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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。
エナジーハーベスティング向け電源用 IC を
使用したハイブリッドアプリケーション例
Energy Harvesting Power Management IC
APPLICATION NOTE
Publication Number
CONFIDENTIAL
AN405-00002
Revision 1.0
Issue Date October 24, 2014
A P P L I C A T I O N
N O T E
対象製品
本操作マニュアルに記載されている内容の対象製品は、下記のとおりです。
シリーズ名
Energy Harvesting PMIC
2
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品種型格 (パッケージサフィックスは除く)
MB39C811
AN405-00002-1v0-J, October 24, 2014
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Table of Contents
1. はじめに .................................................................................................................................................... 5
2. パワーゲーティング回路の応用例 ............................................................................................................. 5
3. ハイブリッド回路の応用例........................................................................................................................ 7
3.1 直列接続した 1 次電池との回路例.................................................................................................. 7
3.2 3V コイン型 1 次電池との回路例 ................................................................................................... 9
3.3 USB バスパワーとの接続例 ......................................................................................................... 11
October 24, 2014, AN405-00002-1v0-J
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Figure
Figure 2-1 パワーゲーティング回路例 ...................................................................................................... 5
Figure 2-2 PGOOD 信号の動作概要 ........................................................................................................... 6
Figure 3-1 直列 1 次電池との回路例.......................................................................................................... 7
Figure 3-2 直列 1 次電池とのハイブリッド動作波形例 ............................................................................. 8
Figure 3-3 3V コイン型 1 次電池との接続例 .............................................................................................. 9
Figure 3-4 3V コイン型 1 次電池とのハイブリッド動作波形例 ............................................................... 10
Figure 3-5 USB バスパワーとの接続例 ..................................................................................................... 11
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1. はじめに
本アプリケーションノートは、エナジーハーベスティング向け電源用 IC の応用回路例を示したものです。
本製品を利用したアプリケーションを開発する際に参照してください。
2.
パワーゲーティング回路の応用例
エナジーハーベスティング向け電源用 IC のパワーグッド機能を使用することにより、発電素子と他の電源
ソース (バッテリーなど) を使用したハイブリッド回路を容易に実現することができます。
Figure 2-1 に MB39C811 の PGOOD 端子を使用したパワーゲーティング回路例を示します。IPGOOD もしく
は OPGOOD の出力を Nch FET のゲートに入力し、Pch FET のゲートドライバとして使用します。Pch のゲー
トは MB39C811 の VOUT にプルアップ接続します。PGOOD が Low の時は、パワーゲーティングは OFF と
なり、PGOOD が High の時にパワーゲーティングが有効になります。
なお、VOUT, PGOOD に接続する抵抗値は、1M Ω 以上の値を接続してください。
Figure 2-1 パワーゲーティング回路例
MB39C811
AC1_1
PV
DCGND1
AC1_2
C
4.7uF
DCOUT1
VIN
C
10uF
VB
S1
S0
Output voltage
select
GND
VOUT
C
47uF
IPGOOD
OPGOOD
R
>1MΩ
VOUT
LX
S2
Power Gating Circuit
L
22uH
VPG
C
EDLC
etc...
or
R
>1MΩ
PGND
パワーゲーティングを駆動する信号は IPGOOD 端子もしくは OPGOOD 端子です。
それぞれの動作概要を以下に示します。詳細な動作に関しましては、MB39C811 の最新版データシートを参
照してください。
 IPGOOD
VIN 端子の入力電圧が UVLO の解除電圧(VUVLOH)以上のとき、入力パワーグッドとして IPGOOD 端子
の出力を"H"レベルに設定されます。VIN 端子の入力電圧が UVLO の検知電圧(VUVLOL)以下になった場
合、IPGOOD 端子の出力を"L"レベルにリセットします。IPGOOD 出力は、以下の出力パワーグッド信号出
力 OPGOOD が"H"レベルのときのみ有効です。
 OPGOOD
VOUT 端子のフィードバック電圧(VFB)が検知電圧(VOPGH)以上のとき, "H"レベルに設定されます。
フィードバック電圧(VFB)がリセット電圧(VOPGL)以下になった場合、OPGOOD 端子の出力を"L"レ
ベルにリセットします。
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Figure 2-2 PGOOD 信号の動作概要
VUVLOH
VIN
VUVLOL
VOPGH
VOPGL
VOUT
IPGOOD
OPGOOD
MB39C811 電気的特性
項目
記号
設定条件
規格値
最小
標準
最大
VOUT = 1.5V
VOUT = 1.8V
V
3.8
4.0
4.2
VOUT = 2.5V
UVLO 解除電圧
(入力パワーグッド検知電圧)
VUVLOH
VOUT = 3.3V
VOUT = 3.6V
4.94
5.2
5.46
6.84
7.2
7.56
(入力パワーグッドリセット電圧)
V
V
V
V
VOUT = 1.5V
V
2.6
2.8
3.0
VOUT = 2.5V
VUVLOL
V
VOUT = 5.0V
VOUT = 1.8V
UVLO 検知電圧
V
V
VOUT = 4.1V
VOUT = 4.5V
単位
VOUT = 3.3V
VOUT = 3.6V
V
V
3.8
4.0
4.2
5.7
6.0
6.3
V
VOUT = 4.1V
VOUT = 4.5V
V
V
V
VOUT = 5.0V
V
出力パワーグッド検知電圧
VOPGH
対プリセット電圧比
90
94
98
%
出力パワーグッドリセット電圧
VOPGL
対プリセット電圧比
65.5
70
74.5
%
詳細および最新の情報は、MB39C811 の最新版データシート (DS405-00013) を参照してください。
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3.
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ハイブリッド回路の応用例
3.1
直列接続した 1 次電池との回路例
MB39C811 の入力整流用ダイオードを使用して、発電素子と 1 次電池とのハイブリッド構成が容易に実現可
能です。以下の図は、振動発電素子 (PIEZO) と 4 直列の単 3 アルカリ 1 次電池を接続した回路例です (1.5V
 4 直列= 6V)。出力は 3.3V 設定にしており、前項で示した OPGOOD 端子を使用したパワーゲーティング回
路を追加することにより、1 次電池が放電した後でもエナジーハーベストのパワーのみで動作できる仕組み
を取り入れています。
Figure 3-1 直列 1 次電池との回路例
MB39C811
AC1_1
DCGND1
PZ
DCOUT1
AC1_2
Protection
Register
AA-sized battery
x4
[
]
VBT
AC2_1
DCGND2
AC2_2
C
4.7uF
DCOUT2
VIN
C
10uF
VB
LX
S2
S1
S0
Output voltage
select
GND
VOUT
Power Gating Circuit
L
22uH
VOUT=3.3V
C
47uF
IPGOOD
VPG
C
EDLC
etc...
OPGOOD
PGND
入力に接続する 1 次電池の直列数は、MB39C811 の VOUT 設定値で決まる UVLO 解除電圧値 (VUVLOH)
に依存します。次ページの「MB39C811 電気的特性」で示した VUVLOH 値より高い電圧になるような 1 次
電池を接続してください。
例) Figure 3-1 による設定値 (4 直列単 3 アルカリ, VOUT = 3.3V)
VBT = 6V > VUVLOH = Max: 5.4V
また、AC 端子入力部の絶対最大定格の電流値は最大 50mA であるため、もし入力電流が 50mA 以上流れる
可能性がある負荷を接続する場合には、1 次電池と IC の間に保護用に電流制限抵抗を追加することを推奨
します。制限電流値=50mA, 電池電圧=6.0V の場合、オームの法則より 120Ω 以上の制限抵抗を接続するこ
とを推奨します。
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MB39C811 電気的特性
項目
記号
規格値
設定条件
最小
標準
最大
3.8
4.0
4.2
単位
VOUT = 1.5V
V
VOUT = 1.8V
V
VOUT = 2.5V
UVLO 解除電圧
(入力パワーグッド検知電圧)
VUVLOH
V
VOUT = 3.3V
VOUT = 3.6V
5.0
5.2
5.4
7.0
7.2
7.4
V
V
VOUT = 4.1V
V
VOUT = 4.5V
V
VOUT = 5.0V
V
詳細および最新の情報は、MB39C811 の最新版データシート (DS405-00013) を参照してください。
Figure 3-2 直列 1 次電池とのハイブリッド動作波形例
PZ IN
PZ
DCOUT1
Battery
DCOUT2
VOUT
IPGOOD
OPGOOD
VPG
PZのみ接続
*PZ:
*BT:
*IPG:
*OPG:
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PIEZO
Battery
IPGOOD
OPGOOD
PZ電力で動作
BT接続
PZ>BT
->IPG/OPG:High
BT電力で動作
PZ<BT
PZのみで動作
BT放電
PZ充電
IPG:Low IPG:High
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3.2
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3V コイン型 1 次電池との回路例
3V コイン型 1 次電池を使用する場合、
MB39C811 の UVLO 解除電圧値が満たされないため、DCDC コンバー
タの出力とコイン型電池の出力をハイブリッド構成にしてください。
発電素子にてチャージされた電力は IPGOOD 端子を使用したパワーゲーティング回路を介して、MB39C811
の入力整流ダイオード AC1_1 などにフィードバックします。このフィードバックされた電源とコイン型 1
次電池をダイオード OR にすることにより、3V コイン型 1 次電池とのハイブリッド構成が実現可能です。
また、VHB 出力部に電圧安定用のコンデンサを追加するとより、安定した電圧を負荷側に供給できます。
Figure 3-3 3V コイン型 1 次電池との接続例
MB39C811
AC1_1
DCGND1
Protection
Register
Coin Battery
3.0V
[
Hybrid Output
VHB
DCOUT1
[
AC1_2
]
+
-
]
Stabilizing
Capacitor
AC2_1
DCGND2
PZ
AC2_2
C
4.7uF
DCOUT2
VIN
C
10uF
VB
VOUT≧3.3V
LX
VOUT
S2
S1
C
47uF
VPG
C
EDLC
etc...
IPGOOD
S0
Output voltage
select
Power Gating Circuit
L
22uH
OPGOOD
GND
PGND
「3.1 直列接続した 1 次電池との回路例」と同様に入力電流が 50mA 以上流れる可能性がある負荷を接続す
る場合、コイン電池と IC の保護用に電流制限用の抵抗を追加することを推奨します。制限電流値=50mA, 電
池電圧=3.0V の場合、オームの法則より 60 Ω 以上の制限抵抗を接続することを推奨します。
MB39C811 電気的特性
項目
記号
AC 端子入力電圧
VACMAX
AC 端子入力電流
IPVMAX
条件
AC1_1 端子, AC1_2 端子,
AC2_1 端子, AC2_2 端子
AC1_1 端子, AC1_2 端子,
AC2_1 端子, AC2_2 端子
定格値
単位
最小
最大
-0.3
+24
V
-
50
mA
詳細および最新の情報は、MB39C811 の最新版データシート (DS405-00013) を参照してください。
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Figure 3-4 3V コイン型 1 次電池とのハイブリッド動作波形例
PZ IN
PZ
DCOUT2
VOUT
IPGOOD
OPGOOD
VPG
Hybrid Out
DCOUT1
BT電力で動作
*PZ:
*BT:
*IPG:
*OPG:
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PIEZO
Battery
IPGOOD
OPGOOD
PZ電力で動作
PZ充電完
->IPG/OPG:High
BT電力で動作
IPG:Low
PZのみで動作
PZ充電
IPG:High
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3.3
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USB バスパワーとの接続例
MB39C811 の出力設定を 2.5V 以下に設定した場合、発電素子と USB バスパワーとのハイブリッド構成も実
現可能です。負荷側の MCU などで USB を使用する機器などに最適な構成です。以下にソーラーセルと USB
バスパワーを接続した回路例を示します。パワーゲーティング回路が必要な場合は、
「2. パワーゲーティン
グ回路の応用例」を参考にしてください。
Figure 3-5 USB バスパワーとの接続例
MB39C811
AC1_1
PV
DCGND1
DCOUT1
AC1_2
USB
Connector
5V
FUSE
C
4.7uF
Protection
Register
[
]
VIN
C
10uF
VB
C
VOUT=<2.5V
LX
VOUT
S2
S1
VPG
Power
Gating
Circuit
C
47uF
IPGOOD
S0
Output voltage
select
L
22uH
OPGOOD
GND
or
PGND
電流制限用の抵抗は、制限電流値=50mA, 電池電圧=5.0V, オームの法則より 100 Ω 以上の制限抵抗を接続す
ることを推奨します。
MB39C811 電気的特性
項目
UVLO 解除電圧
(入力パワーグッド検知電圧)
記号
設定条件
規格値
最小
標準
最大
VOUT = 1.5V
VUVLOH
VOUT = 1.8V
単位
V
3.8
4.0
4.2
VOUT = 2.5V
V
V
詳細および最新の情報は、MB39C811 の最新版データシート (DS405-00013) を参照してください。
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4. 主な変更内容
ページ
場所
変更箇所
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Spansion  Application Note
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2014 年 10 月 Rev. 1.0
発行:Spansion Inc.
編集:コーポレートコミュニケーション部
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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
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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。
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