LTM8028 36V 入力、超高速、 低出力ノイズの 5A µModuleレギュレータ 特長 n n n n n n n n n n n n 概要 5A の高性能リニア・レギュレータとスイッチング降圧 コンバータによる高効率化 デジタル式にプログラム可能な出力電圧：0.8V ∼ 1.8V 入力電圧範囲：6V ∼ 36V 温度、入力、負荷、トランジェント応答の全範囲での 非常に狭い許容範囲 低出力ノイズ：40μVRMS （10Hz ∼ 100kHz） 複数のデバイスの並列接続により10A 以上供給可能 高精度のプログラム可能な電流制限により非対称の 電力分担が可能 アナログ出力のマージニング：±10%の範囲 同期入力 低 ESRの出力セラミック・コンデンサで安定 15mm×15mm×4.92mmの表面実装型 BGA パッケージ SnPb 仕上げまたはRoHS 準拠の仕上げ LTM®8028は36V 入力の5A μModule® レギュレータで、5Aの UltraFast ™リニア・レギュレータと、その前段の高効率スイッ チング ･レギュレータで構成されています。リニア・レギュレー タは、高精度の出力レギュレーションを実現する以外に、ス イッチング ･レギュレータの出力電圧を自動的に制御して、最 適な効率と動的な応答の最適なヘッドルームを確保します。 出力電圧は0.8V ∼ 1.8Vの範囲にわたり50mV 刻みでデジタ ル式に選択可能です。アナログ・マージニング機能により、ユー ザはシステムの出力電圧を 10%の連続範囲にわたって調整 できます。また、シングルエンドの帰還検出ラインを使用して寄 生抵抗に起因するIR 電圧降下を減らすことができます。 LTM8028は、小型（15mm 15mm 4.92mm） のオーバーモー ルド・ボール・グリッド・アレイ （BGA） パッケージに収容されて いるので、標準の表面実装装置による自動組み立てに適して います。LTM8028は、SnPb（BGA） またはRoHS 準拠の端子 仕上げで供給されます。 アプリケーション n n n n L、LT、LTC、LTM、µModule、Linear Technologyおよび Linearのロゴはリニアテクノロジー社 の登録商標です。UltraFastはリニアテクノロジー社の商標です。その他すべての商標の所有権 は、それぞれの所有者に帰属します。 FPGAおよび DSPの電源 高速 I/O ASICおよびマイクロプロセッサの電源 サーバおよび記憶装置 クリックすると、関連するTechClipビデオが表示されます。 標準的応用例 低出力ノイズ、1.2V、5A µModuleレギュレータ VIN 9V TO 15V LTM8028 VIN 150k 10µF 0.01µF RUN MARGA IMAX VOUT LINEAR REGULATOR SENSEP BKV SS 82.5k RT f = 500kHz VOUT 1.2V 5A PGOOD SYNC GND VOB VO0 VO1 VO2 137µF + VOUT 20mV/DIV IOUT 2A/DIV ∆IOUT = 0.5A TO 5A 1µs RISE/FALL TIME 10µs/DIV 100µF 470µF 8028 TA01a FULL LOAD NOISE AND RIPPLE 500µV/DIV 1µs/DIV MEASURED PER AN70, 150MHz BW 8028 TA01b 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 1 LTM8028 絶対最大定格 ピン配置 （Note 1、4） TOP VIEW VIN ........................................................................................ 40V VOUT ........................................................................................ 3V RUN、SS、SYNC ..................................................................... 6V RUN への流入電流 .......................................................... 100μA VOB、VO0、VO1、VO2、TEST、 PGOOD、SENSEP、MARGA ..................................................... 4V RT、BKV、IMAX ........................................................................ 3V 最大動作接合部温度（Note 2）........................................125°C 最大ボディ・リフロー温度 ...............................................240°C 最大保存温度...................................................................125°C 11 BANK 1 10 SENSEP TEST PGOOD VO1 VOB MARGA VO0 VO2 BANK 2 VOUT BKV 9 8 7 BANK 3 6 GND 5 4 3 2 SS SYNC 1 BANK 4 VIN IMAX RT RUN A B C D E F G H J K L BGA PACKAGE 114 PADS (15mm × 15mm × 4.92mm) TJMAX = 125°C, θJA = 17.7°C/W, θJB = 6.0°C/W, θJCtop = 15°C/W, θJCbottom = 6.0°C/W θ VALUES DETERMINED PER JEDEC 51-9, 51-12 WEIGHT = 1.8 GRAMS 発注情報 製品マーキング * 製品番号 パッド/ボール仕上げ デバイス コード パッケージ MSL レーティング LTM8028EY#PBF SAC305 (RoHS) LTM8028Y e1 BGA 3 –40°C to 125°C LTM8028IY#PBF SAC305 (RoHS) LTM8028Y e1 BGA 3 –40°C to 125°C LTM8028IY SnPb (63/37) LTM8028Y e0 BGA 3 –40°C to 125°C 温度範囲（Note 2） LTM8028MPY#PBF SAC305 (RoHS) LTM8028Y e1 BGA 3 –55°C to 125°C LTM8028MPY SnPb (63/37) LTM8028Y e0 BGA 3 –55°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。パッド/ ボール 仕上げのコードは、IPC/JEDEC J-STD-609による。 • 無鉛仕上げおよび非無鉛仕上げの製品マーキング： www.linear-tech.co.jp/leadfree • 推奨されるLGA/BGAのPCBアセンブリおよび製造方法： www.linear-tech.co.jp/umodule/pcbassembly • LGA/BGA パッケージおよびトレイ図面： www.linear-tech.co.jp/packaging 電気的特性 l は全内部動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VIN = 12V、RUN = 3V。 （Note 2） PARAMETER CONDITIONS MIN TYP Minimum Input Voltage Output DC Voltage Output DC Current l l l l l VOUT = 1.8V 0.788 0.985 1.182 1.477 1.773 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 MAX UNITS 6 V 0.812 1.015 1.218 1.523 1.827 V V V V V 5 A 8028fb 2 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 電気的特性 l は全内部動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VIN = 12V、RUN = 3V。 （Note 2） PARAMETER CONDITIONS MIN Quiescent Current Into VIN RUN = 0V No load Line Regulation 6V < VIN < 36V, IOUT = 10mA Load Regulation 0.01A < IOUT < 5A, VOUT = 0.8V, BKV = 1.05V, RUN = 0V TYP MAX UNITS µA mA 1 35 1 mV –1.5 –3 –5.5 mV mV –2 –4 –7.5 mV mV –2 –4 –7.5 mV mV –2.5 –5 –9 mV mV –3 –7 –13 mV mV l l 0.01A < IOUT < 5A, VOUT = 1.0V, BKV = 1.25V, RUN = 0V l 0.01A < IOUT < 5A, VOUT = 1.2V, BKV = 1.45V, RUN = 0V l 0.01A < IOUT < 5A, VOUT = 1.5V, BKV = 1.75V, RUN = 0V l 0.01A < IOUT < 5A, VOUT = 1.8V, BKV = 2.05V, RUN = 0V l Sense Pin Current VOUT = 0.8V VOUT = 1.8V 50 300 µA µA Switching Frequency RT = 40.2k RT = 200k 1000 200 kHz kHz RUN Pin Current RUN = 1.45V 5.5 µA RUN Threshold Voltage (Falling) l 1.49 RUN Input Hysteresis IMAX Pin Current IMAX = 0.75V IMAX Current Limit Accuracy IMAX = 1.5V IMAX = 0.75V 1.55 V mV 125 µA 5.0 2.20 SS Pin Current 1.61 130 6.1 3.6 A A µA 11 SYNC Input Threshold fSYNC = 500kHz SYNC Bias Current SYNC = 0V 0.6 VOB Voltage 1.3 V 1 µA 3.3 VOx Input Low Threshold VOB = 3.3V l VOx Input High Threshold VOB = 3.3V l 3.05 VOx Input Z Range VOB = 3.3V l 0.75 V 0.25 V V 2.4 V VOx Input Current High 40 µA VOx Input Current Low 40 µA MARGA Pin Current MARGA = 0V 3.5 μA PGOOD Theshold VOUT(NOMINAL) = 1.0V, VOUT Rising VOUT(NOMINAL) = 1.0V, VOUT Falling 0.9 0.85 V V Output Voltage Noise (Note 3) VOUT = 1.8V, COUT = 137µF, 5A Load, BW = 10Hz to 100kHz 40 µVRMS Note 1： 絶対最大定格に記載された値を超えるストレスはデバイスに永続的損傷を与える可 能性がある。長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、デバイスの信頼性と寿命に悪影響 を与える恐れがある。 で仕様に適合することが保証されている。LTM8028MPは–55°C ～ 125°Cの全内部動作温度範 囲で仕様に適合することが保証されている。最大内部温度は、基板レイアウト、パッケージの 定格熱抵抗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 2： LTM8028Eは0°C ～ 125°Cの内部温度で性能仕様に適合することが保証されている。 –40°C～125°Cの全内部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。LTM8028Iは–40°C ～ 125°Cの全内部動作温度範囲 Note 3：設計、特性評価および統計的プロセス制御との相関によって保証されている。 Note 4：注記がない限り、絶対最小電圧は0。 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 3 LTM8028 標準的性能特性 電力損失と出力電流、VOUT = 1V 4 4 4 3 2 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 0 1 3 4 2 OUTPUT CURRENT (A) 3 2 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 1 0 5 0 1 3 4 2 OUTPUT CURRENT (A) 電力損失と出力電流、VOUT = 1.5V 電力損失と出力電流、VOUT = 1.8V 0 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 0 1 3 4 2 OUTPUT CURRENT (A) 3 2 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 1 0 5 0 1 3 4 2 OUTPUT CURRENT (A) 800 600 400 200 0 1 2 4 3 OUTPUT CURRENT (A) 400 0 5 5 0 1 2 3 8026 G06 入力電流と出力電流、VOUT = 1.5V 2000 1600 1000 800 600 1400 1200 1000 800 600 400 400 200 200 0 1 3 2 OUTPUT CURRENT (A) 6VIN 12VIN 24VIN 36VIN 1800 1200 0 4 8028 G07 5 4 OUTPUT CURRENT (A) INPUT CURRENT (mA) INPUT CURRENT (mA) 1400 1000 0 600 200 6VIN 12VIN 24VIN 36VIN 1600 5 800 入力電流と出力電流、VOUT = 1.2V 1800 6VIN 12VIN 24VIN 36VIN 1200 1000 8028 G05 入力電流と出力電流、VOUT = 1V 1400 3 4 2 OUTPUT CURRENT (A) 6VIN 12VIN 24VIN 36VIN 1200 8028 G04 1600 1 入力電流と出力電流、VOUT = 0.8V 1400 4 POWER LOSS (W) POWER LOSS (W) 4 2 0 8028 G03 5 3 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 8028 G02 5 1 2 0 5 8028 G01 3 1 INPUT CURRENT (mA) 0 POWER LOSS (W) 5 1 INPUT CURRENT (mA) 電力損失と出力電流、VOUT = 1.2V 5 POWER LOSS (W) POWER LOSS (W) 電力損失と出力電流、VOUT = 0.8V 5 5 8028 G08 0 0 1 3 4 2 OUTPUT CURRENT (A) 5 8028 G09 8028fb 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 標準的性能特性 入力電流と入力電圧、出力短絡 入力電流と出力電流、VOUT = 1.8V 6VIN 12VIN 24VIN 36VIN 1000 INPUT CURRENT (mA) INPUT CURRENT (mA) 2000 1500 1000 500 0 出力電流と入力電圧、出力短絡 6.0 1200 5.8 OUTPUT CURRENT (A) 2500 800 600 400 1 3 4 2 OUTPUT CURRENT (A) 5 0 0 10 20 30 INPUT VOLTAGE (V) 8028 G10 10µs/DIV COUT = 100µF + 22µF + 10µF + 4.7µF 5.0 40 0 12 18 24 INPUT VOLTAGE (V) 30 トランジェント応答、 デモボード、1.5V VOUT 20mV/DIV VOUT 20mV/DIV IOUT 2A/DIV ∆IOUT 0.5A TO 5A 1µs RISE/FALL TIME IOUT 2A/DIV ∆IOUT 0.5A TO 5A 1µs RISE/FALL TIME トランジェント応答、 デモボード、1.8V 10µs/DIV COUT = 100µF + 22µF + 10µF + 4.7µF 36 8028 G12 トランジェント応答、 デモボード、1.2V 8028 G13 6 8038 G11 トランジェント応答、 デモボード、1V VOUT 20mV/DIV IOUT 2A/DIV ∆IOUT 0.5A TO 5A 1µs RISE/FALL TIME 5.4 5.2 200 0 5.6 8028 G14 出力ノイズ、VOUT = 1.8V 10µs/DIV COUT = 100µF + 22µF + 10µF + 4.7µF 8028 G15 出力電流とIMAX 電圧、VIN = 12V 6 VOUT 20mV/DIV 500µV/DIV 20µs/DIV COUT = 100µF + 22µF + 10µF + 4.7µF 8028 G16 1µs/DIV MEASURED WITH HP461A AMPLIFIER (150MHz BW) AT J5 BNC CONNECTOR ON DC1738 DEMO BOARD fSW = 500kHz COUT = 137µF 5A LOAD 8028 G17 OUTPUT CURRENT (A) IOUT 2A/DIV ∆IOUT 0.5A TO 5A 1µs RISE/FALL TIME 5 4 3 2 1 0 0 0.5 1.0 1.5 IMAX VOLTAGE (V) 2.0 8028 G18 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 5 LTM8028 標準的性能特性 温度上昇と出力電流、VOUT = 0.8V 60 10 50 50 0 –5 –15 40 30 20 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 10 –10 0.3 0.6 0.9 MARGA VOLTAGE (V) 0 0 1.2 TEMPERATURE RISE (°C) 60 5 0 1 40 30 20 0 温度上昇と出力電流、VOUT = 1.2V 温度上昇と出力電流、VOUT = 1.5V 50 10 0 0 1 2 3 4 OUTPUT CURRENT (A) 40 30 20 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 10 5 TEMPERATURE RISE (°C) 50 TEMPERATURE RISE (°C) 50 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 0 0 1 8028 G22 40 30 20 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 10 5 2 3 4 OUTPUT CURRENT (A) 0 0 1 2 3 4 OUTPUT CURRENT (A) 8028 G23 出力ノイズ・スペクトラム密度 5 2 3 4 OUTPUT CURRENT (A) 温度上昇と出力電流、VOUT = 1.8V 60 20 1 8028 G21 60 30 0 8028 G20 60 40 36VIN 24VIN 12VIN 6VIN 10 5 2 3 4 OUTPUT CURRENT (A) 8028 G19 TEMPERATURE RISE (°C) 温度上昇と出力電流、VOUT = 1V 15 TEMPERATURE RISE (°C) VOUT CHANGE (%) 出力電圧の変化とMARGA 電圧、 VOUT = 1V 5 8028 G24 ソフトスタート波形とCSS 10 CSS = OPEN 1 CSS = 100nF 500mV/DIV µV/√Hz CSS = 10nF CSS = 47nF 0.1 0.01 0.001 2ms/DIV VIN = 12V 5A RESISTIVE LOAD COUT = 4.7µF + 10µF + 22µF CBKV = 100µF + 470µF COUT = 137µF VOUT = 1.8V IOUT = 5A VIN = 12V 10 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 100k 8028 G26 1M 8028 G25 8028fb 6 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 ピン機能 VOUT（バンク1） ： 電源の出力ピン。これらのピンとGNDピン の間に出力フィルタ・コンデンサと出力負荷を接続します。 BKV（バンク2） ： 降圧レギュレータの出力。ここに降圧レギュ レータのバルク容量を接続します （表 1を参照）。負荷には接続 しないでください。電圧をBKV 内にドライブしないでください。 GND（バンク3） ：これらのGNDピンはLTM8028および回路 部品の下にある近くのグランド・プレーンに接続します。ほとん どのアプリケーションでは、LTM8028 からの熱流の大半がこ れらのパッドを通るので、プリント回路の設計がデバイスの熱 性能に大きく影響します。詳細については 「PCBレイアウト」 と 「熱に関する検討事項」 のセクションを参照してください。 VIN（バンク4） ： VIN ピンは、LTM8028の内部レギュレータと 内蔵のパワー・スイッチに電流を供給します。このピンは低 ESRの外部コンデンサを使ってローカルにバイパスする必要 があります （推奨値については、表 1を参照）。 VO0、VO1、VO2 （ピンA6、ピンB6、ピンA5） ：出力電圧の選択。 これらのスリーステート・ピンを組み合わせて、0.8V ∼ 1.8Vの 公称出力電圧を50mV 刻みで選択します。VO2、VO1、VO0 の 設定値とVOUTの関係を示す 「アプリケーション情報」 セクショ ンの表 2を参照してください。 MARGA（ピンA7） ： アナログのマージニング。このピンは、 10%の連続アナログ範囲にわたり、出力電圧のマージニン グをします。このピンをGNDに接続すると、出力電圧を–10% 分調整します。このピンを1.2Vにドライブすると、出力電圧を 10% 分調整します。このピンをドライブするには、電圧源また は電圧出力DAC が最適です。MARGA 機能を使用しない場 合、このピンをフロート状態にするか、GND への1nFのコンデ ンサを使用して終端させます。 荷ポイントで負荷レギュレーションに誤差が生じることがあり ます。SENSEPピンをVOUT に直接接続する代わりに負荷に 接続することで、この電圧誤差を解消できます。SENSEPピン の入力バイアス電流は選択された出力電圧に左右されます。 SENSEPピンの入力電流は、VOUT = 0.8Vで50μA（標準） か らVOUT = 1.8Vで300μA（標準）にわたります。SENSEPは、 ローカルもしくはリモートでVOUT に接続する必要があります。 VOB （ピンB5） ：VO0、VO1、VO2 のバイアス。これは、VO0、VO1、 VO2 ピンを必要に応じて引き上げるのに便利な3.3V 電源で す。使用しない場合、このピンはフロート状態のままにします。 PGOOD （ピンB7） ：パワーグッド。次の場合に高インピーダンス になるオープン・ドレイン信号。 • 出力電圧が上昇して目標電圧の90%を超える • 出力電圧が目標電圧の85%より高い状態を維持する • 出力リニア・レギュレータが過熱状態にならない 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。使用しない場合はPGOODをGNDに接続して ください。 IMAX（ピンD1） ： 最大出力電流を設定します。抵抗 /NTCサー ミスタ回路網をIMAX ピンに接続して、LTM8028の最大安定 化出力電流を温度に応じて低減します。このピンは、10kの抵 抗を介して2Vの電圧に引き上げられ、制御電圧範囲は0V ∼ 1.5Vです。 SS（ピンD2） ：ソフトスタート・ピン。外付けコンデンサをグラン ドに接続して、起動状態の間、安定化電流を制限します。ソフ トスタート・ピンには11µAの充電電流が流れます。 RT（ピンE1） ： RTピンは、RTピンとグランドの間に抵抗を接 続することによってLTM8028の降圧レギュレータのスイッチ ング周波数を設定するために使用します。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、目的のスイッチン SENSEP（ピンA9） ： VOUT への4 端子検出。SENSEPピンは、 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 エラーアンプの反転入力です。SENSEPピンをレギュレータの す。SYNC 機能を使用する場合は、周波数をSYNCのパルス VOUT ピンに接続すると、最適なレギュレーションが得られま 周波数より20% 低い値に設定します。このピンは開放のまま す。クリティカルなアプリケーションでは、レギュレータと負荷 にしないでく ださい。 の間のPCBトレース抵抗によって電圧がわずかに低下し、負 TEST（ピンA8） ： 工場テスト。このピンは開放状態のままにし ます。 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 7 LTM8028 ピン機能 SYNC（ピンE2） ：周波数同期ピン。このピンにより、スイッチン グ周波数を外部クロックに同期させることができます。RT 抵 抗は、内部クロックが SYNCのパルス周波数より20% 低い周 波数で動作するように選択します。このピンを使用しない場合 は接地します。このピンはフロート状態のままにしないでくだ さい。基板のレイアウトを行うときは、SYNCトレースとの間で ノイズが結合しないようにしてください。 「アプリケーション情 報」 のセクションの 「同期」 のセクションを参照してください。 RUN（ピンF1） ： RUNピンはイネーブル・ピンとして機能し、 1.55Vで内部回路をオフにします。このピンはプルアップもプル ダウンもされていないので、通常のデバイス動作をさせるには 電圧バイアスが必要です。RUNピンは内部でクランプされて いるので、RUNピンの電流が 100µAを超えない限り、絶対最 大定格電圧である6Vより電圧の高い電圧源に引き上げるこ とができます。 ブロック図 2.2µH VIN 0.2µF BKV VOUT 10Ω SENSEP 10µF 5A LINEAR REGULATOR TEST MARGA PGOOD RUN SYNC IMAX INPUT-OUTPUT CONTROL CURRENT MODE CONTROLLER SS RT VIN INTERNAL POWER VOB GND VO2 VO1 VO0 8028 BD 8028fb 8 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 動作 電流生成 FPGAプロセッサおよび ASICプロセッサは、コア、 I/O、およびトランシーバ・チャネルに電力を供給する電源につ いて、厳しい要件を持ちます。これらのプロセッサに電力を供 給する電源には、厳密な出力電圧仕様が求められます。特に 低電圧においては、ビット誤り率を最小限に抑えるため、厳し い許容誤差、トランジェント応答の逸脱の少なさ、低ノイズお よび高帯域幅が求められます。これは、一部の高性能なリニ ア・レギュレータで実現可能ですが、高電流および高降圧比 の場合、効率的でない場合があります。 LTM8028は、5Aの高効率なUltraFastトランジェント応答リニ ア・レギュレータです。降圧レギュレータと高性能なリニア・レ ギュレータの特性を合わせ持ち、0.8V ∼ 1.8Vでデジタル設 定可能な高精度に安定化された出力電圧を提供します。 「ブ ロック図」 に示すように、LTM8028は、電流モード・コントロー ラ、パワー・スイッチ、パワー・インダクタ、リニア・レギュレータ、 および少量の容量を内蔵しています。高効率を実現するため、 内蔵された降圧レギュレータは自動制御され （ 「ブロック図」 の 「Input-Output Control（入出力制御）」）、リニア・レギュレータ の出力において効率、厳密なレギュレーション、およびトラン ジェント応答のバランスの取れた、最適な電圧ヘッドルーム を提供します。 図 1は、LTM8028の電力損失と、従来のリニア・レギュレータ の理論上の電力損失を合わせて比較したグラフです。電力損 60 1000 55 50 100 45 TEMPERATURE RISE 10 40 POWER LOSS TEMPERATURE RISE (°C) POWER LOSS (W) TRADITIONAL LINEAR REGULATOR POWER LOSS 35 0 0 10 20 30 INPUT VOLTAGE (V) 40 30 8028 F01 図 1.このグラフは、LTM8028 の入力電圧範囲全体における全 負荷電力損失と温度上昇を示します。これらの数値を、同じ 負荷および動作条件を持つ従来のリニア・レギュレータと比 較してください。電力損失は、対数目盛りであることに注意し てください。 失（左側のY 軸） は対数目盛りであることに注意してください。 5Aおよび24VIN の1.2VOUT において、LTM8028の電力損失 はわずかに4Wであるのに対して、従来のリニア・レギュレータ では理論上 110Wを超える電力損失が生じます。 LTM8028のスイッチング降圧コンバータは、固定周波数の強 制連続電流モードを使用して、その出力電圧を安定化します。 つまり、LTM8028の出力電流が 0になっても、スイッチング・レ ギュレータは固定周波数動作を続けます。LTM8028のアナロ グ制御ピンIMAX は、LTM8028の最大許容電流出力を設定し ます。IMAX のアナログ制御範囲は、0V ∼ 1.5Vです。RUNピン は高精度のシャットダウン・ピンとして機能します。RUNピンの 電圧が 1.55Vより低くなると、スイッチングは終了します。このし きい値より低い場合、RUNピンは5.5µAを流し込みます。この 電流は、RUNとVIN の間に抵抗を接続してヒステリシスを設定 するのに使用できます。起動時に、SSピンはデバイスがイネー ブルされるまで L に保持され、その後、ソフトスタート・ピンの コンデンサは11µAの電流源で充電されます。スイッチング周 波数はRTピンの抵抗によって決まります。LTM8028はSYNC ピンを使って外部クロックに同期させることもできます。 この出力リニア・レギュレータは85mVの標準的ドロップアウト 電圧で最大5Aの出力電流を供給します。帯域幅が広いため、 低 ESRのセラミック出力コンデンサを使用してUltraFastなトラ ンジェント応答を提供し、バルク容量、PCB 面積、およびコス トを節減できます。LTM8028の出力電圧は0.8V ∼ 1.8Vの範 囲で50mV 刻みでデジタル的に選択可能で、 アナログ・マージ ニング機能を使用することで、システム出力電圧を連続的な 10%の範囲で調整可能です。また、負荷における高精度なレ ギュレーションを可能にするリモート検出ピン、出力がレギュ レーション内かレギュレーション外か、内部フォルトが発生し ているかを示すPGOOD 回路を備えています。 LTM8028は、瞬時の過負荷状態の間デバイスを保護するた めにサーマル・シャットダウン機能を備えています。サーマル・ シャットダウン温度は、通常の規定動作に支障がないように、 内部温度の絶対最大定格である125 Cより高い温度に設定 されているので、過熱保護が作動すると、内部デバイスの温 度は絶対最大定格を超えます。したがって、サーマル・シャッ トダウンが連続的にまたは繰り返し作動すると、デバイスの信 頼性を低下させる可能性があります。サーマル・シャットダウ ン時は、すべてのスイッチングが停止し、SSピンは L になり ます。 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 9 LTM8028 アプリケーション情報 ほとんどのアプリケーションでは、設計手順は簡単であり、以 下のようにまとめられます。 1. 表 1を参照し、望みの入力範囲と出力電圧に該当する行を 見つけます。 2. VINに10μFを適用し、推奨されるRTの値（表1のRT(OPTIMAL)） を適用します。RT の値を下げる （つまり動作周波数が上 がる） ことで、出力リップルを低減できる場合があります。 RT(MIN)より低い値は使用しないでください。 3. 100μFセラミック・コンデンサおよび470μF 電解コンデンサ の並列の組み合わせをBKVに適用します。電解コンデン サにはSanyo OS-CON 6SEPC470MまたはUnited ChemiCon APXF6R3ARA471MH80G がうまく動作しますが、約 10mΩのESRを持つその他のデバイスも使用できます。 4. 最小値の37μFをVOUT に適用します。表 1に示すように、 通常、これは4.7μF、10μF、22μFのコンデンサの並列の組 み合わせになります。 5. 非常に小さい （2%） トランジェント応答が要求される場合、 追加で100µFのコンデンサをVOUT に適用します。 これらの部品の組み合わせは正しく動作するかテストされてい ますが、目的のシステムの電源ライン、負荷および環境条件で 表 1．推奨部品の値と構成（TA = 25 C） VIN 6V to 36V 6V to 36V 6V to 36V 6V to 36V 6V to 36V 9V to 15V 9V to 15V 9V to 15V 9V to 15V 9V to 15V 18V to 36V 18V to 36V 18V to 36V 18V to 36V 18V to 36V VOUT 0.8V 1.0V 1.2V 1.5V 1.8V 0.8V 1.0V 1.2V 1.5V 1.8V 0.8V 1.0V 1.2V 1.5V 1.8V CIN: CBKV: COUT: COUT (Optional): Note：大容量の入力コンデンサが必要。 正しく動作することをユーザの側で検証してください。最大出 力電流は、接合部温度、入力電圧と出力電圧の大きさおよび 極性の関係、 その他の要因によって制限されることに注意して ください。手引きとして、 「標準的性能特性」 のセクションのグ ラフを参照してください。 LTM8028 がスイッチング可能な最大の周波数（および付随す るRT の値） は表 1のfMAX の列に示されていますが、これに対 して与えられた入力条件にわたって最適な効率を得るための 推奨の周波数（およびRT の値）はfOPTIMAL の列に記載され ています。同期機能を使う場合、満たす必要のある追加条件 があります。詳細については、 「同期」 のセクションを参照してく ださい。 出力電圧の設定 3つのトライレベル入力ピン （VO2、VO1、VO0） を使用して出力 電圧の値を選択します。表 2は、これらのピンを H 、 L また はフロート状態にすることで 3ビット・デジタル・ワードから得 られる出力電圧を示しています。これらのピンは、VOB にピン ストラップするか、またはデジタル・ポートを使用してドライブ することによって H または L に接続できます。フロート状態 にするピンは実際にフロートさせることができます。または高イ fOPTIMAL RT(OPTIMAL) 200kHz 200k 250kHz 165k 250kHz 165k 250kHz 165k 315kHz 133k 250kHz 165k 280kHz 150k 300kHz 143k 315kHz 133k 350kHz 118k 200kHz 200k 250kHz 165k 250kHz 165k 250kHz 165k 315kHz 133k 10µF, 50V, 1210 100µF, 6.3V, 1210 + 470µF, 6.3V Low ESR Electrolytic 4.7µF, 4V, 0603 + 10µF, 10V, 0805 + 22µF, 10V, 0805 100µF, 6.3V, 1210 fMAX 250kHz 280kHz 315kHz 333kHz 385kHz 650kHz 750kHz 800kHz 1MHz 1MHz 250kHz 280kHz 315kHz 333kHz 385kHz RT(MIN) 165k 150k 133k 127k 107k 61.9k 53.6k 49.9k 40.2k 40.2k 165k 150k 133k 127k 107k 8028fb 10 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 アプリケーション情報 ンピーダンス出力が可能なロジックが必要です。これにより、 出力電圧を必要に応じてダイナミックに変化させることができ ます。出力電圧は、最小 0.8V から最大 1.8Vまで50mV 刻み で選択可能です。 表 2.VO2 ∼ VO0 の設定値と出力電圧 VO2 VO1 VO0 VOUT(NOM) VO2 0 0 0 0.80V Z 0 0 Z 0.85V Z 0 0 1 0.90V Z 0 Z 0 0.95V Z 0 Z Z 1.00V Z 0 Z 1 1.05V Z 0 1 0 1.10V Z 0 1 Z 1.15V 1 0 1 1 1.20V 1 Z 0 0 1.25V 1 Z 0 Z 1.30V X = ドントケア、0 = “L”、Z = フロート、1 = “H” VO1 0 Z Z Z 1 1 1 X X X VO0 1 0 Z 1 0 Z 1 0 Z 1 VOUT(NOM) 1.35V 1.40V 1.45V 1.50V 1.55V 1.60V 1.65V 1.70V 1.75V 1.80V コンデンサの選択に関する検討事項 表 1に示すBKVの出力容量には、電解コンデンサが指定さ れています。アプリケーションにはセラミック・コンデンサも使 用できますが、使用するコンデンサの数を多くすることが必要 になる場合があります。値の大きいセラミック・コンデンサの多 くは電圧係数が大きいので、目的の動作電圧での部品の実 際の容量は、規定値のわずか数分の1になることがあります。 また、セラミック・コンデンサのESRは非常に小さいので、十 分な安定性の余裕を得るには、コンデンサを1つ追加するこ とが必要です。 セラミック・コンデンサに関する最後の注意点はLTM8028の 最大入力電圧定格に関係します。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 （減衰の小さな）共振タンク回路を形成します。LTM8028の 回路を給電中の電源に差し込むと、入力電圧に公称値の2 倍 のリンギングが生じて、LTM8028の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。 複数の小さな値の出力コンデンサの並列接続が有効な理由 表 1のCIN、CBKV、COUT の各コンデンサの値は、関連した動 コンデンサの寄 生 直 列インダクタンス （ESL）および抵 抗 作条件に対する最小推奨値です。表 1に示されているコンデ （ESR） は、リニア・レギュレータのトランジェント応答および ンサ値より小さな値を適用することは推奨されておらず、望ま リップル/ノイズ応答に悪影響を及ぼす可能性があります。多 しくない動作を引き起こす可能性があります。大きな値を使う 数の並列接続されたコンデンサを採用することで、 この寄生イ ことは一般に問題なく、必要に応じてダイナミック応答を改善 ンピーダンスが低減され、リニア・レギュレータの性能が向上 することができます。ここでも、目的のシステムの電源ライン、 します。また、PCBのビアによって大きなインダクタンスが加わ 負荷および環境条件で正しく動作することをユーザの側で検 る可能性があるので、基本的なデカップリング・コンデンサは 証してください。 LTM8028と同じプレーンに実装する必要があります。 セラミック・コンデンサは小さく堅牢で、ESR が非常に小さい コンデンサです。ただし、すべてのセラミック・コンデンサが適 しているわけではありません。X5RとX7Rのタイプは全温度 範囲と印加電圧で安定しており、安心して使えます。Y5Vや Z5Uなど他のタイプは容量の温度係数と電圧係数が非常に 大きくなります。アプリケーション回路ではそれらの容量が公 称値の数分の1に減少することがあるため、出力電圧リップル が予期したよりもはるかに大きくなることがあります。 並列コンデンサの最も面積効率の良い組み合わせは、同じ ケース寸法の容量を4/2/1の段階的な大きさにすることです。 たとえば、表 1の37μFの組み合わせでは、22μF、10μF、4.7μF のコンデンサを並列に構成しています。ケース寸法の小さい コンデンサはESR が大きく、ケース寸法の大きいコンデンサ はESL が大きくなります。表 1に示すように、最適なケース寸 法は0805で、その次はそれより大きい、ケース寸法が 1210の 第 4 バルク・エネルギー・コンデンサです。一般的に、大きな 第 4コンデンサは、極めて厳しいトランジェント応答が求めら れる場合にのみ要求されます。 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 11 LTM8028 アプリケーション情報 出力電圧のマージニング 負荷のいずれかにおいてVOUT に接続する必要があります。 一部のシステムでは、帰還信号が失われると出力制御が失わ れ、負荷に損傷を与える可能性があります。LTM8028の内部 安全回路は、不注意でSENSEP 信号が負荷から切断された 場合に、出力の暴走を防止します。また、これにより、修正量 が 0.2Vに制限されます。 LTM8028のアナログ・マージニング・ピン （MARGA）は、 10%の連続的出力電圧調整範囲を提供します。内部の 600mVリファレンス電圧を上下に調整することで、VOUT を マージニングします。MARGAを600mV から1.2Vにドライブ すると、0% ∼ 10%の調整が可能です。MARGAを600mV か ら0Vにドライブすると、0% ∼ -10%の調整が可能です。使用 しない場合、MARGAピンはフロート状態にするか、1nFのコ ンデンサを使用してGNDにバイパスします。アナログ・マージ ニング機能は、PGOODのしきい値を調整しないことに注意し てください。そのため、負のアナログ・マージンを使用すると、 PGOODコンパレータがトリップし、PGOODフラグがトグルさ れることがあります。 LTM8028のリニア・レギュレータは、高帯域のパワー・デバイ スであることに注意してください。負荷が LTM8028 からかなり 離れた場所にある場合、そのリモート接続の寄生インピーダ ンスが、内部制御ループに干渉し、安定性に悪影響を及ぼす 恐れがあります。SENSEPを離れた場所の負荷に接続する場 合、ユーザはLTM8028の負荷レギュレーションと動的な負荷 応答を評価する必要があります。 パワーグッド 短絡および過負荷からの回復 PGOODピンはオープンドレインのNMOSデジタル出力で、以 下のフォルト・モードのいずれか1つが検出されるとアクティブ に L になります。 • VOUT の立ち上 がりエッジでVOUT が VOUT(NOMINAL) の 90%を下回る。 • VOUT が VOUT(NOMINAL) の85%を下回る状態が 25μsを超 えて続く。 • 内部ハウスキーピング電圧レギュレーションの喪失、パ ワー・スイッチの逆電流、過温度などの内部フォルト SENSEPと負荷レギュレーション LTM8028は、VOUT への4 端子検出を提供しており、アプリ ケーションは、寄生パッケージおよび PCB IR 電圧低下を修 正できます。負荷が LTM8028 から離れた場所にある場合、 SENSEPからその離れた負荷に独立した配線を設けることで、 IR 電圧低下を修正し、負荷レギュレーションを向上できます。 SENSEPは、LTM8028 が出力を安定化するために使用する 唯一の電圧帰還です。そのため、SENSEPはローカルもしくは 多くのIC パワー・レギュレータと同様、内部リニア・レギュレー タは安全動作領域 (SOA)の保護機能を備えています。安全 領域保護機能により、入出力間の電圧差が増加するにつれ て電流制限値が減少し、パワー・トランジスタは、入出力間電 圧のすべての値について絶対最大電圧定格まで安全動作領 域内に保たれます。 最 大 ILOAD および 最 大 VIN-VOUT 間 電 圧 の 状 態では、内 部リニア・レギュレータの電力損失は約 1.5Wのピークに達 します。周囲温度が十分に高い場合、ダイの接合部温度は 125 Cの最大動作温度を超えることになります。これが生じ ると、LTM8028はさらに2つの熱的安全機能に依存します。 約 145 Cで、PGOOD出力が L になり、サーマル・シャット ダウン状態が間近に迫っていることを早期警告します。標準 165 Cで、LTM8028のサーマル・シャットダウンが開始され、 デバイスの温度がサーマル・ヒステリシス・リミットを下回るま で出力がシャットダウンされます。入出力間電圧が増加する に従ってSOA 保護が電流制限を低減し、入出力間電圧のす べての値で電力損失を安全なレベルに保ちます。 8028fb 12 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 アプリケーション情報 逆電圧 LTM8028には、BKV が VOUT を下回るかどうかを検出する回 路が搭載されています。この電圧条件が検出された場合、内 部回路は内部リニア・レギュレータのパス・トランジスタのドラ イブをオフするので、出力がオフになります。この回路の目的 は、フォルトや過負荷状態によって入力電圧が急落したとき に、VOUT からVIN への逆電流を制限し、防止することです。 BKVに電圧をかけないでください。 スイッチング周波数の設定 LTM8028の動作スイッチング周波数範囲は200kHz ∼ 1MHz です。この周波数は、RTピンからグランドに接続された外付 け抵抗によって設定されます。このピンはどのような場合でも 開放のままにしないでください。また、RTピンは60µAに電流 制限されています。抵抗値と対応するスイッチング周波数につ いては、表 3を参照してください。 表 3.RT の抵抗値と得られるスイッチング周波数 スイッチング周波数（MHz） 1 0.750 0.5 0.3 0.2 R（kΩ) T 40.2 53.6 82.5 143 200 で規定された最大周波数（fMAX）未満を維持する必要があり ます。 スイッチング周波数の同期化 LTM8028の公称スイッチング周波数はRTピンからGNDに接 続した抵抗によって決まり、200kHz ∼ 1MHzに設定すること ができます。内部発振器はSYNCピンを使って外部クロックに 同期させることもできます。SYNCピンに入力する外部クロック のロジック L は0.25Vより低く、ロジック H は1.25Vより高 くする必要があります。入力周波数は、RTピンの抵抗によって 決まる周波数より20% 高くなければなりません。入力信号の デューティ・サイクルは10%より大きく、90%より小さくなけれ ばなりません。入力信号がこれらの規定されたパラメータか ら外れると、異常なスイッチング動作や分数調波振動を生じ ます。外部クロックに同期させるときには、入力クロックのエッ ジからスイッチのエッジまでに一定の遅延がある点に注意して ください。外部クロックへの同期が不要の場合は、SYNCピン を接地する必要があります。SYNCが接地されていると、 スイッ チング周波数はRTピンの抵抗によって決まります。 ソフトスタート スイッチング周波数の妥協点 入力と出力の動作条件に合わせて、表 1に示す最適なRT 値 を適用することを推奨します。ただし、システム・レベルや他の 検討事項により、別の動作周波数が必要になることがありま す。たとえば、スイッチング周波数が高いと出力リップルが小 さくなり、スイッチング周波数が低いと電力損失が低減されま す。ただし、スイッチングがあまりに高速な場合、過剰な熱が 生じて、フォルト条件で LTM8028に損傷を与えるおそれがあ ります。また、スイッチングがあまりに遅い場合、最終デザイン の出力容量または分数調波振動が大きくなりすぎ、リップル が過剰になる場合があります。いかなる場合においても、表 1 ソフトスタート機能は、起動時に電源の出力電圧のスルー レートを制御します。出力電圧の上昇が制御されているので、 出力電圧のオーバーシュートが最小に抑えられ、VIN 電源か らの突入電流が減少し、電源のシーケンス制御が簡単になり ます。SSピンからGNDに接続されたコンデンサにより、 スルー レートが設定されます。このコンデンサは内部の11µA 電流源 から充電され、上昇する出力電圧を生成します。 最大出力電流の調整 安定化負荷電流を調整するため、IMAX ピンにアナログ電圧 を印加します。この電圧を0V ∼ 1.5Vの間で変化させると、 最大電流が最小電流と最大電流の間で調整されます （標準 5.6A）。1.5Vより上の電圧では、制御電圧は安定化されたイン ダクタ電流にあまり影響を与えません。出力電流とIMAX 電圧 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 13 LTM8028 アプリケーション情報 のグラフを 「標準的性能特性」のセクションに示します。2Vの リファレンスからIMAX ピンに内部的に接続された10k 抵抗が あり、電流制限を次式によって図 2に示すように設定できます。 RIMAX = 10 •IMAX kΩ 7.467 –IMAX LTM8028 ウン電流を供給して追加のUVLOヒステリシスを設定する内 部電流源もあります。RUNピンの電圧が上昇している場合、 電流源はRUN = 1.68Vとなるまで5.5µAを流し込んでおり、 その後オフになります。RUNピンの電圧が下降している場合、 RUN = 1.55Vとなるまで電流源はオフであり、その後 5.5µAを 流し込みます。以下の式により、図 3のように構成された、下 降 UVLO 電圧と上昇イネーブル電圧（VENA） を設定する分圧 器の抵抗が求まります。 1.55 •R2 R1= UVLO – 1.55 IMAX RIMAX 8028 F02 R2 = 図 2. 出力電流制限値（IMAX） の設定 VENA – 1.084 •UVLO 5.5µA サーマル・シャットダウン VIN LTM8028 VIN R2 LTM8028では、約 145 CでPGOOD出力が L になり、サー マル・シャットダウン状態が間近に迫っていることを早期警 告します。標準 165 Cで、LTM8028のサーマル・シャットダウ ンが開始され、ソフトスタート・コンデンサが放電され、内部 温度がサーマル・ヒステリシス・リミットを下回るまで出力が シャットダウンされます。デバイスは、冷却されると自動的に再 起動します。このサーマル・シャットダウンは内部動作の絶対 最大定格である125 Cより高い温度で作動し、規定の動作範 囲内では機能に支障がないようになっていることに注意してく ださい。このことは、過熱保護が作動すると内部温度が 125 C の絶対最大定格を超えて、これらの条件下で繰り返し、もしく は長時間動作させると、デバイスの信頼性に影響を及ぼす可 能性があることを意味しています。 RUNピンの絶対最大電圧は6Vです。最大範囲のアプリケー ションに対応するため、このピンをクランプするツェナー・ダ イオードが内蔵されています。これにより、このピンは電流を 100µA 未満に制限する抵抗を介して6Vより高い電圧まで引 き上げることができます。電源範囲が 4:1を超えるアプリケー ションでは、R2を375kより大きくします。 UVLOとシャットダウン PCBレイアウト LTM8028はUVLO 機能を備えており、入力電圧が 4.2Vを下 回った場合にスイッチングを停止し、すべてのロジックをリセッ トし、ソフトスタート・コンデンサを放電します。LTM8028は、 RUNピンの電圧が 1.68Vまで上がるとスイッチングをイネー ブルし、RUNピンの電圧が 1.55Vまで下がるとLTM8028を シャットダウンするRUN 機能も備えています。5.5μAのプルダ プリント回路基板のレイアウトに関連した困難な問題のほとん どは、LTM8028による高度の集積化によって軽減されるか、 解消されました。とはいえ、LTM8028 がスイッチング電源であ るので、EMIを最小に抑えて正しい動作を保証するには注意 を払う必要があります。高度に集積化されていても、レイアウ トが無計画だったり不出来だったりすると、規定された動作 RUN R1 8028 F03 図 3.UVLO の構成 8028fb 14 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 アプリケーション情報 を実現できないことがあります。推奨レイアウトについては図 4 を参照してください。接地とヒートシンクに問題がないことを 確認します。 5. 全てのGND 接続をトップ層のできるだけ大きな銅領域ま たはプレーン領域に接続します。外付け部品とLTM8028 の間でグランド接続を切り離さないようにします。 注意すべきいくつかのルールがあります。 6. ビアを使って、 GND銅領域をボードの内部グランド・プレー ンに接続します。これらのGNDビアを多数分散配置して、 プリント回路基板の内部プレーンへの十分なグランド接続 と熱経路の両方を与えます。図 4のサーマル・ビアの位置 と密度に注意してください。サーマル・ビアは内部の電力処 理部品に近接しているので、これらの位置で内部のGND プレーンに接続するビアによって提供される放熱効果によ り、LTM8028はメリットを受けることができます。サーマル・ ビアの最適個数はプリント回路基板の設計に依存します。 たとえば、 ある基板では非常に小さなビア孔を使うことがあ ります。この場合、大きな孔を使う基板に比べて多くのサー マル・ビアを採用します。 1. RT 抵抗をそれぞれのピンのできるだけ近くに配置します。 2. CIN コンデンサをLTM8028のVIN および GND 接続箇所の できるだけ近くに配置します。 3. COUT コンデンサをLTM8028のVOUT および GND 接続箇 所のできるだけ近くに配置します。 4. CIN、CBKV、および COUT の各コンデンサのグランド電流が LTM8028のすぐ近くか下を流れるようにこれらのコンデン サを配置します。 GND COUT CBKV BKV VOUT SENSEP TEST MARGA PGOOD VO0 (OUTPUT IS VO1 SET TO 1.55V) VO2 VOB GND SS SYNC IMAX RT RUN GND THERMAL VIAS VIN CIN 8028 F04 図 4. 推奨の外付け部品、GNDプレーンおよびサーマル・ビアを示すレイアウト 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 15 LTM8028 アプリケーション情報 負荷の分担 安全な活線挿入 各 LTM8028は、複数のデバイスで5Aより大きい負荷に給電 することを可能にする高精度な電流制限を備えています。こ れは、単純にLTM8028のVOUT の端子同士をつなぎ、並列 接続したユニットの各出力を同じ電圧に設定するだけで可能 です。μModuleレギュレータを同一の電源から給電する必要 はありません。つまり、アプリケーションでは、別々の入力電 圧レールによって給電される複数のLTM8028を使用して、設 定された電流制限に従って、それぞれ異なる容量の電流を負 荷に提供することができます。並列接続した複数のLTM8028 は、電流を均等に分担しないことに注意してください。ほとん どの場合、1つのLTM8028 がその電流制限に達するまで、ほ ぼすべての負荷を供給し、電流制限に達したら、他の1つま たは複数のユニットが電流供給を開始します。これは、他のパ ワー・レギュレータでは許容されない可能性のある動作条件 ですが、LTM8028の高精度な制御ループによって、それぞれ のμModuleレギュレータの電気的および熱的な性能を制御 できます。これにより、他のレギュレータで発生する可能性の ある発振、熱暴走、およびその他の問題が回避できます。異な る2つの電源で給電される2つのLTM8028を並列に接続し て1.8V/10Aを供給する例を 「標準的応用例」 のセクションに 示します。各 μModuleレギュレータから供給される出力電流 のグラフを以下の図 5に示します。 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、LTM8028の回路の入力バイパス・コンデンサ に最適です。ただし、LTM8028 が給電中の入力電源に挿入さ れると、これらのコンデンサは問題を生じることがあります （詳 細については 「アプリケーションノート88」 を参照）。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 結合して減衰しにくいタンク回路を形成し、LTM8028のVIN ピンの電圧に公称入力電圧の2 倍を超えるリンギングを生じ る可能性があり、このリンギングが LTM8028の定格を超えて 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、ユーザが LTM8028を給電中の電源に 差し込むことがある場合、このようなオーバーシュートを防ぐ ように入力回路網を設計する必要があります。これは、小さな 抵抗をVIN に直列に接続することによって実現できますが、 入力電圧のオーバーシュートを抑える最も一般的な方法は、 VINの回路網に大容量の電解コンデンサを追加することです。 このコンデンサは等価直列抵抗が比較的大きいので回路の 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向上しますが、このコンデンサは 物理的に大きくなります。 CURRENT DELIVERED BY LTM8028s (A) 6 5 4 3 2 1 0 1 2 4 6 8 TOTAL LOAD CURRENT (A) 10 8028 F05 図 5. 並列接続の LTM8028を使用する多くのケースでは、1つの µModule がその電流制限に達するまで、すべての負荷電流を供給 します。電流制限に達すると、他のユニットが電流を供給します。 厳密に制御された出力電流により、その他のタイプのレギュレー タで見られるような発振や熱暴走が防止されます。 8028fb 16 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 アプリケーション情報 熱に関する検討事項 LTM8028は、2つの熱的安全機能に依存します。約 145 C で、PGOOD出力が L になり、サーマル・シャットダウン状態 が間近に迫っていることを早期警告します。標準 165 Cで、 LTM8028のサーマル・シャットダウンが開始され、デバイス の温度がサーマル・ヒステリシス・リミットを下回るまで出力が シャットダウンされます。これらの温度しきい値は、通常の規 定動作に支障がないよう、絶対最大定格の125 Cより高いこ とに注意してください。したがって、サーマル・シャットダウン が作動する条件で長時間または繰り返し動作させると、デバ イスの信頼性を損なうか低下させる可能性があります。 LTM8028を高い周囲温度で動作させることが必要な場合 は、LTM8028の出力電流を軽減することが必要な場合があ ります。電流軽減の程度は、入力電圧、出力電力および周囲 温度に依存します。 「標準的性能特性」 のセクションに与えら れている温度上昇曲線を目安として使うことができます。これ らの曲線は58cm2 の4 層 FR4プリント回路基板に実装した LTM8028によって得られました。寸法や層数の異なる基板で は異なった熱的振る舞いを示すことがあるので、目的のシステ ムの電源ライン、負荷および環境動作条件で正しく動作する ことをユーザの側で検証してください。 実際のアプリケーションに対する精度と品質を向上させるた め、多くの設計者は有限要素解析（FEA） を使って熱性能を 予測しています。その目的で、データシートの 「ピン配置」 には 一般に4 種類の熱係数が与えられています。 θJA：接合部から周囲までの熱抵抗。 θJCbottom：接合部から製品のケースの底面までの熱抵抗。 θJCtop：接合部から製品のケースの上面までの熱抵抗。 θJBoard：接合部からプリント回路基板までの熱抵抗。 これらの係数のそれぞれの意味は直感的に分かると思えるか もしれませんが、JEDECではそれぞれを定義して混乱と不整 合を防止しています。これらの定義はJESD 51-12に与えられ ており、以下のよう引用され、または言い換えられます。 θJA は1 立方フィートの密閉された筐体内で測定された、接合 部から自然対流する周囲の空気までの熱抵抗です。この環境 は、自然対流により空気が移動しますが、 「静止空気」 と呼ば れることがあります。この値は、JESD 51-9で定義されているテ ストボードに実装したデバイスを使って決定されます。このテ ストボードは実際のアプリケーションまたは実現可能な動作 条件を反映するものではありません。 θJCbottom は、デバイスの電力損失による熱が全てパッケージ の底部を通って流れる状態での接合部から基板までの熱抵 抗です。標準的なμModuleレギュレータでは、熱の大半がパッ ケージの底面から流出しますが、周囲の環境への熱の流出が 必ず発生します。その結果、この熱抵抗値はパッケージの比 較には役立ちますが、 このテスト条件は一般にユーザのアプリ ケーションに合致しません。 θJCtop は、デバイスの電力損失による熱がほとんどすべてパッ ケージの上面を通って流れる状態で決定されます。標準的な μModuleレギュレータの電気的接続はパッケージの底面なの で、接合部からデバイスの上面に熱の大半が流れるようにア プリケーションが動作することは稀です。θJCbottom の場合のよ うに、この値はパッケージの比較には役立ちますが、このテス ト条件は一般にユーザのアプリケーションに合致しません。 θJB は、熱の大部分が μModuleレギュレータの底部を通って 基板に流れ出すときの接合部から基板までの熱抵抗であり、 実際には、θJCbottomと、デバイスの底部から半田接合部を通 り、基板の一部までの熱抵抗の和です。基板温度は、両面 2 層基板を使って、パッケージから規定された距離をおいて 測定されます。この基板はJESD 51-9に記述されています。 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 17 LTM8028 アプリケーション情報 これらの定義を見れば、 これらの熱係数がμModuleレギュレー タの実際の物理的動作条件を反映しないことは明らかです。 したがって、これらを個々に使ってデバイスの熱性能を正確に 予測することはできません。同様に、いずれか 1つの係数をデ バイスのデータシートに記載されている 「接合部温度と負荷」 のグラフと関連付けようとするのは適切ではありません。これら の係数を適切に使用できるのは、全ての熱抵抗を同時に考慮 する （FEAのような）詳細な熱解析を行う場合だけです。 これらの熱抵抗をグラフで表したものを図 6に示します。 青色の熱抵抗はμModuleレギュレータ内部に含まれ、緑色の 熱抵抗は外部にあります。 LTM8028のダイ温度は125 Cの最大定格より低くなければな らないので、回路のレイアウトに注意してLTM8028の十分な 放熱を確保します。LTM8028 からの熱流の大半はモジュール の底部および LGA パッドを通ってプリント回路基板に達しま す。したがって、プリント回路基板の設計が良くないと過度の 熱が生じ、性能や信頼性が損なわれることがあります。プリン ト回路基板設計の推奨事項については、 「PCBレイアウト」 の セクションを参照してください。 JUNCTION-TO-AMBIENT RESISTANCE (JESD 51-9 DEFINED BOARD) CASE (TOP)-TO-AMBIENT RESISTANCE JUNCTION-TO-CASE (TOP) RESISTANCE JUNCTION-TO-BOARD RESISTANCE JUNCTION AMBIENT CASE (BOTTOM)-TO-BOARD JUNCTION-TO-CASE RESISTANCE (BOTTOM) RESISTANCE BOARD-TO-AMBIENT RESISTANCE 8028 F06 µMODULE DEVICE 図 6.µModule の熱モデル 標準的応用例 0.5A ∼ 5Aのトランジェント応答、1µsの負荷電 流の立ち上がり時間と立ち下がり時間、12VIN トランジェント応答が 2% の 1V/5Aレギュレータ VIN 6V TO 36V LTM8028 VIN 402k 10µF 0.01µF RUN MARGA IMAX BKV SS 165k RT VOUT 1V 5A VOUT LINEAR REGULATOR SENSEP PGOOD SYNC GND VOB VO0 VO1 VO2 137µF* + 100µF 470µF 8028 TA02 LOAD CURRENT 2A/DIV VOUT 20mV/DIV 1µs/DIV 8028 TA03 *137µF = 4.7µF + 10µF + 22µF +100µF IN PARALLEL 8028fb 18 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 標準的応用例 出力電圧と電流 入力電流制限値が 3.5A の 1.8Vレギュレータ 2.0 1.8 10µF 402k 10k LINEAR REGULATOR SENSEP RUN MARGA RT 1.6 BKV IMAX SS 0.01µF 133k VOUT 1.8V 3.5A VOUT OUTPUT VOLTAGE (V) VIN 6V TO 36V LTM8028 VIN PGOOD GND SYNC 37µF* VOB VO0 VO1 VO2 + 100µF 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 470µF 0.2 8028 TA04 0 *37µF = 4.7µF + 10µF + 22µF IN PARALLEL 0 2 1 3 OUTPUT CURRENT (A) 4 8028 TA05 2つの異なる電源から給電される2つの LTM8028を使用した1.8V/10A 出力。 各 µModuleレギュレータの供給電流は最大 5A に制限 VIN 24V 10µF LTM8028 VIN 402k 20.5k RUN MARGA BKV IMAX SS 0.01µF 133k VIN 12V 10µF RT PGOOD SYNC 20.5k GND LTM8028 VIN 150k RUN MARGA VOB VO0 VO1 VO2 + 100µF 330µF BKV IMAX RT 17µF* VOUT LINEAR REGULATOR SENSEP SS 0.01µF 133k VOUT 1.8V 10A VOUT LINEAR REGULATOR SENSEP PGOOD SYNC GND VOB VO0 VO1 VO2 17µF* + 100µF 330µF 8028 TA06 *17µF = 2.2µF + 4.7µF + 10µF IN PARALLEL 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 19 LTM8028 標準的応用例 16ビット、125Msps ADC に給電する低ノイズ LTM8028 VIN 6V TO 36V LTM8028 VIN 402k 10µF 0.01µF RUN MARGA IMAX BKV SS 133k RT VOUT 1.8V 5A VOUT LINEAR REGULATOR SENSEP PGOOD GND SYNC VOB VO0 VO1 VO2 VDD AIN+ 137µF* + OVDD LTC®2185 ADC AIN– 100µF ENC+ ENC– GND 470µF 1.8V 0V 8028 TA08a *137µF = 4.7µF + 10µF + 22µF + 100µF IN PARALLEL 32K ポイントの FFT、fIN = 70.3MHz、–1dBFS、100Msps 0 –10 –20 MAGNITUDE (dBFS) –30 –40 –50 –60 –70 –80 –90 –100 –110 –120 0 10 30 20 FREQUENCY (MHz) 40 50 8028 TA08b 8028fb 20 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 LTM8028 パッケージ ピン 名称 ピン 名称 表 3.ピン配置表（ピン番号順） ピン 名称 ピン 名称 ピン 名称 ピン 名称 A1 GND B1 GND C1 GND D1 IMAX E1 RT F1 RUN A2 GND B2 GND C2 GND D2 SS E2 SYNC F2 GND A3 GND B3 GND C3 GND D3 GND E3 GND F3 GND A4 GND B4 GND C4 GND D4 GND E4 GND F4 GND A5 VO2 B5 VOB C5 GND D5 GND E5 GND F5 GND A6 VO0 B6 VO1 C6 GND D6 GND E6 GND F6 GND A7 MARGA B7 PGOOD C7 GND D7 GND E7 GND F7 GND A8 TEST B8 GND C8 GND D8 GND E8 GND F8 GND A9 SENSEP B9 GND C9 GND D9 GND E9 GND F9 GND A10 VOUT B10 VOUT C10 VOUT D10 VOUT E10 VOUT F10 VOUT A11 VOUT B11 VOUT C11 VOUT D11 VOUT E11 VOUT D11 VOUT ピン 名称 ピン 名称 ピン 名称 ピン 名称 ピン 名称 G1 – H1 VIN J1 VIN K1 VIN L1 VIN G2 – H2 VIN J2 VIN K2 VIN L2 VIN G3 – H3 – J3 – K3 – L3 – G4 GND H4 GND J4 GND K4 GND L4 GND G5 GND H5 GND J5 GND K5 GND L5 GND G6 GND H6 GND J6 GND K6 GND L6 GND G7 GND H7 GND J7 GND K7 GND L7 GND G8 GND H8 GND J8 GND K8 GND L8 GND G9 GND H9 GND J9 BKV K9 BKV L9 BKV G10 GND H10 GND J10 BKV K10 BKV L10 BKV G11 GND H11 GND J11 BKV K11 BKV L11 BKV パッケージの写真 8028fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 21 aaa Z 0.630 ±0.025 Ø 114x E 2.540 SUGGESTED PCB LAYOUT TOP VIEW 2.540 PACKAGE TOP VIEW 1.270 4 0.000 PAD “A1” CORNER 1.270 22 Y 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTM8028 6.350 5.080 3.810 2.540 1.270 0.000 1.270 2.540 3.810 5.080 6.350 X D 3.95 – 4.05 aaa Z SYMBOL A A1 A2 b b1 D E e F G aaa bbb ccc ddd eee NOM 4.92 0.60 4.32 0.75 0.63 15.0 15.0 1.27 12.70 12.70 DIMENSIONS 0.15 0.10 0.20 0.30 0.15 MAX 5.12 0.70 4.42 0.90 0.66 NOTES DETAIL B PACKAGE SIDE VIEW TOTAL NUMBER OF BALLS: 114 MIN 4.72 0.50 4.22 0.60 0.60 DETAIL A b1 0.27 – 0.37 SUBSTRATE A1 ddd M Z X Y eee M Z DETAIL B MOLD CAP ccc Z A2 A Z (Reference LTC DWG # 05-08-1894 Rev A) Øb (114 PLACES) // bbb Z BGA Package 114-Lead (15mm × 15mm × 4.92mm) F e b b 10 9 7 G 6 5 e 4 PACKAGE BOTTOM VIEW 8 3 パッド #1 の識別マークの詳細はオプションだが、 示された領域内になければならない。 パッド #1 の識別マークはモールドまたは マーキングにすることができる TRAY PIN 1 BEVEL COMPONENT PIN “A1” 7 ! PACKAGE IN TRAY LOADING ORIENTATION LTMXXXXXX µModule パッケージの行と列のラベルは µModule 製品間で異なります。 各パッケージのレイアウトを確認してください 6. パッドの総数：114 5. 主データム -Z- はシーティングプレーン ランドの指定は JESD MO-222、 SPP-010 による 4 2 3 注記： 1. 寸法と許容誤差は ASME Y14.5M-1994 による 2. 全ての寸法はミリメートル 11 DETAIL A 1 PAD 1 BGA 114 1112 REV A 3 SEE NOTES L K J H G F E D C B A 7 SEE NOTES LTM8028 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。 8028fb 6.350 5.080 3.810 3.810 5.080 6.350 LTM8028 改訂履歴 REV 日付 概要 A 2/14 SnPb BGAパッケージオプションを追加。 ページ番号 B 5/14 SYNC Input ThresholdのMIN 値を0.8Vから0.6VにMAX 値を1.2Vから1.3Vに変更。 PGOODの説明を追加。 1、2 3 7 8028fb 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 LTM8028 標準的応用例 1V/5Aレギュレータ VIN 6V TO 36V LTM8028 VIN 402k 10µF 0.01µF RUN MARGA IMAX BKV SS 165k RT VOUT 1V 5A VOUT LINEAR REGULATOR SENSEP PGOOD SYNC GND VOB VO0 VO1 VO2 37µF* + 100µF 470µF 8028 TA07 *37µF = 4.7µF + 10µF + 22µF IN PARALLEL 関連製品 製品番号 説明 LTM8032 EN55022B 準拠の降圧 µModuleレギュレータ 注釈 LTM4613 EN55022B 準拠の降圧 µModuleレギュレータ 5V ≤ VIN ≤ 36V、3.3V ≤ VOUT ≤ 15V、8A LTM8027 60V、4A 降圧 µModuleレギュレータ 4.5V ≤ VIN ≤ 60V、2.5V ≤ VOUT ≤ 24V、4A LTM8048 絶縁型 µModuleコンバータ 725Vの絶縁、3.1V ≤ VIN ≤ 32V、1.2V ≤ VOUT ≤ 12V、300mA LTM4615 トリプル出力降圧 µModuleレギュレータ 2.375V ≤ VIN ≤ 5.5V、0.8V ≤ VOUT ≤ 5.5V、4A、4A、1.5A LTM4620 デュアル13A、シングル26A 降圧 µModuleレギュレータ 4.5V ≤ VIN ≤ 16V、0.6V ≤ VOUT ≤ 2.5V、最大 100A 電流分担 3.6V ≤ VIN ≤ 36V、0.8V ≤ VOUT ≤ 10V、2A 8028fb 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/LTM8028 LT 0614 REV B • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2013