AK7952B

ASAHI KASEI
[ AK7952B]
AK7952B
OLED 用 DC-DC コンバータ IC
概
要
本製品は、パワーMOSFET 内蔵で、PSM/PWM/PFM 制御方式により出力電圧をコントロールし、
入力電圧 2.8~5.5V を OLED パネルに必要な 15V までの電圧へ変換する回路を構成できる CMOS チョ
ッパ型昇圧 DC-DC コンバータです。昇圧回路に必要な従来外付けとしていたショットキーダイオード
やスイッチング MOSFET 機能を内蔵した省スペースを実現する DC-DC コンバータです。
AK7952B はデバイスの破壊を防ぐ為、過昇圧・低入力電圧・過電流・温度保護機能を有しています。
OLED など薄型ディスプレイの電源部として最適です。
特
長
■ 入力電圧範囲(Vin)
2.8V~5.5V
■ 使用温度範囲
−40℃~85℃
■ 出力電圧設定抵抗
91kΩ~150kΩ
■ 昇圧出力電圧(Vout)
9.1V~15V
外付け抵抗1つで出力電圧を決定。
(Vout=R/10000
R=91kΩ~150kΩ)
■ 同期制御方式採用
■ 出力電流(Iout)
最大 30mA
■ 低消費電流
スタンバイ時
■ 高効率
150μA 負荷時、50% typ.、1mA 負荷で 75% typ.、
1μA typ.
2~15mA 負荷時 80% typ.
(すべて出力 15V、Vin=3.6V)
■ 出力遮断用 MOS 内蔵
出力回路を遮断
■ スタンバイ機能
昇圧動作を停止、(発振回路、基準電圧発生回路停止)
■ 省スペース
外付のスイッチング MOSFET および
ショットキーダイオード不要
小型昇圧 DC-DC コンバータを実現可
■ 内部発振周波数
900 kHz
■ 基準電圧内蔵
■ ソフトスタート機能内蔵
■ 各種保護機能
■ パッケージ
USON8 (8 ピン 2.2mm × 2.2mm × 0.6mm)
■ 用途:OLED パネル用電源
MS0985 - J - 01
1
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[ AK7952B]
ブ ロ ッ ク図
VCOIL
VOUT
VIN
UVLO
Batt
2.8~5.5V
OVP
OSC
Co
1μF
PSM
PWM
PFM
Ci
4.7μF
RIN
EA
R
VREF
IREF
OCL
Load
L:6.8μH
RG
SGND
SGND
STN
図1
ブロック図
ピン配置
STN
1
8
RIN
VIN
2
7
RG
SGND
3
6
VOUT
SGND
4
5
VCOIL
図2
ピン配置
ピン No.
ピン名
I/O
1
STN
I
スタンバイピン
2
VIN
-
電源ピン
3
SGND
-
グランドピン
スイッチ MOS 用
4
SGND
-
グランドピン
スイッチ MOS 用
5
VCOIL
I
機能
L:スタンバイ、H:通常動作
チョークコイル接続ピン
昇圧電圧出力ピン
6
VOUT
O
スタンバイ時、出力電圧検出用内部抵抗(900kΩ)と外付けコン
デンサ(1μF 推奨)の時定数で、出力電圧は SGND となります。
7
RG
I
出力電圧調整用抵抗接続ピン
8
RIN
I
出力電圧調整用抵抗接続ピン
MS0985 - J - 01
2
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[ AK7952B]
絶対最大定格
項目
COIL 端子電圧
電源電圧
SW MOS.ピーク電流値
接合温度
動作温度範囲
保存温度範囲
許容損失(注3)
記号
Vcoil
Vin
Ici
Tj
Top
Tstg
Pd
定格
−0.3~25
−0.3~6.5
1.5
125
−40~85
−40~125
860
単位
V
V
A
℃
℃
℃
mW
注 1:電圧はすべて SGND に対する値です。
注 2:絶対最大定格を越えて使用した場合、デバイスを破壊する場合があります。
また、通常の動作は保証されません。
注 3:サイズ 40×40mm,1.6mm 厚、材質 FR4 の 2 層基板に配線密度 50%で実装(裏面タブも接続)し、
無風条件で、周囲温度 25℃の場合.
推奨動作条件
項目
電源電圧
記号
Vin
Min
2.8
動作温度
Top
−40
MS0985 - J - 01
Typ
3
Max
5.5
単位
V
85
℃
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電気的特性
条件 (特記なき場合 Ta=25℃, Vin=3.6V、注1、注2)
アナログ特性
記号
項目
Vin
Vout
入力電圧
出力電圧範囲
Idd
消費電流
Min
条件
Typ
Max
単位
5.5
15
V
V
10
μA
+0.375
V
12
ms
1
V
Vout-0.2
Vout+0.2
V
Vout-0.2
Vout+0.2
V
General.
2.8
9.1
スタンバイ時
STN=’L’
1
Output
dVout
dVstart
出力電圧精度
ソフトスタート
オーバーシュート
dVline
入力安定度
dVlod
負荷安定度
dVlodt
負荷変動応答
(注 4)
Vout-r
Icil
f
出力リプル電圧
インダクタ電流リ
ミット(注 4)
発振周波数
η1
効率1(注 5)
η2
効率2(注 5)
η3
効率 3(注 5)
Vout=15V(Rin=150kΩ)
Iout=15mA
Vout=15V,Iout=0mA
出力電圧が目標電圧の
400mVpp 以内に達するま
での時間(注 3)
Iout=30mA, Vout=15V
Vin=2.8~5.5V
Vout=15V
Iout=5mA to 30mA
Vout=15V
0mA→10mA/1μs
Vout=15V
10mA→0mA/1μs
Vout=15V, Iout=30mA
Vout=15V
(内部 FET の電流制限値)
-0.375
110
mVpp
110
mVpp
50
mVpp
0.9
1.5
A
900
80
Vout=15V
Iout=2~15mA
Vout=15V
Iout =1mA
Vout=15V
Iout=150μA
kHz
%
75
%
50
%
注 1: 電圧はすべて SGND(0V) に対する値です。
注 2: すべての特性は
注 3:
外付け部品、L=6.8μH(コイルクラフト社:LPS3010), Ci=4.7μF, Co=1μF
図4参照のこと
注 4: 設計参考値
注 5:
効率は、図5の外部接続回路例の推奨部品を使用した場合。
デジタル特性
STN ピン
記号
項目
条件
VIH
H レベル入力電圧
VIL
L レベル入力電圧
注 :電圧はすべて SGND(0V)に対する値です。
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Min
1.1
4
条件(Ta=25℃ , Vin=3.6V)
Typ
Max
単位
V
0.3
V
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代表特性(VOUT=15V)
Load Regulation
Line Regulation
16
Iout=15mA
16
14
14
12
12
10
Vout(V)
Vout(V)
18
10
8
6
Vin=4.5V
Vin=3.6V
8
6
4
4
2
2
0
0
2
2.5
3
3.5
4
Vin(V)
4.5
Vin=2.8V
0
5
50
100 150 200 250 300
Iout(mA)
Iout vs Efficiency
90%
Vin=4.5V
85%
Efficiency
80%
Vin=3.6V
75%
70%
Vin=2.8V
65%
60%
0
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5
10
15
Iout(mA)
20
25
30
5
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動作説明
(1) 動作モード
AK7952B は、高効率と高速負荷応答性能を両立しつつ、出力電圧を一定に保つ為に PSM/PWM/ PFM
の自動切換え制御を採用しています。
これは、RIN の両端の電圧と、IC 内部で検知した出力電圧の差を比較して、コイルに流れる電流と周
波数を制御する事により実現する制御方式です。
以下に、各制御方式について説明を示します。
PSM 制御
軽負荷時の効率を上げる為、エラーアンプ(EA)出力が小さい場合、スイッチングを止めます。
基本周波数は、PWM 制御と同じ、900kHz です。
PWM 制御
中負荷時においては、通常の PWM 動作をします。
PFM 制御
重負荷時(エラーアンプ(EA)出力が大きい場合)は、より多くのエネルギーを負荷に供給すべく、
周波数を下げて、コイルに流れる電流を増やしています。
図3は、負荷電流が 軽 → 重 となった時、コイルに流れる電流が、どのように遷移して行くかを表し
たものです。
負荷電流
コイル電流
スキップ
CK
PSM 制御(CK=900kHz)
PWM 制御(900kHz)
PFM 制御
(負荷に応じて周波数可変)
図3 負荷電流と動作モード(イメージ)
(2) 出力電圧設定
出力電圧は、内部の定電流源と外付抵抗により発生した電圧と、出力電圧を内部抵抗(900kΩtyp.)で分
圧した電圧を比較し、以下の計算式で設定できます。
出力電圧 VOUT(V)=(外付け抵抗(Ω)/10000)
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(3)ソフトスタート動作
立ち上がり時の突入電流を回避します。設定電圧に達するまでのオーバーシュートは、1V 以内です。
また、最終電圧の 400mVpp 内に達するまでの時間は、12 ms 以内になります。
(外付け部品は、図5による)
1V
[V ]
Output Voltage
400mVpp
Vout
1 2 m se c
t
T im e
図4
[m sec ]
ソフトスタート動作
(4)保護機能:
AK7952B はデバイスの破壊を防ぐ為、過昇圧保護・低入力電圧保護・過電流(インダクタ電流)保
護・温度保護の機能を有しています。この機能が働くとスイッチングを停止します。保護条件が解除さ
れた場合、自動復帰します。
機能
スイッチング停止条件
過昇圧保護(OVP)
過昇圧判定電圧 Vout=17±1V 以上
低入力電圧保護(UVLO) Vin<2.3V(typ.)になった場合
過電流保護(OCL)
インダクタリミット電流より大きい場
合。(内部 FET の電流制限値)
毎スイッチングサイクルごとに判定し
ます。
また出力電圧が Vin-0.5V(typ.)以下に
なるとスイッチングを停止し、電流制
限します。
サーマルシャットダウン チップ温度が 150℃(typ.)以上
(数値は設計保証値)
MS0985 - J - 01
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復帰条件
左記条件が解除の場合
Vin>2.5V(typ.)になった場合
左記条件が解除の場合
チップ温度が 120℃(typ.)以下
(数値は設計保証値)
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外部接続回路例
VCOIL
VOUT
VIN
UVLO
Batt
2.8~5.5V
OVP
OSC
Co
1μF
PSM
PWM
PFM
Ci
4.7μF
RIN
EA
R
VREF
IREF
OCL
Load
L:6.8μH
RG
SGND
SGND
STN
図5
外部接続回路例
外付け部品例
部品名
部品定数
備考
L
6.8μH
コイルクラフト社の LPS3010 タイプ
Ci
4.7μF
セラミックコンデンサ
Co
1μF
セラミックコンデンサ
注 1:上記外付け部品定数は、参考例として代表的な応用例を示したものです。実際にご使用にな
る際には十分に検証の上ご使用頂くようお願い致します。特に出力コンデンサは DC バイアス
特性に気をつけてください。
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パッケージ
(1)外形寸法図
8pin USON8
0.6MAX
2.2±0.05
2.2±0.05
S
S
1.2±0.05
0.25±0.05
0.05
1.9±0.05
0.05
0.50
M
0.2±0.05
図6
USON8 (8pin)
Package
パッケージ裏面中央の露出パッド部は、必ず SGND に接続して下さい。
(2)マーキング
8pin
5pin
(1)1 ピン表示
(2)製品型番:"9R2"
(3)製造年(西暦年の下一桁(例 "2008年"→"8"))
(4)製造月 (10月→X 11月→Y 12月→Z)
(5)管理番号
XXX
YMA
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
1pin
図7
4pin
マーキング図
MS0985 - J - 01
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重要な注意事項
● 本書に記載された製品および、製品の仕様につきましては、製品改善のために予告なく変更
することがあります。従いまして、ご使用を検討の際には、本書に記載した情報が最新の
ものであることを弊社営業担当、あるいは弊社特約点営業担当にご確認下さい。
● 本書に掲載された情報・図面の使用に起因した第三者の所有する特許権、工業所有権、その他
の権利に対する侵害につきましては、当社はその責任を負うものではありませんので、
ご了承下さい。
● 本書記載製品が、外国為替および、外国貿易管理法に定める戦略物資(役務を含む)に該当
する場合、輸出する際に同法に基づく輸出許可が必要です。
● 医療機器、安全装置、航空宇宙用機器、原子力制御用機器など、その装置・機器の故障や
動作不良が、直接または間接を問わず、生命、身体、財産等へ重大な損害を及ぼすことが
通常予想されるような極めて高い信頼性を要求される用途に弊社製品を使用される場合は、
必ず事前に弊社代表取締役の書面による同意をお取り下さい。
この同意書を得ずにこうした用途に弊社製品を使用された場合、弊社は、その使用から生ずる
損害等の責任を一切負うものではありませんのでご了承下さい。
● お客様の転売等によりこの注意事項の存在を知らずに上記用途に弊社製品が使用され、その
使用から損害等が生じた場合は全てお客様にてご負担または補償して頂きますので
ご了承下さい。
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10
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