本ドキュメントはCypress (サイプレス) 製品に関する情報が記載されております。 MB39C831 光・熱環境発電用超低入力昇圧 IC Data Sheet (Full Production) Notice to Readers: 本書には、弊社製品に関する最新の技術仕様が記載されています。Spansion Inc.は、本製 品の量産体制に入っており、本書の次のバージョンでは大きな変更はない見込みです。ただし、誤字や仕様 の訂正、あるいは提供中の有効な組み合わせに関する変更が生じる可能性はあります。 Publication Number MB39C831_DS405-00014 CONFIDENTIAL Revision 4.0 Issue Date January 30, 2015 D a t a S h e e t データシートの呼称に関するお知らせ Spansion Inc.では、開発, 認定, 初期生産, 量産といった製品のライフサイクルを通してお客様に製品情報や 本来の仕様をお知らせすることを目的に、Advance Information あるいは Preliminary という呼称のデータシー トを公開しております。ただし、いずれの場合においても、まずは最新の情報を入手していることを確認し た上で設計を完成させてください。Spansion データシートの呼称は以下の通りです。ぞれぞれの内容につい てご確認をお願いします。 Advance Information Advance Information という呼称は、Spansion Inc.が 1 つ以上の特定の製品を開発中であるが、まだ生産を開 始していないことを意味しています。この呼称が付いた文書に記載されている情報は変更されることがあり、 場合によっては、製品の開発が中止となることもあります。したがって、Spansion Inc.は、Advance Information に以下の条件を記載しています。 「本書には、Spansion Inc.が現在開発中の 1 つ以上の製品に関する情報が記載されており、お客様が 本製品を評価するのに役立てていただくことを目的としています。本製品を使用して設計される際 にはあらかじめ弊社までご連絡ください。Spansion Inc.は本製品に関する作業を予告なしに変更また は中止する権利を留保します。 」 Preliminary Preliminary という呼称は、製品開発が進み、製造契約が発生したことを意味しています。この呼称は、製品 認定, 初期生産、それに続く、量産に至る前の製造工程における後続フェーズなど、製品のライフサイクル のいくつかの側面を網羅するものです。Preliminary のデータシートに記載されている技術仕様は、製造に関 するこれらの側面を検討し、変更されることがあります。Spansion Inc.は、Preliminary に以下の条件を記載 しています。 「本書には、弊社製品に関する、最新の技術仕様が記載されています。Preliminary とは、製品認定 が完了し、初期生産を開始した状態であることを意味しています。効率および品質の維持が必要と なる生産工程のフェーズを経た結果、技術仕様に変更がある場合は、本書の次のバージョンまたは 修正版において改訂が行われることがあります。 」 呼称の組み合わせ データシートの中には、各種呼称 (Advance Information, Preliminary, Full Production) の製品の組み合わせで 記載されているものがあります。このようなデータシートでは、必要に応じて、必ずこれらの製品やそれぞ れの呼称を分かるように記載しています。通常は、先頭ページ, オーダ情報のページ, 電気的特性表と交流 消去およびプログラム表 (表の注釈内) を記載したページで分かります。先頭ページの免責事項で本通知に ついて言及しています。 Full Production (呼称なし) 製品の生産開始後一定期間が経過し、わずかな変更のみで変更の必要がほぼない状態になると、Preliminary の呼称はデータシートから削除されます。わずかな変更としては、速度オプション、動作温度範囲、パッケ ージタイプ、VIO 電圧範囲の追加や削除など、入手可能な部品番号の注文数に影響を及ぼすものが挙げられ ます。変更とは、説明を分かりやすく書き替えたり、誤字や誤った仕様を訂正したりする必要のあるもので す。Spansion Inc.は、この種の文書に以下の条件を適用しています。 「本書には、弊社製品に関する最新の技術仕様が記載されています。Spansion Inc.は、本製品の量産 体制に入っており、本書の次のバージョンでは大きな変更はない見込みです。ただし、誤字や仕様 の訂正、あるいは提供中の有効な組み合わせに関する変更が生じる可能性はあります。 」 これらのデータシートの呼称に関してご不明な点がございましたら、最寄りの営業所までお問い合わせくだ さい。 2 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 MB39C831 光・熱環境発電用超低入力昇圧 IC Data Sheet (Full Production) 1. 概要 MB39C831 は, 単セルまたは多セルの太陽電池, または熱電発電機(TEG)により得られるエネルギーを, Li-ion 電池に効率良く供給する, 高効率の同期整流昇圧 DC/DC コンバータ IC です。 太陽電池の最大電力点に追従して DC/DC コンバータの出力を制御する機能(MPPT: Maximum Power Point Tracking), および Li-ion 電池を安全に充電する保護機能を内蔵します。 低電圧プロセスにより, 0.35V からの起動を可能とし, 単セルの太陽電池を入力とするアプリケーションに 対応します。 2. 特長 動作入力電圧範囲: 0.3V～4.75V 出力電圧調整範囲: 3.0V～5.0V 起動時最小入力電圧: 0.35V 無負荷時自己消費電流: 41μA 入力ピーク電流制限: 200mA MPPT 内蔵 Li-ion 電池への充電電圧/電流保護機能を内蔵 自動 PFM/PWM 切替えモードにより低出力電力時の効率を向上 3. アプリケーション 光環境発電 熱環境発電 単セル, 多セルの太陽電池による Li-ion 電池/容量チャージャ ポータブルオーディオプレーヤ 携帯電話 eBook 電子辞書 ワイヤレスリモコン センサノード オンラインデザインシミュレータ Easy DesignSim 本製品は、回路動作や周辺部品をオンライン上で手軽に確認できるシミュレーショ ンツールを提供しています。 下記、URL よりご利用ください。 http://www.spansion.com/easydesignsim/jp/ Publication Number MB39C831_DS405-00014 Revision 4.0 Issue Date January 30, 2015 本書には、弊社製品に関する最新の技術仕様が記載されています。Spansion Inc.は、本製品の量産体制に入っており、本書の次のバージョンでは大きな変更はない見込みで す。ただし、誤字や仕様の訂正、あるいは提供中の有効な組み合わせに関する変更が生じる可能性はあります。 CONFIDENTIAL D a t a S h e e t Table of Contents 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 概要 ................................................................................................................................................ 3 特長 ................................................................................................................................................ 3 アプリケーション ........................................................................................................................... 3 端子配列図 ..................................................................................................................................... 6 端子機能説明 .................................................................................................................................. 7 ブロックダイヤグラム.................................................................................................................... 8 絶対最大定格 .................................................................................................................................. 9 推奨動作条件 ................................................................................................................................ 10 電気的特性 ................................................................................................................................... 11 9.1 定電圧モード電気的特性 ................................................................................................... 11 9.2 充電モード電気的特性 ...................................................................................................... 12 9.3 昇圧 DC/DC コンバータ電気的特性 ................................................................................. 12 機能仕様 ....................................................................................................................................... 13 10.1 動作概要 ......................................................................................................................... 13 10.2 起動/停止シーケンス ......................................................................................................... 14 10.3 MPPT 制御 ........................................................................................................................ 16 10.4 機能説明 ......................................................................................................................... 18 応用回路例 ................................................................................................................................... 21 アプリケーションノート .............................................................................................................. 24 特性例 ........................................................................................................................................... 26 基板レイアウトの注意点 .............................................................................................................. 31 使用上の注意 ................................................................................................................................ 32 オーダ型格 ................................................................................................................................... 32 製品捺印 ....................................................................................................................................... 32 製品ラベル ................................................................................................................................... 33 推奨実装条件 ................................................................................................................................ 36 パッケージ・外形寸法図 .............................................................................................................. 37 主な変更内容 ................................................................................................................................ 38 Figures Figure 4-1 端子配列図 ............................................................................................................................... 6 Figure 6-1 ブロックダイヤグラム ............................................................................................................. 8 Figure 7-1 許容損失－動作周囲温度 .......................................................................................................... 9 Figure 10-1 起動/停止シーケンス: 定電圧モード (MPPT_ENA=L, ENA=H) ........................................... 14 Figure 10-2 起動/停止シーケンス: 充電モード (MPPT_ENA=H, ENA=H) ............................................. 15 Figure 10-3 MPPT 制御 ............................................................................................................................ 16 Figure 10-4 MPPT 動作 ............................................................................................................................ 17 Figure 11-1 定電圧モードの応用回路例 (MPPT_ENA = L, ENA = H) ..................................................... 21 Figure 11-2 充電モードの応用回路例 (MPPT_ENA = H, ENA = H) ........................................................ 22 Figure 12-1 エナジーハーベスティングのシステム例 ............................................................................. 25 Figure 13-1 特性例: 定電圧モード (MPPT_ENA = L, ENA = H) ............................................................. 26 Figure 13-2 スイッチング波形: 定電圧モード (MPPT_ENA = L, ENA = H) ........................................... 29 Figure 13-3 特性例: 充電モード (MPPT_ENA = H, ENA = H) ................................................................ 30 Figure 13-4 充電モードでの VDD 電圧波形 (MPPT_ENA = H, ENA = H) ............................................... 30 Figure 14-1 レイアウト設計例................................................................................................................. 31 Figure 17-1 製品捺印 ............................................................................................................................... 32 Figure 18-1 内装箱製品表示[Q-Pack ラベル(4 × 8.5 インチ)].................................................................. 33 Figure 18-2 アルミラミネート袋製品表示[2-in-1 ラベル(4 × 8.5 インチ)] ............................................... 34 Figure 18-3 エンボステーピング・リール製品表示[リールラベル(4 × 2.5 インチ)] ................................ 35 Figure 18-4 エンボステーピング・リール表示[ドライパック＆リールラベル(4 × 2.5 インチ)] .............. 35 Figure 18-5 外装箱製品表示[シッピングラベル(4 × 8.5 インチ)]............................................................. 35 4 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t Figure 19-1 推奨実装条件 ........................................................................................................................ 36 Tables Table 5-1 端子機能説明 ............................................................................................................................. 7 Table 7-1 絶対最大定格 ............................................................................................................................. 9 Table 8-1 推奨動作条件 ........................................................................................................................... 10 Table 9-1 定電圧モード電気的特性 (MPPT_ENA = L, ENA = H) ............................................................. 11 Table 9-2 充電モード電気的特性 (MPPT_ENA = H, ENA = H) ............................................................... 12 Table 9-3 昇圧 DC/DC コンバータ電気的特性 ......................................................................................... 12 Table 10-1 モード制御 ............................................................................................................................. 18 Table 10-2 定電圧モード時のプリセット出力電圧設定変更 (MPPT_ENA = L, ENA = H)....................... 18 Table 10-3 充電モード時の MPPT 設定変更 (MPPT_ENA = H, ENA = H) .............................................. 18 Table 10-4 定電圧モード時の状態通知 (MPPT_ENA = L, ENA = H) ....................................................... 20 Table 10-5 充電モード時の状態通知 (MPPT_ENA = H, ENA = H) .......................................................... 20 Table 11-1 部品表 .................................................................................................................................... 23 Table 12-1 容量の製造元 ......................................................................................................................... 24 Table 16-1 オーダ型格 ............................................................................................................................. 32 Table 19-1 推奨実装条件 ......................................................................................................................... 36 Table 19-2 推奨実装条件(J-STD-020D) ................................................................................................... 36 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 5 D a t a S h e e t 4. 端子配列図 Figure 4-1 端子配列図 N.C. N.C. N.C. N.C. N.C. N.C. N.C. N.C. N.C. N.C. (TOP VIEW) 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 PGND1 ENA 4 27 VDD MPPT_ENA 5 26 DET0 SGND1 6 25 DET1 SGND3 7 24 VCC N.C. 8 23 N.C. N.C. 9 22 SGND2 N.C. 10 21 FB 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 VOUT_S 28 LX 3 PGND2 S0 VOUT VST MPPT_IN 29 MPPT_OUT 2 CSH2 N.C. S1 CSH1 30 CSH0 １ N.C. S2 (QFN_40PIN) 6 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 5. 端子機能説明 Table 5-1 端子機能説明 端子番号 端子記号 I/O 1 S2 I プリセット出力電圧設定および MPPT 設定用入力端子 2 S1 I プリセット出力電圧設定および MPPT 設定用入力端子 3 S0 I プリセット出力電圧設定および MPPT 設定用入力端子 4 ENA I DC/DC コンバータ制御入力端子 5 MPPT_ENA I MPPT 制御入力端子 6 SGND1 - アナログ GND 端子 7 SGND3 - アナログ GND 端子 8, 9, 10, 11 N.C. - 未接続端子(オープンにしてください) 12 CSH0 O 充電モードのみ使用, MPPT 用容量接続端子 13 CSH1 I 充電モードのみ使用, MPPT 用容量接続端子 14 CSH2 I 充電モードのみ使用, MPPT 用容量接続端子 15 MPPT_OUT O 充電モードのみ使用, MPPT 出力端子 16 MPPT_IN I 充電モードのみ使用, MPPT 入力端子 17 VOUT O DC/DC コンバータの出力端子 18 LX I インダクタ接続端子 19 PGND2 - パワーGND 端子 20 VOUT_S I DC/DC コンバータ FB 用の入力端子 21 FB I DC/DC コンバータのフィードバック入力端子 22 SGND2 - アナログ GND 端子 23 N.C. - 未接続端子(オープンにしてください) 24 VCC O 制御電源出力端子 25 DET1 O 状態通知用の出力端子 26 DET0 O 状態通知用の出力端子 27 VDD I 外部電源入力端子 28 PGND1 - パワーGND 端子 29 VST O スタートアップ電源出力端子 N.C. - 未接続端子(オープンにしてください) 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 機能説明 7 D a t a S h e e t 6. ブロックダイヤグラム Figure 6-1 ブロックダイヤグラム L1 C1 LX VST VCC VDD VDD voltage detector (UVLO) Start-Up VCC voltage detector Boost DC/DC Converter VCC VOUT voltage detector PFM/PWM Controler C2 SW2 VOUT VOUT_S C3 C9 (*1) Li-ion Battery LOGIC MPPT Controler CSH1 C6 C5 MPPT_OUT R3 MPPT_IN VCC C7 D2 DET0 DET1 BGR C8 C11 FB VOUT-VDD voltage inversion detector CSH2 MPPT_ENA ENA S0 S1 S2 D1 VCC SW1 CSH0 VDD C4 R1 R2 C10 *1: 充電モードの場合リチウムイオン電池を接続してください (Figure 11-2 を参照)。 8 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 7. 絶対最大定格 Table 7-1 絶対最大定格 項目 記号 VDD 入力電圧 VOUT 入力電圧 定格値 条件 VDDMAX VOUTMAX 単位 最小 最大 VDD 端子 -0.3 +7.0 V VOUT 端子, VOUT_S 端子 -0.3 +7.0 V MPPT_ENA 端子, ENA 端子, S2 端子, S1 端子, S1 端子, VINPUTMAX 入力端子入力電圧 CSH0 端子, -0.3 CSH1 端子, VCC 端子電圧+0.3 (≤+7.0) V CSH2 端子, MPPT_IN 端子, MPPT_OUT 端子 Ta≤+25°C PD 許容損失 保存温度 TSTG ESD 電圧 1 ESD 電圧 2 - - 2500(*1) -55 +125 mW o C VESDH Human Body Model -2000 +2000 V VESDM Machine Model -200 +200 V *1: θ ja (風速 0m/s) +28oC/W の場合 Figure 7-1 許容損失－動作周囲温度 3.0 許容損失 [W] 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -50 -25 0 25 50 75 100 温度 [℃] ＜注意事項＞ 1. 絶対最大定格を超えるストレス (電圧, 電流, 温度など) の印加は, 半導体デバイスを破壊する可能性 があります。したがって, 定格を一項目でも超えることのないようご注意ください。 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 9 D a t a S h e e t 8. 推奨動作条件 Table 8-1 推奨動作条件 項目 VDD 入力電圧 記号 VVDD VOUT 入力電圧 VVOUT INPUT 端子入力電圧 VINPUT 動作周囲温度 Ta 規格値 条件 VDD 端子 VOUT 端子 MPPT_ENA=H, ENA=H MPPT_ENA 端子, ENA 端子, S2 端子, S1 端子, S0 端子 - 単位 最小 標準 最大 0.3 - 4.75 V 2.55 3 5.5 V 0 - -40 - VCC 端子電圧 +85 V C ＜注意事項＞ 1. 推奨動作条件は, 半導体デバイスの正常な動作を確保するための条件です。電気的特性の規格値は, す べてこの条件の範囲内で保証されます。常に推奨動作条件下で使用してください。 2. この条件を超えて使用すると, 信頼性に悪影響を及ぼすことがあります 3. データシートに記載されていない項目, 使用条件, 論理の組合せでの使用は, 保証していません。 4. 記載されている以外の条件での使用をお考えの場合は, 必ず事前に営業部門までご相談ください。 10 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 9. 電気的特性 9.1 定電圧モード電気的特性 Table 9-1 定電圧モード電気的特性 (MPPT_ENA = L, ENA = H) (Ta=-40C to +85C, VDD ≤ VOUT - 0.25V, L=4.7µH, Cout=10µF) 項目 条件 記号 MPPT_ENA 起動時最小入力電圧 プリセット出力電圧 消費電流 1 VSTART L H 最小 標準 最大 単位 - 0.35 0.5 V S2=L, S1=L, S0=L 2.940 3.000 3.060 V S2=L, S1=L, S0=H 3.234 3.300 3.366 V S2=L, S1=H, S0=L 3.528 3.600 3.672 V S2=L, S1=H, S0=H 4.018 4.100 4.182 V S2=H, S1=L, S0=L 4.410 4.500 4.590 V S2=H, S1=L, S0=H 4.900 5.000 5.100 V - 0.75 5(*1) mA - 32 64 μA VDD 端子, Ta = +25℃ VOUT IQIN 規格値 その他 ENA VDD, LX 端子入力電流, VDD=0.6V, VOUT=3.3V, IOUT=0 消費電流 2 VCC 検出電圧 1 VOUT 検出電圧 1 IQOUT VOUT 端子入力電流 VOUT=3.3V, IOUT=0 VCCDETH1 High 側閾値 2.8 2.9 3 V VCCDETL1 Low 側閾値 2.5 2.6 2.7 V VOUTDETH1 High 側閾値 2.8 2.9 3 V VOUTDETL1 Low 側閾値 2.5 2.6 2.7 V *1: この値は規格値ではありません。設計する際の目安としてお使いください。 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 11 D a t a S h e e t 9.2 充電モード電気的特性 Table 9-2 充電モード電気的特性 (MPPT_ENA = H, ENA = H) (Ta=-40C to +85C, VDD ≤ VOUT - 0.25V, L=4.7µH, Cout=10µF) 項目 記号 起動時最小入力電圧 条件 MPPT_ENA ENA VSTART IQOUT 消費電流 2 H H 最小 標準 最大 単位 - 0.35 0.5 V S2=L, S1=L, S0=L 45 50 55 % S2=L, S1=L, S0=H 50 55 60 % S2=L, S1=H, S0=L 55 60 65 % S2=L, S1=H, S0=H 60 65 70 % S2=H, S1=L, S0=L 65 70 75 % S2=H, S1=L, S0=H 70 75 80 % S2=H, S1=H, S0=L 75 80 85 % S2=H, S1=H, S0=H 80 85 90 % - 41 82 μA VDD 端子, Ta = + 25℃ MPPTSET MPPT 設定 規格値 その他 VOUT 端子入力電流, VOUT=3.3V, IOUT=0 UVLO 検出電圧 VUVLOH High 側閾値 0.2(*1) 0.3(*1) 0.4(*1) V (VDD 検出電圧) VUVLOL Low 側閾値 0.1 0.2 0.3 V VCCDETH2 High 側閾値 2.5 2.6 2.7 V VCC 検出電圧 2 VOUT 検出電圧 2 VOUT 検出電圧 3 VCCDETL2 Low 側閾値 2.45 2.55 2.65 V VOUTDETH2 High 側閾値 2.5 2.6 2.7 V VOUTDETL2 Low 側閾値 2.45 2.55 2.65 V VOUTDETH3 High 側閾値 3.88 4 4.12 V VOUTDETL3 Low 側閾値 3.58 3.7 3.82 V *1: この値は規格値ではありません。設計する際の目安としてお使いください。 9.3 昇圧 DC/DC コンバータ電気的特性 Table 9-3 昇圧 DC/DC コンバータ電気的特性 (Ta=-40C to +85C, VDD ≤ VOUT - 0.25V, L=4.7µH, Cout=10µF) 項目 LX ピーク電流 記号 IOUT 発振周波数 FOSC ラインレギュレーション VLINE ロードレギュレーション VLOAD CONFIDENTIAL ENA ILIMIN_A 最大出力電流 12 条件 MPPT_ENA L or H H 規格値 その他 単位 最小 標準 最大 LX 端子入力電流 - 200 ‐ mA VDD=0.6V, VOUT=3.3V 8 - - mA VDD=3.0V, VOUT=3.3V 80 - - mA 0.87 1 1.13 MHz - - 0.5 % - - 0.5 % PWM mode 0.4V ≤ VDD ≤ VOUT-0.25V, IOUT=0 VDD=0.6V, VOUT=3.3V, IOUT=0～8mA MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 10. 機能仕様 10.1 動作概要 MB39C831 は、内蔵の発振器により設定された周波数で、内蔵 FET を同期整流動作させる昇圧 DC/DC コン バータです。軽負荷時には PFM 動作を行います。 本デバイスは、定電圧モード (MPPT_ENA=L), 充電モード (MPPT_ENA=H) を備えています。 定電圧モード: S2, S1, S0 端子で設定した定電圧値を VOUT に出力します。 充電モード: S2, S1, S0 端子で設定した MPPT 値に追従し、入力電圧 (VIN) を調節して Li-ion 電池へ充電を 行います。 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 13 D a t a S h e e t 10.2 起動/停止シーケンス 定電圧モード: MPPT_ENA = L, ENA = H 定電圧モードは、VOUT 端子に積層セラミック, 電解, タンタル, 電気二重層などの容量を接続することを 前提としたモードです。定電圧モードの応用回路例 (Figure 11-1) を参考の上、使用してください。 定電圧モードで動作させるためには、MPPT_ENA=L, ENA=H に設定する必要があります。MPPT_ENA 端子 は GND に接続し、ENA 端子は VCC に接続します。定電圧モードの起動/停止シーケンスを Figure 10-1 に示 します。 Figure 10-1 起動/停止シーケンス: 定電圧モード (MPPT_ENA=L, ENA=H) VDD Voltage VST startup voltage VCC Voltage 0.35V 0.2V 0V 0V 0V 2.9V VCC=VOUT 2.6V 0V 2.6V 0V 2.9V VOUT Voltage Constant Voltage Operation 0V 2.6V 0V LX switching VCC-VOUT OFF SW1 OFF ON Same as VCC Voltage DET1 0V 0V DET0 0V 0V U S [1] D [2] S [3] D D [4] U U D [5] [6] Mark U S D State UVLO Start-Up Boost DC/DC [1] VDD 端子に 0.35V (起動時最小入力電圧: VSTART) 以上の電圧が印加されると、スタートアップ回路が 起動し、VCC 出力容量 C2 (Figure 6-1 参照) が充電されます。 [2] VCC 電圧が 2.9V (VCC 検出電圧 1 の High 側閾値: VCCDETH1) に達すると、スタートアップ回路は停 止します。スタートアップ回路が停止すると、DC/DC コンバータが起動し、VOUT 出力容量 C3 (Figure 6-1 参照) が充電されます。 [3] 内部消費電流によって VCC が 2.6V (VCC 検出電圧 1 の Low 側閾値: VCCDETL1) より低下すると再び スタートアップ回路が動作し、VOUT が 2.9V (VOUT 検出電圧 1 の High 側閾値: VOUTDETH1) に達するま で[2], [3]の動作を繰り返します。 [4] VOUT が 2.9V に達すると VCC と VOUT 間の内部スイッチ SW1 (Figure 6-1 参照) が ON して 2 つの出 力を接続します。DC/DC コンバータが動作し続けている間 VOUT 出力容量を充電し、S2 端子, S1 端子, S0 端子で設定されたプリセット出力電圧まで充電します。 [5] VDD が 0.3V (VDD 入力電圧: VVDD) を下回ると、 VOUT/VCC 電圧は内部消費電流により降下します。 [6] VOUT が 2.6V ( VOUT 検出電圧 1 の Low 側閾値: VOUTDETL1) 以下、もしくは VCC が 2.6V (VCC 検 出電圧 1 の Low 側閾値: VCCDETL1) 以下になると、内部スイッチ SW1 が OFF して VOUT と VCC は切り 離されます。 14 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 充電モード: MPPT_ENA = H, ENA = H 充電モードは、VOUT 端子にリチウムイオンなどの二次電池を接続することを前提としたモードです。 VOUT 端子には、常に 2.6V 以上の電圧が供給されている必要があります。充電モードの応用回路例 (Figure11-2) を参考の上、使用してください。 充電モードで動作させるためには、MPPT_ENA = H, ENA = H に設定する必要があり、MPPT_ENA 端子, ENA 端子は VCC に接続します。充電モードの起動/停止シーケンスを Figure10-2 に示します。 Figure 10-2 起動/停止シーケンス: 充電モード (MPPT_ENA=H, ENA=H) Release Voltage 0.35V VDD Voltage 0V VST startup voltage 0V 0.2V 4V VCC=VOUT VCC Voltage 2.6V VCC=VOUT 3.7V 2.55V 0V 4V VOUT=Li-ion Voltage(>=2.6V) VOUT Voltage 0V VOUT=Li-ion Voltage(>=2.55V) 3.7V 2.55V Battery Charging Operation 0V 0V 0V LX switching VCC-VOUT OFF SW1 CSH1 0V OFF ON VCC/2 0V VCC/2 0V CSH2 0V DET1 0V 0V DET0 0V 0V Same as VCC Voltage U S [1] R [2] M R M M [3],[4] R M U [5] U [6] Mark U S R M State UVLO Start-Up Release Voltage MPPT Charge [1] VDD 端子に 0.35V (起動時最小入力電圧: VSTART) 以上の電圧が印加されると、スタートアップ回路 が起動し、VCC 出力容量 C2 (Figure 6-1 参照) が充電されます。 [2] VCC が 2.6V (VCC 検出電圧 2 の High 側閾値: VCCDETH2) に達し、VOUT が 2.6V (VOUT 検出電圧 2 の High 側閾値: VOUTDETH2) 以上であれば、DC/DC コンバータが起動します。この時 VCC と VOUT 間の 内部スイッチ SW1 (Figure 6-1 参照) が ON して 2 つの出力を接続します。DC/DC コンバータが起動すると リチウムイオン電池 (Figure 6-1 参照) が充電され、MPPT 制御が開始します。 [3] DC/DC コンバータが動作している間、VDD の電圧は、S0, S1, S2 端子で設定された MPPT 値に制御さ れます (詳細動作については、 「10.3 MPPT 制御」を参照してください)。 [4] リチウムイオン電池の電圧が 4V (VOUT 検出電圧 3 の High 側閾値: VOUTDETH3) に達すると充電動 作は停止します。その後 3.7V (VOUT 検出電圧 3 の Low 側閾値: VOUTDETL3) に低下すると充電動作が再 開します。 [5] VDD が 0.3V (推奨動作条件の最小値) を下回ると DC/DC コンバータが停止します。VOUT/VCC 電圧 は内部消費電流により降下します。 [6] VOUT が 2.55V (VOUT 検出電圧 2 の Low 側閾値: VOUTDETL2) 以下、もしくは VCC が 2.55V (VCC 検出電圧 2 の Low 側閾値: VCCDETL2) 以下になると、SW1 が OFF して VOUT と VCC を切り離します。 この動作はリチウムイオン電池を過放電から保護します January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 15 D a t a S h e e t 10.3 MPPT 制御 一般に太陽電池は負荷となる電流により電圧が変動します。電力が最大となる動作点を最適動作点と呼びま す。その最適動作点に追従する制御を MPPT (Maximum Power Point Tracking) 制御と呼びます。 MPPT 値の設定 電力が最大となる電圧を電力最大電圧、また負荷がない状態での電圧を開放電圧と呼びます。 これらの比である電力最大電圧/開放電圧を MPPT 値と定義します。 充電モードの場合に S2, S1, S0 端子で設定した MPPT 値に追従して入力電圧 (VDD) を調節し、電力が最大 となるように、DC/DC コンバータが動作します。 使用時は太陽電池の電力の電圧依存性を確認した後、MPPT 値を設定してください。 Figure 10-3 MPPT 制御 電流(A) 太陽電池_電流の電圧依存性 電力最大電圧 開放電圧 電圧(V) 電力(W) 太陽電池_電力の電圧依存性 最適動作点 電圧(V) MPPT値[%]=電力最大電圧/開放電圧×100 16 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t MPPT 動作 充電モード設定時における MPPT 制御は CSH1, CHS2 端子接続容量 C5/C6, C7/C8 (Figure 6-1 参照) で決まる 内部パルスに従って動作します。 CSH1 接続容量 C5/C6 で決まる内部パルス H の間、解放電圧の測定を行い、CSH0 接続容量に測定値を保持 します。 CSH2 接続容量 C7/C8 で決まる内部パルス L の間、VDD が MPPT 設定電圧となるように充電電流が決定さ れ充電動作を行います。MPPT 設定電圧は下記で計算できます。 MPPT 設定電圧 = 解放電圧 × MPPT 値 (Table 10-3 を参照) 1 2 推奨部品を用いた場合、周波数は 0.35Hz, duty5%に設定されます。 内部パルスの時間調整のため推奨部品を変更する場合は下記の点に注意してください。 − 一般に積層容量にはリーク電流があり、内部パルス L 幅の時間設定を長くし過ぎた場合、開放電圧測 定値の保持用 CSH0 接続容量の電圧が低下し、正しく MPPT 設定できない可能性があります。 − 内部パルス H 幅を短くした場合、解放電圧測定時間が足りず、正しく MPPT 設定できない可能性があ ります。 Figure 10-4 MPPT 動作 解放電圧 VDD端子電圧 MPPT設定電圧 満充電検出 VOUT端子電圧 充電再開 LX波形 開放電圧測定 DCDC制御部停止 内部パルス 推奨部品では周波数0.35Hz、duty5% DCDC制御部動作 充電動作 time パルスのHigh幅は 容量C5およびC6で設定 パルスのLow幅は 容量C7およびC8で設定 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 17 D a t a S h e e t 10.4 機能説明 モード制御 MPPT_ENA 端子によりモードを制御します。充電モードと定電圧モードがあり、MPPT, UVLO, VCC 検出 および VOUT 検出機能の有無も決定します。 アプリケーション別に、 MPPT_ENA 端子を設定してください。 さらに ENA 端子により DC/DC コンバータを制御し、Table 10-1 の動作状態に遷移します。 Table 10-1 モード制御 VCC 検出 2 VOUT 検出 1 VOUT 検出 2 VOUT 検出 3 電圧逆転検出 VCC 検出 1 L VOUT 出力停止 OFF OFF ON OFF ON OFF OFF OFF H VOUT 出力可能 OFF OFF ON OFF ON OFF OFF OFF L 充電停止 ON ON OFF ON OFF ON ON ON H 充電動作可能 ON ON OFF ON OFF ON ON ON 動作状態 VOUT-VDD MPPT H 充電 UVLO L 定電圧 機能 ENA 端子 モード 端子 MPPT_ENA 入力信号 プリセット出力電圧と MPPT 設定変更方法 設定状態は MPPT_ENA 端子, ENA 端子, S2 端子, S1 端子と S0 端子により制御します。 プリセット出力電圧は定電圧モード時に設定でき、MPPT_ENA = L, ENA = H に設定し、S2 端子, S1 端子と S0 端子により設定します。 MPPT 値は充電モード時に設定でき、MPPT_ENA = H, ENA = H に設定し、S2 端子, S1 端子と S0 端子により 設定します。 Table 10-2 定電圧モード時のプリセット出力電圧設定変更 (MPPT_ENA = L, ENA = H) 入力信号 MPPT_ENA 端子 L ENA 端子 H 制御 S2 端子 S1 端子 S0 端子 プリセット出力電圧(V) L L L L 3.0 L H 3.3 L L H L 3.6 H H 4.1 H H L L 4.5 L H 5.0 H H H L 設定禁止 H H 設定禁止 Table 10-3 充電モード時の MPPT 設定変更 (MPPT_ENA = H, ENA = H) 入力信号 MPPT_ENA 端子 H 18 CONFIDENTIAL ENA 端子 H 制御 S2 端子 S1 端子 S0 端子 MPPT 値 L L L 50% L L H 55% L H L 60% L H H 65% H L L 70% H L H 75% H H L 80% H H H 85% MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t VCC 検出 1, 2 (VCC 検出電圧 1, 2) : VCC 電圧保護 本機能は、定電圧モード (MPPT_ENA = L), 充電モード (MPPT_ENA = H) で動作します。 − 定電圧モード (MPPT_ENA = L) VCC 端子が閾値 (VCCDETH1 = 2.9V) 以上であることを検出し、DC/DC コンバータの動作を開始し ます。また VCC と VOUT 間の内部スイッチを ON にする要因です。 本機能は、ヒステリシスを持ち、VCC 端子が閾値 (VCCDETL1 = 2.6V) 以下であることを検出し、 DC/DC コンバータの動作を停止します。また VCC と VOUT 間の内部スイッチを OFF にする要因で す。 再度、VCC 端子が閾値 (VCCDETH1 = 2.9V) 以上になると、本機能は繰り返します。 − 充電モード (MPPT_ENA = H) VCC 端子が閾値 (VCCDETH2 = 2.6V) 以上であることを検出し、DC/DC コンバータの動作を開始し ます。また VCC と VOUT 間の内部スイッチを ON にする要因です。 本機能は、ヒステリシスを持ち、VCC 端子が閾値 (VCCDETL2 = 2.55V) 以下であることを検出し、 DC/DC コンバータの動作を停止します。また VCC と VOUT 間内部スイッチを OFF する要因です。 再度、VCC 端子が閾値 (VCCDETH2 = 2.6V) 以上になると、本機能は繰り返します。 VOUT 検出 1, 2 (VOUT 検出電圧 1, 2) 本機能は, 定電圧モード (MPPT_ENA = L), 充電モード (MPPT_ENA = H) で動作します。 − 定電圧モード (MPPT_ENA = L) VOUT 端子が閾値 (VOUTDETH1 = 2.9V) 以上であることを検出し、VCC と VOUT 間の内部スイッ チを ON にする要因です。 本機能は、ヒステリシスを持ち、VOUT 端子が閾値 (VOUTDETL1 = 2.6V) 以下であることを検出し、 VCC と VOUT 間の内部スイッチを OFF にする要因です。 再度、VOUT 端子が閾値 (VOUTDETH1 = 2.9V) 以上になると、本機能は繰り返します。 − 充電モード (MPPT_ENA = H) VOUT 端子が閾値 (VOUTDETH2 = 2.6V) 以上であることを検出し、DC/DC コンバータの動作を開 始します。また VCC と VOUT 間の内部スイッチを ON にする要因です。 本機能は、ヒステリシスを持ち、VOUT 端子が閾値 (VOUTDETL2 = 2.55V) 以下であることを検出 し、DC/DC コンバータの動作を停止します。また VCC と VOUT 間の内部スイッチを OFF する要因 です。 再度、VOUT 端子が閾値 (VOUTDETH2 = 2.6V) 以上になると、本機能は繰り返します。 VOUT 検出 3 (VOUT 検出電圧 3) 本機能は、充電モード (MPPT_ENA = H) で動作します。 VOUT 端子が閾値 (VOUTDETH3 = 4V) 以上になると、DC/DC コンバータは動作を停止します。 本機能は、ヒステリシスを持ち、VOUT 端子が閾値 (VOUTDETL3 =3.7V) 以下になると、DC/DC コンバー タは動作を再開します。 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 19 D a t a S h e e t UVLO 本機能は、充電モード (MPPT_ENA = H) で動作します。 DC/DC コンバータが起動し、充電動作が行われている状態で、VDD 端子が閾値(VUVLOL = 0.2V)以下に なると UVLO 機能が働き、DC/DC コンバータは動作を停止します。 その後、VDD 端子が閾値(VUVLOH = 0.3V) 以上になると、DC/DC コンバータは動作を再開します。 以後この動作は繰り返し行います。 VOUT-VDD 電圧逆転監視 本機能は、充電モード (MPPT_ENA = H) で動作します。 VDD 端子が VOUT 端子電圧以上であることを検出し、DC/DC コンバータの動作を停止します。 出力過電流保護 過負荷電流時には、回路を保護するため、電流制限機能を有します。LX 端子の入力電流が、LX ピーク電 流(ILIMIN_A)に達すると出力電圧が垂下し、IC 破壊を防止します。 状態通知 本機能は、MPPT_ENA にかかわらず動作します。 VCC 電圧状態、VOUT 電圧状態、VOUT-VDD 電圧逆転状態は、DET[1:0]信号によって通知されます。 状態通知は Power Good 機能ではありません。 Table 10-4 定電圧モード時の状態通知 (MPPT_ENA = L, ENA = H) 出力信号 状態 DET1 端子 DET0 端子 定電圧モード (MPPT_ENA = L) L L VCC 端子≤ VCC 検出電圧 1 and VOUT 端子≤ VOUT 検出電圧 1 L H VCC 端子≥VCC 検出電圧 1 and VOUT 端子≤ VOUT 検出電圧 1 H L 定電圧動作状態: VCC 端子≥VCC 検出電圧 1 and VOUT 端子≥VOUT 検出電圧 1 H H VCC 端子≤ VCC 検出電圧 1 and VOUT 端子≥VOUT 検出電圧 1 Table 10-5 充電モード時の状態通知 (MPPT_ENA = H, ENA = H) 出力信号 状態 DET1 端子 DET0 端子 充電モード (MPPT_ENA = H) L L VCC 端子≤ VCC 検出電圧 2 and VOUT 端子≤ VOUT 検出電圧 2 L H 異常状態: VOUT と VDD 電圧逆転状態(VOUT <VDD) ( *1) H L 保護停止状態: VOUT が 4V 以上になってから 3.7V に達するまで(*2) H H MPPT 動作状態: VCC 端子≥VCC 検出電圧 2 and VOUT 端子≥VOUT 検出電圧 2 *1: DET[1:0]=[L:L]が優先 *2: DET[1:0]=[L:H]が優先 20 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 11. 応用回路例 定電圧モード Figure 11-1 定電圧モードの応用回路例 (MPPT_ENA = L, ENA = H) L1 4.7µF C1 Solar Cell 10µF LX VST VDD D1 C11 D2 C2 VZ = 6.2V (IZ = 250µA) VCC VZ = 6.2V (IZ = 250µA) VOUT VOUT_S GND MPPT_ENA VCC ENA S0 DET0 VCC or GND S1 DET1 VCC or GND S2 MPPT_OUT January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 1µF C3 10µF Super Cap FB VCC or GND CSH2 47nF CSH1 CSH0 MPPT_IN 21 D a t a S h e e t 充電モード Figure 11-2 充電モードの応用回路例 (MPPT_ENA = H, ENA = H) L1 4.7µF C1 10µF Solar Cell LX VST D1 VDD C11 VZ = 6.2V (IZ = 250µA) VCC D2 C2 VZ = 6.2V (IZ = 250µA) VOUT 10µF C9 MPPT_ENA VCC ENA CONFIDENTIAL 33pF Li-ion Battery FB VCC or GND S0 DET0 VCC or GND S1 DET1 VCC or GND S2 MPPT_OUT CSH2 22 1µF C3 VOUT_S VCC 47nF CSH1 CSH0 C8 C7 C6 C5 C4 47nF 100nF 4.7nF 3.3nF 470nF MPPT_IN R1 R2 100kΩ 100kΩ R3 200kΩ C10 10nF MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 部品表 Table 11-1 部品表 部品番号 値 名称 C1 10μF 容量 C2 1μF 容量 C3 10μF 容量 C4 470nF 容量 C5 3.3nF 容量 C6 4.7nF 容量 C7 100nF 容量 C8 47nF 容量 C9 33pF 容量 C10 10nF 容量 C11 47nF 容量 R1 100kΩ 抵抗 R2 100kΩ 抵抗 R3 200kΩ 抵抗 L1 4.7μH インダクタ D1 VZ=6.2V (LZ=250µA) ツェナーダイオード D2 VZ=6.2V (LZ=250µA) ツェナーダイオード January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 23 D a t a S h e e t 12. アプリケーションノート インダクタ MB39C831 は 4.7µH のインダクタで動作するように設計されています。標準値 4.7µH のインダクタを選択し てください。また、インダクタに流れるピーク電流を許容できる定格電流のインダクタを選定してください。 安定動作状態におけるインダクタのピーク電流 (ILMAX) は、ハーベスターの最大電流 (IINMAX) に応じ、 次式で計算することができます。 ILMAX = IINMAX + VVDD × (VVOUT − VVDD ) 2 × VVOUT × FOSC × L FOSC = 1MHz (標準) ハーベスター (光発電) 光環境発電を行う場合、VDD 入力電圧が 0.3V から 4.75V の間、かつプリセット出力電圧を超えない解放電 圧をもつ太陽電池を使用する必要があります。得られる電力は照度に比例して大きくなる傾向にあります。 太陽電池には、シリコン系では単結晶シリコン, 多結晶シリコン, 薄膜シリコン (アモルファスシリコン) 太陽電池、有機系では色素増感, 有機薄膜太陽電池などがあります。単結晶シリコン太陽電池および多結晶 シリコンは高効率で光を電気エネルギーに変換できます。薄膜シリコン (アモルファスシリコン) は、軽量 で柔軟性があり製造コストが安いという特長があります。色素増感太陽電池は、シリコンを使わず増感色に 電界溶液を用いた電気化学的なセル構造を持つのが特長です。有機薄膜太陽電池は、軽量で柔軟性がありま す。 ハーベスター (温度差発電) 温度差発電は、低温側と高温側の温度差を維持することにより高効率で発電することができます。熱電素子 には、ゼーベック効果を利用したペルチェ素子や、熱電対を直列あるいは並列に接続したサーモパイルがあ ります。 入力・出力容量の見積もり 容量には、積層セラミック容量, 電解容量, 電気二重層容量(EDLC)などがあります。積層セラミック容量は 小型で静電容量が小さいものが多いですが、高い耐電圧特性を有しています。電界容量は数十 µF から数 mF のものがありますが、静電容量が大きくなるにつれて大型になります。また、耐電圧特性も数 V ものが 一般的です。電気二重層容量は数 F の静電容量のものも存在しますが、低い耐電圧特性です。電界容量や電 気二重層容量を使用する場合は耐電圧特性に十分注意してください。また、漏れ電流, 等価直列抵抗, 温度 特性も選択の基準となります。 Table 12-1 容量の製造元 型格/シリーズ名 タイプ, 容量値 EDLC351420-501-2F-50 EDLC, 500mF EDLC082520-500-1F-81 EDLC, 50mF EDLC041720-050-2F-52 EDLC, 5mF Gold capacitor EDLC 製造元 TDK 株式会社 パナソニック株式会社 アプリケーションを動作させるため、ハーベスターで得られたエネルギーを容量に充電する必要があります。 容量のサイズが大きすぎると容量の充電に時間がかかり過ぎ、頻繁にアプリケーションを動作させることが できません。一方、容量が小さすぎると十分なエネルギーが充電できず、アプリケーションが途中停止して しまいます。入力・出力容量の選択はとても重要です。 24 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t まず、アプリケーションの消費エネルギーを計算します。動作電圧、動作電流、動作時間から計算できます。 EAppli. [J] = VAppli. × IAppli. × t Appli. 容量に蓄積できるエネルギーは次式で計算できます。 1 Ec [J] = CV 2 2 容量に蓄積するエネルギーは電圧の 2 乗に比例するため、昇圧 DC/DC コンバータは出力容量を大きくした 方がエネルギー的に有利です。 次式が成立するように Cin と Cout を選定します(Figure 12-1 参照)。η は MB39C831 の効率を示しています。 Figure 13-1 の効率グラフから η が決定できます。 EAppli. ≤ dECin × η + dECout Cin と Cout の利用可能エネルギーである dECin と dECout は、下記のように計算できます。 dECin [J] = 1 Cin(VDD2 − 0.32 ) 2 dECout [J] = 1 Cout(VOUT 2 − VOMIN2 ) 2 Figure 12-1 エナジーハーベスティングのシステム例 VDD Cin Harvester VDD 0.3V 0V VDD 0.3V MB39C831 Efficiency(η) + Available Energy VOUT : VDD input voltage : Min VDD input voltage VOUT VOMIN Cout Appli. 0V Total Energy VOUT VOMIN : Preset output voltage : Min. operating voltage of an application 次に、充電時間の計算方法です。初期充電時間 TInitial は下記の式から計算できます。 TInitial = ECin PHarvester + ECout PHarvester × η ECin と ECout は Cin と Cout の全エネルギーです。計算式は下記です。 ECin [J] = 1 Cin × VDD2 2 1 ECout [J] = Cout × VOUT 2 2 利用可能エネルギーの再充電時間 TRecharge は下記の式から計算できます。初期充電時間より短くなります。 TRecharge = dECin PHarvester + January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL dECout PHarvester × η 25 D a t a S h e e t 13. 特性例 Figure 13-1 特性例: 定電圧モード (MPPT_ENA = L, ENA = H) Line Regulation: VOUT vs VDD o VDD = 0.6V, IOUT = 0A, Ta = 25 C 3.35 Preset output voltage = 3.0V VDD = 0.6V, IOUT = 0A, Ta = 25 C Preset output voltage = 3.3V 3.03 3.33 5.07 3.32 3.31 3.00 0.0 0.5 1.0 1.5 VDD [V] 2.0 2.5 3.30 0.0 3.0 0.5 1.0 Data831001 Load Regulation: VOUT vs IOUT o Ta = 25 C 3.33 Preset output voltage = 3.0V VOUT [V] VDD = 2.8V 3.00 0.1m 1m 0.01 IOUT [A] 0.1 Ta = 25 C 5.06 Preset output voltage = 3.3V 3.31 VDD = 3.1V 3.30 Ta = 25 C 100 Preset output voltage = 3.0V VDD = 2.8V 0.01m Efficiency [%] VDD = 0.6V 0.1m 1m 0.01 IOUT [A] 0.1 0.01m 26 CONFIDENTIAL 0.1m 1m 0.01 Inductor current [A] 0.1 1 Data831007 Data831003 Load Regulation: VOUT vs IOUT o Ta = 25 C Preset output voltage = 5.0V 5.04 VDD = 4.8V 5.03 5.01 1µ 1 Ta = 25 C 100 Preset output voltage = 3.3V VDD = 3.1V 0.1m VDD = 0.6V 40 1m 0.01 IOUT [A] 0.1 1 Data831006 Efficiency vs Inductor current o Ta = 25 C Preset output voltage = 5.0V VDD = 4.8V 80 60 1µ 0.01m Data831005 20 20 5 4 VDD = 0.6V Efficiency vs Inductor current o 80 40 3 VDD [V] 5.02 Data831004 60 0 1µ 2 5.05 3.28 1µ 1 Efficiency vs Inductor current o 80 1 Data831002 3.29 0.01m 5.06 VDD = 0.6V 2.99 2.98 1µ Preset output voltage = 5.0V 5.04 0 3.5 3.0 Load Regulation: VOUT vs IOUT o VDD = 0.6V Efficiency [%] 2.5 3.32 3.01 100 1.5 2.0 VDD [V] VOUT [V] 3.02 VDD = 0.6V, IOUT = 0A, Ta = 25 C 5.05 Efficiency [%] 3.03 VOUT [V] 5.08 3.02 Line Regulation: VOUT vs VDD o 5.09 3.34 3.01 VOUT [V] Line Regulation: VOUT vs VDD o 3.04 VOUT [V] VOUT [V] 3.05 60 VDD = 0.6V 40 20 0.01m 0.1m 1m 0.01 Inductor current [A] 0.1 1 Data831008 0 1µ 0.01m 0.1m 1m 0.01 Inductor current [A] 0.1 1 Data831009 MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t Min. VDD input voltage in start-up vs Temp. 400 VDD = 0V 3.5 Preset output voltage = 3.0V Preset output voltage = 3.6V Preset output voltage = 5.0V IOUT = 10mA, Ta = 25 C 100 in applying 5.0V to VOUT Preset output voltage = 3.0V 90 3.0 IQOUT [µA] 380 VDD [mV] Efficiency vs VDDo IQOUT vs Temp. 4.0 360 340 2.5 in applying 3.6V to VOUT Efficiency [%] 420 2.0 1.5 in applying 3.0V to VOUT 80 70 60 1.0 320 0 20 40 Temp. [oC] 60 0.0 -40 80 85 Data831010 Inductor current in start-up vs VDD 100 Preset output voltage = 3.0V 90 Inductor current in start-up [mA] Inductor current in start-up [mA] 90 -20 80 70 60 50 40 30 20 10 25oC o －40 C 85oC 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 VDD [V] Data831013 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL -20 0 20 40 Temp. [oC] 60 Inductor current in start-up vs VDD 100 Preset output voltage = 3.6V 90 80 70 60 50 40 30 20 40 0.0 80 85 0.5 1.0 Data831011 25oC －40oC 85oC 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 VDD [V] Data831014 Inductor current in start-up [mA] 300 -40 100 50 0.5 80 1.5 2.0 VDD [V] 2.5 3.0 3.5 Data831012 Inductor current in start-up vs VDD Preset output voltage = 5.0V －40oC 25oC 70 60 85oC 50 40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 VDD [V] Data831015 27 D a t a S h e e t 60 50 40 30 20 90 VDD = 0.6V 80 60 50 40 30 20 10 0 3.0V 0 3.0V 3.3V 3.6V 4.1V 4.5V Preset output voltages 5.0V VDD = 2.0V 250 －40oC 25oC 85oC 200 150 100 50 60 50 3.3V 3.6V 4.1V 4.5V Preset output voltages 5.0V Data831019 300 90 Maximum output current vs Preset output voltages －40oC 25oC 85oC VDD = 1.0V 80 70 60 50 40 30 20 10 Data831016 Maximum output current vs Preset output voltages －40 C 25oC 85oC 70 10 100 o Maximum output current [mA] 70 0 3.0V VOUT pin current [µA] －40 C 25oC 85oC Maximum output current vs Preset output voltages 3.3V 3.6V 4.1V 4.5V Preset output voltages 0 3.0V 5.0V Maximum output current vs Preset output voltages VDD = 3.0V 250 －40oC 25oC 85oC 200 150 100 50 0 3.3V 3.6V 4.1V 4.5V Preset output voltages 3.3V Data831017 5.0V Data831020 300 Maximum output current [mA] 80 300 Maximum output current [mA] VDD = 0.3V 100 o Maximum output current [mA] Maximum output current [mA] 90 Maximum output current vs Preset output voltages Maximum output current [mA] 100 3.6V 4.1V 4.5V Preset output voltages 5.0V Data831018 Maximum output current vs VDD Ta = 25oC Preset output voltage = 3.0V 3.3V 3.6V 200 250 150 100 4.1V 4.5V 5.0V 50 0 0 1 2 3 VDD [V] 4 5 Data831021 VOUT pin current vs Preset output voltages VDD = 0.6V, Ta = 25 oC MPPT_ENA = L, ENA = H 40 30 20 10 0 3.3V 28 CONFIDENTIAL 3.6V 4.1V 4.5V Preset output voltages 5.0V Data831022 MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t Figure 13-2 スイッチング波形: 定電圧モード (MPPT_ENA = L, ENA = H) Waveforms : PWM mode Waveforms : PWM mode VDD = 0.6V, L = 4.7µH, IOUT = 10mA VDD = 0.6V, L = 4.7µH, IOUT = 10mA Preset output voltage = 3.3V Preset output voltage = 3.3V VOUT 5mV/DIV AC-COUPLED VOUT 5mV/DIV AC-COUPLED ILX 100mA/DIV ILX 100mA/DIV 1µs/DIV 400ns/DIV Wave831001 Wave831002 Waveforms : PFM mode Waveforms : PFM mode VDD = 0.6V, L = 4.7µH, IOUT = 1mA VDD = 0.6V, L = 4.7µH, IOUT = 1mA Preset output voltage = 3.3V Preset output voltage = 3.3V VOUT 5mV/DIV AC-COUPLED VOUT 5mV/DIV AC-COUPLED ILX 100mA/DIV ILX 100mA/DIV 10µs/DIV 4µs/DIV Wave831003 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL Wave831004 29 D a t a S h e e t Figure 13-3 特性例: 充電モード (MPPT_ENA = H, ENA = H) VOUT pin current [µA] 50 VOUT pin current vs Preset output voltages 6.0 o VDD = 0.6V, Ta = 25 C MPPT_ENA = H, ENA = H 40 30 20 10 0 3.0V VOUT pin current vs VOUT 5.0 VOUT pin current [µA] 60 VDD = 0V, Ta = 25 oC MPPT_ENA = H, ENA = H 4.0 3.0 2.0 1.0 3.3V 3.6V 4.1V 4.5V Preset output voltages 5.0V 0 3.0 3.5 Data831024 4.0 4.5 VOUT [V] 5.0 5.5 Data831025 Figure 13-4 充電モードでの VDD 電圧波形 (MPPT_ENA = H, ENA = H) Waveforms : Charge mode (MPPT mode) Waveforms : Charge mode (MPPT mode) VDD = 0.6V, C5/C6 = 3.3nF/4.7nF, C7/C8 = 100nF/47nF VDD = 0.6V, C5/C6 = 10nF/4.7nF, C7/C8 = 100nF/220nF MPPT setting = 50%, MPPT setting voltage = 0.6V × 50% in applying 3.3V to VOUT VDD 200mV/DIV MPPT setting = 50%, MPPT setting voltage = 0.6V × 50% in applying 3.3V to VOUT VDD 200mV/DIV Measurement of release voltage 600 600 300 300 0 0 Period of 1 cycle 1s/DIV CONFIDENTIAL Period of 1 cycle 1s/DIV Wave831005 30 Measurement of release voltage Wave831006 MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 14. 基板レイアウトの注意点 下記の点に配慮し、レイアウト設計を行ってください。 − スイッチング部品(*1)の接続は極力表層で行い、スルーホールを介しての接続を避けてください。 − スイッチング部品(*1)の GND 端子は直近にスルーホールを設け GND プレーンへ接続してください。 − 出力容量(C3)、IC の VOUT 端子, PGND2 端子で構成されるループには最も気を使い電流ループが小さ くなるよう、これらの部品どうしを近くに配置し、最短で配線してください。 − 入力容量(C1)はインダクタ(L1)の直近に配置してください。 − VST に接続するバイパス容量(C11)は IC の端子に近づけて配置してください。またバイパス容量の GND 端子は直近にスルーホールを設け、GND プレーンへ接続してください。 − VCC に接続するバイパス容量(C2)は IC の端子に近づけて配置してください。またバイパス容量の GND 端子は直近にスルーホールを設け、GND プレーンへ接続してください。 − IC の VOUT_S 端子に接続するフィードバック線は、出力容量(C3)直近から接続してください。 VOUT_S 端子に接続する配線はノイズに敏感です。この配線はスイッチング部品から遠ざけてくださ い。インダクタ周辺またはインダクタ搭載箇所背面には漏れ磁束があります。ノイズに敏感な配線、 部品はインダクタ(またはインダクタ搭載場所背面)から離して配置、配線を行ってください。 *1: スイッチング部品: IC (MB39C831)、入力容量(C1)、インダクタ(L1)、出力容量(C3)。Figure6-1 ブロック ダイアグラムを参照してください。 VCC C2 VOUT LX PGND2 VOUT_S VST PGND1 VDD D1 C11 Figure 14-1 レイアウト設計例 C9 C3 C4-C8 Top Layer R3,R2 R1,C10 Back Layer January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL C1 スルーホール L1 フィードバック線 31 D a t a S h e e t 15. 使用上の注意 最大定格以上の条件に設定しないでください。 最大定格を超えて使用した場合, LSI の永久破壊となることがあります。 また, 通常動作では, 推奨動作条件下で使用することが望ましく, この条件を超えて使用すると LSI の信頼 性に悪影響をおよぼすことがあります。 推奨動作条件でご使用ください。 推奨動作条件は, LSI の正常な動作を保証する推奨値です。 電気的特性の規格値は, 推奨動作条件範囲内および各項目条件欄の条件下において保証されます。 プリント基板のアースラインは, 共通インピーダンスを考慮し設計してください。 静電気対策を行ってください。 − 半導体を入れる容器は, 静電気対策を施した容器か, 導電性の容器をご使用ください。 − 実装後のプリント基板を保管・運搬する場合は, 導電性の袋か, 容器に収納してください。 − 作業台, 工具, 測定機器は, アースを取ってください。 − 作業する人は, 人体とアースの間に 250kΩ~1MΩの抵抗を直列に入れたアースをしてください。 負電圧を印加しないでください。 -0.3 V 以下の負電圧を印加した場合, LSI の寄生トランジスタが動作し誤動作を起こすことがあります。 16. オーダ型格 Table 16-1 オーダ型格 型格 パッケージ プラスチック・40 ピン,QFN MB39C831QN (LCC-40P-M63) 17. 製品捺印 Figure 17-1 製品捺印 MB 3 9 C 8 3 1 E2 インデックス 32 CONFIDENTIAL 鉛フリー表示 MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 18. 製品ラベル Figure 18-1 内装箱製品表示[Q-Pack ラベル(4 × 8.5 インチ)] Ordering Part Number (P)+Part No. ((P)+製品型格) Quantity (数量) Mark lot information (製品捺印ロット) Label spec (ラベル仕様) : Conformable JEDEC (JEDEC基準) Barcode form (バーコード書式) : Code 39 (コード39) January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 33 D a t a S h e e t Figure 18-2 アルミラミネート袋製品表示[2-in-1 ラベル(4 × 8.5 インチ)] Ordering Part Number (P)+Part No. ((P)+製品型格) Mark lot information (製品捺印ロット) Quantity (数量) Caution JEDEC MSL, if available. (JEDEC MSL対応品のみ) 34 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t Figure 18-3 エンボステーピング・リール製品表示[リールラベル(4 × 2.5 インチ)] Ordering Part Number (P)+Part No. ((P)+製品型格) Mark lot information (製品捺印ロット) Quantity (数量) Figure 18-4 エンボステーピング・リール表示[ドライパック＆リールラベル(4 × 2.5 インチ)] Figure 18-5 外装箱製品表示[シッピングラベル(4 × 8.5 インチ)] Quantity(数量) Ordering Part Number : (1P)+Part No. ((1P)+製品型格) January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 35 D a t a S h e e t 19. 推奨実装条件 Table 19-1 推奨実装条件 項目 内容 実装方法 IR (赤外線リフロー), 温風リフロー 連続 3 回 実装回数 保管期間 開梱前 製造後 2 年以内にご使用ください。 開梱～リフロー迄の保管期間 7 日以内 開梱後の保管期間を超えた場 ベーキング (125℃±3℃, 24hrs＋2H/-0H)を実施の上, 7 日以内に処 合(*1) 理願います。ベーキングは 2 回まで可能です。 5～30℃,60%RH 以下 (出来るだけ低湿度) 保管条件 *1: テープ&リール, チューブは耐熱性がありませんので, 耐熱性のあるトレイなどに移し替えてベーキン グしてください。移し替え時にはリードの変形, 静電気破壊を起こさぬよう十分にご注意願います。 Figure 19-1 推奨実装条件 Supplier Tp ≥ Tc User Tp ≤ Tc Tc Tc -5°C Supplier tp User tp Te m p e r a t u r e Tp Max. Ramp Up Rate = 3°C/s Max. Ramp Down Rate = 6°C/s TL Tsmax tp Tc -5°C tL Preheat Area Tsmin ts 25 Time 25°C to Peak Time Table 19-2 推奨実装条件(J-STD-020D) (パッケージ表層温度の測定時) 260℃以下 36 CONFIDENTIAL TL ~ TP: 温度上昇勾配 3℃/s Max. TS: 予備加熱 150 – 200℃, 60 – 120s TP – tP: ピーク温度 260℃以下, 30s 以内 TL – tL: 本加熱 217℃, 60 – 150s TP ~ TL: 冷却温度勾配 6℃/s Max. Time 25°C ~ Peak 8min Max. MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t 20. パッケージ・外形寸法図 プラスチック・QFN, 40 ピン リードピッチ 0.50 mm パッケージ幅× パッケージ長さ 6.00 mm × 6.00 mm 封止方法 プラスチックモールド 取付け高さ 0.90 mm Max. 質量 0.10 g (LCC-40P-M63) プラスチック・QFN, 40 ピン （LCC-40P-M63） 4.50±0.10 (.177±.004) 6.00±0.10 (.236±.004) INDEX AREA 6.00±0.10 (.236±.004) 0.25±0.05 (.010±.002) 4.50±0.10 (.177±.004) 0.45 (.017) 1PIN INDEX R0.20(R.008) 0.50(.020) (TYP) 0.40±0.05 (.016±.002) +.0006 0.035 +0.015 -0.035 (.0014 -.0014 ) (0.20(.008)) 0.85±0.05 (.033±.002) C 2013 FUJITSU SEMICONDUCTOR LIMITED HMbC40-63Sc-1-1 単位：mm （inches） 注意：括弧内の値は参考値です。 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 37 D a t a S h e e t 21. 主な変更内容 ページ 場所 変更箇所 Preliminary 1.0 [May 29, 2013] - - 初版 Revision 1.0 [November 18, 2013] 8 6.ブロックダイヤグラム 容量追加 9 7.絶対最大定格 許容損失仕様決定, 許容損失グラフ追加 表をシステム全般と昇圧 DC/DC コンバータに分割 11, 12 9.電気的特性 条件に ENA=H を追加 入力電源電流の条件を変更 14 16 18 19, 20 10.機能仕様 説明文追加 10.3 MPPT 制御 10.4 機能説明 「モードによらず」から「充電モードにて」に変更 UVLO 11.特性例 代表特性追加 12.応用回路例 D2, C11 を追加 回路図 21 部品表 D2, C11 を追加 23 14.オーダ型格 EVB の型格追加 24 15.製品捺印 新規追加 25 16.製品ラベル 新規追加 26 17.推奨実装条件 新規追加 - - 社名変更および記述フォーマットの変換 Revision 2.0 [August 29, 2014] 11, 12 15 17 19 9. 電気的特性 Table9-1, Table9-2 10.2 動作/停止シーケンス Figure 10-1 10.2 動作/停止シーケンス Figure 10-2 電気的特性の Table を定電圧モードと充電モードに分割 MPPT_ENA, ENA, DET1 と DET0 シーケンスを追加 MPPT_ENA, ENA, DET1 と DET0 シーケンスを追加 10.4 機能説明 プリセット出力電圧と MPPT 設定の Table をプリセット出力電圧設定と Table 10-2, Table 10-3 MPPT 設定に分割 10.4 機能説明 21 状態通知 状態通知の Table を定電圧モードと充電モードに分割 Table 10-4, Table 10-5 25, 26 12. アプリケーションノート 「12. アプリケーションノート」を追加 27~31 13. 特性例 「13. 特性例」のグラフを追加 14. 基板レイアウトの注意点 「14. 基板レイアウトの注意点」を追加 18. 製品ラベル 「18. 製品ラベル」を変更 32 36~39 Revision 3.0 [October 10, 2014] 3 14, 16 16 21 1 概要 10.2 動作/停止シーケンス機能説明 定電圧モード, 充電モード 10.2 動作/停止シーケンス機能説明 充電モード 10.4 機能説明 状態通知 38 CONFIDENTIAL 文章中の記載を変更 (MPPT)→(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 誤記を修正 HPPT_ENA → MPPT_ENA 誤記を修正 MPPT_ENA = L, ENA = H → MPPT_ENA = H, ENA = H 以下の文章を追加 「状態通知は Power Good 機能ではありません。」 MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015 D a t a S h e e t ページ 24 26 場所 11 応用回路例 Table 11-1 12. アプリケーションノート 変更箇所 部品番号: C6 の値を修正 4.7pF → 4.7nF 「Figure 12-1 パワーゲーティングを用いた例」に注釈を追加 Revision 4.0 7 11 12 12 13 14, 15 16, 17 18~20 5. 端子機能説明 9. 電気的特性 9.1 定電圧モード電気的特性 9. 電気的特性 9.2 充電モード電気的特性 9. 電気的特性 9.3 昇圧 DC/DC コンバータ電気的特性 10. 機能仕様 10.1 動作概要 10. 機能仕様 10.2 起動/停止シーケンス 10. 機能仕様 10.3 MPPT 制御 10. 機能仕様 10.4 機能説明 「Table 5-1 端子機能説明」の全 N.C.端子の機能説明に追記 「未接続端子」→「未接続端子(オープンにしてください)」 「Table 9-1 定電圧モード電気的特性」の項目名を変更 「入力電流源」→「消費電流 1」 「消費電流」→「消費電流 2」 「Table 9-2 充電モード電気的特性」の項目名を変更 「消費電流」→「消費電流 2」 「Table 9-2 充電モード電気的特性」の「入力電源電流」の項目を削除 注釈「*2」を削除 「10.1 動作概要」の内容を更新 「10.2 起動/停止シーケンス」の内容を更新 「10.3 MPPT 制御」の内容を更新 「10.4 機能説明」の内容を更新 インダクタの項目に最大電流の算出式を追加 24, 25 12. アプリケーションノート 「Table 12-1 容量の製造元」を追加 「Figure 12-1」のパワーゲーティングに関する説明を削除 「13.特性例」の内容を更新 26~30 13.特性例 「Figure 13-1 特性例」で効率グラフの差し替え 16. オーダ型格 「Table 16-2 EVB オーダ型格」を削除 「Efficiency vs IOUT」→「Efficiency vs Inductor current」 32 January 30, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-J CONFIDENTIAL 39 D a t a S h e e t 免責事項 本資料に記載された製品は、通常の産業用, 一般事務用, パーソナル用, 家庭用などの一般的用途 (ただし、用途の限定はあ りません) に使用されることを意図して設計・製造されています。(1) 極めて高度な安全性が要求され、仮に当該安全性が 確保されない場合、社会的に重大な影響を与えかつ直接生命・身体に対する重大な危険性を伴う用途 (原子力施設における 核反応制御, 航空機自動飛行制御, 航空交通管制, 大量輸送システムにおける運行制御, 生命維持のための医療機器, 兵器シ ステムにおけるミサイル発射制御等をいう) 、ならびに(2) 極めて高い信頼性が要求される用途 (海底中継器, 宇宙衛星等を いう) に使用されるよう設計・製造されたものではありません。上記の製品の使用法によって惹起されたいかなる請求また は損害についても、Spansion は、お客様または第三者、あるいはその両方に対して責任を一切負いません。半導体デバイス はある確率で故障が発生します。当社半導体デバイスが故障しても、結果的に人身事故, 火災事故, 社会的な損害を生じさ せないよう、お客様において、装置の冗長設計, 延焼対策設計, 過電流防止対策設計, 誤動作防止設計などの安全設計をお願 いします。本資料に記載された製品が、外国為替及び外国貿易法、米国輸出管理関連法規などの規制に基づき規制されてい る製品または技術に該当する場合には、本製品の輸出に際して、同法に基づく許可が必要となります。 商標および注記 このドキュメントは、断りなく変更される場合があります。本資料には Spansion が開発中の Spansion 製品に関する情報が 記載されている場合があります。Spansion は、それらの製品に対し、予告なしに仕様を変更したり、開発を中止したりする 権利を有します。このドキュメントに含まれる情報は、現状のまま、保証なしに提供されるものであり、その正確性, 完全 性, 実施可能性および特定の目的に対する適合性やその市場性および他者の権利を侵害しない事を保証するものでなく、ま た、明示, 黙示または法定されているあらゆる保証をするものでもありません。Spansion は、このドキュメントに含まれる 情報を使用することにより発生したいかなる損害に対しても責任を一切負いません。 Copyright © 2013-2015 Spansion All rights reserved. 商標：Spansion®, Spansion ロゴ (図形マーク), MirrorBit®, MirrorBit® Eclipse™, ORNAND™, Easy DesignSim™, Traveo™ 及びこれ らの組合せは、米国・日本ほか諸外国における Spansion LLC の商標です。第三者の社名・製品名等の記載はここでは情報 提供を目的として表記したものであり、各権利者の商標もしくは登録商標となっている場合があります。 40 CONFIDENTIAL MB39C831_DS405-00014-4v0-J, January 30, 2015