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。 富士通マイクロエレクトロニクス DS04–27208-4a DATA SHEET ASSP 電源用 BIPOLAR スイッチングレギュレータ・コントローラ 4 ch. 高精度 , 高周波対応 MB3785A ■ 概 要 MB3785A は , PWM 方式の高精度 , 高周波対応の 4 チャネル・スイッチングレギュレータ・コントロール IC です。4 チャ ネルとも出力方式が降圧・昇圧・反転の 3 とおりの設定ができます。第 3・第 4 チャネルは DC モータコントローラに適して います。 三角波発振回路は , CR 発振方式のほか , セラミック発振子にも対応しています。 ■ 特 長 ・ 動作電源電圧範囲が広い : 4.5 V ∼ 18 V ・ 消費電流が少ない 動作時 : 6 mA ［標準値］ スタンバイ時 : 10 µA 以下 ・ 高精度基準電圧回路内蔵 : 2.50 V ±1％ ・ 発振回路 高周波発振可能 : 100 kHz ∼ 1MHz セラミック発振子対応可能 ・ 誤差増幅器の入力範囲が広い : −0.2 V ∼ VCC − 1.8 V ・ タイマ・ラッチ式短絡検出回路内蔵 ・ 出力回路 PNP トランジスタ用ドライブ出力は , トーテムポール形式でオン電流値 , オフ電流値を独立に設定可能 ・ 全デューティ範囲で休止期間が調整可能 ・ スタンバイ機能 , 出力コントロール機能内蔵 ・ 高密度実装可能 : パッケージ LQFP-48P ■ パッケージ プラスチック・LQFP, 48 ピン (FPT-48P-M05) Copyright©2003-2008 FUJITSU MICROELECTRONICS LIMITED All rights reserved 2003.8 MB3785A ■ 端子配列図 (TOP VIEW) OUT1 Cb1 VCC2 VE1 48 47 OUT2 46 45 GND VE3 VE2 44 OUT3 42 OUT4 1 37 36 Ca4 Cb2 2 35 Cb3 Ca2 3 34 Ca3 DTC1 4 33 DTC4 FB1 5 32 FB4 −IN1 (E) 6 31 −IN4 (E) +IN1 (E) 7 30 +IN4 (E) −IN1 (C) 8 29 −IN4 (C) DTC2 9 28 DTC3 FB2 10 27 FB3 −IN2 (E) 11 26 −IN3 (E) +IN2 (E) 12 25 +IN3 (E) 13 14 15 16 17 −IN2(C) OSCOUT OSCIN RT CT 18 19 VREF VCC1 20 40 21 39 22 38 23 24 CTL2 SCP CTL1 CTL3 −IN3 (C) (FPT-48P-M05) ( 注意 ) 端子記号の括弧内の英文字は , 次の回路の入力端子を示しています。 (C)：コンパレータ (E)：誤差アンプ 2 Cb4 Ca1 43 41 VE4 MB3785A ■ 端子機能説明 端子番号 第 1 チ ャ ネ ル 第 2 チ ャ ネ ル 第 3 チ ャ ネ ル 端子記号 I/O 端 子 機 能 説 明 1 Ca1 ⎯ 48 Cb1 ⎯ 第 1 チャネル出力トランジスタ OFF 電流設定用端子です。 Ca1 端子と Cb1 端子の間にコンデンサを接続して , 出力トランジスタ OFF 電流を設 定します。 7 +IN1 (E) I 第 1 チャネル・誤差アンプ非反転入力端子です。 6 −IN1 (E) I 第 1 チャネル・誤差アンプ反転入力端子です。 5 FB1 O 第 1 チャネル・誤差アンプ出力端子です。 8 −IN1 (C) I 第 1 チャネル・コンパレータ反転入力端子です。 4 DTC1 I 第 1 チャネル・休止期間設定端子 (Dead Time Control) です。 47 VE1 I 第 1 チャネル出力電流設定端子です。 46 OUT1 O 第 1 チャネル・トーテムポール形式出力端子です。 3 Ca2 ⎯ 2 Cb2 ⎯ 第 2 チャネル出力トランジスタ OFF 電流設定用端子です。 Ca2 端子と Cb2 端子の間にコンデンサを接続して , 出力トランジスタ OFF 電流を設 定します。 12 +IN2 (E) I 第 2 チャネル・誤差アンプ非反転入力端子です。 11 −IN2 (E) I 第 2 チャネル・誤差アンプ反転入力端子です。 10 FB2 O 第 2 チャネル・誤差アンプ出力端子です。 13 −IN2 (C) I 第 2 チャネル・コンパレータ反転入力端子です。 9 DTC2 I 第 2 チャネル・休止期間設定端子 (Dead Time Control) です。 43 VE2 I 第 2 チャネル出力電流設定端子です。 44 OUT2 O 第 2 チャネル・トーテムポール形式出力端子です。 34 Ca3 ⎯ 35 Cb3 ⎯ 第 3 チャネル出力トランジスタ OFF 電流設定用端子です。 Ca3 端子と Cb3 端子の間にコンデンサを接続して , 出力トランジスタ OFF 電流を設 定します。 25 +IN3 (E) I 第 3 チャネル・誤差アンプ非反転入力端子です。 26 −IN3 (E) I 第 3 チャネル・誤差アンプ反転入力端子です。 27 FB3 O 第 3 チャネル・誤差アンプ出力端子です。 24 −IN3 (C) I 第 3 チャネル・コンパレータ反転入力端子です。 28 DTC3 I 第 3 チャネル・休止期間設定端子 (Dead Time Control) です。 41 VE3 I 第 3 チャネル出力電流設定端子です。 40 OUT3 O 第 3 チャネル・トーテムポール形式出力端子です。 （続く） 3 MB3785A （続き） 端子番号 第 4 チ ャ ネ ル 三 角 波 発 振 回 路 電 源 回 路 制 端子記号 I/O 端 子 機 能 説 明 36 Ca4 ⎯ 37 Cb4 ⎯ 第 4 チャネル出力トランジスタ OFF 電流設定用端子です。 Ca4 端子と Cb4 端子の間にコンデンサを接続して , 出力トランジスタ OFF 電流を設 定します。 30 +IN4 (E) I 第 4 チャネル・誤差アンプ非反転入力端子です。 31 −IN4 (E) I 第 4 チャネル・誤差アンプ反転入力端子です。 32 FB4 O 第 4 チャネル・誤差アンプ出力端子です。 29 −IN4 (C) I 第 4 チャネル・コンパレータ反転入力端子です。 33 DTC4 I 第 4 チャネル・休止期間設定端子 (Dead Time Control) です。 38 VE4 I 第 4 チャネル出力電流設定端子です。 39 OUT4 O 第 4 チャネル・トーテムポール形式出力端子です。 14 OSCIN ⎯ 15 OSCOUT ⎯ 16 RT ⎯ 三角波周波数設定用抵抗接続端子です。 17 CT ⎯ 三角波周波数設定用容量接続端子です。 18 VCC1 ⎯ 基準電源・制御回路の電源端子です。 45 VCC2 ⎯ 出力回路の電源端子です。 42 GND ⎯ 接地端子です。 19 VREF O 基準電圧出力端子です。 23 SCP 20 CTL1 短絡保護回路用容量接続端子 (Short Circuit Protection) です。 I 電源 , 第 1 チャネル制御端子です。 “H”レベル : 電源 , 第 1 チャネルが動作状態 “L”レベル : スタンバイ状態 I 第 2 チャネル制御端子です。 CTL1 端子 = “H”レベルの場合 “H”レベル : 第 2 チャネルが動作状態 “L”レベル : 第 2 チャネルが OFF 状態 I 第 3, 第 4 チャネル制御端子です。 CTL1 端子＝“H”レベルの場合 “H”レベル : 第 3, 第 4 チャネルが動作状態 “L”レベル : 第 3, 第 4 チャネルが OFF 状態 御 21 CTL2 回 路 22 4 CTL3 セラミック発振子用接続端子です。 MB3785A ■ ブロックダイヤグラム Ca1 1 第 1 チャネル 誤差アンプ 1 +IN1(E) 7 + −IN1(E) 6 − FB1 5 VREF −IN1 (C) 8 DTC1 4 48 PWM コンパレータ 1 − − + + コンパレータ 1 + − OFF 電流設定 VREF − 2.5 V 12 + −IN2 (E) 11 − FB2 10 VREF −IN2 (C) 13 DTC2 9 + PWM コンパレータ 2 − − + + − コンパレータ 2 −IN3 (E) 26 − FB3 27 0.6 V −IN3 (C) 24 DTC3 28 + VREF PWM コンパレータ 3 + + − 100 Ω 30 + −IN4 (E) 31 − FB4 32 DTC4 33 + コンパレータ 3 OUT2 43 VE2 35 Ca3 Cb3 40 OUT3 41 VE3 Ca4 37 PWM コンパレータ 4 + + − 100 Ω コンパレータ 4 Cb4 OFF 電流設定 39 − − − − + OUT4 38 VE4 22 CTL2 CTL3 18 VCC1 20 CTL1 21 2.1 V − −1.9 V − 23 44 36 2.5 V 1 µA Ca2 Cb2 − SCP コンパレータ SCP 2 OFF 電流設定 2.5 V 0.6 V VE1 − +IN4 (E) 29 47 34 第 4 チャネル 誤差アンプ 4 −IN4 (C) OUT1 OFF 電流設定 2.5 V + 46 2V DTC コンパレータ 2 − 25 VCC2 3 第 3 チャネル 誤差アンプ 3 +IN3 (E) 45 2V DTC コンパレータ 1 第 2 チャネル 誤差アンプ 2 +IN2 (E) Cb1 DTC コン パレータ 3 VREF S R ラッチ + −1.3 V 1.2 V 低入力電圧時 保護回路 基準 電圧 電源チャネル 電源 ON/OFF 回路 三角波発振回路 2.5 V 14 OSCIN 15 16 RT 17 CT 19 42 VREF GND OSCOUT セラミック発振子 5 MB3785A ■ 機能説明 1. スイッチング・レギュレータ機能 (1) 基準電圧回路 基準電圧回路は , 電源端子 (18 ピン ) より供給される電圧により温度補償された基準電圧 ( ≒ 2.50 V) を発生し , IC 内部 回路の動作電源として使用されています。 また , 基準電圧は VREF 端子 (19 ピン ) より外部に取り出すことができます。 (2) 三角波発振回路 CT 端子 (17 ピン ), RT 端子 (16 ピン ) にそれぞれタイミング用のコンデンサおよび抵抗を接続することにより , 任意の三 角波発振波形を発生できます。また , 14 ピン , 15 ピンの端子に接続したセラミック発振子で発振させることもできます。 この波形の振幅は 1.3 V ∼ 1.9 V で , IC 内部の PWM コンパレータに入力されるとともに CT 端子 (17 ピン ) より外部に 取り出すこともできます。 (3) 誤差アンプ 誤差アンプは , スイッチングレギュレータの出力電圧を検出し PWM 制御信号を出力するアンプです。同相入力電圧範 囲が −0.2 V ∼ VCC − 1.8 V と広く , 外部電源からの設定が容易で , DC モータスピードコントロールシステムなどへの応用 が可能です。 また , 誤差アンプの出力端子より反転入力端子への帰還抵抗および容量を接続することにより , 任意のループゲインを 設定することができ , スイッチングレギュレータのトータル位相補償がより安定にできます。 (4) PWM コンパレータ ・第 1, 第 2 チャネル 2 つの反転入力と 1 つの非反転入力を持つ電圧比較器で , 入力電圧に応じて出力パルスのオン時間をコントロールする 電圧 − パルス幅変換器です。 発振器からの三角波が , 誤差アンプ出力電圧と DTC 端子電圧のいずれよりも高い期間に出力トランジスタをオンさせ ます。 ・第 3, 第 4 チャネル 1 つの反転入力と 2 つの非反転入力を持つ電圧比較器で , 入力電圧に応じて出力パルスのオン時間をコントロールする 電圧 − パルス幅変換器です。 発振器からの三角波が , 誤差アンプ出力電圧と DTC 端子電圧のいずれよりも低い期間に出力トランジスタをオンさせ ます。 また , 4 つのチャネルは , DTC 端子を使用して , ソフトスタート機能を設けることができます。 (5) 出力回路 出力回路は , トーテムポール形式で構成しており , PNP トランジスタ駆動方式で , 最大 30 mA まで駆動することができ ます。 6 MB3785A 2. チャネルコントロール機能 MB3785A は , 4 チャネルの電源回路を独立して制御できます。 CTL1端子(20ピン), CTL2端子(21ピン), CTL3端子(22ピン)の電圧レベルで, 各チャネルの回路のオン, オフを設定します。 表 1 各チャネルのオン , オフ設定条件 CTL 端子の電圧レベル CTL1 CTL2 チャネルのオン , オフ状態 CTL3 電源回路 第 1 チャネル 第 2 チャネル ON H ON H L OFF ON H H ON OFF L L L 第 3・4 チャネル × OFF ＊ スタンバイ状態 ＊：スタンバイ状態の電源電流値は 10 µA 以下です。 3. 保護機能 (1) タイマラッチ式短絡保護回路 SCP コンパレータは , 出力短絡検出用の各コンパレータの出力電圧レベルを検知し , 少なくとも 1 つのコンパレータ出 力電圧レベルが 2.1 V 以上になるとタイマ回路が動作し , SCP 端子 (23 ピン ) に外付けされたプロテクションイネーブル 用コンデンサの充電を始めます。 コンデンサの電圧がトランジスタのベース・エミッタ接合電圧 : VBE ( ≒ 0.65 V) に昇圧するまでに , コンパレータの出力 電圧レベルが正常な電圧レベルに復帰しないとき , ラッチ回路が動作し出力トランジスタをオフと同時に休止期間を 100% にします。 保護回路が作動したときは , 電源を再投入すればリセットできます。 (2) 低入力電圧時誤動作防止回路 電源投入時の過渡状態や電源電圧の瞬時低下は , コントロール IC の誤動作を誘起し , システムの破壊もしくは劣化を生 じさせます。低入力電圧時誤動作防止回路は電源電圧レベルに従って内部基準電圧レベルを検出し , ラッチ回路をリセッ トすることにより出力トランジスタをオフし休止期間を100%にするとともに, SCP端子(23 ピン)を“L”レベルに保ちます。 電源電圧が低入力電圧時誤動作防止回路のスレッショルド電圧以上になれば復帰します。 7 MB3785A ■ 絶対最大定格 (Ta = +25 °C) 定 格 値 項 目 記 号 条 件 単 位 最小 最大 電源電圧 VCC ⎯ ⎯ 20 コントロール入力電圧 VICTL ⎯ ⎯ 20 許容損失 PD Ta ≤ +25 °C ⎯ 動作周囲温度 TOP ⎯ −30 +85 °C 保存温度 Tstg ⎯ −55 +125 °C 550 V V ＊ mW ＊：4 cm 角の両面エポキシ基板に実装した場合のデータです。 ＜注意事項＞ 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。 ■ 推奨動作条件 (Ta = +25 °C) 規 格 値 項 目 記 号 条 件 単 位 最 小 標 準 最 大 VCC ⎯ 4.5 6.0 18 V 誤差アンプ入力電圧 VI ⎯ −0.2 ⎯ VCC − 1.8 V コンパレータ入力電圧 VI ⎯ −0.2 ⎯ VCC V コントロール入力電圧 VICTL ⎯ −0.2 ⎯ 18 V 出力電流 IO ⎯ 3.0 ⎯ 30 mA タイミング容量 CT ⎯ 68 ⎯ 1500 pF タイミング抵抗 RT ⎯ 5.1 ⎯ 100 kΩ 発振周波数 fOSC ⎯ 100 500 1000 kHz 動作周囲温度 TOP ⎯ −30 25 85 °C 電源電圧＊ ＊：出力シンク電流の定電流動作を除く場合 , 推奨電源電圧の最小値は 3.6 V です。 ＜注意事項＞ 推奨動作条件は , 半導体デバイスの正常な動作を保証する条件です。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。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。 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。記載され ている以外の条件での使用をお考えの場合は , 必ず事前に当社営業担当部門までご相談ください。 8 MB3785A ■ 電気的特性 (VCC = 6 V, Ta = +25 °C) 規 格 値 項 目 基 準 電 圧 部 出力電圧温度変動率 VREF ∆VREF/VREF 条 件 単位 最小 標準 最大 2.475 2.500 2.525 V Ta = −30°C ∼ +85 °C −2 ±0.2 2 % IOR = −1mA 入力安定度 Line VCC = 3.6 V ∼ 18 V −10 −2 10 mV 負荷安定度 Load IOR = −0.1 mA ∼ −1 mA −10 −3 10 mV VREF = 2 V −25 −8 −3 mA 短絡時出力電流 IOS VtH ⎯ ⎯ 2.72 ⎯ V VtL ⎯ ⎯ 2.60 ⎯ V VHYS ⎯ 80 120 ⎯ mV リセット電圧 (VCC) VR ⎯ 1.5 1.9 ⎯ V １ 入力スレッショルド電圧 CH / 入力バイアス電流 2 CH 入力電圧範囲 Vth ⎯ 2.45 2.50 2.55 V −200 −100 ⎯ nA VI ⎯ −0.2 ⎯ VCC V 3 入力オフセット電圧 CH / 入力バイアス電流 4 CH 同相入力電圧範囲 VIO ⎯ 0.58 0.65 0.72 V −200 −100 ⎯ nA VICM −0.2 ⎯ VCC − 1.8 V スレッショルド電圧 VtPC 0.60 0.65 0.70 V 入力スタンバイ電圧 VSTB ⎯ ⎯ 50 100 mV 入力ラッチ電圧 VI ⎯ ⎯ 50 100 mV 入力ソース電流 IIbpc ⎯ −1.4 −1.0 −0.6 µA 発振周波数 fOSC CT = 300 pF, RT = 6.2 kΩ 450 500 550 kHz 低防 電 圧止 時 誤回 動 作路 短 絡 検 知 コ ン パ レ ｜ タ 基準電圧 記 号 短 絡 検 知 部 発 振 回 路 部 誤 差 ア ン プ 休第 止1 期・ 間第 調2 整チ 回ャ 路ネ 部ル スレッショルド電圧 ヒステリシス幅 IIB IIB VI = 0 V VI = 0 V ⎯ 周波数電圧変動率 ∆f/fdV VCC = 3.6 V ∼ 18 V ⎯ ±1 ⎯ % 周波数温度変動率 ∆f/fdT Ta = −30°C ∼ +85 °C −4 ⎯ 4 % 入力オフセット電圧 VIO VFB = 1.6 V −10 ⎯ 10 mV 入力バイアス電流 IIB VFB = 1.6 V −200 −100 ⎯ nA 同相入力電圧範囲 VICM ⎯ −0.2 ⎯ VCC − 1.8 V 電圧利得 AV ⎯ 60 100 ⎯ dB 周波数帯域幅 BW AV = 0 dB ⎯ 800 ⎯ kHz Vt0 デューティサイクル = 0% ⎯ 1.9 2.25 V Vt100 デューティサイクル = 100% 1.05 1.3 ⎯ V 入力バイアス電流 IIbdt Vdt = 2.3 V ⎯ 0.1 0.5 µA ラッチモード・ソース 電流 IIdt Vdt = 1.5 V ⎯ −500 −80 µA ラッチ入力電圧 VIdt Idt = −40 µA VREF − 0.3 2.4 ⎯ V 入力スレッショルド電圧 （続く） 9 MB3785A （続き） (VCC = 6 V, Ta = +25 °C) 規 格 値 項 目 休第 止3 期・ 間第 調4 整チ 回ャ 路ネ 部ル コ ン ト ロ ｜ ル 部 出 力 部 全 デ バ イ ス 10 記 号 条 件 単位 最小 標準 最大 Vt0 デューティサイクル = 0% 1.05 1.3 ⎯ V Vt100 デューティサイクル = 100% ⎯ 1.9 2.25 V 入力バイアス電流 IIbdt Vdt = 2.3 V ⎯ 0.1 0.5 µA ラッチモード・ソース 電流 IIdt Vdt = 1.5 V 80 500 ⎯ µA ラッチ入力電圧 VIdt Idt = +40 µA ⎯ 0.2 0.3 V スレッショルド電圧 Vth 0.7 1.4 2.1 V 入力スレッショルド電圧 入力電流 ⎯ IIH VCTL = 5 V ⎯ 100 200 µA IIL VCTL = 0 V −10 ⎯ 10 µA ⎯ −40 ⎯ mA ⎯ ソース電流 IO シンク電流 IO RE = 82 Ω 18 30 42 mA 出力リーク電流 ILO VO = 18 V ⎯ ⎯ 20 µA スタンバイ電流 ICC0 ⎯ ⎯ 0 10 µA 出力 OFF 時電源電流 ICC ⎯ ⎯ 6 8.6 mA MB3785A ■ 標準特性曲線 電源電流 − 電源電圧特性 Ta = +25°C 10 8 Ta=+25°C 5 CTL1 = 6 V 基準電圧 VREF (V) 電源電流 ICC (mA) 基準電圧 − 電源電圧特性 6 CTL1, 2 = 6 V, CTL1, 2, 3 = 6 V 4 2 4 3 2 1 0 0 0 4 8 12 16 0 20 4 8 12 16 20 電源電圧 VCC (V) 電源電圧 VCC (V) 基準電圧 − 周囲温度特性 基準電圧 , 出力電流設定端子電圧 − 電源電圧特性 2.56 4 基準電圧 VREF (V) 4 VREF 3 3 2 2 VE 1 1 2.52 2.50 2.48 2.46 2.44 0 1 0 2 3 4 5 −60 電源電圧 VCC (V) 3.0 −40 −20 0 20 40 60 80 100 周囲温度 Ta (°C) コントロール電流 − コントロール電圧特性 基準電圧 − コントロール電圧特性 VCC = 6V Ta = +25°C 500 コントロール電圧 ICTL1 (µA) VCC = 6 V Ta = +25°C 2.8 基準電圧 VREF (V) VCC = 6 V VCTL1, 2, 3 = 6 V IOR = −1 mA 2.54 基準電圧 VREF (V) 5 Ta = +25°C 出力電流設定端子電圧 VE (V) 5 2.6 2.4 2.2 400 300 200 100 0 2.0 0 1 2 3 4 コントロール電圧 VCTL1 (V) 5 0 4 8 12 16 20 コントロール電圧 VCTL1 (V) （続く） 11 MB3785A （続き） 三角波最大振幅電圧 − タイミング容量特性 三角波周波数 − タイミング抵抗特性 5M VCC = 6 V RT = 10 kΩ Ta = +25° C 2.2 2.0 VCC = 6 V Ta = +25°C 1M 500 k 1.8 1.6 1.4 三角波周波数 三角波最大振幅電圧 VMAX (V) 2.4 1.2 1.0 0.8 50 102 5 × 102 103 5 × 103 104 5 × 104 105 100 k 50 k C T = 68 pF C T = 150 pF 10 k C T = 300 pF 5k C T = 1500 pF タイミング容量 CT (pF) C T= 15000 pF 1k 5 k 10k 50 k 100 k 500 k 1 M タイミング抵抗 RT (Ω) 三角波周期 − タイミング容量特性 デューティ− 三角波周波数特性 100 VCC = 6 V RT = 10 kΩ Ta = +25°C 100 80 デューティ Dtr (%) 三角波周期 TOSC (µs) 50 10 5 1 VCC = 6 V VDT = 1.6 V Ta = +25°C 第 1 チャネル 60 40 20 0 0.5 5k 0.2 10 102 5 × 102 103 5 × 103 104 10k 5 × 104 50 k 100 k 500 k 1 M 三角波周波数 (Hz) タイミング容量 CT (pF) 三角波周波数変動率 − 周囲温度特性 ( セラミック発振子を使用する場合 ) 三角波周波数変動率 − 周囲温度特性 ( セラミック発振子を使用しない場合 ) 10 三角波周波数変動率 (%) 三角波周波数変動率 (%) 10 VCC = 6 V fOSC = 460 kHz (RT = 6.8 kΩ, CT = 280 pF) 5 0 −5 −10 −40 −20 0 −5 −10 0 20 40 周囲温度 Ta (°C) 60 80 100 VCC = 6 V fOSC = 450 kHz (RT = 8.5 kΩ, CT = 250 pF) 5 −40 −20 0 20 40 60 80 100 周囲温度 Ta (°C) （続く） 12 MB3785A （続き） 利得ー周波数特性および位相ー周波数特性 20 180 90 AV φ −20 −90 −−80 −40 1k 10 k 100 k 1M 10 M 周波数 f (Hz) 位相 φ (deg) 0 0 誤差アンプ最大出力電圧振幅 (V) Ta = +25°C 40 利得 AV (dB) 誤差アンプ最大出力電圧振幅 − 周波数特性 3.0 VCC = 6 V Ta = +25°C 第 1 チャネル 2.0 1.0 0 100 500 1 k 5 k 10 k 50 k 100 k 500 k 1 M 周波数 fOSC (Hz) ・利得 − 周波数特性および位相 − 周波数特性の測定回路 2.5 V 2.5 V 4.7 kΩ 4.7 kΩ 240 kΩ − IN 10 µF − + + 4.7 kΩ 4.7 kΩ OUT 誤差アンプ 消費電力 − 周囲温度特性 消費電力 PD(mW) 1000 800 600 550 LQFP 400 200 0 −30 −20 0 20 40 60 80 100 周囲温度 Ta (°C) 13 MB3785A ■ 出力電圧の設定方法 1. 第 1，2 チャネルの接続方法 : 出力電圧 (VO) は正の場合 VREF VOUT+ R VO+ = – R1 VREF 2 × R2 (R1 + R2) + – R R2 RNF 2. 第 1，2 チャネルの接続方法 : 出力電圧 (VO) が負の場合 VREF VO– = – R R1 + – R R2 RNF VOUT– 14 VREF 2 × R1 (R1 + R2) + VREF MB3785A 3. 第 3，4 チャネルの接続方法 : 出力電圧 (VO) は正の場合 VREF VOUT R VO+ = R1 VREF 2 × R2 (R1 + R2) + – R R2 RNF 4. 第 3，4 チャネルの接続方法 : 出力電圧 (VO) が負の場合 VREF VO– = – R VREF 2 × R1 (R1 + R2) + VREF R1 + – R R2 RNF VOUT– 15 MB3785A ■ 出力電流の設定方法 出力回路はトーテムポール形式で構成されており , 図 2 で示すように出力電流波形は , オン電流値は定電流設定 , オフ 電流値は時定数設定となっています。なお , それぞれの出力電流は , 次式にて設定します。 E ・オン電流 = 2.5/R［A］ ( 出力電流設定端子電圧 : VE ≒ 2.5 V) ・オフ電流時定数 CB ≒値に比例 ドライブ Tr オン電流 オフ電流 CB 0 オフ電流 出力電流 オフ電流 設定部 オン電流 RE t VE 図 1 第 1 ∼ 第 4 チャネル出力回路 図 2 出力電流波形 VCC =10V 200 ns 5V VO [ V ] 10 1000 pF 8 ピンへ VCC 0 1 48 22 µH (5V) 10 µF VO 8.2 kΩ 45 IO [ mA ] 40 20 IO MB3785A 0 −20 47 82 Ω 10 mV −40 0 0.4 46 570 pF 0.8 1.2 1.6 2.0 t [ µs ] 図 3 出力端子の電圧・電流波形 (1 ch) 16 図 4 測定回路図 2.7 kΩ 7 ピンへ MB3785A ■ タイマ・ラッチ式短絡保護回路の時定数設定方法 図 5 にプロテクション・ラッチ回路の構成図を示します。 出力短絡検出用コンパレータ 1 ∼ 4 の 出力は , それぞれ SCP コンパレータの反転出力に接続され , 非反転入力に接続し た約 2.1 V の基準電圧と常に比較動作を行っています。 スイッチング・レギュレータの負荷条件が安定している場合はコンパレータ 1 ∼ 4 の出力変動がないため , 短絡保護コン トロールも平衡を保ちます。このとき , SCP 端子 (23 ピン ) は約 50 mV に保持されています。 負荷条件が負荷短絡などで急激に変化した場合 , 該当チャネルのコンパレータの出力電圧は“H”レベルの信号 (2.1V 以 上 ) となります。すると SCP コンパレータは“L”レベルを出力し , トランジスタ Q1 はオフとなり , SCP 端子に外付けされ た短絡保護コンデンサ CPE に充電が始まります。 VPE = 50 m V + tPE × 10−6/CPE 0.65 = 50 m V + tPE × 10−6/CPE CPE = tPE/0.6 (s) SCP 端子に外付けのコンデンサ CPE の約 0.65 V に充電されると SR ラッチをセットし出力ドライブ・トランジスタをオ フさせます。このとき , 休止期間を 100% とするとともに , SCP 端子 (23 ピン ) の出力電圧を“L”レベルに保ちます。これに より S―R ラッチ入力はクローズされ CPE を放電します。 2.5 V 1 µA 23 コンパレータ 1 − コンパレータ 2 コンパレータ 3 コンパレータ 4 − − − Q1 S ラッチ Q2 CPE R 低入力 電圧時 保護 回路 OUT PWM コンパレータ + 2.1 V 図 5 プロテクション・ラッチ回路 17 MB3785A ■ SCP を使用しない場合の処理方法 タイマラッチ式短絡保護回路を使用しない場合は , SCP 端子 (23 ピン ) を最短距離で GND に短絡してください。 また , 各チャネルのコンパレータの入力端子は VCC1 端子 (18 ピン ) に短絡してください。 18 VCC1 8 −IN1(C) 13 −IN2(C) 24 −IN3(C) 29 −IN4(C) 23 図 6 SCP を使用しない場合の処理方法 ■ 発振周波数設定方法 発振周波数は CT 端子 (17 ピン ) にタイミング容量 (CT), RT 端子 (16 ピン ) にタイミング抵抗 (RT) を接続することによ り設定できます。 発振周波数：fosc fosc (kHz) 18 930000 CT(pF) RT(kΩ) MB3785A ■ 三角波発振回路の設定方法 1. セラミック発振子を使用しない場合 OSCIN 端子 (14 ピン ) を GND に接続し , OSCOUT 端子 (15 ピン ) を開放することによって , CT, RT だけで発振周波数を設 定することができます。 OSCIN OSCOUT 14 15 RT CT 16 17 CT RT “開放” 図 7 セラミック発振子を使用しない場合 2. セラミック発振子を使用する場合 図のように , OSCIN, OSCOUT 間にセラミック発振子を接続することによって , 発振周波数を設定することができます。こ の場合も CT, RT は必要で , セラミック発振子の発振周波数より 5 ∼ 10% 程度 ( 発振周波数設定バラツキを除く ) 低くなる ように , CT, RT の値を設定してください。 OSCIN 14 OSCOUT 15 セラミック発振子 C1 RT CT 16 17 RT CT C2 図 8 セラミック発振子を使用する場合 19 MB3785A ＜注意事項＞ 電源起動時の発振立上り時間をセラミック発振子と水晶発振子で比較すると , 水晶発振子の方が約 10 ∼ 100 倍遅く立ち 上がります。このため, 水晶発振子を使用した場合は, 電源起動時スイッチングレギュレータとしてのシステム動作も不安 定なものとなります。この不安定動作を防ぐため , 発振立上り時間の短いセラミック発振子の使用を推奨致します。 水晶発振子立上り特性 VCT (V) 2.0 1.5 1.0 0 1 2 3 4 5 3 4 5 t (ms) セラミック発振子立上り特性 VCT (V) 2.0 1.5 1.0 0 1 2 t (ms) 20 MB3785A ■ 休止期間の設定方法 フライバック方式による昇圧・反転出力を設定する場合 , 電源起動時に出力トランジスタがフルオン (ON Duty ＝ 100％) 固定の状態になります。これを防止するため , 図 9 のように VREF 電圧から DTC 端子 (4, 9, 28, 33 ピン ) 電圧を決定し , 出 力トランジスタの休止期間 (ON になる期間の最大値 ) を各チャネル独立して , 容易に設定することができます。 (1) 第 1, 第 2 チャネル DTC 端子 (4, 9 ピン ) 電圧が発振器からの三角波の出力電圧よりも高いとき , 出力トランジスタは , オフとなります。休 止期間の計算式は , 三角波振幅≒ 0.6 V, 三角波最低電圧値≒ 1.3 V のとき , 次のようになります。 R2 Vdt − 1.3 × 100 [%], Vdt = × VREF Duty (OFF) R1 + R 2 0.6 また , DTC 端子を使用しない場合は , GND に接続してください。 19 VREF R1 DTC1 (DTC2) DTC1 (DTC2) Vdt R2 図 9 休止期間を設定する場合 ( 第 1, 第 2 チャネル ) 図 10 休止期間を設定しない場合 ( 第 1, 第 2 チャネル ) (2) 第３ , 第 4 チャネル DTC 端子 (28, 33 ピン ) 電圧が発振器からの三角波の出力電圧よりも低いとき , 出力トランジスタは , オフとなります。 休止期間の計算式は , 三角波振幅≒ 0.6 V, 三角波最高電圧値≒ 1.9 V のとき , 次のようになります。 Duty (OFF) R2 1.9 − Vdt × 100 [%], Vdt = × VREF 0.6 R1 + R 2 また , DTC 端子を使用しない場合は , VREF 端子に接続してください。 19 VREF 19 VREF R1 DTC3 (DTC4) Vdt DTC3 (DTC4) R2 図 11 休止期間を設定する場合 ( 第 3, 第 4 チャネル ) 図 12 休止期間を設定しない場合 ( 第 3, 第 4 チャネル ) ＜注意事項＞ セラミック発振子使用時には , 三角波振幅が CT, RT の値により決定されますので , 休止期間の設定には注意が必要です。 21 MB3785A ■ ソフトスタート時間設定方法 電源起動時の突入電流を防止するために , DTC 端子 (4, 9, 28, 33 ピン ) を利用して , ソフトスタートを設定することがで きます。 電源投入後 , 1, 2 チャネルは DTC1 端子 (DTC2 端子 ) に接続したコンデンサ (Cdt) から放電を開始し , 3, 4 チャネルは DTC3 端子 (DTC4 端子 ) に接続したコンデンサ (Cdt) に充電を開始します。PWM コンパレータにより DTC 端子電圧に比 例したソフトスタート設定電圧と三角波電圧を比較し , OUT 端子 (46, 44, 40, 39 ピン ) の ON デューティを変化させソフ トスタート動作します。 ON デューティ≒ 50 ％までのソフトスタート時間は次のようになります。 ・図 13 の場合 ソフトスタート時間 ( 出力 ON ≒ 50 ％になるまでの時間 ) 0.446 × Cdt (F) × Rdt (Ω) ts (s) = − Cdt (F) × Rdt (Ω) × ln ( 1.6 ) 2.5 ・図 14 の場合 ソフトスタート時間 ( 出力 ON ≒ 50 ％になるまでの時間 ) 1.022 × Cdt (F) × Rdt (Ω) ts (s) = − Cdt (F) × Rdt (Ω) × ln (1 − 1.6 ) 2.5 19 VREF 19 Cdt VREF Rdt DTC1 (DTC2) Rdt DTC3 (DTC4) Cdt 図 13 第 1, 第 2 チャネルのソフトスタート設定方法 図 14 第 3, 第 4 チャネルのソフトスタート設定方法 また , 次の図のように接続することによって , 休止期間と同時にソフトスタートを設定することができます。 ・図 15 の場合 ソフトスタート時間 ( 出力 ON ≒ 50 ％になるまでの時間 ) × ln (0.64 − 0.36R2 (Ω) ) ts (s) = − Cdt (F) × R1 (Ω) × R2 (Ω) R1 (Ω) + R2 (Ω) R1 (Ω) ・図 16 の場合 ソフトスタート時間 ( 出力 ON ≒ 50 ％になるまでの時間 ) × ln (1 − 1.6 (R1 (Ω) + R2 (Ω)) ) ts (s) = − Cdt (F) × R1 (Ω) × R2 (Ω) R1 (Ω) + R2 (Ω) 2.5R2 (Ω) 19 Cdt VREF 19 R1 R1 DTC1 (DTC2) R2 図 15 第 1, 第 2 チャネルの休止期間 とソフトスタート設定方法 22 VREF DTC3 (DTC4) Cdt R2 図 16 第 3, 第 4 チャネルの休止期間 とソフトスタート設定方法 MB3785A ■ アプリケーション 1. 平滑コンデンサの等価直列抵抗と安定性について DC/DC コンバータにおいて平滑コンデンサの等価直列抵抗 (ESR) の値は , ループの位相特性に大きな影響を与えます。 ESR により , 位相特性は高周波領域において理想コンデンサに対し位相を進ませるため ( グラフ 1 参照 ) , システムの安 定性を改善します。一方 , 低 ESR の平滑コンデンサの使用はシステムの安定性を減少させますので , 低 ESR 品の半導体電 解コンデンサ (OS-CONTM) , タンタルコンデンサを使用する際には十分注意が必要です。 （注意事項）OS-CON は三洋電機社の商標です。 降圧形 DC/DC コンバータの基本回路 L Tr RC VIN D RL C グラフ 1 位相−周波数特性 ゲイン−周波数特性 0 0 −20 −40 −60 10 (2) (1) : RC = 0 Ω (2) : RC = 31 mΩ 100 (1) 1k 周波数 f (Hz) 10 k 位相 φ (deg) 利得 AV (dB) 20 (2) −90 −180 100 k 10 (1) : RC = 0 Ω (2) : RC = 31 mΩ 100 (1) 1k 10 k 100 k 周波数 f (Hz) 23 MB3785A ・参考データ 平滑用のコンデンサをアルミ電解コンデンサ (RC ≒ 1.0 Ω) から ESR の小さい半導体電解コンデンサ (OS-CONTM： R C ≒ 0.2 Ω) に変更することにより位相余裕は半減します ( グラフ 2, 3 参照 ) 。 DC/DC コンバータ AV − φ 特性測定図 VOUT VO+ CNF この間の AV − φ 特性 −IN − FB VIN +IN + R2 R1 VREF/2 誤差増幅器 グラフ 2 DC/DC コンバータ＋ 5 V 出力 ゲイン−位相特性 60 40 利得 (dB) AV φ 20 90 62 ° 0 0 −20 −40 10 180 位相 (deg) VCC = 10 V RL = 25 Ω CP = 0.1 µF VO+ A 電解コンデンサ 220 + µF (16 V) − RC ≒ 1.0 Ω：fOSC ＝ 1 kHz −90 100 1k 10 k GND −180 100 k 周波数 f (Hz) グラフ 3 DC/DC コンバータ＋ 5 V 出力 ゲイン−位相特性 60 利得 (dB) 40 20 90 φ 0 27 ° −20 −40 10 0 −90 100 1k 周波数 f (Hz) 24 180 位相 (deg) VCC = 10 V RL = 25 Ω CP = 0.1 µF AV 10 k −180 100 k VO+ OS-CONTM + 22 µF (16 V) − RC ≒ 0.2 Ω：fOSC ＝ 1 kHz GND MB3785A ■ 応用回路例 33 µF VCC 10 µH 1000 pF 1 33 µF B 48 A +IN 45 7 4.7 kΩ −IN FB 150 kΩ 4.7 kΩ VCC 22 µH 5V 10 µF 8.2 kΩ 第 1 チャネル 6 46 5 RFB 2.7 kΩ OUT 1000 pF 10 mA A B 8 47 33 kΩ DTC 4 250 Ω 1000 pF 3 1µF 27 kΩ C +IN 24 V 2 12 4.7 kΩ −IN 11 FB 150 kΩ 10 4.7 kΩ RFB D 第 2 チャネル 44 OUT 15 µF 1000 pF 10 mA 15 V 20 kΩ 1.8 kΩ D 13 250 Ω 1000 pF 34 モータ 33 kΩ コントロール信号 1 µF 150 kΩ F 22 µH 35 +IN E C 43 27 kΩ DTC 9 10 µF 25 −IN 26 FB 第 3 チャネル 27 40 RFB 2.7 kΩ 10 mA E F 24 41 250 Ω 1000 pF DTC28 モータ コントロール信号 10 kΩ 36 H 22 µH 37 +IN G 8.2 kΩ OUT 1000 pF DC モータ 10 µF 30 −IN 31 FB 150 kΩ 32 39 第 4 チャネル RFB 8.2 kΩ 2.7 kΩ OUT 1000 pF DC モータ 10 mA G H 29 38 DTC33 250 Ω 10 kΩ 18 VREF VCC 19 SCP 0.1µF 42 GND 23 14 15 RT 20 17 16 CT 6.2 kΩ 21 22 300 pF CTL1 CTL2 CTL3 セラミック発振子 出力 コントロール信号 25 MB3785A ■ 使用上の注意 ・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 250 kΩ ∼ 1 MΩ の抵抗を直列にいれたアースを使用してください。 ・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 に寄生トランジスタが発生し，誤動作を起こすことがあります。 ■ オーダ型格 型 格 MB3785APFV 26 パッケージ プラスチック・LQFP, 48 ピン (FPT-48P-M05) 備 考 MB3785A ■ 外形寸法図 注 1) ＊印寸法はレジン残りを含む。 注 2) 端子幅および端子厚さはメッキ厚を含む。 注 3) 端子幅はタイバ切断残りを含まず。 プラスチック・LQFP, 48 ピン (FPT-48P-M05) 9.00±0.20(.354±.008)SQ +0.40 +.016 *7.00 –0.10 (.276 –.004 )SQ 36 0.145±0.055 (.006±.002) 25 24 37 0.08(.003) Details of "A" part +0.20 1.50 –0.10 +.008 13 48 "A" 0˚~8˚ LEAD No. 1 0.50(.020) C (Mounting height) .059 –.004 INDEX 0.10±0.10 (.004±.004) (Stand off) 12 0.20±0.05 (.008±.002) 0.08(.003) M 0.50±0.20 (.020±.008) 0.60±0.15 (.024±.006) 0.25(.010) 2002 FUJITSU LIMITED F48013S-c-6-10 単位：mm (inches) 注意：括弧内の値は参考値です。 27 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 〒 163-0722 東京都新宿区西新宿 2-7-1 新宿第一生命ビル http://jp.fujitsu.com/fml/ お問い合わせ先 富士通エレクトロニクス株式会社 〒 163-0731 東京都新宿区西新宿 2-7-1 新宿第一生命ビル http://jp.fujitsu.com/fei/ 電子デバイス製品に関するお問い合わせは , こちらまで , 0120-198-610 受付時間 : 平日 9 時～ 17 時 ( 土・日・祝日 , 年末年始を除きます ) 携帯電話・PHS からもお問い合わせができます。 ※電話番号はお間違えのないよう , お確かめのうえおかけください。 本資料の記載内容は , 予告なしに変更することがありますので , ご用命の際は営業部門にご確認ください。 本資料に記載された動作概要や応用回路例は , 半導体デバイスの標準的な動作や使い方を示したもので , 実際に使用する機器での動作を保証するも のではありません。従いまして , これらを使用するにあたってはお客様の責任において機器の設計を行ってください。これらの使用に起因する損害な どについては , 当社はその責任を負いません。 本資料に記載された動作概要・回路図を含む技術情報は , 当社もしくは第三者の特許権 , 著作権等の知的財産権やその他の権利の使用権または実施 権の許諾を意味するものではありません。また , これらの使用について , 第三者の知的財産権やその他の権利の実施ができることの保証を行うもので はありません。したがって , これらの使用に起因する第三者の知的財産権やその他の権利の侵害について , 当社はその責任を負いません。 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に使用されることを意図して設計・製造されてい ます。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をいう）, ならびに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。したがって , これらの用途にご使用をお考えのお客様は , 必ず事前に営業部門までご相談ください。ご相談なく使用 されたことにより発生した損害などについては , 責任を負いかねますのでご了承ください。 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 , お客様は , 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を輸出または提供する場合は , 外国為替及び外国貿易法および米国輸出管理関連法規等の規制をご確認の上 , 必要な手続き をおとりください。 本書に記載されている社名および製品名などの固有名詞は , 各社の商標または登録商標です。 編集 販売戦略部