ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ ■概要 ELM650DA は降圧型スイッチングレギュレータです。 出力スイッチとして 40V P チャンネルパワー MOSFET を内 蔵しています。 ELM650DA は 8V から 36V までの広い入力電圧範囲から 2A 出力に変換できます。 ELM650DA は外部抵抗でプログラム可能な CC/CV( 定電圧 / 定電流 ) 制御が可能です。 CV モードでは出力 定電圧制御を行い、 CC モードでは出力定電流制御を行います。 電流制限が必要とされる降圧スイッチング DC/ DC コンバータとして最適です。 ■特長 ■用途 • CC/CV モード制御 • カー充電器 • ソフトスタート機能 • 小型充電器 • 出力過電圧検出機能 • 電流制限付きDC/DCコンバータ • 過熱保護機能 • 汎用CC/CV電源 • フの字ショート保護機能 • 高効率動作 • 入力電圧範囲 : 8V ～ 36V • 入力サージ電圧耐圧 : 40V • 固定周波数 : 100KHz • 電圧精度 : ± 1% • 電流精度 : ± 4% • パッケージ : SOP-8 ■絶対最大定格値 項目 VCC to GND LX to VCC VSEN to GND ISEN+ to GND ISEN- to GND OVP to GND COMP to GND 出力電流 容許損失 (Ta < 60 � ) 動作温度 保存温度 記号 Vcc LX Vsen ISEN+ ISENOVP COMP Icc Pd Top Tstg 規格値 -0.3 to +40.0 +0.3 to -40.0 -0.3 to +7.0 -0.3 to +7.0 -0.3 to +7.0 -0.3 to +7.0 -0.3 to +7.0 3 0.75 -40 to +85 -60 to 150 単位 V V V V V V V A W � � 注意 : 上記定格を超えるストレスは、デバイスの信頼性に影響を与える可能性があります。 10 - 1 Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ ■セレクションガイド ELM650DA-N 記号 a b c パッケージ 製品バージョン テーピング方向 ELM650 D A - N ↑↑ ↑ a b c D: SOP-8 A N: パッケージ ファイル参照 ( 注) テーピング方向は一種類のみ ■端子配列図 SOP-8(TOP VIEW) � � � � � � � � 端子番号 1 2 3 4 5 6 7 8 端子記号 GND VSEN ISENISEN+ LX VCC OVP COMP ピン説明 グランド 電圧検出入力 電流検出の負入力 電流検出の正入力 レギュレータ出力 入力電源電圧 過電圧検出入力 周波数補償誤差アンプ出力 ■標準回路図 �� � ��� � � �� � �� �� � �� ��� �� ��� ����� ���� ����� ��� ���� � �� �� �� � � ���� ��� � �� �� �� �� �� � �������� ��� 10 - 2 Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ ■ブロック図 ���� ��� ��� �� � � � � � ����� ��������� ��������� � ��� ���� ����� � � ����� � ���� � � ������� ����� ��� ����� ���� ��� ���������� � ������� ���� ���� � � � ��� � � ��� ���� � ����� � ����� ■機能説明 1. CC/CV モード制御 ELM65 ０DA は CC/CV 制御が可能です。 CV( 定電圧 ) 制御は出力電圧を一定に制御します。 CC( 定電流 ) 制 御は出力電流を一定に制御して出力短絡や過負荷電流時に装置トラブルを防止します。 2. ソフトスタート機能 内蔵されたソフトスタート回路は立ち上がり時の出力コンンデンサへのサージ電流の発生を防止します。 3. 出力過電圧保護 ELM650DA には出力過電圧保護機能があります。 出力過電圧状態が発生すると ELM650DA はシャットダウン モードになり、 過電圧状態が解消すると通常動作に戻ります。 4. 出力ショート保護 ELM650DA には出力ショート保護機能があります。 出力に短絡状態が発生すると ELM650DA はシャットダウン モードになり、 ショート状態が解消すると通常動作に戻ります。 10 - 3 Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ ■電気的特性 項目 入力電圧 セクション 入力電圧 無負荷入力電流 発振器 セクション 動作周波数 デューティ サイクル範囲 エラーアンプ セクション 特に指定なき場合, Vin=12V, Iout=1.0A, Top=25℃ 条件 Min. Typ. Max. 単位 記号 Vin Ino-load Iout=0A Fosc Duty 8 36 10 V mA 90 110 95 kHz % 電圧エラー アンプの基準電圧 Vvsen 1.168 1.180 1.192 V 電流誤差アンプの基準電圧 Visen 107.5 112.0 116.5 mV 誤差アンプのトランスコンダクタンス Gmerr 150 μA/ V Vovp 1.145 1.180 1.215 V Vscp 0.4 V 過電圧保護出力セクション 過電圧コンパレータの基準電圧 出力短絡保護 セクション ショート検出回路動作開始 基準電圧 MOSFET セクション ドレイン - ソース降伏電圧 ドレイン - ソースオン抵抗 V(br)dss Vgs=0V, Iout=250μA Rds (on) Vin=24V, Iout=1A -40 V mΩ 200 ■アプリケーション回路 �� �� ��� � � ��� � � �� � � �� �� �� ��� �� �� ��� ��� �� ����� ���� ����� ��� ���� �� � �� �� � �� �� � � �� �� �� �� � ��� �� � ����� � ����� ��� � �������� �� �� �� �� � �� �� 10 - 4 Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ アプリケーション 部品リスト デバイス C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 D1 L1 L2 L3 L4 LED R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 U1 説明 Input ECAP, 47μF/35V, 6.3*7mm Input ECAP, 100μF/35V, 6.3*7mm MLCC, 0603, X7R MLCC, 0603, X7R MLCC, 0603, NPO MLCC, 0805, X7R Output ECAP, 220μF/6.3V, 6.3 φ *7mm MLCC, 0603, X7R MLCC, 0603, X7R MLCC, 0603, X7R Schottky diode, SMB, 40V/5A DR Choke, 4 φ *6mm Power inductor, T- 5052B, L= 100μH, wire=0.65 T Core, 6*3*3, 0.5 φ *2C*3Ts SMD bead core , 0805, 220 Ω 3000mA LED, GREEN Chip R , 0603 , 5% Chip R , 0805 , 5% Chip R , 0603 , 5% Chip R , 0603 , 5% Chip R , 1206 , 1% Chip R , 0603 , 1% Chip R , 0603 , 1% Chip R , 0603 , 5% Chip R , 0603 , 5% Chip R , 0603 , 5% Buck controller, CC/CV function, Vin 8~36V, SOP-8 値 47μF/35V 100μF/35V 104 473 47pF 102 220μF/6.3V NA 104 104 SB54 15μH 100μH 22μH BEAD LED 100K 10R 51R 51R 0.045R 390K 118K 470R 120R 1K ELM650DA 個数 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ■マーキング SOP-8 マーク 650 a～o 10 - 5 内容 型番 組み立てロット番号 Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ ■応用回路 1. 出力電圧設定 図１は出力電圧設定の回路を示します。 Rvsen1 と Rvsen2 の抵抗値は基準電圧を 1.18V として、 次の式で求 められます : Rvsen1 = Rvsen2 ( Vout / 1.18V − 1 ) ���� 図 -1 ： 出力電圧設定 � ����� �������� ���� � ����� 2. 定電流制御設定 ELM650DA の定電流値は Isen+ と Isen- 端子間に接続される Rs 抵抗で決まります。 定電流制御モード時の 出力電流 Icc と Rs 抵抗値の関係は次の式になります : Rs = 0.112 / ICC 図 -2 ： 定電流モード設定 �� �������� ���� ���� ����� ����� 出力電圧を 6V 以上に設定する場合、 図 3 のように Isen+、 Isen- 端子に印加する電圧を Ks を分圧比として、 Vout/ ｋｓで分圧して、 6V 以下になるように設定してください : Visen � = (1/ks)Vout � 6V, ks = (Rs1 + Rs2) / Rs2 = (Rs3 + Rs4) / Rs4 また、 この時 Rs = Ks × 0.112/Icc となります。 �� 図 -3 ： 定電流モード設定 (Vout � 6V 時 ) ��� ����� ���� ��� ����� ��� 10 - 6 ��� Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ 3. 入力コンデンサの選定 入力コンデンサは耐圧、 コンデンサ電流の RMS 値、 必要な入力リプル値できまります。 応用回路にもよりますが コンデンサ耐圧は通常余裕をみて最大入力電圧の 1.5 倍とします。 コンデンサの RMS 電流容量は三角波の実効 値を用い以下の簡単化した式で表されます : Irms = Iout(max) * √ ( Vout / Vin ) Vin = 入力電圧、 Vout = 出力電圧、 Iout(max)= 最大出力電流 必要なリプル電圧に対する容量値は ESR を無視すると C=Iout(max) * ΔT / ΔV ΔT = コンデンサ充電時間 = ハイサイドスイッチオフ時間、 ΔV = 入力リプル値 4. 出力整流ダイオード選定 出力整流ダイオードは逆耐圧電圧、 電流容量、 逆回復時間、 損失に関わる順方向電圧などを考慮します。 逆耐 圧電圧は最大入力電圧に対して、 少なくても 1.25 倍とします。 電流容量は最大インダクタ電流より大きな値とします。 ダイオードの順方向損失 Pcond は以下の式になります。 Pcond = Iout(max) * Vf * ( 1 - Vout / Vin ) Vin = 入力電圧、 Vout = 出力電圧、 Iout(max) = 最大出力電流、 Vf = 順方向電圧 ダイオード逆回復損失 Prr は順方向オンから逆方向オフに変わるときに生じる損失です。 Prr = Qrr * Vin / Tsw Vin = 入力電圧、 Qrr = ダイオード逆回復電荷、 Tsw = 逆回復スイッチング時間 5. 出力インダクタの選定 出力インダクタは出力電流リプル値、 直流抵抗損失、 負荷応答時間、 外形サイズなどから選択します。 出力電 流リプル値は出力電圧リプル値から決めます。 直流抵抗値は効率に影響します。 大きなインダクタンス値はリプル 電流を小さくしますが、 過渡応答が遅くなります。 大きな直流抵抗では損失が大きくなります。 インダクタの値 L は以下の式になります : L = Vout * ( 1 - Vout / Vin ) * Tsw / ΔLl Vin = 入力電圧、 Vout = 出力電圧、 Tsw = スイッチ時間、 ΔLl = インダクタリプル電流 6. 出力コンデンサの選定 出力コンデンサは出力リプル電圧の要求値と耐圧、 RMS 電流容量、 負荷過渡応答に関わる ESR と ESL 値、 外 形サイズを検討して決めます。 コンデンサの耐圧を考慮して、 出力電圧の最大値の 1.5 倍を推奨します。 RMS 電流値 Irms は電流波形を三角 波として次式でもとめられます : Irms = ΔIL/ 2 √ 3 ΔIL = インダクタリプル電流 コンデンサの ESR による出力リプル電圧ΔV は以下の式になります : ΔV = ΔI * ( ESR + Tsw / ( 8 * C ) ) ΔI = コンデンサリプル電流、 インダクタリプル電流に等しい、 ESR = コンデンサの直列等価抵抗、 Tsw = スイッチ周期 10 - 7 Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ 7. プリント基板レイアウト プリント基板のレイアウトはスイッチング電源の設計に重要です。 不適切な設計では不要輻射が発生し、 不安定動 作の要因となります。 性能を確保するために以下のガイドラインを参考にしてください : 1) パス A Vout の GND ラインは出力コンデンサ C7 端子経由で入力コンデンサ C2 端子に配線します。 2) パス B 出力ダイオード D １は R2、 C2 とすぐ近くに配置し、 入力コンデンサ C2 へ共通の GND 線経由で接続します。 3) パス C、 D デカップルコンデンサ C11、 補償回路 R1,C4,C5、 電圧帰還回路 R6,R7,C8、 過電圧検出回路 R8 、 R9 は IC の GND を経由して入力コンデンサ C2, 出力コンデンサ C7 に配線します。 4) パス E 全てのグランド配線を上記のガイドラインで配線後、 入力コンデンサ C2 は入力端子の GND に配線します。 図 - 4 : プリント基板レイアウトのガイドライン �� �� ��� � ��� �� � �� �������� � ��� � �� ��� �� � � �� �� �� ��� ����� ���� ����� �� � �� �� � �� ����� ��� � ��� ��� ��� � �� ����� � �� �� � ��� � � � � �� � ��� � ��� ���� � ��� � �� �� � ��� �� �� �� � �� ��� � �� �� � � � 図 - 5 : ELM650DA コントローラを搭載した車のシガレット充電器の PCB レイアウト例 10 - 8 Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ ■標準特性図 • Vout=5V : Cin=47μF, Cout=220μF, L=100μH, R1=100kΩ, R2=0.0625Ω, R3=390kΩ R4=118kΩ, R5=470Ω, R6=120Ω, C3=0.047μF, C4=47pF, Top=25°C Current Reference-Top 118 Iload=short 115 Vin=24V 116 Current Reference-Vin 116 Visen (mV) Visen (mV) 114 114 112 Vin=12V 110 112 111 110 108 109 -30 1.20 1.19 0 30 Top (�) 60 5 90 Voltage Reference-Top 15 20 Vin (V) 25 30 35 Voltage Reference-Vin 1.200 Iload=1A 10 1.195 Vin=24V 1.190 1.18 Iload=1A Vref (V) Vref (V) Iload=short 113 1.185 1.17 Vin=12V 1.180 1.16 -30 1.175 0 30 Top (�) 60 90 5 10 - 9 10 15 20 Vin (V) 25 30 35 Rev.1.2 ELM650DA CC/CV モード 36V 降圧 2A DC/DC コンバータ EFFICIENCY-Iout Vin=12V 80 Vout-Iout 6 5 4 60 Vout (V) EFFICIENCY (%) 100 Vin=24V 40 20 Vin=12V Vin=24V 3 2 1 0 0.001 0.01 0.1 1 0 0.001 10 Iout (A) 0.01 0.1 Iout (A) 1 10 Frequency-Vin 102.0 101.8 101.6 Frequency (kHz) 101.4 101.2 Iload=1A 101.0 100.8 100.6 100.4 100.2 5 10 15 20 Vin (V) 25 30 35 10 - 10 Rev.1.2