LT3505 3mm×3mm DFN パッケージの 1.2A 降圧スイッチング・レギュレータ 概要 特長 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 広い入力範囲：3.6V ∼ 36V 動作、最大 40V 出力電流：最大 1.2A 抵抗でプログラム可能な固定周波数動作： 200kHz ∼ 3MHz 最小 780mWまで調整可能な出力 短絡に対する耐性あり 小型のコンデンサやインダクタを使用 ソフトスタート 低いシャットダウン電流：<2μA 低 VCESAT スイッチ：350mV/1A 熱特性が改善された高さの低い3mm×3mm DFN-8および MSOP-8 パッケージ LT®3505は、1.4A パワー・スイッチを内蔵した電流モード PWM 降圧 DC/DCコンバータです。3.6V ∼ 36V（最大 40V） と いう広範囲の入力電圧で動作するので、非安定化 ACトラン ス、24V 産業用電源、車載バッテリなどの様々な電源から得 られる電力を安定化するのに最適です。発振器は、小型で低 コストの外付け部品を使用可能な高周波数動作にプログラム することも、最大効率を達成するために比較的低い周波数で 動作するようにプログラムすることもできます。 サイクルごとの電流制限によって短絡出力からデバイスを保 護し、ソフトスタートによって起動時の入力電流サージをなく します。低電流（＜2μA） シャットダウンモードでは出力を切断 するので、バッテリ駆動システムでのパワー・マネージメントを 簡素化できます。 アプリケーション ■ ■ ■ ■ ■ L、LT、LTCおよび LTMはリニアテクノロジー社の登録商標です。他のすべての商標はそれぞ れの所有者に所有権があります。 車載バッテリの安定化 産業用制御電源 ACアダプタの安定化 分配電源の安定化 バッテリ駆動機器 標準的応用例 750kHz、3.3V 降圧コンバータ ON OFF VIN VOUT 3.3V 1.1A, VIN > 5V 1.2A, VIN > 8V BOOST 0.1µF 10µH SW SHDN LT3505 36.5k GND 75.0k 1µF 11.3k VC 85 80 22pF FB RT 90 10µF 69.8k 68pF 3505 TA01 EFFICIENCY (%) VIN 4.2V TO 36V 効率 75 70 65 60 VIN = 12V VOUT = 3.3V 55 fSW = 750kHz L = 10 H 50 0.8 0 0.2 0.4 0.6 LOAD CURRENT (A) 1.0 1.2 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 1 LT3505 絶対最大定格 （Note 1） 入力電圧（VIN）..................................................................... 40V BOOSTピン電圧 .................................................................. 50V SWピンを超えるBOOSTピン電圧 ...................................... 25V SHDNピン ............................................................................ 40V FBピン.................................................................................... 6V VC ピン.................................................................................... 3V RT ピン.................................................................................... 3V 動作温度範囲（Note 2） LT3505E............................................................ –40°C ～ 85°C LT3505I .......................................................... –40°C ～ 125°C 最大接合部温度...............................................................125°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ～ 150°C ピン配置 TOP VIEW BOOST 1 SW 2 VIN 3 9 SHDN 4 8 VC 7 FB 6 RT 5 GND TOP VIEW BOOST SW VIN SHDN 1 2 3 4 9 8 7 6 5 VC FB RT GND MS8E PACKAGE 8-LEAD PLASTIC MSOP TJMAX = 125°C, θJA = 40°C/W, θJC = 5°C/W EXPOSED PAD (PIN 9) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB DD PACKAGE 8-LEAD (3mm × 3mm) PLASTIC DFN TJMAX = 125°C, θJA = 43°C/W, θJC = 5°C/W EXPOSED PAD (PIN 9) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB 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 パッケージ LT3505EDD#PBF LT3505EDD#TRPBF LCHB 8-Lead (3mm x 3mm) Plastic DFN –40°C to 85°C LT3505IDD#PBF LT3505IDD#TRPBF LCHC 8-Lead (3mm x 3mm) Plastic DFN –40°C to 125°C LT3505EMS8E#PBF LT3505EMS8E#TRPBF LTCNX 8-Lead Plastic MSOP –40°C to 85°C LT3505IMS8E#PBF LT3505IMS8E#TRPBF LTCNY 8-Lead Plastic MSOP –40°C to 125°C 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 LT3505EDD LT3505EDD#TR LCHB 8-Lead (3mm x 3mm) Plastic DFN –40°C to 85°C LT3505IDD LT3505IDD#TR LCHC 8-Lead (3mm x 3mm) Plastic DFN –40°C to 125°C LT3505EMS8E LT3505EMS8E#TR LTCNX 8-Lead Plastic MSOP –40°C to 85°C LT3505IMS8E LT3505IMS8E#TR LTCNY 8-Lead Plastic MSOP –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。 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。 3505fc 2 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 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 PARAMETER Cでの値。注記がない限り、VIN = 12V、VBOOST = 17V。 （Note 2） CONDITIONS MIN VIN Operating Range 3.6 Undervoltage Lockout 3.1 765 Feedback Voltage ● TYP MAX UNITS 36 V 3.35 3.6 V 780 795 mV 55 150 nA FB Pin Bias Current VFB = Measured VREF (Note 4) Quiescent Current Not Switching, RT = 75.0k 2.0 2.7 mA Quiescent Current in Shutdown VSHDN = 0V 0.01 2 µA Reference Line Regulation VIN = 5V to 36V 0.007 Switching Frequency VFB = 0.7V, RT = 13.7k VFB = 0.7V, RT = 75.0k VFB = 0.7V, RT = 357k Maximum Duty Cycle RT = 75.0k Error Amp Transconductance ● %/V 2.70 675 180 3.01 750 200 90 94 % VFB = 0.78V 200 µA/V Error Amp Voltage Gain VFB = 0.78V 400 V/V VC Source Current VFB = 0V, VC = 1.5V 10 µA VC Sink Current VFB = 1V, VC = 1.5V 14 µA VC Switching Threshold Voltage IOUT = 0mA 0.9 V VC Clamp Voltage VFB = 0V 1.7 V RT Bias Voltage VFB = 0.6V VFB = 0V, RT = 75.0k 0.5 50 V mV Switch Current Limit (Note 3) Switch VCESAT ISW = 1A ● 1.4 1.75 3.30 825 220 2.2 350 Switch Leakage Current MHz kHz kHz A mV 0.1 2 µA Minimum Boost Voltage Above Switch ISW = 1A 1.6 2.2 V BOOST Pin Current ISW = 1A 24 50 mA SHDN Input Voltage High 2.3 V SHDN Input Voltage Low SHDN Bias Current VSHDN = 2.3V (Note 5) VSHDN = 0V Note 1： 絶対最大定格に記載された値を超す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： LT3505Eは0°C ～ 85°Cの温度範囲で性能仕様に適合することが保証されている。 –40°C ～ 85°Cの動作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。LT3505Iの仕様は–40°C ～ 125°Cの温度範囲で保証されて いる。 6 0.01 0.3 V 20 0.1 µA µA Note 3： 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。 Note 4：電流はピンから流れ出す。 Note 5：電流はピンに流れ込む。 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 3 LT3505 標準的性能特性 効率（VOUT = 5V、L = 10µH、 fSW = 750kHz） 95 95 TA = 25°C 90 95 85 80 80 70 65 0 0.2 0.4 0.6 0.8 LOAD CURRENT (A) 65 50 効率（VOUT = 5V、L = 4.7µH、 fSW = 2.2MHz） 95 1.7 0.4 0.6 0.8 LOAD CURRENT (A) OUTPUT CURRENT (A) 80 75 70 65 VIN = 8V VIN = 12V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 LOAD CURRENT (A) VIN = 8V VIN = 12V 0 1.4 1.2 1.1 *10% DROPOUT 0.9 0.8 1.2 1.0 TYPICAL, L = 10µH 1.4 1.3 MINIMUM, L = 10µH 1.2 1.1 *10% DROPOUT 1.0 0.9 5 7 9 11 13 15 INPUT VOLTAGE (V) 0.8 19 17 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 INPUT VOLTAGE (V) 3505 G05 最大負荷電流（VOUT = 3.3V、 L = 2.2µH、fSW = 2.2MHz） 1.6 1.80 1.4 1.3 MINIMUM 1.2 1.1 1.0 0.8 5 6 9 8 7 10 INPUT VOLTAGE (V) 400 1.50 TYPICAL 1.40 1.30 MINIMUM 1.20 1.10 1.00 *10% DROPOUT 0.9 450 1.60 TYPICAL 1.5 スイッチの電圧降下 500 TA = 25°C 1.70 OUTPUT CURRENT (A) OUTPUT CURRENT (A) 最大負荷電流（VOUT = 5V、 L = 3.3µH、fSW = 2.2MHz） TA = 25°C 1.7 3505 G06 12 3505 G07 0.80 7 8 9 10 11 12 14 INPUT VOLTAGE (V) TA = 85°C 350 TA = 25°C 300 250 TA = –45°C 200 150 100 *10% DROPOUT 0.90 11 VCE(SWITCH) (mV) 1.8 1.2 1.0 TYPICAL, L = 22µH 1.5 MINIMUM 1.3 0.4 0.6 0.8 LOAD CURRENT (A) TA = 25°C 1.6 TYPICAL 1.5 0.2 最大負荷電流（VOUT = 5V、 fSW = 750kHz） 1.7 1.0 60 55 50 1.2 1.0 65 55 TA = 25°C 1.6 85 50 0.2 70 最大負荷電流（VOUT = 3.3V、 L = 6.8µH、fSW = 750kHz） TA = 25°C 90 0 75 60 VIN = 8V VIN = 12V VIN = 24V 55 1.2 1.0 70 OUTPUT CURRENT (A) 50 75 60 VIN = 8V VIN = 12V VIN = 24V 55 EFFICIENCY (%) 85 80 75 TA = 25°C 90 85 60 EFFICIENCY (%) 効率（VOUT = 3.3V、L = 4.7µH、 fSW = 2.2MHz） TA = 25°C 90 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 効率（VOUT = 3.3V、L = 10µH、 fSW = 750kHz） 50 16 18 3505 G08 0 0 300 900 1200 600 SWITCH CURRENT (mA) 1500 3505 G09 3505fc 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 標準的性能特性 低電圧ロックアウト スイッチング周波数 3.90 2.20 3.80 UVLO (V) 3.70 3.60 3.50 3.40 3.30 周波数ホールドバック、RT = 75.0k 0.6 RT = 21k 2.00 1.80 1.60 RT = 30.1k 1.40 1.20 1.00 3.20 3.00 –50 –25 75 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 100 0.60 –50 125 50 75 0 25 TEMPERATURE (°C) –25 0.4 0.3 0.2 0.1 RT = 75.0k 0.80 3.10 TA = 25°C 0.5 RT PIN BIAS VOLTAGE (V) 2.40 SWITCHING FREQUENCY (MHz) 4.00 100 0 125 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 FB VOLTAGE (V) ソフトスタート 50 7.2 TA = 25°C 45 6.8 35 6.6 1.2 30 0.8 INPUT VOLTAGE (V) 40 1.4 1.0 25 20 6.2 6.0 15 0.4 10 5.6 0.2 5 5.4 0 0 0.25 0.50 0.75 1 1.25 1.50 1.75 SHDN PIN VOLTAGE (V) 2 0 2 4 6 TO RUN 5.8 5.2 8 10 12 14 16 18 20 VSHDN (V) TO START 6.4 0.6 0 TA = 25°C 7.0 1.6 ISHDN (µA) SWITCH CURRENT LIMIT (A) 標準最小入力電圧、 （VOUT = 5V、fSW = 750kHz） SHDNピンの電流 TA = 25°C 1.8 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 標準最小入力電圧、 （VOUT = 3.3V、fSW = 750kHz） 7.0 TA = 25°C 5.5 6.8 TO START TO START INPUT VOLTAGE (V) 4.9 4.7 4.5 4.3 4.1 標準最小入力電圧、 （VOUT = 5V、fSW = 2.2MHz） TO RUN 5.0 4.5 TO RUN 4.0 3.9 6.4 TO RUN 6.2 6.0 5.8 5.6 5.4 5.2 3.7 3.5 TO START 6.6 INPUT VOLTAGE (V) 5.3 5.1 INPUT VOLTAGE (V) 標準最小入力電圧、 （VOUT = 3.3V、fSW = 2.2MHz） TA = 25°C 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1000 3.5 1000 3505 G15 3505 G14 5.5 0.8 3505 G12 3505 G10 2.0 0.7 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1000 5.0 TA = 25°C 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1000 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 5 LT3505 標準的性能特性 スイッチ電流制限 スイッチ電流制限、RT = 75.0k 1.8 1.8 SWITCH CURRENT LIMIT (A) SWITCH CURRENT LIMIT (A) 1.9 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 160 TA = 25°C 140 1.7 MINIMUM ON TIME (ns) 2.0 標準最小オン時間 1.6 1.5 1.4 1.3 –25 50 75 0 25 TEMPERATURE (°C) 100 1.2 125 100 80 60 40 20 1.1 1.0 –50 120 0 0 –50 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 DUTY CYCLE (%) 50 75 0 25 TEMPERATURE (°C) –25 100 125 3505 G20 RT ピンのバイアス電圧 スイッチング周波数 3.0 VFB = 0.78V SWITCHING FREQUENCY (MHz) BIAS VOLTAGE (mV) 500 495 490 485 480 –50 –25 50 25 75 0 TEMPERATURE(°C) 100 125 スイッチング周波数 TA = 25°C TA = 25°C 2.5 SWITCHING FREQUENCY (MHz) 505 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0 5 20 15 10 30 25 RT PIN BIAS CURRENT (µA) 35 1 0.1 10 100 RT PIN RESISTANCE (kΩ) 3505 G24 動作波形、不連続モード 動作波形 VSW 5V/DIV VSW 5V/DIV IL 0.5A/DIV 0 VOUT 20mV/DIV IL 0.5A/DIV 0 VOUT 20mV/DIV VIN = 12V VOUT = 3.3V IOUT = 0.5A L = 10µH COUT = 10µF RT = 75.0k 1µs/DIV 3505 G18 VIN = 12V VOUT = 3.3V IOUT = 50mA L = 10µH COUT = 10µF RT = 75.0k 1µs/DIV 3505 F26 3505fc 6 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 ピン機能 BOOST（ピン1） ：BOOSTピンは入力電圧よりも高いドライブ 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。 SW（ピン2） ：SWピンは内部パワー・スイッチの出力です。この ピンは、インダクタ、キャッチ・ダイオードおよびブースト・コンデ ンサに接続します。 VIN（ピン3） ：VIN ピンはLT3505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。 SHDN（ピン4） ：このピンを使ってLT3505をシャットダウン・ モードにします。グランドに接続するとLT3505 がシャットダウ ンします。通常動作時は2.3V以上の電圧に接続します。シャッ トダウン機能を使用しない場合はVIN に接続します。SHDN によりソフトスタート機能も提供されます。 「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。 GND（ピン5） ：GNDピンはLT3505および回路部品の下のロー カル・グランド・プレーンに接続します。帰還分割器からのリ ターンはこのピンに接続してください。 RT（ピン6） ：RT ピンは、このピンからグランドに抵抗を接続し てLT3505のスイッチング周波数をプログラムするのに使いま す。このデータシートの 「アプリケーション情報」のセクション には、望みのスイッチング周波数に基づいて抵抗値を決めるた めの表が含まれています。このピンの容量は最小に抑えます。 FB（ピン7） ：LT3505はその帰還ピンを780mV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。次式に 従ってR1を選択して出力電圧を設定します。 V R1 = R2 OUT – 1 0.78 V R2の適切な値は10kです。 V（ ：外部 RCネットワークをこのピンからグランドに接 C ピン8） 続してLT3505の制御ループを補償するのに使います。 露出パッド （ピン9） ：露出パッドはPCBのグランドに半田付 けし、電気的にグランドに接続する必要があります。大きなグ ランド・プレーンとサーマル・ビアを使って、熱性能を最適化 します。 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 7 LT3505 ブロック図 3 VIN VIN C2 INT REG AND UVLO ON OFF SLOPE COMP R3 4 BOOST Σ R Q S Q D2 1 SHDN C4 C3 DRIVER Q1 SW OSC L1 VOUT 2 D1 C1 FREQUENCY FOLDBACK VC gm 780mV 5 GND 8 VC 7 FB 6 RT R1 3505 BD R2 動作 （ブロック図を参照） LT3505は固定周波数の電流モード降圧レギュレータです。 抵抗でプログラムされた発振器がRSフリップフロップをイネー ブルし、内部の1.4A パワー・スイッチQ1をオンします。アンプ およびコンパレータはVIN ピンとSWピンの間を流れる電流を 検出し、この電流が VC ピン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、VC ノードを 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ノードのアクティブ・クランプ （示されてはいない） によって電流制限がおこなわれます。VC ノードはSHDN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SHDNピンに電圧ラ ンプを発生させて実現します。 内部レギュレータが制御回路に電力を供給します。このレギュ レータには、VIN が約 3.4Vより低くなるとスイッチングを禁 止する低電圧ロックアウトが備わっています。SHDNピンは LT3505をシャットダウン状態にして出力を切り離し、入力電 流を2μA 未満に減らすのに使います。 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。 FBピンの電圧が低いとRT ピンの電圧が下がり、発振器の周 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 び過負荷時の出力電流を制御するのに役立ちます。 3505fc 8 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 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1% 抵抗を選択します。 V R1 = R2 OUT – 1 0.78 V バイアス電流による誤差を避けるため、R2は20k 以下にしま す。参照名についてはブロック図を参照してください。 入力電圧範囲 LT3505のアプリケーションの入力電圧範囲は、出力電圧、 VIN ピンとBOOSTピンの絶対最大定格、およびプログラムさ れたスイッチング周波数に依存します。 ただし、fSW はヘルツで表わしたスイッチング周波数、tON（MIN） は秒で表わしたワーストケースの最小オン時間です。LT3505 の最小オン時間は温度の強い関数です。データシートの 「標 準的性能特性」 のセクションには最小オン時間と温度のグラ フが含まれており、目的のアプリケーションのワーストケース 最小オン時間を決定するのに役立ちます。 入力電圧が十分高く、必要なデューティ・サイクルが DCMINよ り低いと、デバイスはパルス・スキップ・モードになります。具体 的には、パルス・スキップは次のとき始まります。 VIN(PS) = (VOUT + VD) / DCMIN – VD + VSW VIN（PS）より上では、デバイスは短時間オンしてインダクタ電 流を制御し、出力電圧を安定化しますので、 プログラムされた スイッチング周波数より下の周波数スペクトルが生じることが 最小入力電圧はLT3505の約 3.6Vの最小動作電圧または あります。固定周波数動作を維持するには、入力電圧をVIN 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。 （PS）より下に保ちます。VIN（PS）を超える動作の詳細について デューティ・サイクルは内部スイッチがオンしている時間の割 は、データシートの 「最小オン時間」 のセクションを参照してく 合であり、入力電圧と出力電圧によって決まります。 ださい。 DC = VOUT + VD VIN – VSW + VD ここで、VD はキャッチ・ダイオードの順方向電圧降下（約 0.4V）、VSW は内部スイッチの電圧降下（最大負荷で約 0.4V） です。したがって、最小入力電圧は次のようになります。 VIN(MIN) = 最小オン時間 VOUT + VD – VD + VSW DCMAX ここで、DCMAX = 1 fSW/8.33、ただし、fSW の単位はMHz。 最大入力電圧はVIN ピンとBOOSTピンの絶対最大定格に よって決まります。固定周波数動作では、最大入力電圧は必 要な最小デューティ・サイクルによって次のように決まります。 入力電圧が増加するにつれ、出力電圧を安定化するのに必 要なデューティ・サイクルが減少します。最小デューティ・サイク ルは次のとおりです。 DCMIN = fSW • tON(MIN) これは固定周波数動作に留まるための、動作入力電圧に対 する制限であることに注意してください。出力が安定化された 状態のとき、回路はVIN ピンとBOOSTピンの絶対最大定格 までの短時間の過渡入力に耐えます。過負荷状態（短絡や起 動） の間は、入力電圧をVIN（PS）に制限してください。 750kHzより低いスイッチング周波数では、デバイスはVIN(PS) を超える入力電圧（最大 40V）でも出力を安定化しますが、 入力電圧の増加に伴い、出力電圧リップルが増加します。 VIN(PS) = 33Vに近い3V出力のアプリケーションの連続モー ドのスイッチング波形を図 1に示します。 入力電圧が増加するにつれ、デバイスは短時間だけスイッチ ングする必要があります。パワー・スイッチをオフするのに伴う 遅延により、デバイスの最小オン時間が決まります。ワースト ケースの最小オン時間は標準で130nsです。入力電圧をVIN = 35Vに上げたときのスイッチング波形を図 2に示します。 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 9 LT3505 アプリケーション情報 ここで、必要なオン時間は130nsの最小オン時間より短くなっ ています。もっと低いデューティ・サイクルの要求に合わせる ためスイッチのパルス幅を狭める代わりに、スイッチのパルス 幅は130nsに固定されたままです。図 2で、インダクタ電流は 負荷電流を超える値にまでランプアップし、出力リップルは約 200mVに増加します。その後、スイッチングを再開する前に、 デバイスは出力電圧がプログラムされた値の100%より下に 下がるまでオフ状態に留まります。 VSW 20V/DIV IL 0.5A/DIV VOUT 200mV/DIV AC COUPLED 2 s/DIV COUT = 10 F ILOAD = 0.75A VOUT = 3V L = 10 H VIN = 30V RT = 75.0k 3505 F01 図1 VSW 20V/DIV IL 0.5A/DIV VOUT 200mV/DIV AC COUPLED 2 s/DIV COUT = 10 F VOUT = 3V VIN = 35V 3505 F02 ILOAD = 0.75A L = 10 H RT = 75.0k 750kHzを超えるスイッチング周波数では、入力電圧はVIN（PS） を超えてはいけません。750kHzを超えるスイッチング周波数 で、VIN（PS）より上で安全な動作を実現する回路ソリューショ ンに関しては、 「入力電圧と周波数フォールドバック」のセク ションを参照してください。750kHzより下のスイッチング周波 数では、出力電圧が安定化された状態を保ち、インダクタが 飽和しない限り、VIN（PS）より上の動作でも安全で、デバイス を損傷することはありません。入力電圧をその絶対最大定格 の40Vに上げたときの750kHzアプリケーションのスイッチン グ波形を図 3に示します。 入力電圧が増加するにつれ、インダクタ電流のランプ・レート が上がり、スキップされるパルスの個数が増え、出力電圧リッ プルが大きくなります。プログラムされたスイッチング周波数が 750kHzより低く、ピーク・インダクタ電流が 2.2A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。この動作方式では、インダクタ電流の飽和により 性能がさらに制限されることがあります。 周波数の選択 図2 LT3505 がプログラムすることができる最大周波数は3MHz です。LT3505 がプログラムすることができる最小周波数は 200kHzです。RTピンからグランドに1% 抵抗を接続してスイッ チング周波数をプログラムします。RTの値を選択するのに表 1 を使うことができます。意図する動作周波数を選択するとき、 最小オン時間とエッジ損失を考慮に入れる必要があります。 スイッチング周波数が高くなると、電力損失が増加し、効率が 低下します。 VSW 20V/DIV IL 0.5A/DIV VOUT 200mV/DIV AC COUPLED COUT = 10µF VOUT = 3V VIN = 40V 2µs/DIV ILOAD = 0.75A L = 10µH RT = 75.0k 3505 F03 図3 3505fc 10 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 アプリケーション情報 トランジスタの帯域幅は有限なので、パワー・スイッチがオ ン/オフできるスピードが制限され、実効的にLT3505の最小 オン時間が設定されます。与えられた出力電圧に対して、最 小オン時間により、連続モードの動作に留まる最大入力電 圧（VIN(PS)）が決まります。VIN(PS) の決定に関する詳細につ いては、データシートの 「入力電圧範囲」 のセクションを参照 してください。750kHzより低いスイッチング周波数の場合、 VIN(PS) を超える （最大 40V）動作でも、システムがデータシー トの 「最小オン時間」 のセクションで概説されているパルス・ス キップ動作を許容できれば安全です。750kHzを超えるスイッ チング周波数では、エッジ損失により、動作はVIN(PS)より低 い入力電圧に制限されます。 有限の遷移時間により、パワー・スイッチがオン/オフする度に 少量の電力消費が生じます （エッジ損失）。エッジ損失は、周 波数、スイッチ電流および入力電圧とともに増加します。 入力電圧と周波数フォールドバック 入力電圧が 16Vより低いとき、ツェナー・ダイオードの経路に は電流が流れず、RT ピンから流れ出し （R4を通る）電流は公 称 0.5V/20k = 25μAであり、これによりスイッチング周波数は 2.2MHzにプログラムされます。入力電圧が 16Vを超えて上昇 するにつれ、ツェナー・ダイオードが導通し始め、RT ピンから 流れ出す電流は徐々に減少します。このメカニズムにより、入 力電圧が 16Vを超えて （最大 36V）上昇するにつれてスイッチ ング周波数が低下し、スキップ・パルスなしに、デバイスが常 に連続モードで動作することが保証され、それによって、パル ス・スキップ・モードで問題になるダイ温度の過度の上昇が防 がれます。 回路はVZENERより上で無期限に動作可能ですが、この周波 数フォールドバックの手法は、一時的に入力電圧が高くなっ たとき回路を保護することを意図しています。たとえば、多くの 自動車システムでは、通常の動作入力範囲は9V ∼ 16Vであ り、AM バンド （>1.8MHz） より上で動作するようにLT3505を プログラムすることができます。同時に、回路は負荷ダンプや、 ダブルバッテリによるジャンプ・スタートによる高い入力電圧 に耐える必要があります。これらの短い時間、AM バンド内の 周波数でスイッチングすることは通常許容されます。 連続モード動作では （VIN(PS)より下）、エッジ損失はアプリ ケーションの効率を下げるだけです。ただし、750kHzを超え る高いスイッチング周波数およびVIN(PS) を超える入力電圧で は、デバイスはパルス・スキップ・モードで動作し、スイッチング 入力電圧が VZENER を超えているとき出力が短絡されると、 電流がデバイスの電流リミット （1.75A） を超えることがありま スイッチング周波数は30kHzに低下し、入力電圧が VZENER す。これにより、スイッチの遷移時の電力消費がさらに増加し、 より下に下がるまで短絡状態から回復することができません ダイ温度が上昇します。この状況を改善するため、図 4に示さ （以下の説明を参照）。 れているように、1 個の抵抗（R5） と1 個のツェナー・ダイオード （D3） を標準的 LT3505 回路に追加することができます。 VIN BOOST SW SHDN ON OFF LT3505 16V R5 806k GND R4 20.0k C2 1µF L1 6.8µH R1 61.9k D1 MBRM140 R2 11.5k FB RT VOUT 5V C3 0.1µF VC C5 22pF C1 10µF R3 100k C4 22pF Frequency [MHz] / Load Current [A] VIN 6.7V TO 36V D3 BZT52C16T 2.50 D2 1N4148 2.25 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 0.75 Switching Frequency 0.50 Maximum Load Current 0.25 0 0 5 3505 F04 10 15 20 25 30 Input Voltage [V] 35 40 LTC3505 • F04b 図 4. 2.2MHz、5Vアプリケーション、入力電圧周波数フォールドバック回路付き 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 11 LT3505 アプリケーション情報 入力電圧周波数フォールドバック回路の部品の選択 特定のアプリケーションのR4、R5およびD3の値を決めるに は、このセクションで概説されている手順に従ってください。 最初に、表 1 からR4の値を選択します。 表 1．RT ピンの抵抗 RT PIN RESISTANCE (kΩ) SWITCHING FREQUENCY (MHz) 357 0.20 237 0.30 165 0.40 124 0.50 100 0.60 84.5 0.69 71.5 0.80 61.9 0.91 54.9 1.00 48.7 1.11 44.2 1.21 40.2 1.31 37.4 1.39 34.0 1.50 31.6 1.60 29.4 1.70 27.4 1.80 25.5 1.90 23.7 2.02 22.6 2.10 21.0 2.22 20.0 2.31 19.1 2.39 18.2 2.48 16.9 2.62 16.2 2.71 15.4 2.81 14.7 2.90 13.7 3.01 ここで、VD はキャッチ・ダイオードの順方向電圧降下（約 0.4V）、VSW は内部パワー・スイッチの電圧降下（最大負荷で 約 0.4V）、VIN(MAX) はアプリケーションの最大入力電圧（36V 以下でなければなりません）、tON(MIN) は意図されたアプリ ケーションのワーストケース最小オン時間です。ワーストケー ス最小オン時間はデータシートの 「標準的性能特性」 のセク ションのグラフから決定することができます。次に、fSW(MIN) に対応する抵抗を表 1で探します。この抵抗はRT(MAX)、つま りVIN(MAX) でのRT ピンからグランドへの実効抵抗で、発振 器をfSW(MIN)に等しいスイッチング周波数にプログラムします。 最後に、次式からR5を決定します。 R5 = 2 • (VIN(MAX) – VZENER)/(1/R4 – 1/RT(MAX)) ここで、VZENER はツェナー・ダイオードのブレークダウン電 圧、VIN(MAX) はVIN ピンに印加される最大入力電圧です。 VIN(MAX) はLT3505の最大動作入力電圧である36Vを超え てはいけません。R5を決定する式は、R4を流れる電流の比 率が R4/RT(MAX) に等しくなるように、R5 が補償すると仮定し ています。上式で決定される値よりはるかに小さなR5の値を 選択しないように注意してください。なぜなら、R5 が R4を流 れる電流を100% 補償して周波数が 30kHzに低下する可能 性があるからです。この状態では、デバイスは大きな出力電流 負荷に対して起動することができません。 FBピンの電圧が 600mVより低いときは、LT3505はRT ピンの バイアス電圧を下げることにより、 スイッチング周波数をフォー ルドバックします。入力電圧がツェナー電圧より高いと、RT ピ ンの電圧が減少してR5 両端の電圧降下が増加し、R4 両端 の電圧降下が減少します。R5によって担われる電流は、R4を 通って流れる電流を完全に補償して、周波数を30kHzまで下 げるのに十分なだけ大きいことがあります。この状況では、入 力電圧がツェナー電圧より低くなるまで入力電圧を下げる必 要があります。 次に、このデータシートの 「入力電圧範囲」 のセクションの式 からVIN(PS) の値を決定します。 ブレークダウン電圧（VZENER） が VIN(PS)より低いツェナー・ダイオード （D3） を選択します。次 に、次式から望みのフォールドバック周波数を決めます。 VIN がVZENER を超えて周波数が減少すると、 インダクタのリッ プル電流が高くなり、LT3505 が安定化できる最大負荷が低 下することに注意してください。詳細については、このデータ シートの 「インダクタの選択と最大出力電流」 のセクションを 参照してください。 fSW(MIN) = (VOUT + VD)/[tON(MIN) • (VIN(MAX) + VD – VSW)] 3505fc 12 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 アプリケーション情報 インダクタの選択と最大出力電流 キャッチ・ダイオード 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。 負荷 電 流に依 存して、キャッチ・ダイオードD1には1A ∼ 2Aのショットキー・ダイオードを推奨します。ダイオードの 逆電圧定格は最大入力電圧以上なければなりません。ON SemiconductorのMBRM140は最適です。このダイオードの定 格は連続順方向電流が 1A、最大逆電圧が 40Vです。 L = 1.2 (VOUT + VD)/fSW ここで、VDはキャッチ・ダイオードの電圧降下で （約 0.4V）、L の単位はμH、fSWの単位はMHzです。 この値では、 デューティ・ サイクルが 50% 以上のアプリケーションでは低調波発振は生 じません。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。フォールト状態で堅牢な動作を保つには、飽和 電流を約 2.2Aより大きくします。高い効率を保つには、直列 抵抗（DCR） が 0.1Ωより小さいものにします。適しているタイプ と製造元のリストを表 2に示します。 もちろん、このように簡単なデザイン・ガイドでは、個々のアプ リケーションに最適のインダクタを常に与えるとはかぎりませ ん。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 ルが減少しますが、代償として過渡応答が遅くなります。負荷 が 1.2Aより小さい場合、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 さなインダクタを使うことができます。あるいはDCRの小さな ものを使って効率を上げることができます。 このデータシートの 「標準的性能特性」 のセクションのいくつかのグラフには、い くつかのよく使われる出力電圧に対して、入力電圧とインダク タ値の関数としての最大負荷電流が示されています。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ます。問題 はありませんが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、 「アプリケーショ ンノート44」 を参照してください。 入力コンデンサ LT3505 回路の入力はX7RまたはX5Rのタイプのセラミック・ コンデンサを使ってバイパスする必要があります。Y5Vタイプ は温度や印加さ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。750kHzより高いスイッチング周波数 では、1μF 以上のセラミック・コンデンサで入力をバイパスしま す。750kHzより低いスイッチング周波数では、2.2μF 以上のセ ラミック・コンデンサで入力をバイパスします。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。これには性能の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 LT3505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。 これを実現するには、 入力バイパス・ コンデンサをLT3505とキャッチ・ダイオードの近くに配置する 必要があります。 「PCBレイアウト」 のセクションを参照してくだ さい。2 番目の注意は、入力セラミック・コンデンサとLT3505 表 2．インダクタの製造元 VENDOR URL PART SERIES INDUCTANCE RANGE (µH) Size (mm) Sumida www.sumida.com CDRH4D28 CDRH5D28 CDRH5D28 1.2 to 4.7 2.5 to 10 2.5 to 33 4.5 × 4.5 5.5 × 5.5 8.3 × 8.3 Toko www.toko.com A916CY D585LC 2 to 12 1.1 to 39 6.3 × 6.2 8.1 × 8.0 Würth Elektronik www.we-online.com WE-TPC(M) WE-PD2(M) WE-PD(S) 1 to 10 2.2 to 22 1 to 27 4.8 × 4.8 5.2 × 5.8 7.3 × 7.3 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 13 LT3505 アプリケーション情報 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 合して質の良い （減衰しにくい）共振タンク回路を形成します。 LT3505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、LT3505の電圧定格を超え るおそれがあります。この状況は容易に避けられます。 「安全な 活線挿入」 のセクションを参照してください。 出力コンデンサ 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LT3505が生成する方形波をフィ ルタ処理してDC出力を生成します。この機能では出力コンデ ンサは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LT3505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。次の値が適当です。 COUT = 49/(VOUT • fSW) ここで、COUT の単位はμF、fSW の単位はMHzです。X5Rまた はX7Rのタイプを使いますが、VOUT でバイアスされているセ ラミック・コンデンサの容量は公称値よりも小さくなることを忘 れないでください。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、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。 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、補 償ネットワークを調整してループ利得を下げない限り、過渡 性能が低下します。また、出力コンデンサの値が小さいとノイ ズの影響を受けやすくなりますが、これは22pFの位相リード・ コンデンサをFB からVOUT に追加することにより、緩和するこ とができます。 高性能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。製造元によってESR が規定さ れている必要があり、0.1Ω 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。コンデンサの製造元のリストを表 3に 示します。 選択されたいくつかのコンデンサについて、LT3505の過渡応 答を図 5に示します。出力は3.3Vです。負荷電流は500mA か ら1.2Aにステップさせ、500mAに戻しています。オシロスコー プのトレースは出力電圧を示しています。上の写真は推奨値 を示しています。2 番目の写真は、出力コンデンサと位相リー ド・コンデンサを大きくした結果改善された応答（電圧低下が 小さい） を示しています。最後の写真は高性能電解コンデンサ の場合の応答を示しています。大きなコンデンサにより、過渡 性能が改善されます。 BOOSTピンに関する検討事項 入力電圧より高い電圧を発生させるため、コンデンサC3とダ イオードD2 が使われています。ほとんどの場合、0.1μFのコン デンサと高速スイッチング・ダイオード （1N4148や1N914など） でうまくいきます。昇圧回路の構成方法を2 通り図 6に示しま す。最高の効率を得るには、BOOSTピンはSWピンより少なく とも2.3V 高くなければなりません。3.3V 以上の出力の場合、 標準回路（図 6a） が最適です。3V ∼ 3.3Vの出力には、0.22μF のコンデンサを使います。2.5V ∼ 3Vの出力の場合、0.47μFの 表 3．コンデンサの製造元 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 (404) 436-1300 www.murata.com Ceramic www.avxcorp.com Ceramic, Tantalum www.taiyo-yuden.com Ceramic AVX Taiyo Yuden (864) 963-6300 TPS Series 3505fc 14 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 アプリケーション情報 ILOAD 1A/DIV VOUT 32.4k 22pF FB 10µF VC VOUT 20mV/DIV AC COUPLED 10.0k 100k 22pF 100k 10µs/DIV 3505 F05b 10µs/DIV 3505 F05c 44pF 10µF ×2 FB VC 3505 F05a ILOAD 1A/DIV VOUT 32.4k 10µs/DIV VOUT 20mV/DIV AC COUPLED 10.0k 22pF ILOAD 1A/DIV VOUT 32.4k 66pF + FB VC 301k 120µF 10.0k KEMET A700D127M006ATE015 22pF VOUT 20mV/DIV AC COUPLED 図 5. 負荷電流を500mA から1.2A にステップさせたときの異なった出力コンデンサを 使ったLT3505 の過渡負荷応答。VIN = 12V、VOUT = 3.3V、L = 2µH、RT = 20.0k D2 D2 C3 BOOST VIN VIN C3 BOOST LT3505 LT3505 SW VOUT VIN VIN GND SW VOUT GND VBOOST – VSW ≅ VOUT MAX VBOOST ≅ VIN + VOUT 3505 F06a VBOOST – VSW ≅ VIN MAX VBOOST ≅ 2VIN (6a) 3505 F06b (6b) 図 6. ブースト電圧を発生させる2つの回路 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 3505fc 15 LT3505 アプリケーション情報 コンデンサと小型のショットキー・ダイオード （BAT-54など） を 使います。さらに低い出力電圧の場合、ショットキー・ダイオー ドは入力に接続します （図 6b）。電圧の低い方の電圧源から BOOSTピンの電流が供給されるので、図 6aの回路の方が効 率が高くなります。BOOSTピンの最大電圧定格を決して超え ないようにすることも必要です。 先に説明したとおり、LT3505アプリケーションの最小動作電 圧は低電圧ロックアウト （3.6V） 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 圧はブースト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 SHDNピンを使ってLT3505をオンすると、ブースト・コンデン サが十分充電されないことがあります。 ブースト・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、ブースト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、 およびブースト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 7に示します。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、ブース ト・ダイオードをVIN に接続することができます。ただし、その 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。 7.2 ソフトスタート SHDNピンを使ってLT3505をソフトスタートさせることができ ますので、起動時の最大入力電流が減少します。SHDN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フィ ルタを通してドライブされます。ソフトスタート回路を使った場 合と使わない場合の起動波形を図 8に示します。大きなRC 時定数を使うと、オーバーシュートなしに、ピーク起動電流を 出力を安定化するのに必要な電流まで減らすことができます。 SHDNピンが 2.3V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。 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ると、LT3505 降 圧レギュレータは出力の短絡に耐えます。LT3505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 LT3505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 5.5 TA = 25°C 7.0 INPUT VOLTAGE (V) 6.4 6.2 6.0 TO RUN 4.9 4.7 4.5 4.3 4.1 5.6 3.9 5.4 3.7 5.2 1 TO START 5.1 6.6 5.8 TA = 25°C 5.3 TO START 6.8 INPUT VOLTAGE (V) 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 VOUTより約 400mV 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LT3505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。 10 100 LOAD CURRENT (mA) 3.5 1000 TO RUN 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1000 3505 G15 （7b）標準的最小入力電圧（VOUT = 3.3V、fSW = 750kHz） （7a）標準的最小入力電圧（VOUT = 5V、fSW = 750kHz） 図7 3505fc 16 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 アプリケーション情報 RUN することがあります。VIN ピンがフロート状態で、SHDNピンが （ロジック信号によって、あるいはVIN に接続されていて）H に保持されていると、SWピンを通してLT3505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。SHDN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LT3505 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。 SHDN GND VSW 5V/DIV IL 1A/DIV VOUT 2V/DIV D4 VIN = 12V VOUT = 3.3V L = 2.5 H COUT = 10 F RT = 20.0k 10 s/DIV 3505 F08a VIN VOUT VIN BOOST SW LT3505 SHDN RT FB GND VC BACKUP RUN 15k SHDN 0.068 F 3505 F09 GND 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 短絡した入力によって放電するのを防ぐ。逆入力に対しても回路 を保護する。LT3505 は入力が与えられているときだけ動作する VSW 5V/DIV 安全な活線挿入 IL 1A/DIV VOUT 2V/DIV VIN = 12V VOUT = 3.3V L = 2.5 H COUT = 10 F RT = 20.0k 10 s/DIV 3505 F08b 図8. LT3505をソフトスタートさせるには抵抗とコンデンサをSHDN ピンに追加する。VIN = 12V、VOUT = 3.3V、COUT = 10µF、RLOAD = 5Ω、 RT = 20.0k、L = 2.5µH セラミック・コンデンサはサイズが小さく、堅牢でインピーダン スが低いので、LT3505の回路の入力バイパス・コンデンサに 最適です。ただし、LT3505 が給電中の電源に挿入されると、 これらのコンデンサが問題を生じることがあります （詳細につ いては弊社の 「アプリケーションノート88」 を参照）。低損失の セラミック・コンデンサは電源に直列の浮遊インダクタンスと 結合して減衰の小さなタンク回路を形成し、LT3505のVIN ピ ンの電圧に公称入力電圧の2 倍に達するリンギングを生じる 可能性があり、このリンギングが LT3505の定格を超してデバ イスに損傷を与えるおそれがあります。入力電源の制御が十 分でなかったり、ユーザーが LT3505を給電中の電源に差し 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 17 LT3505 アプリケーション情報 込んだりする場合、このようなオーバーシュートを防ぐように 入力ネットワークを設計する必要があります。 LT3505の回路が 24Vの電源に6フィートの24 番ゲージのよ り対線で接続される場合に生じる波形を図 10に示します。最 初のプロットは入力に2.2μFのセラミック・コンデンサを使っ た場合の応答です。入力電圧は35Vに達するリンギングを生 じ、入力電圧のピークは20Aに達します。タンク回路を減衰さ せるひとつの方法として、直列抵抗とともにコンデンサをもう１ 個回路に追加します。図 9bではアルミ電解コンデンサが追加 されています。このコンデンサは等価直列抵抗が大きいので 回路の過渡応答が減衰し、電圧オーバーシュートが抑えられ ます。追加コンデンサにより低周波リップルのフィルタ機能が 改善され、回路の効率がわずかに改善されますが、このコン デンサはおそらく回路内で最大の部品となるでしょう。代替ソ リューションを図 9cに示します。電圧オーバーシュートを抑え CLOSING SWITCH SIMULATES HOT PLUG IIN VIN + LOW IMPEDANCE ENERGIZED 24V SUPPLY + LT3505 るため1Ω 抵抗が入力に直列に追加されています （ピーク入 力電流も下がります）。0.1μFのコンデンサにより高周波フィル タ機能が改善されています。このソリューションは電解コンデ ンサの場合よりもサイズが小さく安価です。高い入力電圧の 場合、効率に与える影響は小さく、24V 電源で動作していると き最大負荷の5V出力の効率は1%だけ下がります。 周波数補償 LT3505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、LT3505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、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 10に示されているように、周波数補償はVC 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 （CC） と抵 VIN 20V/DIV 2.2µF 20µs/DIV (9a) LT3505 + RINGING VIN MAY EXCEED ABSOLUTE MAXIMUM RATING OF THE LT3505 IIN 5A/DIV STRAY INDUCTANCE DUE TO 6 FEET (2 METERS) OF TWISTED PAIR 10µF 35V AI.EI. DANGER! VIN 20V/DIV 2.2µF IIN 5A/DIV (9b) 1Ω + 0.1µF LT3505 20µs/DIV VIN 20V/DIV 2.2µF IIN 5A/DIV (9c) 20µs/DIV 図 10. 入力ネットワークを正しく選択すると、給電中の電源にLT3505を接続 したとき入力電圧のオーバーシュートを防ぎ、信頼性の高い動作を保証する 18 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 3505 F10 3505fc LT3505 アプリケーション情報 LT3505の制御ループの等価回路を図 11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。モジュレータ、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 ノード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。出力コンデンサはこの電流を積分し、VC ノードのコンデ ンサ （CC） 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。RC はゼロを1 つ生じます。推奨出力コンデンサを使うとループのクロスオー バーはRCCC のゼロより上に生じます。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。大きな セラミック・コンデンサ （非常に低いESR） を使うとクロスオー バーを下げることができ、帰還分割器の両端に位相リード・コ ンデンサ （CPL） を使うと位相マージンと過渡応答を改善する ことができます。大きな電解コンデンサのESRは追加のゼロ を生じるのに十分なほど大きいことがあり、位相リード・コン デンサは不要かもしれません。 出力コンデンサが推奨コンデンサと異なる場合、負荷電流、 入力電圧、温度などすべての動作条件にわたって安定性を チェックします。 – 0.8V OUT CPL R1 FB – 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 トワークの設計はいくらか複雑で、最適値はアプリケーション に、特に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、温度などすべ 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。 CURRENT MODE POWER STAGE SW gm = +1.1A/V LT3505 gm = 200µA/V VC ERROR AMPLIFIER 2M + 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 値のフィルタ・コンデンサ （CF） を並列に追加することができま す。このフィルタ・コンデンサはループ補償の一部ではなく、ス イッチング周波数のノイズを除去するのに使われ、位相リー ド・コンデンサが使われているか、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。 ESR 780mV C1 C1 + R2 RC CF CC 3505 F11 図 11. ループ応答モデル 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 12に示します。 大 きなスイッチング電流が LT3505のVIN ピンとSWピン、キャッ チ・ダイオード （D1） および入力コンデンサ （C2） 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、1 箇所でシステム・グランドに接続します。これら SYSTEM GROUND VOUT : VIAS TO LOCAL GROUND PLANE : OUTLINE OF LOCAL GROUND PLANE C1 VOUT BOOST SW 1 D1 C2 2 8 VC 7 3 6 4 5 POWER GROUND FB RT SIGNAL GROUND 3505 F12 VIN SHUTDOWN 図 12. すぐれたPCBレイアウトによる適切な低 EMI 動作の保証 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 19 LT3505 アプリケーション情報 の部品と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、それらをその層で接続します。これらの部品の下 には切れ目のないローカル・グランド・プレーンを配置し、この グランド・プレーンをシステム・グランドに1 箇所で （理想的に は出力コンデンサC1のグランド端子のところで）接続します。 SWノードとBOOSTノードはできるだけ小さくします。最後に、 FBノードを小さくして、グランド・ピンとグランド・トレースが FBノードをSWノードとBOOSTノードからシールドするよう にします。LT3505のGND パッドの近くにビアを置き、LT3505 からの熱がグランド・プレーンに放散しやすくします。 6Vを超す出力 6Vを超す出力の場合、1k ∼ 2.5kの抵抗をインダクタの両端 に追加し、SWノードの不連続リンギングを減衰させて、意図 せぬ SW 電流を防ぎます。 「 標準的アプリケーション」のセク ションの12V 降圧コンバータ回路にはこの抵抗の場所が示さ れています。10Vを超す出力の場合、入力電圧範囲が BOOST ピンの最大定格によって制限されることにも注意してくださ い。追加のツェナー・ダイオードを使ってこの制限を克服する 方法が 12V出力の回路に示されています。 リニアテクノロジー社の他の出版物 高温に関する検討事項 LT3505のダイ温度は125 Cの最大定格より低くなければなり ません。これは、周囲温度が 85 Cを超えないかぎり一般に心 配いりません。もっと高い温度では、回路のレイアウトに注意 してLT3505に十分なヒートシンクを与えます。最大負荷電流 は周囲温度が 125 Cに近づくにつれディレーティングします。 ダイ温度はLT3505の消費電力に接合部から周囲への熱抵 抗を掛けて計算します。LT3505 内部の電力消費は効率測定 から計算される総電力損失からキャッチ・ダイオードの損失を 差し引いて推測することができます。熱抵抗は回路基板のレイ アウトに依存しますが、 （3mm 3mm）DFN（DD） パッケージの 場合、43 C/W が標準的な値です。 アプリケーションノートAN19、AN35および AN44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 リップル、ループ補償および安定性のテストに関するさらに広 範な説明が与えられています。デザインノートDN100には降圧 レギュレータを使った両極出力電圧を発生させる方法が示さ れています。 3505fc 20 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 標準的応用例 2.2MHz、3.3V 降圧コンバータ 1N4148 VIN 0.1µF 3.3µH SW SHDN ON OFF LT3505 10V CMPZ5240B 36.5k FB 698k RT GND MBRM140 VC 20.0k 22pF 10µF 11.3k 100k 1µF 2.50 VOUT 3.3V BOOST Frequency [MHz] / Load Current [A] VIN 6V TO 36V 22pF Switching Frequency 2.25 2.00 Maximum Load Current 1.75 1.50 1.25 1.0 0.75 0.50 0.25 0.00 3505 TA02 5 15 10 25 20 30 Input Voltage [V] 35 40 LTC3505 • TA02b 1.2MHz、1.8V 降圧コンバータ BAT54 BOOST VIN 0.1µF 4.7µH SW SHDN ON OFF LT3505 12V CMPZ5242B 26.1k 68pF VOUT 1.8V 1.2A FB 1.5M RT GND 44.2k 2.2µF MBRM140 VC 20.0k 22µF 60.4k 120pF Frequency [MHz] / Load Current [A] 1.60 VIN 3.6V TO 25V 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 Switching Frequency 0.20 Maximum Load Current 0.00 3505 TA03 0 5 10 15 INPUT VOLTAGE (V) 20 25 LT3505 • TA03b 3505fc 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 21 LT3505 標準的応用例 750kHz、3.3V 降圧コンバータ 1N4148 VIN 4.2V TO 36V VIN VOUT 3.3V 1.1A, VIN > 5V 1.2A, VIN > 8V BOOST 0.1µF 10µH SW SHDN ON OFF LT3505 36.5k 68pF FB RT 11.3k VC GND 10µF MBRM140 75.0k 69.8k 70pF 1µF 3505 TA04 1MHz、12V 降圧コンバータ CMDZ5235B 6V 0.1µF 1k* 0.25W BOOST VIN 13.5V TO 36V ON OFF 15µH SW VIN LT3505 SHDN 54.9k 71.5k 22pF VOUT 12V 1A, VIN > 16.5V 1.1A, VIN > 20.5V FB GND RT 3.3µF 1N4148 MBRM140 VC 4.99k 10µF 100k 22pF *FOR CONTINUOUS OPERATION ABOVE 30V, USE TWO 2k, 0.25W RESISTORS IN PARALLEL 3505 TA05 3505fc 22 詳細：www.linear-tech.co.jp/LT3505 LT3505 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。 DD Package 8-Lead Plastic DFN (3mm × 3mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1698) R = 0.115 TYP 5 0.38 ± 0.10 8 0.675 ±0.05 3.5 ±0.05 1.65 ±0.05 2.15 ±0.05 (2 SIDES) PIN 1 TOP MARK (NOTE 6) PACKAGE OUTLINE 0.25 ± 0.05 3.00 ±0.10 (4 SIDES) 4 0.25 ± 0.05 0.75 ±0.05 0.200 REF 0.50 BSC 2.38 ±0.05 (2 SIDES) 1.65 ± 0.10 (2 SIDES) (DD) DFN 1203 1 0.50 BSC 2.38 0.10 (2 SIDES) 0.00 – 0.05 BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS 注記 : 1. 図は JEDEC のパッケージ外形 MO-229 の バリエーション （WEED-1） になる予定 2. 図は実寸とは異なる 3. すべての寸法はミリメートル 4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない。 モールドのバリは （もしあれば） 各サイドで 0.15mm を超えないこと 5. 露出パッドは半田メッキとする 6. 網掛けの部分はパッケージの上面と底面のピン 1 の位置の 参考に過ぎない MS8E Package 8-Lead Plastic MSOP (Reference LTC DWG # 05-08-1662) 0.889 ± 0.127 (.035 .005) 2.794 ± 0.102 (.110 .004) BOTTOM VIEW OF EXPOSED PAD OPTION 1 5.23 (.206) MIN 2.06 ± 0.102 (.081 ± .004) 3.00 ± 0.102 (.118 ± .004) (NOTE 3) 8 7 6 5 1.83 ± 0.102 (.072 ± .004) 2.083 ± 0.102 3.20 – 3.45 (.082 ± .004) (.126 – .136) 3.00 ± 0.102 (.118 ± .004) (NOTE 4) 4.90 ± 0.152 (.193 ± .006) 0.65 (.0256) BSC 0.42 ± 0.038 (.0165 ± .0015) TYP 0.254 (.010) 1 8 RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT 1.10 (.043) MAX DETAIL “A” DETAIL “A” 0 – 6 TYP 0.52 (.0205) REF 2 3 4 0.86 (.034) REF 0.18 (.007) GAUGE PLANE 0.53 ± 0.152 (.021 ± .006) SEATING PLANE 0.22 – 0.38 (.009 – .015) TYP 0.65 (.0256) BSC 0.127 ± 0.076 (.005 ± .003) MSOP (MS8E) 0603 注記 : 1. 寸法はミリメートル （/ インチ） 2. 図は実寸とは異なる 3. 寸法にはモールドのバリ、 突出部、 またはゲートのバリを含まない。 モールドのバリ、突出部、 またはゲートのバリは、 各サイドで 0.152mm （0.006"） を超えないこと 4. 寸法には、 リード間のバリまたは突出部を含まない。 リード間のバリまたは突出部は、各サイドで 0.152mm （0.006"） を超えないこと 5. リードの平坦度（成形後のリードの底面） は最大 0.102mm (.004") であること 3505fc 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 LT3505 標準的応用例 300kHz、3.3V 降圧コンバータ VIN 4V TO 36V ON OFF 1N4148 VIN VOUT 3.3V 1A, VIN > 5V 1.2A, VIN > 8.5V BOOST 0.47µF 22µH SW SHDN LT3505 36.5k 100pF FB RT GND 11.3k VC MBRM140 226k 2.2µF 68µF KEMET A700D686M010ATE015 100k 150pF 3505 TA06 関連製品 製品番号 説明 注釈 LT1766 60V、1.2A（IOUT）、200kHz 高効率降圧 DC/DCコン バータ VIN：5.5V ∼ 60V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 2.5mA、ISD < 25μA、 TSSOP16/TSSOP16E パッケージ LT1767 25V、1.2A（IOUT）、1.25MHz 高効率降圧 DC/DCコン VIN：3V ∼ 25V、VOUT(MIN) = 1.20V、IQ = 1mA、ISD < 6μA、 バータ MS8/E パッケージ LT1933 500mA（IOUT）、500kHz 降圧スイッチング・レギュレー タ、SOT-23 VIN：3.6V ∼ 36V、VOUT(MIN) = 1.25V、IQ = 1.6mA、ISD < 1μA、 TSSOP16/TSSOP16E パッケージ LT1936 36V、1.4A（IOUT）、500kHz 高効率降圧 DC/DCコン バータ VIN：3.6V ∼ 36V、VOUT(MIN) = 1.20V、IQ = 1.9mA、ISD < 1μA、 MS8E パッケージ LT1940 デュアル25V、1.4A（IOUT）、1.1MHz 高効率降圧 DC/DCコンバータ VIN：3.6V ∼ 25V、VOUT(MIN) = 1.25V、IQ = 3.8mA、ISD < 30μA、 TSSOP16E パッケージ LT1976/LT1977 60V、1.2A（IOUT）、200kHz/500kHz 高効率降圧 DC/DCコンバータ、Burst Mode® 動作付き VIN：3.3V ∼ 60V、VOUT(MIN) = 1.25V、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 VIN：3.3V ∼ 60V、VOUT(MIN) = 1.25V、IQ = 100μA、ISD < 1μA、 TSSOP16E パッケージ LT3437 60V、400mA（IOUT）、マイクロパワー降圧 DC/DCコン VIN：3.3V ∼ 60V、VOUT(MIN) = 1.25V、IQ = 100μA、ISD < 1μA、 バータ、Burst Mode 動作付き DFN パッケージ LT3493 36V、1.2A（IOUT）、750kHz 高効率降圧 DC/DCコン バータ VIN：3.6V ∼ 36V、VOUT(MIN) = 0.78V、IQ = 1.9mA、ISD < 2μA、 DFN パッケージ Burst Modeはリニアテクノロジー社の登録商標です。 3505fc 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/LT3505 LT 0807 REV C • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2006