ELM93xxxB CMOS 高効率 PFM 昇圧型 DC/DC コンバータ ■概要 ELM93xxxB は PFM CMOS 昇圧型 DC/DC コンバータです。 基準電圧源、 エラーアンプ、 発振回路、 起動回路、 PFM 制御回路、 スイッチングトランジスタ、 出力電圧設定抵抗で構成され。 外付け部品として はコイル、 ダイオード、 コンデンサとなります。 入力電圧より高い定出力電圧が得られます。 出力電圧は標 準品として 2.7V、 3.0V、 3.3V が用意されていますが、 1.8V ～ 3.8V の範囲でカスタマイズ可能です。 ■特長 ■用途 • 出力電圧範囲 : 1.8V ～ 3.8V(0.1V 単位) • バッテリー動作機器用定電圧源 • 低電圧動作 • 低消費電力動作 : Vin ≧ 0.9V(RL=30kΩ) : Typ.24μW(ELM9330xB) • カメラ用定電圧源 • 携帯型通信機器 • 高効率 • 高精度出力電圧 • 出力電流 ( 例 ) : Typ.85％ : ± 2.5％ : 40mA(Vin=1.5V、 Vout=3.0V の場合） • ビデオ • ローカルレギュレータ • パッケージ : SOT-89 SOT-23 ■絶対最大定格値 項目 LX端子印加電圧 出力端子印加電圧 LX端子出力電流 記号 Vlx Vout Ilx 許容損失 Pd 動作温度 保存温度 Top Tstg 規格値 5 4 200 500 (SOT-89) 250 (SOT-23) -40～+85 -55～+125 単位 V V mA mW ℃ ℃ ■セレクションガイド ELM93xxxB-x 記号 a, b 出力電圧 c パッケージ d 製品バージョン e テーピング方向 ( 例） 27: Vout=2.7V 30: Vout=3.0V 33: Vout=3.3V A: SOT-89 B: SOT-23 B S: パッケージ ファイル参照 N: パッケージ ファイル参照 8-1 ELM93 x x x B - x ↑ ↑↑ ↑ ↑ a bc d e ELM93xxxB CMOS 高効率 PFM 昇圧型 DC/DC コンバータ ■端子配列図 SOT-89(TOP VIEW) SOT-23(TOP VIEW) � � � 端子番号 1 2 3 � � 端子記号 VSS VOUT LX � 端子番号 1 2 3 端子記号 VSS LX VOUT ■標準回路図 ����� ����� ��� �� ��������� ���� ���� � � ��� ���� ��� ���� ���� Cin : 回路は Cin なしで動作しますが、 Cin を挿入することによって入力へのフィードバック ノイズを低くすることができます。 また スイッチングの間入力電圧降下が緩くなるので、 効率の改良にも効果的です。 Iout ＜ 10mA の条件下では、 10μＦ～ 47μＦのタン タルコンデンサをできるだけコイルの近くに取り付けて下さい。 ■ブロック図 ����������� ���� �� �� ���� �������� ��� 8-2 ELM93xxxB CMOS 高効率 PFM 昇圧型 DC/DC コンバータ ■電気的特性 Vout=2.7V(ELM9327xB) 項目 動作開始電圧 動作保持電圧 消費電流 出力電圧 LX 端子出力電流 LX 端子リーク電流 発振周波数 最大デューティー比 記号 Vst Vhold Iss Vout Ilx Ilxl Fosc Duty L=330μH, Cin=Cout=22μF, D=MA721, Vss=0V, Top=25℃ 条件 Min. Typ. Max. 単位 RL=30kΩ 0.9 V Iout=1mA 0.7 V Iout=100μA, Vin=1.5V 8.0 16.0 μA Iout=1mA, Vin=1.5V 2.63 2.70 2.77 V Vout=2.6V, Vlx=0.4V 60 mA Vout=3.5V, Vlx=3.5V 1.0 μA Vout=2.6V 80 100 120 kHz Vout=2.6V, スイッチ"ON" 65 75 85 ％ 記号 Vst Vhold Iss Vout Ilx Ilxl Fosc Duty L=330μH, Cin=Cout=22μF, D=MA721, Vss=0V, Top=25℃ 条件 Min. Typ. Max. 単位 RL=30kΩ 0.9 V Iout=1mA 0.7 V Iout=100μA, Vin=1.5V 8.0 16.0 μA Iout=1mA, Vin=1.5V 2.92 3.00 3.08 V Vout=2.9V, Vlx=0.4V 70 mA Vout=3.5V, Vlx=3.5V 1.0 μA Vout=2.9V 80 100 120 kHz Vout=2.9V, スイッチ"ON" 65 75 85 ％ 記号 Vst Vhold Iss Vout Ilx Ilxl Fosc Duty L=330μH, Cin=Cout=22μF, D=MA721, Vss=0V, Top=25℃ 条件 Min. Typ. Max. 単位 RL=30kΩ 0.9 V Iout=1mA 0.7 V Iout=100μA, Vin=1.5V 8.0 16.0 μA Iout=1mA, Vin=1.5V 3.21 3.30 3.39 V Vout=3.2V, Vlx=0.4V 80 mA Vout=3.5V, Vlx=3.5V 1.0 μA Vout=3.2V 80 100 120 kHz Vout=3.2V, スイッチ"ON" 65 75 85 ％ Vout=3.0V(ELM9330xB) 項目 動作開始電圧 動作保持電圧 消費電流 出力電圧 LX 端子出力電流 LX 端子リーク電流 発振周波数 最大デューティー比 Vout=3.3V(ELM9333xB) 項目 動作開始電圧 動作保持電圧 消費電流 出力電圧 LX 端子出力電流 LX 端子リーク電流 発振周波数 最大デューティー比 8-3 ELM93xxxB CMOS 高効率 PFM 昇圧型 DC/DC コンバータ ■マーキング SOT-89 a : 出力電圧整数部 記号 1 2 3 � � � � SOT-23 ���� 出力電圧 1.*V 2.*V 3.*V b : 出力電圧小数部 記号 出力電圧 0 *.0V 1 *.1V 2 *.2V 3 *.3V 4 *.4V 5 *.5V 6 *.6V 7 *.7V 8 *.8V 9 *.9V c, d : 組み立てロット番号 50 ～ 99 ■外付け部品 ELM93xxxx シリーズを使用して DC/DC コンバータを設計する際には、外付け部品としてコイル、ダイオード、 コンデンサが必要です。。 外付け部品はできるだけ IC の近くに取り付け、 接地ラインのインピーダンスを下 げて下さい。 ( 標準回路構成を参照してください。 ) 1) コイル チョークコイルを選ぶ際、 そのコアーが磁気的に飽和していないこと、 DC 抵抗成分が低いこと、 定格 電流に対して十分なマージンを持つこと等を考慮して下さい。 ELM93 シリーズは、 CM-5/CM-5N( スミダ電機株式会社製 ) のコイルをお勧めします。 2) ダイオード ダイオードを選ぶ際、 順方向電圧が小さく、 高速スイッチングタイプで定格電流に対して十分なマージ ンを持つこと等を考慮して下さい。 ELM93 シリーズは、 ショットキーダイオードをお勧めします。 8-4 ELM93xxxB CMOS 高効率 PFM 昇圧型 DC/DC コンバータ 3) コンデンサ コンデンサを選ぶ際、一般的に電源回路の平滑用に使用されていること、比較的高い容量値であること、 定格出力電圧の 3 倍以上の耐圧を持っていること等を考慮して下さい。 ELM93 シリーズは、 アルミ電 解コンデンサ、 タンタルコンデンサをお勧めします。 使用条件によってはリップル電圧を大きくする間欠 的スイッチングが起きることがあります。 この場合、 リップル電圧の増加を抑えるためにより大きな容量 値のコンデンサをご使用下さい。 下図のように約 1Ωの抵抗を接続することでも対策可能です。 ���� �� ��������� ���� � ���� �������� ��������� ��� ■ DC/DC コンバータの設計 ELM93xxxB シリーズ、 外付け部品からなる DC/DC コンバータの設計において下記をご参照下さい。 1) DC/DC コンバータの出力電流 回路の出力端子 (VOUT) の電流値 ; 9Vin 2 Iout = K * デューティ =75% 32 • L • Fosc • (Vout-Vin) ( 定数 K は全回路の効率で値約 75 ～約 85%) 2) ノイズの改善 この DC/DC コンバータは大電流時、 コイルのスイッチングにより電磁ノイズを発生する可能性がありま す。 特に無線機器内で使用する場合には対策が必要です。 ノイズを軽減するためにこの IC はコイルの スイッチング特性を考慮した設計になっています。 下記の方法はノイズ減少に有効です ： • シールドタイプもしくは電磁シールドタイプのコイルの使用 • コイルやダイオードと LX 端子とのできるだけ近い場所での取り付け • アースラインは出来る限り太く、 短いレイアウトパターンとする • グランド線は 1 点アースとする 8-5 ELM93xxxB CMOS 高効率 PFM 昇圧型 DC/DC コンバータ ■標準特性曲線 • Vout=2.7V(ELM9327xB) (Top=25℃, L=330μH, D=MA721, Cin=Cout=22μF) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 100 100 100 100 100 100 90 90 90 90 90 90 80 80 80 80 80 80 Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA 3mA 3mA 3mA 3mA 3mA 3mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 111mA 1 1 11Vin (V) Vin (V) Vin (V) Vin Vin (V) (V) 60 600 60 60 60 60000 00 Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA 100 100� �A A 100 �� A 100 A 100 100� �A A 100 100 100 100 100 100 11 1111Vin Vin (V) (V) Vin (V) Vin Vin (V) (V) 22 2222 VOLTAGE VOLTAGE RIPPLE RIPPLE -- Vin Vin VOLTAGE RIPPLE Vin VOLTAGE VOLTAGE RIPPLE RIPPLE --- Vin Vin 80 80 80 80 80 80 60 60 60 60 60 60 40 40 40 40 40 40 Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA 20 20 20 20 20 20 00 0000 11 11 11 (V) Vin Vin (V) Vin (V) Vin Vin (V) (V) Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V 22 2222 11 0.1 0.1 1110.1 10.1 0.1 0.1 22 2222 EFFICIENCY EFFICIENCY -- Vin Vin EFFICIENCY Vin EFFICIENCY EFFICIENCY --- Vin Vin 70 70 70 70 70 70 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 11 0 1111000 00 Vout (V) Vout (V) Vout (V) Vout (V) 33 3333 22 2222 Vout Vout -- Iout Iout Vout Iout Vout Vout --- Iout Iout 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 33 3333 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) Vout Vout -- Vin Vin Vout Vin Vout Vout --- Vin Vin Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Vout (V) Vout (V) Vout (V) Vout (V) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 100 100 100 100 100 100 90 90 90 90 90 90 80 80 80 80 80 80 70 70 70 70 70 70 60 60 60 60 60 60 50 50 50 50 50 50 40 400.1 40 40 0.1 40 40 0.1 0.1 0.1 0.1 70 70 70 70 70 70 60 60 60 60 60 60 50 50 50 50 50 50 40 40 40 40 40 40 30 30 30 30 30 30 20 20 20 20 20 20 10 10 10 10 10 10 00 0000 22 2222 8-6 1 111 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 11 1111 Iout 10 10 10 10 100 100 100 100 100 100 10 Iout (mA) (mA)10 Iout (mA) Iout Iout (mA) (mA) EFFICIENCY EFFICIENCY -- Iout Iout EFFICIENCY Iout EFFICIENCY EFFICIENCY --- Iout Iout 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 11 1111Iout 10 10 10 10 100 100 100 100 100 100 10 Iout (mA) (mA)10 Iout (mA) Iout Iout (mA) (mA) Iout(max.) Iout(max.) -- L L Iout(max.) L Iout(max.) Iout(max.) --- L L Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 200 200 200 200 200 200 1.0V 1.0V 1.0V 1.0V 1.0V 1.0V 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V 400 600 400 600 400 600 400 600 400 400 600 600 L (�H) L (�H) L (�H) L L (�H) (�H) 800 800 800 800 800 800 1000 1000 1000 1000 1000 1000 ELM93xxxB CMOS 高効率 PFM 昇圧型 DC/DC コンバータ • Vout=3.0(VELM9330xB) (Top=25℃, L=330μH, D=MA721, Cin=Cout=22μF) Vout - Vin Vout Vin Vout Vout --- Vin Vin 3 3333 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 100 100 100 100 100 Vin (V) Vin (V) Vin Vin (V) (V) 2 2222 100�A 100 �� A 100 A 100 100� �A A 70 70 70 70 70 100 100 100 100 100 1 1111 Vin (V) Vin (V) Vin Vin (V) (V) 2 2222 80 80 80 80 80 Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA 40 40 40 40 40 20 20 20 20 20 0 0000 1 1111 2 22 Vin (V) 22 Vin (V) Vin Vin (V) (V) 8-7 2 222 100 100 100 100 100 EFFICIENCY - Iout EFFICIENCY Iout EFFICIENCY EFFICIENCY --- Iout Iout 90 90 90 90 90 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 80 80 80 80 80 Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 70 70 70 70 70 60 60 60 60 60 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 50 50 50 50 50 70 70 70 70 70 60 60 60 60 60 50 50 50 50 50 40 40 40 40 40 30 30 30 30 30 20 20 20 20 20 10 10 10 10 10 0 0000 3 3333 10 10 10 10 Iout (mA)10 Iout (mA) Iout Iout (mA) (mA) 40 0.1 40 40 40 40 0.1 0.1 0.1 0.1 3 3333 VOLTAGE RIPPLE - Vin VOLTAGE RIPPLE Vin VOLTAGE VOLTAGE RIPPLE RIPPLE --- Vin Vin 60 60 60 60 60 1 1111 Iout 100 100 100 100 100 Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA 80 80 80 80 80 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 2 2222 1 0.1 1110.1 10.1 0.1 0.1 3 3333 EFFICIENCY - Vin EFFICIENCY Vin EFFICIENCY EFFICIENCY --- Vin Vin 90 90 90 90 90 60 0 60 60 60 6000 00 VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) 1 1111 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V Vin=0.9V 1.1V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 3mA 3mA 3mA 3mA 3mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 1 0 111100 00 Vout (V) Vout (V) Vout (V) Vout (V) 3 3333 2 2222 Vout - Iout Vout Iout Vout Vout --- Iout Iout 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Vout (V) Vout (V) Vout (V) Vout (V) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 1 1111 Iout 10 10 10 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 100 100 100 100 100 10 Iout (mA)10 Iout (mA) Iout Iout (mA) (mA) Iout(max.) - L Iout(max.) L Iout(max.) Iout(max.) --- L L Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 200 200 200 200 200 1.0V 1.0V 1.0V 1.0V 1.0V 400 400 400 400 400 L 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V 600 600 600 600 600 L (�H) L (�H) LL (�H) (�H) 800 800 800 800 800 1000 1000 1000 1000 1000 ELM93xxxB CMOS 高効率 PFM 昇圧型 DC/DC コンバータ • Vout=3.3V(ELM9333xB) (Top=25℃, L=330μH, D=MA721, Cin=Cout=22μF) 3mA 3mA 3mA 3mA 3mA 3mA 22 2222 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1mA 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 11 0 1111000 00 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 100 100 100 100 100 100 11 1111 Vin Vin (V) (V) Vin (V) Vin Vin (V) (V) 22 2222 11 0.1 0.1 1110.1 10.1 0.1 0.1 33 3333 100 100 100 100 100 100 90 90 90 90 90 90 80 80 80 80 80 80 70 70 70 70 70 70 60 60 60 60 60 60 50 50 50 50 50 50 40 400.1 40 40 0.1 40 40 0.1 0.1 0.1 0.1 100 100� �A A 100 �� A 100 A 100 100� �A A 70 70 70 70 70 70 100 100 100 100 100 100 11 1111 22 22 Vin Vin (V) (V) 22 Vin (V) Vin Vin (V) (V) VOLTAGE VOLTAGE RIPPLE RIPPLE -- Vin Vin VOLTAGE RIPPLE Vin VOLTAGE VOLTAGE RIPPLE RIPPLE --- Vin Vin 80 80 80 80 80 80 60 60 60 60 60 60 Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA 40 40 40 40 40 40 20 20 20 20 20 20 00 0000 11 1111 22 22 Vin Vin (V) (V) 22 Vin (V) Vin Vin (V) (V) 70 70 70 70 70 70 60 60 60 60 60 60 50 50 50 50 50 50 40 40 40 40 40 40 30 30 30 30 30 30 20 20 20 20 20 20 10 10 10 10 10 10 00 0000 33 3333 8-8 3 333 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 22 2222 33 3333 Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA Iout=1mA 80 80 80 80 80 80 Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 EFFICIENCY EFFICIENCY -- Vin Vin EFFICIENCY Vin EFFICIENCY EFFICIENCY --- Vin Vin 90 90 90 90 90 90 60 600 60 60 60 60000 00 VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) VOLTAGE RIPPLE (mV) 33 3333 Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Iout=10mA Vout (V) Vout (V) Vout (V) Vout (V) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Vout Vout -- Iout Iout Vout Iout Vout Vout --- Iout Iout 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Iout(max.) (mA) Vout (V) Vout (V) Vout (V) Vout (V) 33 3333 Vout Vout -- Vin Vin Vout Vin Vout Vout --- Vin Vin EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 11 1111 Iout 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 10 10 10 10 100 100 100 100 100 100 10 Iout (mA) (mA)10 Iout (mA) Iout Iout (mA) (mA) EFFICIENCY EFFICIENCY -- Iout Iout EFFICIENCY Iout EFFICIENCY EFFICIENCY --- Iout Iout Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V Vin=0.9V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.8V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.5V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 1.3V 11 1111 Iout 10 10 10 10 100 100 100 100 100 100 10 Iout (mA) (mA)10 Iout (mA) Iout Iout (mA) (mA) Iout(max.) Iout(max.) -- L L Iout(max.) L Iout(max.) Iout(max.) --- L L Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V Vin=1.5V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 1.1V 200 200 200 200 200 200 1.0V 1.0V 1.0V 1.0V 1.0V 1.0V 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V 400 600 400 600 400 600 400 600 400 400 600 L (�H)600 L (�H) L (�H) L L (�H) (�H) 800 800 800 800 800 800 1000 1000 1000 1000 1000 1000