ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ ■概要 ELM620BA は電流モード制御と 1.4MHｚ固定周波数で動作する高効率の同期整流昇圧 PWM 型 DC/ DC コンバータです。 同期整流方式のため外部ダイオードは不要です (付加することで効率改善できます)。 内部消費電流は300μAで動作し、シャットダウン電流は１μA以下です。 入力電圧は0.6V から 5V で動作し、 3.3V 出力の場合、 単３(AA)1 本から 260ｍA、 2 本直列使用では 600ｍA 出力することができます。 スイッチング周波数は 1.4MHz のため、 小型の面実装コイルとコンデンサを使用することによって、 実装 面積を最小にすることが可能です。 ■特長 ■用途 • 電流モード制御 • 携帯電話 • 過熱保護、 短絡保護 • 出力電圧低下保護 • デジタルカメラ • MP3 プレーヤー • 入力電圧 • 出力電圧 • 消費電流 : 0.6V ～ 5.0V : 2.5V ～ 6.0V : Typ.300μA • 携帯機器 • PDA、スマートホン • 無線LAN、DSLカード • シャットダウン電流 • 最低起動電圧 : 1μA以下 : Typ.0.9V • マイコン、DSP用電源 • 低スイッチ抵抗(内部スイッチ） : 0.35Ω • 固定周波数 • 高効率 • パッケージ : Typ.1.4MHz : 96% : SOT-26 ■絶対最大定格値 項目 VIN 電源電圧 SW 端子印加電圧 FB 端子印加電圧 EN 端子印加電圧 VOUT 端子印加電圧 許容損失 動作温度 保存温度 記号 Vin Vsw Vfb Ven Vout Pd Top Tstg 規格値 -0.3 ～ +6.0 GND-0.3 ～ Vout+0.3 GND-0.3 ～ Vout+0.3 GND-0.3 ～ Vout+0.3 -0.3 ～ +6.0 250 -30 to +85 -65 to 125 単位 V V V V V mW ℃ ℃ 注意 : 長時間絶対最大定格の状態に置くか、上記定格を超えると、デバイスの信頼性に影響を与える可能性があります。 ■セレクションガイド ELM620BA-S 記号 a b c パッケージ 製品バージョン テーピング方向 B: SOT-26 A S: パッケージ ファイル参照 ELM620 B A - S ↑↑ ↑ a b c ( 注) テーピング方向は一種類のみ 9- 1 Rev.1.0 ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ ■端子配列図 SOT-26(TOP VIEW) � � � � � � 端子番号 1 2 3 4 5 6 端子記号 SW GND FB EN VOUT VIN ピン説明 スイッチ グランド フィードバック ON/OFF コントロール (ハイ イネーブル) 出力電圧 入力電圧 ■ピン機能 SW ： スイッチ端子。 コイルをこの端子と Vin の間に接続する。 GND : グランド端子。 FB ： 出力電圧制御のための入力端子。 VOUT 端子出力を抵抗分割して入力する。 出力電圧は 2.5V から 6V まで調整することができる ： Vout = ( 1 + R1/R2) × 1.203 EN：イネーブル端子。 ロジックハイ値あるいは VIN 電位になると、 ELM601BA は動作する。 ロジックロー 値あるいは GND 電位時、 スタンバイモードとなり、 消費電流は１μA 以下となる。 VOUT: 出力電圧検出端子および内部整流トランジスタの出力端子。 VIN : 電源入力ピン。 動作開始時は VIN 電源を使用し、 Vout が Vin を越えたのちは Vout 電源に切り 替わる。 ■標準回路図 + Optional schottky L=2.2μH Vin Cin= 22μF SW VIN ELM620BA ON/OFF Vout VOUT FB EN GND R1= 1.02MΩ 1% R2= 604kΩ 1% Cout= 22μF Vout = (1+R1/R2) × 1.203 9- 2 Rev.1.0 ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ ■ブロック図 L Cin 2.2μH 22μF 1V to 5V Input Optional schottky Vin � A Start-up OSC Ramp Gen 1.4MHz SW + Vout good 2.3V PWM control Sync drive control Slope comp � Cff optional Shutdown gm � ■電気的特性 記号 Vout Vst Vin Fsw Dmax tllimdly Vfb Ifb IleakN IleakP RswN RswP IlimN Iq Is Venh Venl Ien Cc 150pF R1 1.02M 1% Current sense Cout 22μF FB error AMP + Rc 80k ELM620BA 項目 出力電圧 ( 可変 ) 最小起動電圧 最小動作電圧 スイッチング周波数 最大デューティサイクル 出力電流制限遅延 フィードバック電圧 フィードバック入力電流 NMOS スイッチ 漏れ PMOS スイッチ 漏れ NMOS スイッチ オン抵抗 PMOS スイッチ オン抵抗 NMOS 電流制限 消費電流 ( アクティブ ) シャットダウン電流 EN H 入力電圧 EN L 入力電圧 EN 入力電流 Vout 0.35Ω + Shutdown control Vout B PWM � comp � EN 0.45Ω A/B MUX Cp2 2.5pF 1.203V ref R2 604k 1% GND 特に指定なき場合, Vin=1.2V, Vout=3.3V, Top=25℃ 条件 Min. Typ. Max. 単位 2.5 6.0 V Iload=1mA 0.9 1.1 V EN=Vin 0.60 0.75 V 1.1 1.4 1.7 MHz Vfb=1.15V 80 87 % 40 ns 1.165 1.203 1.241 V Vfb=1.22V 1 nA µA Vsw=5V 0.1 5.0 µA Vsw=0V 0.1 5.0 Vout=3.3V 0.35 Ω Vout=3.3V 0.45 Ω 700 950 mA µA スイッチングなしで、 Vout 測定 300 500 µA Ven=0V, スイッチ漏れ電流を含む 0.1 1.0 1 V 0.35 V Ven=5.5V 0.01 1.00 µA 9- 3 Rev.1.0 ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ ■試験回路 ������� ��� �� ��� ���� ���� �������� �� �� ��� �� ����� ���� ��� �� �������� �� ■動作説明 1) PCB レイアウト ELM620BA は動作周波数が高いためにプリント基板の設計に注意が必要です。 所定の性能を得るため には PCB パターンレイアウトに注意が必要です。 図 -1 はオプションのショットキーダイオードを含む部品配 置と配線パターンを示します。 グランドピンに対してはできるだけ広い銅パターンを接続することでチップの温 度上昇を抑える事が出来ます。 必須条件ではありませんが、 多層基板による全面グランドが理想的です。 図 -1 Vin 1 SW VIN 6 2 GND VOUT 5 3 FB EN 4 EN Vout 図 -1 一層基板によるショットキーダイオード付き推奨部品配置とパターンレイアウト。 大電流パスの銅パ ターンは最短に、 FB 端子への配線パターンは最小面積となるようにする。 2) コイルの選択 ELM620BA は 1.4MHz の動作周波数により面実装型のチップコイルが使用可能です。 ほとんどの場合 2.2μH のコイルが使用できます。 大きめのインダクタンスのコイルを使用する場合は、 コイル電流のリプル 成分の減少により大きな電流出力が得られます。 Vin × D Iout(max) = η × (Ip − ) × (1 − D) 2×f×L 式には : η = 効率 Ip = ピーク電流値 (0.7A) Vin = 入力 ( バッテリー ) 電圧 D = 安定時のデューティ比 = (Vout − Vin) / Vout f = スイッチ周波数 (Typ.1.4MHz) L = コイルのインダクタンス 9- 4 Rev.1.0 ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ コイル電流のリプル成分は通常ピーク電流値の 20% から 40% に設定されます。 高周波フェライトコアを 使用するコイルは , 安価な粉末鉄心のコイルに比べて周波数依存する損失を改善できます。 低 ESR( 直列 等価抵抗 ) コイルは I2R 損失を低減します。 またピーク電流時に磁気飽和を起こさないことも必要です。 モー ルドコイルやチップコイルには ELM620BA で必要な 950ｍA のピーク電流に必要なコア体積を持たないも のもありますから注意が必要です。 輻射ノイズを減らすためにはトロイダルコア、 ポットコア、 シールド付きボ ビンコアのコイルを使う必要があります。 表 - １は推奨コイルの例です。 L Max. DCR (μH) (mΩ) CDRH3D16 2.2 75 CDH3B16 2.2 70 品番 Max. DC 電流 (A) 1.2 1.2 サイズ : W × L × H メーカ (mm3) 3.8 × 3.8 × 1.8 Sumida 表 1: 4.0 × 4.0 × 1.8 Ceaiya 推奨インダクタ 3) 入力 / 出力コンデンサの選択 出力電圧のリプルを抑えるためには低 ESR(等価直列抵抗）のコンデンサを使用します。 非常に低い ESR を持ちかつ実装面積も小さい積層セラミックコンデンサの採用がこの用途に最適です。 4.7μFから 22μF の出力コンデンサがほとんどの場合に使用可能です。 22μFより大きなコンデンサはさらにリプル電圧と過 渡応答を改善したい場合に使用可能です。 R1 と並列に接続する追加のコンデンサが位相余裕確保のため に10μF以上のコンデンサでは必要となる場合があります。 セラミックコンデンサは誘電体特性により温度 電圧変化で容量が変化します。 コンデンサメーカのデータを参照してください。 X5R、 X7R クラスが推奨さ れます。 入力コンデンサの低 ESR 特性は入力のスイッチングノイズを抑えピーク電流時の入力電圧 ( 電池電圧 ) の ドロップを抑えます。 出力コンデンサと同様に積層セラミックコンデンサがこの目的に最適です。 入力コンデ ンサは IC のピンにできるだけ最短距離で接続できるよう配置します。 10μF がほとんどの場合で十分な容 量です。 ■マーキング SOT-26 � ����� a to e : 組み立てロット番号 A ～ Z( I, O, X を除く ) と 0～9 9- 5 Rev.1.0 ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ ■標準特性曲線図 • V=3.3V • Vout=3.3V : Cin=22μF, Cout=22μF, L=2.2μH, R1=46.6kΩ, R2=26.7kΩ, Top=25°C Vout-Vin 4.0 Vout (V) EFFICIENCY (%) 3.5 Iout=1mA 3.0 100mA 2.5 EFFICIENCY-Iout 100 10mA 2.0 1.5 1.0 80 Vin=3V 60 Vin=2.4V Vin=1.8V 40 Vin=1.5V 20 0.5 0 0.5 2 1.5 1 2.5 0 0.1 3 1000 Iout (mA) Vin (V) Vout-Iout 4 100 10 1 Vhold-Iout 0.7 0.6 Vin=3V Vhold (V) Vout (V) 3 Vin=2.4V Vin=1.8V 2 Vin=1.5V 0.5 0.4 0.3 0.2 1 1 10 Iout (mA) 100 0.1 1000 9- 6 0 10 20 30 Iout (mA) 40 50 Rev.1.0 ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ Vout-Top 1.2 3.34 1.1 3.32 Vout (V) Vst (V) Vst-Iout 1.0 0.9 0.8 3.30 3.28 0 3.5 10 20 30 40 3.26 -40 50 -20 0 20 40 60 Iout (mA) Top (�) Start Response Load Transient Response Vin=Ven=1.8V, No load Vout (V) 3 2 80 Vin=1.8V, Iout=0.1mA�0.1A 3.5 3.4 3.3 3.2 1 0 0.1 1 0 Iout (A) 2 Ven (V) Vout (V) Vin=1.5V, Iout=0.1A 0 0 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Time (ms) Time (ms) 9- 7 Rev.1.0 ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ • V=5.0V • Vout=5.0V : Cin=22μF, Cout=22μF, L=2.2μH, R1=68.5kΩ, R2=21.7kΩ, Top=25°C Vout-Vin 6.0 Iout=1mA EFFICIENCY (%) Vout (V) 5.0 4.0 100mA 3.0 10mA 2.0 1.0 0 0.5 1 1.5 2 EFFICIENCY-Iout 100 3 2.5 3.5 Vin=3V 80 60 Vin=1.8V 40 20 0 0.1 4 1 Vin (V) Vout-Iout 6 0.8 4 Vhold (V) Vout (V) 100 Vhold-Iout 0.9 5 Vin=3V Vin=1.8V 3 2 1 10 Iout (mA) 0.7 0.6 0.5 0.4 1 10 0.3 100 Iout (mA) 9- 8 0 10 20 30 Iout (mA) 40 50 Rev.1.0 ELM620BA 1.4MHz 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ Vout-Top Vst-Iout 1.2 5.05 Vout (V) 1.0 0.9 4.95 0 10 20 30 40 4.90 -40 50 -20 0 20 40 60 Iout (mA) Top (�) Start Response Load Transient Response Vin=Vec=3V, No load 6 Vout (V) 4 3 2 80 Vin=3V, Iout=0.1mA�0.1A 5.25 5 5.125 5 4.875 1 0.1 0 3 2 1 Ven (V) Vout (V) 5.00 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 4 6 Iout (A) Vst (V) 1.1 0.8 Vin=3V, Iout=0.1A 5.10 8 10 12 14 16 18 20 Time (ms) Time (ms) 9- 9 Rev.1.0