを推奨します。バルク容量は目的の 入力リップル電圧 （∆VIN） の関数であり、次の関係に従います。 IL(PEAK) = ICHG + ∆IL < IPEAK 2 LTC4120の 電 流 制 限 値 IPEAK は 最 小 585mA（ で 最 大 1250mA）です。IPEAK の標 準 値は、 「 標 準 的 性 能 特 性 」の 「RSNS の電流制限と温度」 のグラフに示しています。 入力電圧とバッテリ電圧が与えられている場合は、インダクタ の値とスイッチング周波数により、次式に従ってピーク・トゥ・ ピークのリップル電流振幅が決まります。 ∆IL = ( VIN – VBAT ) • VBAT fOSC • VIN • LSW リップル電流は、通常、設定充電電流 ICHG の20% ∼ 40%の 範囲内に設定します。リップル電流をこの範囲に収めるには、 次式に従う最も近い標準インダクタンス値を使用してインダク タ値を選択します。 LSW ≥ ( VIN(MAX) – VFLOAT ) • VFLOAT CIN(BULK) = 10mVより大きい入力リップル電圧（∆VIN） は推奨しません。ほ とんどのチャージャ・アプリケーションでは、通常は10µFで充 分です （電圧定格は40V）。 逆流防止ダイオード 満充電のバッテリ電圧が BATピンに突然加わると、大量の 突入電流が LTC4120の上側パワー・スイッチのボディ・ダイ オードを介してCIN コンデンサを充電します。この電流の振幅 は数アンペアを超えることがありますが、LTC4120はバッテリ 電圧が最大値の11Vより低いことを条件に耐えることができ ます。この電流を完全に取り除くため、逆流防止ダイオードを BATピンと直列に配置することができます。このショットキ・ダ イオードには、順方向電流定格が設定充電電流と等しいこ とと、逆ブレークダウン電圧が設定フロート電圧と等しいこと が要求されます。図 15のダイオードD7は、このダイオードと LTC4120との接続方法を示しています。 fOSC • VIN(MAX) • ( 30% •ICHG ) その後、飽和電流定格の値が IL（PEAK）より大きいインダクタ を選択します。 VBAT VIN (µF ) ∆VIN ICHG BAT LTC4120 FB FBG D7 OPT IFB RFB1 RFB2 22µF + VFLOAT Li-Ion 4120 F15 ENABLE D7: NSR10F20NXT5G 図 15．BATピンと直列に接続した逆流防止ダイオード 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 25 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 BATコンデンサと出力リップル：CBAT 電力損失の計算 LTC4120チャージャの出力では、BATとGNDの間にバイパス 容量（CBAT） を接続することが必要です。すべてのアプリケー ションで22μFのセラミック・コンデンサが必要です。バッテリ をチャージャ出力から切断できるシステムでは、バイパス容 量を追加した方がよい場合があります。この種のアプリケー ションでは、出力バルク容量を追加しないと過大なリップルや 小振幅の発振が発生する可能性があります。また、最適な安 定性を確保するため、追加のバルク容量には少量のESRも 必要です。これらのアプリケーションでは、セラミック・コンデ ンサ以外の100μF 低 ESRコンデンサ （三洋 OS-CONまたは POSCAPなどのチップ・タンタル・コンデンサや有機半導体コ ンデンサ） を22μFのセラミック・バイパス・コンデンサと並列 にBATとGNDの間に接続するか、大容量のセラミック・コン デンサに1Ω 未満の追加 ESR 抵抗を直列に接続して使用しま す。この追加のバイパス容量は、バッテリが長い導線でチャー ジャに接続されているシステムでも必要な場合があります。 CBAT にかかる全容量の定格電圧は、バッテリのフロート電圧 以上である必要があります。 すべての動作条件で接合部温度の最大定格を超えないよう 徹底する必要があります。LTC4120パッケージの熱抵抗（θJA） は54 C/Wですが、十分に広いPCB 銅箔面積に露出パッドを 半田付けしていることが前提になっています。アプリケーショ ンでの実際の熱抵抗は、強制空冷やその他の放熱方法と、 特にLTC4120を取り付けるPCBの銅箔の量に依存します。 充電中の実際の電力損失は、次式により概算されます。 昇圧電源コンデンサ：CBST BOOSTピンは、上側ゲート・ドライバに電力を供給するブー トストラップ電源レールを実現します。BOOSTピンの動作電 圧は、SWピンが L のときは必ず INTVCC から内部生成され ます。これにより、SWの電圧より高いINTVCC のフロート電 圧が得られ、BOOSTとSWの間に接続されているコンデンサ によって保持されます。CBST は、電圧定格が 6Vで、10nF ∼ 22nFの低 ESRセラミック・コンデンサで十分です。 INTVCC 電源とコンデンサ：CINTVCC PD ≅ ( VIN – VBAT ) •ITRKL +VIN •IIN(SWITCHING) +RSNS •ICHG2 +RDS(ON)(TOP) • VBAT •I 2 VIN CHG V +RDS(ON)(BOT) • 1– BAT •ICHG2 VIN 細流充電時（VBAT < VTRKL） は、ITRKL が標準で10mAなの で電力損失が大きくなることがありますが、通常の充電時に はITRKL の項はゼロです。 接合部温度は以下の式を使って推算することができます。 TJ = TA ＋PD • θJA ここで、TA は動作中の周囲温度です。 送電機器でも大電力が消費されます。LXとCX のタンク回路 の両端に大きなAC 電圧が発生すると、LX コイルのDC 抵抗 とCX コンデンサのESRで電力が消費されることになります。 また、LX コイルでの誘導磁界が大きいと、近くにある金属性 の物体が加熱される恐れがあります。 上側と下側のゲート・ドライバおよび他の大部分の内部回 路 への 電 源 は、INTVCC ピンから供 給されます。INTVCC ピンには、2.2µFの低 ESRセラミック・コンデンサが必要で す。INTVCC 電源の電流制限値（IINTVCC）は比較的小さく、 INTVCC の電圧値が低くなると値が減少して電力損失を低減 します。NTCBIAS 回路網から離れた外部回路に電力を供給 するときは、INTVCC の電圧を使用しないでください。RUNピ ンの電圧が VENより高くなるとINTVCC 電源がイネーブルさ れ、INTVCC の電圧が UVINTVCCより高くなると、チャージャ がイネーブルされます。 4120fd 26 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 プリント回路基板のレイアウト 電磁放射と高周波共振の問題を防ぐには、LTC4120に接 続する部品の適切なレイアウトが不可欠です。効率を最大 限に高めるために、スイッチ・ノードの立ち上がり時間と立 ち下がり時間をできるだけ短くすることが必要です。以下 に示すPCB 設計の優先リストにより、適正な配置の確保に 役立ちます。PCBのレイアウトを行うときは、この特定の順 番で以下に示すガイドラインに従ってください。 1. 金属異物を送電コイルから遠ざけます。金属性の物体が 送電コイルの近くにあると、誘導加熱の影響を受け、電力 損失の発生源になります。フェライト遮蔽板は例外で、送 電コイルの後方に配置して使用すると送電コイルから受 電コイルへの結合を改善できます。 PowerByProxi 社製の高機能送電器には、金属異物の存 在を検出する機能が組み込まれており、この問題を軽減 しています。 2. 入力コンデンサVIN はINピンとGNDピンにできるだけ 近づけて配置し、銅トレースの長さをできるだけ短くして、 GNDプレーンにビアで接続します。 3. スイッチング・インダクタはSWピンにできるだけ近づけて 配置します。SWピン・ノードの表面積は最小限に抑えてく ださい。充電電流設定値をサポートするために必要な最 小のトレース幅にして、他の銅トレースとの間隔を最大限 に広げ、SWノードと他のノードの間の容量を低減するよ うにしてください。 4. BATコンデンサはBATピンのすぐ近くに配置し、グランド 帰路は、システム・グランドに戻る前に、入力コンデンサの グランドに接続しているのと同じ銅領域につながるように します。 5. アナログ・グランド （RUNピンのグランドおよび INTVCC コ ンデンサのグランド）は、LTC4120のGNDピンに戻る独 立したトレースとして、その他のグランドに接続する前に 配線します。 6. INTVCC コンデンサは、GNDプレーンへのビア接続によ り、INTVCC ピンにできるだけ近づけて配置します。 7. 350mAのRMS 電流をサポートするため十分な量の銅と ビアを使ってDHCトレースを配線し、DHCノードと他の 銅トレースとの間隔を最大限に広げて、DHCノードから 影響を受けやすい他のノードまでの容量と放射性 EMIを 確実に低減します。 8. PROGピンの寄生容量は最小限に抑えることが重要です。 このピンに接続するトレースは、隣接する銅トレースとの 間隔を特別に広くして、できるだけ短くします。 9. FBピンとGNDの間の容量性結合を最小限に抑えます。 10. 露出パッドに接続する銅箔面積を最大限に広げます。ビ ア接続箇所を露出パッドの直下に配置して広い銅のグラ ンド・プレーンをLTC4120に接続し、熱伝達を改善します。 設計例 図 16に示す設計例では、共振結合型電力伝送チャージャ・ア プリケーションの設計回路について検討します。まず、ワイヤ レス受電器回路の設計から説明します。次に、最大入力電圧、 バッテリのフロート電圧を8.2V、およびLTC4120の充電電流 を200mAとして、チャージャ機能の設計を検討します。この例 では、スイッチング・インダクタンスの値を選択して （スイッチン グ・ノイズが増える）不連続導通モードを回避する方法につい ても説明しています。 ワイヤレス受電器回路は、同調回路網 LRとC2P、C2Sで形成 されます。この同調回路網は、LTC4120のDHCピンを使用し てタンクの共振周波数を自動的に変調し、電力伝送を最適化 します。タンクの共振周波数は送電器回路の発振周波数と一 致する必要があります。図 4に示す送電器を想定すると、この 周波数は130kHzです。同調受電器の共振周波数は次のとお りです。 fT = 1 = 127kHz 2 • π • LR • (C2P + C2S) この設計例では、離調時の共振周波数は次のとおりです。 fD = 1 = 142kHz 2 • π • LR • C2S 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 27 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 fD はfT より5% ∼ 15% 高い必要があります。レベルが高いほ ど制御範囲が広がりますが、電力損失も増えます。 LR には47µHのコイルを選択し、送電コイルをLX = 5µHにす ることで、巻数比を3:1にします。 これで、C2Sは計算の結果 26.7nFになります。50V 定格の標 準コンデンサ2 個（22nFおよび 4.7nF）を並列接続すれば、 C2Sの計算結果の1% 以内の値が得られます。これで、C2Pは 計算の結果 6.5nFとなり、これは4.7nFと1.8nFのコンデンサ を並列接続することによって得られます。すべてのコンデンサ は許容誤差が 5% 以内のものを選択してください。 整流ダイオードD8、D9、D5は50V 定格のショットキ・ダイオー ドが選択されています。 では、LTC4120のチャージャ機能の設計回路について検討し ます。まず、1% 精度の標準値を使用した外付けの帰還抵抗 分割器 RFB1/RFB2 があります。 8.2V • 588k ≅ 2.00M 2.4V 2.00M • 588k RFB2 = ≅ 825k 2.00M – 588k RFB1 = これらの抵抗と、FBGピンの内部抵抗を組み合わせると、バッ テリのフロート電圧は8.212Vになります。 フロート電圧が 8.2Vの場合、供給可能な最大充電電流は、 チャージャの効率 ηEFF が 85%のときRCPT から得られる最 大電力によって制限されます。 ICHG(MAX) ≤ 標準的な2セル・リチウムイオン・バッテリ・パックでは、VBAT が 5Vより低くなるとパックの保護回路が作動するので、オン 時間を決定する場合や1.5MHzの動作周波数を選択する場 合、この電圧が最低電圧とみなされます。 tON = hPROG • VPROG = 6.04k ICHG 5V = 476ns > tMIN(ON) 1.5MHz • 17V 今度は、スイッチング・インダクタの値を計算します。インダクタ の値は、 リップル電流 30%の実現に基づいて計算します。 リップ ル電流は標準的な入力動作電圧である17Vで計算されます。 L3 > (17V – 8.2V ) • 8.2V = 48µH 1.5MHz • 17V • ( 30% • 200mA ) この最小値より大きく、最も近い標準のインダクタ値は56μH です。 このインダクタ値では、入力開放電圧VIN（OC）のときワー ストケースのリップル電流となります。VIN（OC）は、図 4の送 電器設計に基づいて、以下に示すように最大の結合係数 k = 0.37で概算されます。 VIN（OC）= k • n • π • VIN（TX） VIN（OC）= 0.37 • 3 • 3.14 • 5V = 34.9V ∆IL = 85% • 2W = 207mA 8.2V 200mAの充電電流は、標準の1% 精度抵抗 RPROGとして次 の値を選択することで達成されます。 RPROG = 動作周波数を選択するときは最大負荷時の入力電圧が使用 され、この入力電圧はスイッチング・インダクタの値に影響を 与えます。スイッチング・インダクタの飽和電流定格は、開放状 態での最大電圧時のワーストケース状態を基準にして選択し ます。 (34.9V – 8.2V ) • 8.2V 1.5MHz • 56µH • 34.9V これにより、ワーストケースのピーク・インダクタ電流は次のよ うになります。 IL(PEAK) = ICHG + バッテリの充電中、共振受電器には充電電流による負荷がか かるので、この負荷によって入力電圧は開放時の値から減少 し、 （UVCL 時の）12V から最大で約 26Vの範囲内の標準的 な電圧になります。この電圧の振幅は主に送電器と受電器の 間の結合量に依存し、通常この電圧は約 17Vになります。 = 75mA ∆IL = 237mA 2 ワーストケースのピーク・インダクタ電流である237mAより飽 和電流の定格が大きいインダクタを選択します。 4120fd 28 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 アプリケーション情報 CIN = 10µFに50V 定格のコンデンサを選択して、動作入力電 圧の標準値である17Vで10mVの入力電圧リップルを実現し ます。 8.2V 200mA • 17V = 10mV ∆VIN = 10µF この損失電力により、接合部温度の上昇は次のようになります。 PD • θJA = 0.27W • 54°C/W = 15°C VBAT > VTRKL が成り立つ通常の充電中は、電力損失が次の 値まで減少します。 PD = 20V • 5mA また、CINTVCC = 2.2μF、CBOOST = 22nF、および CBAT = 22μF には6V 定格のコンデンサを選択します。送電コイルと受電コ イルとの結合が十分に制御されていない場合は、オプション で1W、39Vのツェナー・ダイオードD6を追加して、バッテリが 満充電状態になったときにVIN が 39Vより低い状態を維持で きるようにします。 最後に、RUNピンの抵抗分割器を選択して、入力電圧が 11.2Vに達したらチャージャがオンするようにします。R3 = 374kおよび R4 = 102kにすると、VIN = 11.2VのときにRUNピ ンの電圧は2.4Vに達します。このRUNピン抵抗分割器を使 用した場合、VINが10.5Vより低くなるとLTC4120はディスエー ブルされます。 +0.3Ω • 0.2A 2 8.2V • 0.2A 2 20V 8.2V 2 +0.5Ω • 1– • 0.2A 20V +0.8Ω • = 0.14mW この損失電力により、接合部温度は周囲温度より6 C 高くな ります。 この設計例では、細流充電中の電力損失が次のように計算さ れます。ここで、スイッチング充電電流は、VBAT = 3Vおよびス イッチング時 IIN = 5mAで20mAです。 PD = ( 20V – 3V ) • 10mA +20V • 5mA +0.3Ω • 0.02A 2 3V • 0.02A 2 20V 3V +0.5Ω • 1– • 0.02A 2 20V +0.8Ω • = 0.27W 4120fd 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 29 LTC4120/LTC4120-4.2 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。 UD Package 16-Lead Plastic QFN (3mm × 3mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1691 Rev Ø) 0.70 ±0.05 3.50 ±0.05 1.45 ±0.05 2.10 ±0.05 (4 SIDES) PACKAGE OUTLINE 0.25 ±0.05 0.50 BSC RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS 3.00 ±0.10 (4 SIDES) BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD PIN 1 NOTCH R = 0.20 TYP OR 0.25 × 45° CHAMFER R = 0.115 TYP 0.75 ±0.05 15 PIN 1 TOP MARK (NOTE 6) 16 0.40 ±0.10 1 1.45 ± 0.10 (4-SIDES) 2 (UD16) QFN 0904 0.200 REF 0.00 – 0.05 注記： 1. 図面は JEDEC のパッケージ外形 MO-220 のバリエーション （WEED-2） に適合 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. 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 0.25 ±0.05 0.50 BSC 4120fd 30 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC4120 LTC4120/LTC4120-4.2 改訂履歴 REV 日付 A 12/13 概要 B 03/14 C 05/14 最小 VIN を12.5Vに増加。 ドキュメント全体で、固定 4.2Vフロート電圧バージョンを追加し、–4.2の電気的パラメータも追加。 IFB の仕様を25nA（標準）に増加。 最小 RECHGしきい値を–38mVに減少。 VPROG サーボ電圧仕様を+3mVおよび –3mVだけ変更。 VTRKL しきい値電圧仕様を–20mVおよび +10mVだけ緩和。 VTRKL ヒステリシス仕様を50mV（標準）に増加。 ISW 仕様に関する条件をIN = フロートからIN = オープン回路に変更。 RSNS の電流制限の標準的性能特性グラフを改訂。 VFLOAT の標準的性能特性グラフを追加。 IIN（SWITCHING）電流のグラフ （X 軸）の誤りを修正。 –4.2 BATSNS 接続のブロック図を追加。 図 4、5、および 10のVIN のラベルをINに変更。 SWインダクタ選択の表 6、7、8、および 9を削除。 図 15のBATのデカップリング・コンデンサの位置を、逆流防止ダイオードを使用して変更。 式 L3の誤りを修正し、正しい56μHインダクタに置き換え。 D 01/15 CBATを10μFから22μFに変更。 PAGE 表 4の部品の値と商標を更新。 20 「バッテリ」 という単語をフロート電圧範囲の箇条書きから削除。 いくつかの仕様制限を変更し、一部の一時的な点を削除。 周波数範囲、抵抗値、および Note 3を変更。 IIN のグラフを修正。 fOSC の標準値を反映するようにテキストを変更。 サーボ電圧 VPROG のテキストを更新。 fD の式を修正。 ICHG の式を変更。 充電終了表示に関する説明を変更。 fOSC の標準値を変更。 「共振コンバータの選択」を変更。 高電圧プリレギュレータ回路図を追加。 表 4「推奨の送電器部品および高電圧プリレギュレータ部品」を追加。 表 5「推奨の受電器部品」を追加。 図 11「受電コイルのPCBレイアウト」を追加。 図 12「送電器のレイアウト：デモ回路 1968A」の写真を追加。 図 13「受電器のレイアウト：デモ回路 1967A-B」の写真を追加。 fOSC とfT のテキストを変更。 fT の式を変更。 tON、L3、∆ IL、および IL（PEAK）の式を変更し、電力損失計算を変更。 受電コイルのWürth P/Nを追加。 送電コイルおよび受電コイルのINTER-TECH P/Nを追加。 明確にするために、基本送電器回路図の68μバイアス・インダクタ上のdosを削除。 1 3 4 7 8 9 14 15 16 17 20 20 20 20 20 20 20 23 28 29 1、3 1 ～ 32 3 3 3 4 4 4 5 6 8 11 12、13、20 N/A 25 28 1、9、10、11、 14、25、26、 29、 および 32 22 21、22 12、20 4120fd 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。 31 LTC4120/LTC4120-4.2 標準的応用例 C2S 26.7nF D9 IN D8 CIN 10µF D5 D6 OPT 374k C2P 6.5nF 5µH FAULT RUN CHGSNS BAT DHC FB 102k Tx CIRCUITRY LX 2k INTVCC FREQ BOOST 2k LTC4120 SW CHRG LR CBST 22nF RFB1 2.00M RFB2 825k CINTVCC 2.2µF LSW 56µH VFLOAT 8.2V CBAT 22µF 10k FBG 47µH GND D5, D8, D9: DFLS240L D6: MMSZ5259BT1G OR DFLZ39 (OPT) LSW: SLF6028-470MR59 T: NTHS0402N02N1002F NTC PROG RPROG 6.04k T + Li-Ion 4120 F16 図 16．共振結合型電力伝送チャージャ・アプリケーション 関連製品 製品番号 AN138 説明 ワイヤレス・パワー・ユーザー・ ガイド 注釈 LT3650-8.2/ モノリシック2Aスイッチ・ LT3650-8.4 モード非同期 2セル・ リチウムイオン・バッテリ・ チャージャ スタンドアロン型、9V ≤ VIN ≤ 32V（絶対最大定格：40V）、1MHz、2Aのプログラム可能な 充電電流、タイマまたはC/10による充電終了、小型で外付け部品数が少ない、 3mm 3mm DFN-12 パッケージ、 「-8.2」 はフロート電圧が 4.1Vのバッテリ2 個向け、 「-8.4」 はフロート電圧が 4.2Vのバッテリ2 個向け LT3650-4.1/ モノリシック2Aスイッチ・ LT3650-4.2 モード非同期 1セル・ リチウムイオン・バッテリ・ チャージャ スタンドアロン型、4.75V ≤ VIN ≤ 32V（絶対最大定格：40V）、1MHz、2Aのプログラム可能な 充電電流、タイマまたはC/10による充電終了、小型で外付け部品数が少ない、 3mm 3mm DFN-12 パッケージ、 「-4.1」 はフロート電圧が 4.1Vのバッテリ向け、 「-4.2」 はフロート電圧が 4.2Vのバッテリ向け LT3652HV パワー・トラッキング 2A バッテリ・チャージャ LTC4070 リチウムイオン/ポリマー・ 低動作電流：450nA、 フロート電圧精度：温度とシャント電流の全範囲で1%、 内部シャント電流： バッテリ向けのシャント・ 最大50mA（外付けPFET使用時は500mA）、 ピンで選択可能なフロート電圧：4.0V、4.1V、4.2V。 バッテリ・チャージャ・システム 超低消費電力のパルス化 NTCフロート電圧調整により、リチウムイオン/ポリマー・バッテリを 保護、8ピン （2mm 3mm）DFNおよび MSOP LTC4071 ローバッテリ切断機能付き リチウムイオン/ポリマー ･ バッテリ向けシャント・ バッテリ・チャージャ・システム LTC4065/ LTC4065A スタンドアロン型リチウム イオン・バッテリ・チャージャ （2mm 2mm DFN） （MPPT）太陽光発電アプリケーションでのピーク・パワー・トラッキング向けの入力電源電圧 レギュレーション・ループ、スタンドアロン型、4.95V ≤ VIN ≤ 34V（絶対最大定格：40V）、1MHz、 2Aの充電電流、3.3V ≤ VOUT ≤ 18VタイマまたはC/10による充電終了、3mm 3mm DFN-12 パッケージおよび MSOP-12 パッケージ パック保護回路内蔵、10nA 未満のローバッテリ切断機能により、過放電からバッテリを 保護低動作電流：550nA、フロート電圧精度：温度とシャント電流の全範囲で1%、 内部シャント電流：最大 50mA、ピンで選択可能なフロート電圧：4.0V、4.1V、4.2V。 超低消費電力のパルス化 NTCフロート電圧調整により、リチウムイオン/ポリマー・バッテリを 保護、8ピン （2mm 3mm）DFNおよび MSOP フロート電圧：4.2V 0.6%、充電電流：最大 750mA、 「A」 バージョンには/ACPR 機能あり。 2mm 2mm DFN パッケージ 4120fd 32 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/LTC4120 LT0115 REV D • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2013