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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
DS04–71105–1a
DATA SHEET
ASSP 電源用
評価用ボード
MB39A104
■ 概 要
MB39A104 評価ボードは 2 ch のダウンコンバージョン回路の表面実装回路基板です。
出力電圧を 5 V, 3.3 V に設定して
おり , 7 V ~ 19 V の電源電圧から最大 3 A の電流を供給します。
MB39A104 は外付けセンス抵抗の不要な過電流保護機能
を備えていますのでセンス抵抗の無い回路構成になっております。また , 保護機能により短絡保護検出時や低 VCC 時誤動
作防止回路動作時にトランジスタをオフし出力を停止します。
更にチャンネルごとのオンオフコントロール・ソフトス
タート設定が可能です。
■ 評価ボード仕様
規 格 値
標 準
最 大
7
12
19
V
420
500
580
kHz
(CH1)
4.90
5.0
5.09
(CH2)
3.24
3.3
3.36
(CH1)
1.0

3.0
(CH2)
1.0

3.0
(CH1)


50
(CH2)


33
(CH1)
7.8
12.4
23
(CH2)
7.8
12.4
23
0.43
0.73
1.43
(CH1)
5.54
5.75
5.88
(CH2)
5.60
5.78
5.90
入力電圧
発振周波数
出力電圧
出力電流
出力リップル電圧
ソフトスタート時間
ショート検出時間
過電流保護検出電流 *
単 位
最 小
* : VIN = 12 V (Typ), Ron = 50 mΩ 固定にて算出しています。
Copyright©2003-2008 FUJITSU MICROELECTRONICS LIMITED All rights reserved
2003.7
V
A
mV
ms
ms
A
MB39A104
■ 端子情報
記 号
機 能 説 明
1
VIN
ソースおよび IC 稼動用電源端子
2
GND
メイン GND 端子
3
CS1, CS2
4
GND
5
OUT1, OUT2
出力端子
6
GND1, GND2
DC/DC 部 GND 端子
7
VREF
基準電圧出力端子
8
SGND
IC 制御側 GND 端子
9
DTC1, DTC2
10
CTL
チャネル OFF 端子
GND
外部 Duty コントロール端子
電源コントロール端子
■ SW 情報
SWITCH
FUNCTION
ON
OFF
SW1
電源コントロール
H ( 動作状態 )
L ( スタンバイ状態 )
SW2
Ch1 コントロール
L ( 動作状態 )
H ( スタンバイ状態 )
SW3
Ch2 コントロール
L ( 動作状態 )
H ( スタンバイ状態 )
■ セットアップ & 確認方法
(1) セットアップ
・ 電源側端子を VIN・GND へ繋ぎます。OUT1 あるいは OUT2 を必要な負荷装置または測定器に繋いでください。
・ SW1, SW2, SW3 は OFF 状態にしてください。
(2) 確認方法
SW1, SW2, SW3 を ON にし VIN へ電力を投入してください。
OUT1 = 5 V (Typ) , OUT2 = 3.3 V (Typ) が出力されていれ
ば IC は正常に動いています。
2
MB39A104
■ 部品配置図
・ボード部品配置図
L2
C8
D2
Q2
C9
OUT2
GND2
C19 R18
R13
R25
C20
R28
R14
R15 R16
DTC2
C17
C15
C14
R5
R26
R3
R7
Q4
R22
R21
C1
SW1
SW3
24
VREF
13
M1
3
C10
2
GND
VIN
1
CTL
12
1
R1
C16
C13
R19
R8
Q3
R20
R6
C12
R4
R24
R2
C11
SGND
SW2
C21
R27
R23
R10 R11
DTC1
R9
C18 R12
GND1
OUT1
Q1
D1
C4
C5
L1
(続く)
3
MB39A104
(続き)
Board Layout
Top Side
Inside VIN (LAYER3)
4
Inside GND (LAYER2)
Bottom Side
MB39A104
■ 接続図
VIN
OUT2
L2
Q2 TPC8102
15 µH
C6
R3
0Ω
C7
+
10 µF
R25
0Ω
10 µF
GND
C9
82 µF
C8
82 µF
D2
RB053L-30
R26
0Ω
68 kΩ
SW1
R15
R16
100 kΩ
13 kΩ
R18
20
kΩ
C19
220 pF
R28
SGND
R7
0Ω
DTC2
24
M1
23
22
21
C14
1000
pF
20
19
18
2
3
4
5
6
7
15
14
13
9
10
11
12
R2
0Ω
Q1
TPC8102
10 µF
R1
24 kΩ
R24
0Ω
VIN
R20
200 kΩ
R8
220
kΩ
C16
0.1
µF
C21
1000
pF
R19
0Ω
SW2
Q3
2N7002
Ch1
OFF
SW2
C18
R12
220 pF 20 kΩ
R9
68 kΩ
R10
R11
150 kΩ 56 kΩ
L1
C3
C1
100 pF
C15
C12
1000
pF
R27
DTC1
+
R21
0Ω
C13
R6
0Ω
C2
SW3
16
8
R4
2.7
kΩ
C11
0.1
µF
R23
0Ω
17
2N7002
Ch2
OFF
SW3
C10
0.1 µF
MB39A104
1
C17
0.1
µF
R13
220
kΩ
R5
2.7
kΩ
VIN
R22
200 kΩ
Q4
C20
0.1
µF
VREF
10 µF
+
GND2
R14
CTL
+
3.3 V
15 µH
C5
82 µF
C4
82 µF
D1
RB053L-30
+
OUT1
5V
+
GND1
5
MB39A104
■ 部品表
部品番号
品名
仕様
メーカ
Package
型格
M1
IC
MB39A104
FUJITSU
FPT-24P-M03
MB39A104PFV
Q1, Q2
P-ch FET
VDS =- 30 V,
Qg = 43 nC (Typ)
TOSHIBA
SO-8
TPC8102
Q3, Q4
N-ch FET
VDS = 60 V,
ID = 0.24 A (Max)
Siliconix
TO-236
2N7002E
D1, D2
Diode
VF = 0.42 V (Max) ,
at IF = 3 A
ROHM
PMDS
RB053L-30
L1, L2
インダクタ
15 µH
SUMIDA
SMD
CDRH104R-150
C1
セラコン
100 pF (50 V)
TDK
1608 タイプ
C1608CH1H101J
10 µF (20 V)
SANYO
SMD
20SVP10M
C2, C6
C3, C7
C4, C8
C5, C9
TM
OS-CON
10 µF (25 V)
TDK
3225 タイプ
C3325JF1E106Z
TM
82 µF (6.3 V)
SANYO
SMD
6SVP82M
TM
82 µF (6.3 V)
SANYO
SMD
6SVP82M
セラコン
OS-CON
OS-CON
C10, C11, C20
セラコン
0.1 µF (50 V)
TDK
1608 タイプ
C1608JB1H104K
C12
セラコン
1000 pF (50 V)
TDK
1608 タイプ
C1608JB1H102K
特記事項
未実装
未実装
C13, C15
C14
セラコン
1000 pF (50 V)
TDK
1608 タイプ
C1608JB1H102K
C16, C17
セラコン
0.1 µF (50 V)
TDK
1608 タイプ
C1608JB1H104K
C18
セラコン
220 pF (50 V)
TDK
1608 タイプ
C1608JB1H221K
未実装
C19
セラコン
220 pF (50 V)
TDK
1608 タイプ
C1608JB1H221K
未実装
C21
セラコン
1000 pF (50 V)
TDK
1608 タイプ
C1608JB1H102K
R1
抵抗
24 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P243D
R2, R3, R6, R7
ジャンパー
0Ω
KOA
1608 タイプ
RK73Z1J-0D
R4, R5
抵抗
2.7 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P272D
R8
抵抗
220 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P224D
R9
抵抗
68 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P683D
R10
抵抗
150 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P154D
R11
抵抗
56 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P563D
R12
抵抗
20 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P203D
R13
抵抗
220 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P224D
R14
抵抗
68 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P683D
R15
抵抗
100 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P104D
R16
抵抗
13 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P133D
R18
抵抗
20 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P203D
R19, R21
ジャンパー
0Ω
KOA
1608 タイプ
RK73Z1J-0D
R20, R22
抵抗
200 kΩ (0.5%)
ssm
1608 タイプ
RR0816P204D
R23, R24, R25, R26
ジャンパー
0Ω
KOA
1608 タイプ
RK73Z1J-0D
未実装
未実装
未実装
R27, R28
SW1, SW2, SW3
ディップ SW
4 pole
MATSUKYU
DMS-4H
ピン
端子ピン
WT-2-1
マックエイト
WT-2-1
(注意事項)OS-CON は三洋電機社の商標です。
(続く)
6
MB39A104
(続き)
TOSHIBA
Siliconix
ROHM
SUMIDA
SANYO
TDK
ssm
KOA
MATSUKYU
マックエイト
株式会社東芝セミコンダクター社
VISHAY Intertechnology, Inc
ローム株式会社
スミダ電機株式会社
三洋電機株式会社
TDK 株式会社
進工業株式会社
コーア株式会社
松久株式会社
株式会社マックエイト
7
MB39A104
■ 初期設定
(1) 出力電圧設定
CH1
VO1 (V) = 1.24 / R9 × (R9 + R10 + R11) ≒ 5.0 (V)
CH2
VO2 (V) = 1.24 / R14 × (R14 + R15 + R16) ≒ 3.3 (V)
(2) 発振周波数
fOSC (kHz) = 1200000 / (C1 (pF) × R1 (kΩ) ) ≒ 500 (kHz)
(3) ソフトスタート時間
CH1
ts (s) = 0.124 × C16 (µF) ≒ 12.4 (ms)
CH2
ts (s) = 0.124 × C17 (µF) ≒ 12.4 (ms)
(4) ショート検出時間
tscp (s) = 0.73 × C21 (µF) ≒ 0.73 (ms)
(5) 過電流保護検出電流
CH1 (ILIM = 110 µA, RON = 50.0 mΩ, VIN = 12 V, VO1 = 5.0 V)
IOCP (A) = ILIM × R4 / RON - ( (VIN - VO1) × VO1) / (2 × VIN × fOSC × L1) ≒ 5.75 (A)
CH2 (ILIM = 110 µA, RON = 50.0 mΩ, VIN = 12 V, VO2 = 3.3 V)
IOCP (A) = ILIM × R5 / RON - ( (VIN - VO2) × VO2) / (2 × VIN × fOSC × L2) ≒ 5.78 (A)
8
MB39A104
■ 参考データ
(1) 変換効率-負荷電流特性 (VIN = 12 V)
ch1
ch2
Conversion efficiency-Load current (ch2)
100
100
95
95
Conversion efficiency η (%)
Conversion efficiency η (%)
Conversion efficiency-Load current (ch1)
90
85
80
75
70
VIN = 12 V
Setting Vo1 = 5 V
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
65
60
55
50
10 m
100 m
1
90
85
80
75
70
60
55
50
10 m
10
VIN = 12 V
Setting Vo2 = 3.3 V
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
65
Load current IO1 (A)
100 m
1
10
Load current IO2 (A)
(2) ロードレギュレーション (VIN = 12 V)
ch1
ch2
Output voltage-Load current (ch2)
Output voltage-Load current (ch1)
VIN = 12 V
Setting Vo1 = 5 V
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
5.02
5.01
5.00
4.99
4.98
4.97
4.96
4.95
10 m
100 m
1
Load current IO1 (A)
10
3.34
Output voltage VO2 (V)
Output voltage VO1 (V)
5.03
VIN = 12 V
Setting Vo2 = 3.3 V
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
3.33
3.32
3.31
3.30
3.29
3.28
3.27
3.26
10 m
100 m
1
10
Load current IO2 (A)
9
MB39A104
(3) ラインレギュレーション
ch1
ch2
Output voltage-Input voltage (ch2)
3.34
5.01
3.33
Output voltage VO2 (V)
Output voltage VO1 (V)
Output voltage-Input voltage (ch1)
5.02
5.00
4.99
4.98
4.97
Io = 1.5 A
Setting Vo1 = 5 V
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
4.96
4.95
4.94
Io = 1.5 A
Setting Vo2 = 3.3 V
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
3.32
3.31
3.30
3.29
3.28
3.27
3.26
7
9
11
13
15
17
19
21
7
9
11
13
Input voltage VIN (V)
Input voltage VIN (V)
(4) ソフトスタート動作波形
Vo1
(V)
VIN = 12 V
Setting Vo1 = 2 Ω
Vo2 = 2 Ω
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
4
2
0
Vo2
(V) 2
Vo1
Vo2
0
CTL
(V)
5
CTL
0
0
10
15
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 (ms)
17
19
21
MB39A104
(5) 出力リップル波形 (VIN = 12 V)
ch1
Vo1
(mV)
20
IO = 0.5 A
0
−20
PchFET
Drain (V)
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Vo1
(mV)
20
8
9
10 (µs)
IO = 1.5 A
0
−20
PchFET
Drain (V)
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Vo1
(mV)
20
8
9
10 (µs)
IO = 3 A
0
−20
PchFET
Drain (V)
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 (µs)
11
MB39A104
ch2
Vo2
(mV)
20
IO = 0.5 A
0
−20
PchFET
Drain (V)
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Vo2
(mV)
20
8
9
10 (µs)
IO = 1.5 A
0
−20
PchFET
Drain (V)
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Vo2
(mV)
20
8
9
10 (µs)
IO = 3 A
0
−20
PchFET
Drain (V)
10
5
0
0
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 (µs)
MB39A104
(6) 負荷急変時出力波形 (VIN = 12 V)
ch1
ch2
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
Vo1
(mV)
50
50
0
0
−50
−50
lo1
(A)
lo1
(A)
4
4
2
2
0
0
0
1
2
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
Vo1
(mV)
3
4
5
6
7
8
9
10
(ms)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
(ms)
(7) 過電流保護動作特性 (VIN = 12 V)
ch1
ch2
6
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
RLIM1 = R4
5
OCP detection current Iocp (A)
OCP detection current Iocp (A)
6
4
3
2
1
0
0
500
1000
1500
RLIM1 (Ω)
2000
2500
3000
SW1 = ON
SW2 = OFF
SW3 = OFF
RLIM2 = R5
5
4
3
2
1
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
RLIM2 (Ω)
13
MB39A104
■ 部品選択方法
1. ボード図
CH2
フライバックダイオード
出力平滑コンデンサ
FET
インダクタ
MB39A104
EV
Board
L2
C8
TPC8102
.
。
9D
56
12
C7
C9
OUT2
207
82
6
D2
150
N26
225
10
20
GND2
R13
C19
R18
683
104
224
R15
0
R25
C20
R28
R14
133
R16
0
R22
C17
C15
C14
R5
R26
R3
R7
204
0
0
Q4
7EPTH
R21
272
0
DTC2
SW1
C1
39A104
ES0209
M00
2
C10
1
CTL
12
1
M1
VIN
3
13
VREF
GND
4
SW3
24
R1
OFF MKK
C6
Q2
3
2
1
243
C16
204
0
R20
0
0
272
0
7EPTH
C13
R6
C12
R4
R2
R24
C11
SGND
Q3
R19
SW2
R8
683
154
563
C18
R12
R9
GND1
TPC8102
9D
56
12
D1
150
N26
Q1
C3
207
82
6
225
10
20
C21
R27
R23
C2
R10 R11
0
DTC1
。
224
OUT1
C5
C4
L1
R e v. 1 . 0
FET
インダクタ
フライバックダイオード
CH1
Board Photograph
14
出力平滑コンデンサ
MB39A104
部品選択法を下記に記します。
VIN = 19 V (Max) , Vo1 = 5.0 V, Vo2 = 3.3 V, Io = 3.0 A, fOSC = 500 kHz
2. P-ch MOS FET (TPC8102 ( 東芝製 ) )
VDS =- 30 V, VGS =± 20 V, ID = 6 A, RDS (on) = 34 mΩ (Typ) , Qg = 43 nC (Typ)
ドレイン電流:ピーク値
FET のドレイン電流のピーク値は FET の定格電流値内である必要があります。
FET のドレイン電流のピーク値を ID とすると ID は下記式で求められます。
Ch1 側
VIN - Vo1
I D ≧ IO +
ton
2L
≧ 3+
19 - 5
1
×
× 0.263
2 × 15 × 10 - 6
500 × 103
≧ 3.25 A
Ch2 側
ID ≧ IO +
≧ 3+
VIN - Vo2
ton
2L
19 - 3.3
1
×
× 0.174
2 × 15 × 10 - 6
500 × 103
≧ 3.18 A
3. インダクタ (CDRH104R-150:SUMIDA 製 )
15 µH ( 許容差± 30%) , 定格電流= 3.6 A
全負荷電流条件での L 値:リップル電流のピークピーク値が負荷電流の 1/2 以下になるように設定
Ch1 側
2 (VIN - Vo1)
ton
L≧
IO
≧
2 × (19 - 5)
3
×
1
× 0.263
500 × 103
≧ 4.91 µH
Ch2 側
L≧
≧
2 (VIN - Vo2)
IO
ton
2 × (19 - 3.3)
1
×
× 0.174
3
500 × 103
≧ 3.64 µH
連続電流条件になる負荷電流値
Ch1 側
Vo1
IO ≧
toff
2L
≧
5
1
×
× (1 - 0.263)
2 × 15 × 10 - 6
500 × 103
≧ 245.7 mA
15
MB39A104
Ch2 側
IO ≧
≧
Vo2
toff
2L
3.3
1
×
× (1 - 0.174)
2 × 15 × 10 - 6
500 × 103
≧ 181.7 mA
リップル電流:ピーク値
リップル電流のピーク値はインダクタの定格電流値内である必要があります。
リップル電流のピーク値を IL とすると IL は下記式で求められます。
Ch1 側
VIN - Vo1
ton
IL ≧ IO +
2L
≧ 3+
19 - 5
1
×
× 0.263
2 × 15 × 10 - 6
500 × 103
≧ 3.25 A
Ch2 側
IL ≧ IO +
≧ 3+
VIN - Vo2
ton
2L
19 - 3.3
1
×
× 0.174
2 × 15 × 10 - 6
500 × 103
≧ 3.18 A
リップル電流:ピークピーク値
リップル電流のピークピーク値を ∆IL とすると ∆IL は下記式で求められます。
Ch1 側
VIN - Vo1
ton
∆IL =
L
=
19 - 5
15 × 10 - 6
×
1
× 0.263
500 × 103
≒ 0.491 A
Ch2 側
∆IL =
=
VIN - Vo2
ton
L
19 - 3.3
15 × 10 - 6
≒ 0.364 A
16
×
1
× 0.174
500 × 103
MB39A104
4. 出力平滑コンデンサ (6SVP82M:三洋製 )
82 µF, 定格電圧= 6.3 V, ESR = 50 mΩ, 最大許容リップル電流= 1570 mArms
出力リップル電圧を ∆VO, 出力平滑コンデンサを CL としリップル電流を ICLrms, 直列抵抗を ESR とします。
1 個使用での ESR, CL, ICLrms は下記式で求められます。
直列抵抗
Ch1 側
∆Vo
1
ESR ≦
-
2πfCL
∆IL
0.050
1
-
0.491
2π × 500 × 103 × 82 × 10 - 6
≦
≦ 98.0 mΩ
上記コンデンサは 50 mΩ であり条件を満たしています。
Ch2 側
∆Vo
-
∆IL
ESR ≦
1
2πfCL
0.033
1
-
0.364
2π × 500 × 103 × 82 × 10 - 6
≦
≦ 86.8 mΩ
上記コンデンサは 50 mΩ であり条件を満たしています。
コンデンサ
Ch1 側
CL ≧
≧
∆IL
2πf (∆Vo - ∆IL × ESR)
0.491
2π × 500 × 103 × (0.050 - 0.491 × 0.05)
≧ 6.14 µF
上記コンデンサは 82 µF (Typ) であり条件を満たしています。
Ch2 側
CL ≧
≧
∆IL
2πf (∆Vo - ∆IL × ESR)
0.364
2π × 500 × 103 × (0.033 - 0.364 × 0.05)
≧ 7.83 µF
上記コンデンサは 82 µF (Typ) であり条件を満たしています。
リップル電流
Ch1 側
ICLrms ≧
≧
(VIN - Vo1) ton
2√3L
(19 - 5) × 0.263
2√3 × 15 × 10 - 6 × 500 × 103
≧ 141.7 mArms
上記コンデンサは 1570 mArms であり条件を満たしています。
17
MB39A104
Ch2 側
ICLrms ≧
≧
(VIN - Vo2) ton
2√3L
(19 - 3.3) × 0.174
2√3 × 15 × 10 - 6 × 500 × 103
≧ 105.1 mArms
上記コンデンサは 1570 mArms であり条件を満たしています。
5. フライバックダイオード (RB053L-30:ROHM 製 )
VR ( 直流逆方向電圧 ) = 30 V, 平均出力電流= 3.0 A, せん頭電流= 70 A
VF ( 順方向電圧 ) = 0.42 V, IF = 3.0 A 時
VR:入力電圧を十分満たす値→ 30 V
ダイオード導通時間を tD (Max) とするとダイオード平均電流 IDi は下記式で求められます。
Ch1 側
Vo1
IDi ≧ IO × (1 -
) = 3 × (1 - 0.263) ≒ 2.21 A
VIN
Ch2 側
IDi ≧ IO × (1 -
Vo2
) = 3 × (1 - 0.174) ≒ 2.48 A
VIN
ダイオード導通時間を tD (Max) とするとダイオードピーク電流 IDip は下記式で求められます。
Ch1 側
Vo1
IDip ≧ (IO +
toff) ≒ 3.24 A
2L
Ch2 側
IDip ≧ (IO +
18
Vo2
toff) ≒ 3.18 A
2L
MB39A104
■ オーダ型格
EV ボード型格
MB39A104EVB
EV ボード版数
備考
MB39A104 EV Board Rev.1.0
19
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〒 163-0722 東京都新宿区西新宿 2-7-1 新宿第一生命ビル
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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。
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編集 販売戦略部
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