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 DS04–27241–1a DATA SHEET ASSP 電源用 (2 次電池用 ) Li イオン電池充電用 DC/DC コンバータ IC MB39A114 ■ 概 要 MB39A114は, 出力電圧・出力電流を独立して制御できるパルス幅変調方式 (PWM方式) の充電用DC/DCコンバータICで, ダウンコンバージョンに適しています。 AC アダプタの電圧垂下を検出し , その電力を一定にするため 2 次電池の充電電流を動的に制御 ( 動的制御充電： Dynamically-controlled charging) 可能にしています。 充電電流値を容易に設定でき , ノートパソコンなどの内蔵充電器に最適です。 ■ 特 長 ・ 2 系統の定電流制御回路内蔵 ・ 充電電流値のアナログ制御可能 ( ＋ INE1, ＋ INE2 端子 ) ・ AC アダプタ検出機能内蔵 (VCC 電圧が電池電圧＋ 0.2 V より低いと出力をオフ固定 ) ・ 定電圧制御状態検出機能 (CVM 端子 ) により満充電の誤検出防止可能 ・ 充電電圧の過電圧検出機能 (OVP 端子 ) 内蔵 ・ 動作電源電圧範囲が広い ：8 V ∼ 25 V ・ 出力設定抵抗内蔵 ・ 出力設定電圧 16.8 V/12.6 V 切換え機能 (SEL 端子 ) 内蔵 ・ 出力電圧設定精度 ：± 0.74％ (Ta ＝− 10 °C ∼＋ 85 °C) ・ 高精度電流検出アンプ内蔵 ：± 5％ ( 入力電圧差 100 mV 時 ) , ± 15％ ( 入力電圧差 20 mV 時 ) ・ IC スタンバイ (ICC ＝ 0 µA Typ) 時に出力電圧設定抵抗をオープンにし無効電流防止可能 ・ 発振周波数範囲 ：100 kHz ∼ 500 kHz ・ 同相入力電圧範囲の広い電流検知 Amp 内蔵 ：0 V ∼ VCC ・ 負荷依存のないソフトスタート回路内蔵 ・ スタンバイ電流 ：0 µA ( 標準 ) ・ Pch MOS FET 対応トーテムポール形式出力段内蔵 ■ パッケージ プラスチック・SSOP, 24 ピン (FPT-24P-M03) Copyright©2003-2008 FUJITSU MICROELECTRONICS LIMITED All rights reserved 2004.5 MB39A114 ■ 端子配列図 (TOP VIEW) −INC2 1 24 +INC2 OUTC2 2 23 GND +INE2 3 22 CS −INE2 4 21 VCC CVM 5 20 OUT VREF 6 19 VH FB12 7 18 OVP −INE1 8 17 RT +INE1 9 16 −INE3 OUTC1 10 15 FB3 SEL 11 14 CTL −INC1 12 13 +INC1 (FPT-24P-M03) 2 MB39A114 ■ 端子機能説明 端子番号 端子記号 I/O 機 能 説 明 1 − INC2 I 電流検知増幅器 (Current Amp2) 反転入力端子です。 2 OUTC2 O 電流検知増幅器 (Current Amp2) 出力端子です。 3 ＋ INE2 I 誤差増幅器 (Error Amp2) 非反転入力端子です。 4 − INE2 I 誤差増幅器 (Error Amp2) 反転入力端子です。 5 CVM O 定電圧制御状態検出コンパレータ (CV Comp.) オープンドレイン形式出 力端子です。 6 VREF O 基準電圧出力端子です。 7 FB12 O 誤差増幅器 (Error Amp1, Error Amp2) 出力端子です。 8 − INE1 I 誤差増幅器 (Error Amp1) 反転入力端子です。 9 ＋ INE1 I 誤差増幅器 (Error Amp1) 非反転入力端子です。 10 OUTC1 O 電流検出増幅器 (Current Amp1) 出力端子です。 11 SEL O 充電電圧設定を 3 Cell または 4 Cell に切替える端子です。 SEL 端子 “H” レベル：充電電圧設定 16.8 V (4 Cell) SEL 端子 “L” レベル：充電電圧設定 12.6 V (3 Cell) 12 − INC1 I 電流検出増幅器 (Current Amp1) 反転入力端子です。 13 ＋ INC1 I 電流検出増幅器 (Current Amp1) 非反転入力端子です。 14 CTL I 電源コントロール端子です。 CTL 端子を “L” レベルにすることで IC はスタンバイ状態になります。 15 FB3 O 誤差増幅器 (Error Amp3) 出力端子です。 16 − INE3 I 誤差増幅器 (Error Amp3) 反転入力端子です。 17 RT 三角波発振周波数設定用抵抗接続端子です。 18 OVP O 過電圧検出コンパレータ (OV Comp.) オープンドレイン形式出力端子で す。 19 VH O FET 駆動回路用電源端子です。(VH ＝ VCC − 6 V) 20 OUT O 外付け FET ゲート駆動端子です。 21 VCC 基準電源・制御回路・出力回路の電源端子です。 22 CS ソフトスタート用コンデンサ接続端子です。 23 GND 接地端子です。 24 ＋ INC2 I 電流検知増幅器 (Current Amp2) 非反転入力端子です。 3 MB39A114 ■ ブロックダイヤグラム <CV Comp.> − 5 + −INE1 8 OUTC1 10 2.6 V +INC1 13 −INC1 12 +INE1 9 −INE2 4 <Current Amp 1> + OUTC2 2 +INC2 24 −INC2 1 +INE2 3 VREF ×20 − <OV Comp.> + <Error Amp 1> 18 OVP − − + + 1.4 V 0.2 V + − <UV Comp.> − <Current Amp 2> + ×20 − −INC2 (VO) <Error Amp 2> 21 VCC <PWM Comp.> − + + + + − <OUT> Drive FB12 CVM 20 OUT 7 VREF <Error Amp 3> R1 −INE3 16 R2 −2.5 V −1.5 V − + + VH VCC − 6 V 19 VH Bias Voltage UVLO 4.2 V/3.15 V VREF UVLO FB3 15 SEL 11 <SOFT> H : 4Cell L : 3Cell 4.2 V bias VREF VCC 10 µA <OSC> 500 kHz CS <REF> CT 45 pF 17 RT 4 <CTL> 22 VREF 5.0 V 6 VREF 23 GND 14 CTL MB39A114 ■ 絶対最大定格 項 目 記 号 電源電圧 VCC 出力電流 IOUT ピーク出力電流 IOUT 許容損失 PD 保存温度 TSTG 条 件 定 格 値 単 位 最小 最大 28 V 60 mA Duty ≦ 5％ (t ＝ 1/fosc × Duty) 700 mA Ta ≦＋ 25 °C 740 ＊ mW − 55 ＋ 125 °C VCC 端子 ＊：10 cm 角の両面エポキシ基板に実装時 ＜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 項 目 記号 条 件 規 格 値 単位 最小 標準 最大 8 25 V 電源電圧 VCC 基準電圧出力電流 IREF −1 0 mA VH 端子出力電流 IVH 0 30 mA 入力電圧 VCC 端子 VINE − INE1 ∼− INE3, ＋ INE1, ＋ INE2 端子 0 5 V VINC ＋ INC1, ＋ INC2, − INC1, − INC2 端子 0 VCC V CTL 端子入力電圧 VCTL 0 25 V 出力電流 IOUT − 45 ＋ 45 mA ピーク出力電流 IOUT − 600 ＋ 600 mA CVM 端子出力電圧 VCVM 0 25 V CVM 端子出力電流 ICVM 0 1 mA OVP 端子出力電圧 VOVP 0 25 V OVP 端子出力電流 IOVP 0 1 mA SEL 端子入力電圧 VSEL 0 25 V 発振周波数 fosc 100 300 500 kHz タイミング抵抗 RT 27 47 130 kΩ ソフトスタート容量 CS 0.022 1.0 µF VH 端子容量 CVH 0.1 1.0 µF 基準電圧出力容量 CREF 0.1 1.0 µF Ta − 30 ＋ 25 ＋ 85 °C 動作周囲温度 Duty ＝ 5％ (t ＝ 1/fosc × Duty) ＜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。 5 MB39A114 ■ 電気的特性 (VCC ＝ 19 V, VREF ＝ 0 mA, Ta ＝＋ 25 °C) 項 目 記号 測定端子 VREF1 6 VREF2 入力安定度 負荷安定度 低電圧時 誤動作防止 回路部 [UVLO] ソフト スタート部 [SOFT] 三角波 発振器部 [OSC] 規 格 値 単位 最小 標準 最大 Ta ＝＋ 25 °C 4.975 5.000 5.025 V 6 Ta ＝− 10 °C ∼＋ 85 °C 4.963 5.000 5.037 V Line 6 VCC ＝ 8 V ∼ 25 V 3 10 mV Load 6 VREF ＝ 0 mA ∼− 1 mA 1 10 mV 短絡時出力電流 Ios 6 VREF ＝ 1 V − 50 − 25 − 12 mA スレッショルド 電圧 VTLH 6 VREF ＝ 2.6 2.8 3.0 V VTHL 6 VREF ＝ 2.4 2.6 2.8 V ヒステリシス幅 VH 6 V 充電電流 ICs 22 − 14 − 10 −6 µA 発振周波数 fosc 20 RT ＝ 47 kΩ 270 300 330 kHz ∆f/fdt 20 Ta ＝− 30 °C ∼＋ 85 °C 1＊ ％ VIO 3, 4, 8, 9 FB12 ＝ 2 V 1 5 mV 入力バイアス電流 IB 3, 4, 8, 9 − 100 − 30 nA 同相入力電圧範囲 VCM 3, 4, 8, 9 0 AV 7 BW 7 VFBH 7 4.8 VFBL 7 出力ソース電流 ISOURCE 7 出力シンク電流 ISINK 電圧利得 周波数帯域幅 出力電圧 基準電圧部 [REF] 条 件 周波数温度変動率 入力オフセット電圧 誤差 電圧利得 増幅器部 [Error Amp1, 周波数帯域幅 Error Amp2] 出力電圧 出力電圧 出力ソース電流 出力シンク電流 誤差 増幅器部 [Error Amp3] 0.2 ＊ VCC − 1.8 V 100 ＊ dB 1.3 ＊ MHz 5.0 V 0.8 0.9 V FB12 ＝ 2 V − 120 − 60 µA 7 FB12 ＝ 2 V 2.0 4.0 AV 15 DC BW 15 AV ＝ 0 dB VFBH 15 4.8 VFBL 15 ISOuRCE 15 ISINK DC AV ＝ 0 dB mA 100 ＊ dB 1.3 ＊ MHz 5.0 V 0.8 0.9 V FB3 ＝ 2 V − 120 − 60 µA 15 FB3 ＝ 2 V 2.0 4.0 mA VTH1 1 SEL ＝ 5 V, FB3 ＝ 2 V, Ta ＝＋ 25 °C 16.716 16.800 16.884 V VTH2 1 SEL ＝ 5 V, FB3 ＝ 2 V, Ta ＝− 10 °C ∼＋ 85 °C 16.676 16.800 16.924 V VTH3 1 SEL ＝ 0 V, FB3 ＝ 2 V, Ta ＝＋ 25 °C 12.537 12.600 12.663 V VTH4 1 SEL ＝ 0 V, FB3 ＝ 2 V, Ta ＝− 10 °C ∼＋ 85 °C 12.507 12.600 12.694 V スレッショルド電圧 ＊：標準設計値 （続く） 6 MB39A114 (VCC ＝ 19 V, VREF ＝ 0 mA, Ta ＝＋ 25 °C) 項 目 規 格 値 最小 標準 最大 単位 1 − INC2 ＝ 16.8 V 84 150 µA IINL 1 VCC ＝ 0 V, − INC2 ＝ 16.8 V 1 µA R1 1, 16 105 150 195 kΩ R2 16 35 50 65 kΩ VON 11 ＋ INE3 ＝ 4.2 V (4 Cell 設定 ) 2 25 V VOFF 11 ＋ INE3 ＝ 3.15 V (3 Cell 設定 ) 0 0.8 V ISELH 11 SEL ＝ 5 V 50 100 µA ISELL 11 SEL ＝ 0 V 0 1 µA VIO 1, 12, 13, 24 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ − INC1 ＝− INC2 ＝ 3 V ∼ VCC −3 ＋3 mV I ＋ INCH 13, 24 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ 3 V ∼ VCC, ∆VIN ＝− 100 mV 20 30 µA I − INCH 12 ＋ INC1 ＝ 3 V ∼ VCC, ∆VIN ＝− 100 mV 0.1 0.2 µA I ＋ INCL 13, 24 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ 0 V, ∆VIN ＝− 100 mV − 180 − 120 µA I − INCL 1, 12 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ 0 V, ∆VIN ＝− 100 mV − 195 − 130 µA VOUTC1 2, 10 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ 3 V ∼ VCC, ∆VIN ＝− 100 mV 1.9 2.0 2.1 V VOUTC2 2, 10 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ 3 V ∼ VCC, ∆VIN ＝− 20 mV 0.34 0.40 0.46 V VOUTC3 2, 10 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ 0 V, ∆VIN ＝− 100 mV 1.8 2.0 2.2 V VOUTC4 2, 10 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ 0 V, ∆VIN ＝− 20 mV 0.2 0.4 0.6 V VCM 1, 12, 13, 24 0 VCC V 電圧利得 AV 2, 10 ＋ INC1 ＝＋ INC2 ＝ 3 V ∼ VCC, ∆VIN ＝− 100 mV 19 20 21 V/V 周波数帯域幅 BW 2, 10 AV ＝ 0 dB 2＊ MHz VOUTCH 2, 10 4.7 4.9 V VOUTCL 2, 10 20 200 mV 出力ソース電流 ISOURCE 2, 10 OUTC1 ＝ OUTC2 ＝ 2 V −2 −1 mA 出力シンク電流 ISINK 2, 10 OUTC1 ＝ OUTC2 ＝ 2 V 150 300 µA VTL 7, 15 デューティサイクル＝ 0％ 1.4 1.5 V VTH 7, 15 デューティサイクル＝ 100％ 2.5 2.6 V 入力抵抗 SEL 入力電圧 入力電流 入力オフセット電圧 入力電流 電流検出 増幅器部 [Current Amp1, Current Amp2] 条 件 IIN 入力電流 誤差 増幅器部 [Error Amp3] 記号 測定端子 電流検知電圧 同相入力電圧範囲 出力電圧 PWM 比較器部 スレッショルド電圧 [PWM Comp.] ＊：標準設計値 （続く） 7 MB39A114 （続き） (VCC ＝ 19 V, VREF ＝ 0 mA, Ta ＝＋ 25 °C) 項 目 記号 定電圧 制御状態 検出部 [CV Comp.] 過電圧 検出部 [OV Comp.] コント ロール部 [CTL] バイアス 電圧部 [VH] 全デバイス 最小 標準 最大 単位 − 400 ＊ mA ISINK 20 OUT ＝ 19 V, Duty ≦ 5％ (t ＝ 1/fosc × Duty) 400 ＊ mA ROH 20 OUT ＝− 45 mA 6.5 9.8 Ω ROL 20 OUT ＝ 45 mA 5.0 7.5 Ω 立上り時間 tr1 20 OUT ＝ 3300 pF 50 ＊ ns 立下り時間 tf1 20 OUT ＝ 3300 pF 50 ＊ ns スレッショルド 電圧 VTLH 21 VCC ＝ , − INC2 ＝ 16.8 V 17.2 17.4 17.6 V VTHL 21 VCC ＝ , − INC2 ＝ 16.8 V 16.8 17.0 17.2 V ヒステリシス幅 VH 21 0.4 ＊ V スレッショルド 電圧 VTLH 5 FB3 ＝ 2.6 2.7 2.8 V VTHL 5 FB3 ＝ 2.5 2.6 2.7 V ヒステリシス幅 VH 5 0.1 ＊ V CVM 端子 出力リーク電流 ILEAK 5 CVM ＝ 25 V 0 1 µA CVM 端子 出力オン抵抗 RON 5 CVM ＝ 1 mA 200 400 Ω スレッショルド 電圧 VTLH 18 FB3 ＝ 1.3 1.4 1.5 V VTHL 18 FB3 ＝ 1.2 1.3 1.4 V ヒステリシス幅 VH 18 V OVP 端子 出力リーク電流 ILEAK 18 OVP 端子 出力オン抵抗 RON 出力オン抵抗 0.1 OVP ＝ 25 V 0 1 µA 18 OVP ＝ 1 mA 200 400 Ω VON 14 IC 動作状態 2 25 V VOFF 14 IC スタンバイ状態 0 0.8 V ICTLH 14 CTL ＝ 5 V 100 150 µA ICTLL 14 CTL ＝ 0 V 0 1 µA 出力電圧 VH 19 VCC ＝ 8 V ∼ 25 V, VH ＝ 0 ∼ 30 mA VCC − 6.5 VCC − 6.0 VCC − 5.5 V スタンバイ電流 ICCS 21 CTL ＝ 0 V 0 10 µA 電源電流 ICC 21 CTL ＝ 5 V 5 7.5 mA CTL 入力電圧 入力電流 ＊：標準設計値 8 規 格 値 OUT ＝ 13 V, Duty ≦ 5％ (t ＝ 1/fosc × Duty) 出力シンク電流 AC アダプタ 検出部 [UV Comp.] 条 件 20 出力ソース電流 ISOURCE 出力部 [OUT] 測定端子 ＊ MB39A114 ■ 標準特性 CTL 端子入力電流 , 基準電圧－ CTL 端子入力電圧特性 CTL 端子入力電流 ICTL (µA) 電源電流 ICC (mA) 6 5 4 3 2 Ta = +25 °C CTL = 5 V 1 0 0 5 10 15 20 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Ta = +25 °C VCC = 19 V VREF = 0 mA VREF ICTL 0 25 電源電圧 VCC (V) 5 5 5 基準電圧 VREF (V) 基準電圧 VREF (V) 6 4 3 2 Ta = +25 °C CTL = 5 V VREF = 0 mA 0 5 10 15 25 基準電圧－負荷電流特性 6 0 20 15 CTL 端子入力電圧 VCTL (V) 基準電圧－電源電圧特性 1 10 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 基準電圧 VREF (V) 電源電流－電源電圧特性 20 Ta = +25 °C VCC = 19 V CTL = 5 V 4 3 2 1 0 25 電源電圧 VCC (V) 0 5 10 15 20 25 30 35 負荷電流 IREF (mA) 基準電圧－動作周囲温度特性 5.08 VCC = 19 V CTL = 5 V VREF = 0 mA 基準電圧 VREF (V) 5.06 5.04 5.02 5.00 4.98 4.96 4.94 4.92 −40 −20 0 20 40 60 80 100 動作周囲温度 Ta ( °C) （続く） 9 MB39A114 三角波発振周波数－電源電圧特性 三角波発振周波数－動作周囲温度特性 Ta = +25 °C CTL = 5 V RT = 47 kΩ 330 320 三角波発振周波数 fosc (kHz) 三角波発振周波数 fosc (kHz) 340 310 300 290 280 270 260 0 5 10 15 20 25 340 VCC = 19 V CTL = 5 V RT = 47 kΩ 330 320 310 300 290 280 270 260 −40 −20 0 20 40 60 80 100 動作周囲温度 Ta ( °C) 電源電圧 VCC (V) 三角波発振周波数－タイミング抵抗特性 三角波発振周波数 fosc (kHz) 1000 Ta = +25 °C VCC = 19 V CTL = 5 V 100 10 10 100 1000 タイミング抵抗 RT (kΩ) 誤差増幅器スレッショルド電圧 VTH (V) 誤差増幅器スレッショルド電圧－周囲温度特性 4.25 VCC = 19 V CTL = 5 V 4.24 4.23 4.22 4.21 4.20 4.19 4.18 4.17 4.16 4.15 −40 −20 0 20 40 60 80 100 周囲温度 Ta ( °C) （続く） 10 MB39A114 誤差増幅器 利得 , 位相－周波数特性 Ta = +25 °C VCC = 19 V 180 40 30 AV 0 −10 −90 −20 位相 ϕ (deg) 10 0 240 kΩ 90 ϕ 10 kΩ 1 µF + 利得 AV (dB) 20 IN 8 2.4 kΩ (4) 9 10 kΩ (3) −30 − 7 + + OUT CS Error Amp1 (Error Amp2) −180 −40 100 1k 10 k 100 k 1M 10 M 周波数 f (Hz) 誤差増幅器 利得 , 位相－周波数特性 Ta = +25 °C VCC = 19 V 180 40 30 ϕ AV 0 −10 −90 −20 位相 ϕ (deg) 10 0 240 kΩ 90 10 kΩ 1 µF + 利得 AV (dB) 20 10 kΩ − 15 + + OUT Error Amp3 −30 CS 4.2 V −180 −40 100 16 2.4 kΩ IN 1k 10 k 100 k 1M 10 M 周波数 f (Hz) 電流検出増幅器 利得 , 位相－周波数特性 180 40 AV 30 ϕ 0 0 −10 −90 −20 IN 10 kΩ VCC = 19 V 13 + (24) 12 − (1) 10 (2) OUT 12.6 V Current Amp1 (Current Amp2) −30 −180 −40 100 10 kΩ 1 µF + 利得 AV (dB) 10 位相 ϕ (deg) 90 20 1k 10 k 100 k 1M 10 M 周波数 f (Hz) （続く） 11 MB39A114 （続き） 許容損失－動作周囲温度特性 許容損失 PD (mW) 800 740 700 600 500 400 300 200 100 0 −40 −20 0 20 40 60 動作周囲温度 Ta ( °C) 12 80 100 MB39A114 ■ 機能説明 1. DC/DC コンバータ部 (1) 基準電圧部 (REF) 基準電圧回路は , VCC 端子 (21 ピン ) より供給される電圧により温度補償された安定な電圧 (5.0 V 標準 ) を発生し , IC 内部回路の基準電源として使用します。 また , 基準電圧 VREF 端子 (6 ピン ) から負荷電流を最大 1 mA まで外部に取り出せます。 (2) 三角波発振器部 (OSC) 三角波発振器部は周波数設定用コンデンサを内蔵しており , RT 端子 (17 ピン ) に周波数設定抵抗を接続することにより 三角波発振波形を発生します。 三角波は , IC 内部の PWM コンパレータに入力されます。 (3) 誤差増幅器 (Error Amp1) 誤差増幅器 (Error Amp1) は , AC アダプタの電圧垂下を検出して PWM 制御信号を出力する増幅器です。 また , FB12 端子 (7 ピン ) から− INE1 端子 (8 ピン ) への帰還抵抗およびコンデンサの接続により , 任意のループゲイン が設定できるため , システムに対して安定した位相補償ができます。 CS 端子 (22 ピン ) にソフトスタート用コンデンサを接続することにより , 電源起動時の突入電流を防止できます。 ソフ トスタート検出を誤差増幅器で行うことで , ソフトスタート時間は出力負荷に依存しない一定のソフトスタート時間で動 作します。 (4) 誤差増幅器部 (Error Amp2) 電流検出増幅器 (Current Amp2) の出力信号を検出し , ＋ INE2端子 (3 ピン ) と比較し PWM制御信号を出力する増幅器で , 充電電流の制御を行います。 また , FB12 端子 (7 ピン ) から− INE2 端子 (4 ピン ) への帰還抵抗およびコンデンサの接続により , 任意のループゲイン が設定できるため , システムに対して安定した位相補償ができます。 CS 端子 (22 ピン ) にソフトスタート用コンデンサを接続することにより , 電源起動時の突入電流を防止できます。 ソフ トスタート検出を誤差増幅器で行うことで , ソフトスタート時間は出力負荷に依存しない一定のソフトスタート時間で動 作します。 (5) 誤差増幅器部 (Error Amp3) 誤差増幅器 (Error Amp3) は , DC/DC コンバータの出力電圧を検出し , PWM 制御信号を出力する増幅器です。 SEL 端子を “H” レベルにすることにより 16.8 V, “L” レベルにすることにより 12.6 V の出力電圧を設定できます。 また , FB3 端子 (15 ピン ) から− INE3 端子 (16 ピン ) への帰還抵抗およびコンデンサの接続により , 任意のループゲイ ンが設定できるため , システムに対して安定した位相補償ができます。 CS 端子 (22 ピン ) にソフトスタート用コンデンサを接続することにより , 電源起動時の突入電流を防止できます。 ソフ トスタート検出を誤差増幅器で行うことで , ソフトスタート時間は出力負荷に依存しない一定のソフトスタート時間で動 作します。 (6) 電流検出増幅器部 (Current Amp1) 電流検出増幅器 (Current Amp1) は , 充電電流により出力センス抵抗 (RS) の両端に発生する電圧降下を＋ INC1 端子 (13 ピン ) , − INC1 端子 (12 ピン ) で検出し , 20 倍に増幅した信号を次段の誤差増幅器 (Error Amp1) へ出力します。 (7) 電流検出増幅器部 (Current Amp2) 電流検出増幅器 (Current Amp2) は , 充電電流により出力センス抵抗 (RS) の両端に発生する電圧降下を＋ INC2 端子 (24 ピン ) , − INC2 端子 (1 ピン ) で検出し , 20 倍に増幅した信号を次段の誤差増幅器 (Error Amp2) へ出力します。 (8) PWM 比較器部 (PWM Comp.) 誤差増幅器 (Error Amp1 ∼ Error Amp3) の出力電圧に応じて出力デューティをコントロールする電圧−パルス幅変換器 です。 三角波発振器で発生した三角波電圧と誤差増幅器出力電圧を比較し , 三角波電圧が誤差増幅器出力電圧より低い期間に 外付け出力トランジスタをオンさせます。 13 MB39A114 (9) 出力部 (OUT) 出力回路は , トーテムポール形式で構成しており , 外付け Pch MOS FET を駆動できます。 出力 “L” レベルは , バイアス電圧部 (VH) で発生した電圧を使用することで , 出力振幅を 6 V ( 標準 ) にします。 これにより , 変換効率の向上と入力電圧範囲が広くても使用する外付けトランジスタの耐圧を低くおさえることにつな がります。 (10) 電源コントロール (CTL) CTL 端子 (14 ピン ) を “L” レベルとすることによりスタンバイ状態となります。 ( スタンバイ時の電源電流 10 µA 最大 ) CTL 機能表 CTL Power L OFF ( スタンバイ ) H ON ( 動作状態 ) (11) バイアス電圧部 (VH) 出力回路の最低電位として VCC − 6V ( 標準 ) を出力します。 スタンバイ時は VCC と同電位を出力します。 2. 保護機能 (1) 低電圧時誤動作防止回路部 (UVLO) 電源 (VCC) 投入時の過渡状態や電源電圧 , あるいは内部基準電圧 (VREF) 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ます。このような誤動作を防止するために, 低電圧時誤動作防止回路は内部基準 電圧の電圧低下を検出し , OUT 端子 (20 ピン ) を “H” レベルに固定します。 内部基準電圧が低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システムは復帰します。 保護回路 (UVLO) 動作時機能表 UVLO 動作時 (VREF 電圧が UVLO スレッショルド電圧以下 ) OUT CS CVM OVP H L H H (2) AC アダプタ検出部 (UV Comp.) 電源電圧 (VCC) が電池電圧＋ 0.2V ( 標準 ) より低いことを検出し , OUT 端子 (18 ピン ) を “H” レベルに固定します。 電源 電圧が AC アダプタ検出部のスレッショルド電圧以上になればシステムは復帰します。 保護回路 (UV Comp.) 動作時機能表 UV Comp. 動作時 (VCC 電圧が UV Comp. スレッショルド電圧以下 ) OUT CS H L 3. ソフトスタート機能 ソフトスタート部 (SOFT) CS 端子 (22 ピン ) にコンデンサを接続することにより , 電源起動時の突入電流を防止できます。 ソフトスタート検出を 誤差増幅器で行うことで , DC/DC コンバータの出力負荷に依存しない一定のソフトスタート時間で動作します。 4. 検出機能 (1) 定電圧制御状態検出部 (CV Comp.) 誤差増幅器 (Error Amp3) FB3 端子 (15 ピン ) 電圧が 2.6 V ( 標準 ) 以下になったことを検出して , 定電圧制御状態検出部 出力端子 CVM 端子 (5 ピン ) に “L” レベルを出力します。 (2) 過電圧検出部 (OV Comp.) 誤差増幅器 (Error Amp3) FB3 端子 (15 ピン ) 電圧が 1.3 V ( 標準 ) 以下になったことを検出して , 過電圧検出部出力端子 OVP 端子 (18 ピン ) に “H” レベルを出力します。 14 MB39A114 5. 切換え機能 出力電圧切換え機能部 (SEL) SEL 端子 (11 ピン ) により , 充電電圧を 16.8 V/12.6 V に対応できます。 SEL 機能表 SEL DC/DC 出力設定電圧 H 16.8 V L 12.6 V 15 MB39A114 ■ 充電電圧設定方法 SEL端子 (11ピン) により充電電圧の設定が3, 4 cellと切り替えられます。 充電電圧はSEL端子が"H"レベルで16.8 Vとなり, “L” レベルで 12.6 V となります。 電池の充電電圧：VO VO (V) ＝ (150 kΩ ＋ 50 kΩ) /50 kΩ × 4.20 V ＝ 16.8 (SEL ＝ H) VO (V) ＝ (150 kΩ ＋ 50 kΩ) /50 kΩ × 3.15 V ＝ 12.6 (SEL ＝ L) VO B −INC2 −INE3 1 R3 150 kΩ <Error Amp3> − 16 R4 50 kΩ + + CS 22 SEL 11 3.15 V 4.2 V ■ 充電電流設定方法 ＋ INE2 端子 (3 ピン ) の電圧値により , 充電電流値 ( 出力制限電流値 ) が設定できます。 設定された電流値を上回る電流が流れようとした場合 , その設定電流値で充電電圧が垂下します。 電池の充電電流設定用電圧：＋ INE2 ＋ INE2 (V) ＝ 20 × I1 (A) × RS (Ω) ■ 三角波発振周波数設定方法 三角波発振周波数は RT 端子 (17 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。 三角波発振周波数 fosc fosc (kHz) ≒ 14100/RT (kΩ) 16 MB39A114 ■ ソフトスタート時間設定方法 (1) 定電圧モードソフトスタートの設定 IC 起動時の突入電流防止のため , CS 端子 (22 ピン ) にソフトスタート容量 (CS) を接続することで , ソフトスタートを行 えます。 CTL 端子 (14 ピン ) が “H” レベルになり IC が起動 (VCC ≧ UVLO のスレッショルド電圧 ) すると Q2 がオフとなり , CS 端子に外付けされたソフトスタート容量 (CS) に 10 µA で充電します。 Error Amp 出力 (FB3 端子 (15 ピン ) ) は 2 つの非反転入力端子 ( 内部基準電圧 (4.2 V 標準 ) , CS 端子電圧 ) のうちいずれ か低い電位と反転入力端子電圧 ( − INE3 端子 (16 ピン ) 電圧 ) との比較により決定されますので , ソフトスタート期間中 (CS 端子電圧＜ 4.2 V) の FB3 は− INE3 端子電圧と CS 端子電圧の比較により決定され , DC/DC コンバータ出力電圧は CS 端子に外付けされたソフトスタート容量への充電による CS 端子電圧の上昇に比例します。なお , ソフトスタート時間は次 式で求められます。 ソフトスタート時間：ts ( 出力電圧 100％までの時間 ) ts (s) ≒ 0.42 × CS (µF) ≒ 4.9 V CS 端子電圧 ≒ 4.2 V Error Amp 部内部基準電圧 ≒0V ソフトスタート時間：ts VREF 10 µA 10 µA FB3 15 −INE3 16 CS − + + 22 Error Amp3 4.2 V CS Q2 UVLO ソフトスタート回路 17 MB39A114 (2) 定電流モードソフトスタートの設定 IC 起動時の突入電流防止のため , CS 端子 (22 ピン ) にソフトスタート容量 (CS) を接続することで , ソフトスタートを行 えます。 CTL 端子 (14 ピン ) が “H” レベルになり IC が起動 (VREF ≧ UVLO のスレッショルド電圧 ) すると Q2 がオフとなり , CS 端子に外付けされたソフトスタート容量 (CS) に 10 µA で充電します。 Error Amp1 出力 (FB12 端子 (7 ピン ) ) は 2 つの非反転入力端子 ( ＋ INE1 端子 (9 ピン ) 電圧 , CS 端子電圧 ) のうちいず れか低い電位と反転入力端子電圧 ( − INE1 端子 (8 ピン ) 電圧 ) との比較により決定されますので , ソフトスタート期間 中 (CS 端子電圧＜＋ INE1) の FB12 は− INE1 端子電圧と CS 端子電圧の比較により決定され , DC/DC コンバータ出力電 圧は CS 端子に外付けされたソフトスタート容量への充電による CS 端子電圧の上昇に比例します。 Error Amp2 出力 (FB12 端子 (7 ピン ) ) は 2 つの非反転入力端子 ( ＋ INE2 端子 (3 ピン ) 電圧 , CS 端子電圧 ) のうちいず れか低い電位と反転入力端子電圧 ( − INE2 端子 (4 ピン ) 電圧 ) との比較により決定されます。ソフトスタート期間中 (CS 端子電圧＜＋ INE2) の FB12 は− INE2 端子電圧と CS 端子電圧の比較により決定され , DC/DC コンバータ出力電圧は CS 端子に外付けされたソフトスタート容量への充電による CS 端子電圧の上昇に比例します。 なお , ソフトスタート時間は次式で求められます。 ソフトスタート時間：ts ( 出力電圧 100％までの時間 ) ts (s) ≒＋ INE1 ( ＋ INE2) /10 µA × CS (µF) ≒ 4.9 V CS 端子電圧 ＋ INE1 ( ＋ INE2) Error Amp1 部－ INE1 電圧との比較電圧 (Error Amp2 部－ INE2 電圧との比較電圧 ) ≒0V ソフトスタート時間：ts VREF 10 µA FB12 −INE1 −INE2 CS 10 µA 7 Error Amp1 (Error Amp2) 8 4 − + + 22 +INE1 CS +INE2 9 3 Q2 ソフトスタート回路 18 UVLO MB39A114 ■ 動的制御充電の設定について ＋ INE1 端子 (9 ピン ) に外付け抵抗を接続することにより , AC アダプタ電圧 (VCC) の分圧点 A が− INE1 端子電圧よ り低下すると動的制御充電 (Dynamically-controlled charging) モードとなり AC アダプタの電力を一定に保つように充電電 流を減少させます。 動的制御充電設定電圧：Vth Vth (V) ＝ (R1 ＋ R2) /R2 ×− INE1 <Error Amp1> −INE1 A VCC R1 8 − 9 + +INE1 R2 ■ 定電圧制御状態検出 , 過電圧検出動作タイミングチャートについて 定電圧制御状態では誤差増幅器 (Error Amp3) FB3 端子 (15 ピン ) 電圧が 2.6V ( 標準 ) 以下となると , 定電圧制御状態検 出部 (CV Comp.) CVM 端子 (5 ピン ) が “L” レベルを出力します。 DC/DC コンバータ出力電圧が設定電圧より高く過電圧状態になると , 誤差増幅器 (Error Amp3) FB3 端子 (15 ピン ) 電圧 が 1.3V ( 標準 ) 以下となります。 その結果 , 過電圧検出部 (OV Comp.) OVP 端子 (18 ピン ) が “H” レベルを出力します。 CVM 端子 , OVP 端子ともオープンドレイン出力形式です。 Error Amp3 FB3 2.6V CV Comp. VTHL 2.5V Error Amp2 Error Amp1 FB12 1.5 V 1.3V OV Comp. VTHL CV Comp. CVM OV Comp. OVP OUT 定電流制御 定電圧制御 過電圧状態 19 MB39A114 ■ 動作タイミングチャートについて Error Amp2 Error Amp1 FB12 2.5V Error Amp3 FB3 1.5 V Current Amp2 OUTC2 OUT 定電圧制御 20 定電流制御 AC アダプタ 動的制御充電 MB39A114 ■ Current Amp1, 2 を使用しない場合の処理方法 Current Amp を使用しない場合は , ＋ INC1 端子 (13 ピン ) , − INC1 端子 (12 ピン ) を VREF に接続 , ＋ INC2 端子 (24 ピ ン ) , − INC2 端子 (1 ピン ) をショートして , OUTC1 端子 (10 ピン ) , OUTC 端子 (2 ピン ) を開放してください。 ・Current Amp を使用しない場合 VO “ 開放 ” 12 −INC1 +INC1 13 1 −INC2 +INC2 24 10 OUTC1 2 OUTC2 6 VREF ■ Error Amp1, 2 を使用しない場合の処理方法 Error Amp を使用しない場合は , FB12 端子 (7 ピン ) を開放 , − INE1 端子 (8 ピン ) , − INE2 端子 (4 ピン ) を GND に短 絡 , ＋ INE1 端子 (9 ピン ) , ＋ INE2 端子 (3 ピン ) を VREF に接続してください。 ・Error Amp を使用しない場合 “ 開放 ” 9 3 +INE1 +INE2 8 4 −INE1 −INE2 7 FB12 6 VREF GND 23 21 MB39A114 ■ CS 端子を使用しない場合の処理方法 ソフトスタート機能を使用しない場合は , CS 端子 (22 ピン ) を開放してください。 ・ソフトスタート機能を使用しない場合 “ 開放 ” CS 22 22 MB39A114 ■ 入出力端子等価回路図 ・基準電圧部 ・コントロール部 VCC 21 + − CTL 14 6 VREF ESD 保護素子 33.1 kΩ 37.8 kΩ 51 kΩ ESD 保護素子 12.35 kΩ GND 23 GND ・ソフトスタート部 VREF (5.0 V) ・三角波発振器部 ・誤差増幅器部 (Error Amp1) VCC VCC VREF (5.0 V) 22 CS 1.3 V + − −INE1 8 7 FB12 CS 17 RT GND GND GND 9 +INE1 ・誤差増幅器部 (Error Amp3) ・誤差増幅器部 (Error Amp2) VCC VCC VREF (5.0 V) VREF (5.0 V) −INE2 4 −INE3 16 FB12 CS GND CS 4.2 V 15 FB3 GND 3 +INE2 ・電流検出増幅器部 (Current Amp1) ・電流検出増幅器部 (Current Amp2) VCC VCC +INC1 13 +INC2 24 10 OUTC1 GND 2 OUTC2 GND 12 −INC1 1 −INC1 （続く） 23 MB39A114 （続き） ・PWM 比較器部 ・出力部 VCC ・AC アダプタ検出部 VCC VCC −INC2 FB12 20 OUT CT VREF (5.0 V) FB3 VH GND GND GND ・定電圧制御状態検出部 ・過電圧検出部 VCC VCC VREF (5.0 V) 5 CVM VREF (5.0 V) FB3 FB3 GND GND ・バイアス電圧部 ・出力電圧切換え機能部 VCC SEL 11 85 kΩ 19 VH 97 kΩ GND 24 18 OVP GND MB39A114 ■ 応用回路例 D2 VIN (8 to 25 V) R4 180 kΩ R5 330 kΩ R6 30 kΩ R10 120 kΩ <CV Comp.> − C8 10000 pF −INE1 CVM 5 + 8 2.6 V R7 22 kΩ R11 30 kΩ OUTC1 +INC1 −INC1 +INE1 −INE2 C10 4700 pF R9 10 kΩ R8 100 kΩ OUTC2 +INC2 A −INC2 B R12 30 kΩ FB12 R13 20 kΩ R16 200 kΩ +INE2 Q2 10 13 12 <Current Amp 1> + VREF − + + 1.4 V 0.2 V + <UV Comp.> − 4 <Current Amp 2> 2 1 OVP 18 − 9 24 <OV Comp.> + <Error Amp 1> −×20 + −×20 −INC2 (VO) <Error Amp 2> VCC 21 <PWM Comp.> − + + + + − C12 0.1 µF <OUT> 3 Drive C7 0.1 µF C1 4.7 µF C2 4.7 µF A OUT B Q1 20 7 R14 1 kΩ R15 120 Ω I1 L1 VREF VH <Error Amp 3> SW −INE3 R1 16 R2 C6 1500 pF R3 330 kΩ SEL 19 + D1 Bias Voltage C3 22 µF R1 0.033 Ω C4 4.7 µF Battery VREF UVLO 15 11 <SOFT> H : 4Cell L : 3Cell 4.2 V bias VREF VCC 10 µA CS 15 µH UVLO 4.2 V/3.15 V FB3 VH −2.5 V −1.5 V − + + VCC − 6 V R27 100 kΩ VO Q3 CTL <OSC> 500 kHz <REF> <CTL> 14 22 C11 0.022 µF VREF 5.0 V CT 45 pF 17 6 RT VREF 23 GND R2 47 kΩ C9 0.1 µF 25 MB39A114 ■ 部品表 COMPONENT ITEM SPECIFICATION VENDOR PARTS No. Q1, Q3 Q2 Pch FET Nch FET VDS ＝− 30 V, ID ＝− 7.0 A VDS ＝ 30 V, ID ＝ 1.4 A NEC SANYO µPA2714GR MCH3401 D1, D2 Diode VF ＝ 0.42 V (Max) , IF ＝ 3 A 時 ROHM RB053L-30 L1 Inductor 15 µH 3.6 A, 50 mΩ SUMIDA CDRH104R-150 C1, C2, C4 C3 C6 C7, C9 C8 C10 C11 C12 Ceramics Condenser OS-CONTM Ceramics Condenser Ceramics Condenser Ceramics Condenser Ceramics Condenser Ceramics Condenser Ceramics Condenser 4.7 µF 22 µF 1500 pF 0.1 µF 0.01 µF 4700 pF 0.022 µF 0.1 µF 25 V 20 V 50 V 50 V 50 V 50 V 50 V 50 V TDK SANYO TDK TDK TDK TDK TDK TDK C3225JB1E475K 20SVP22M C1608JB1H152K C1608JB1H104K C1608JB1H103K C1608JB1H472K C1608JB1H223K C1608JB1H104K R1 R2 R3, R5 R4 R6 R7 R8 R9 R10 R11, R12 R13 R14 R15 R16 R27 Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor Resistor 33 mΩ 47 kΩ 330 kΩ 180 kΩ 30 kΩ 22 kΩ 100 kΩ 10 kΩ 120 kΩ 30 kΩ 20 kΩ 1 kΩ 120 Ω 200 kΩ 100 kΩ 1％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.5％ KOA ssm ssm ssm ssm ssm ssm ssm ssm ssm ssm ssm ssm ssm ssm SL1TTE33LOF RR0816P-473-D RR0816P-334-D RR0816P-184-D RR0816P-303-D RR0816P-223-D RR0816P-104-D RR0816P-103-D RR0816P-124-D RR0816P-303-D RR0816P-203-D RR0816P-102-D RR0816P-121-D RR0816P-204-D RR0816P-104-D （注意事項）NEC：日本電気株式会社 SANYO：三洋電機株式会社 ROHM：ローム株式会社 SUMIDA：スミダコーポレーション株式会社 TDK：TDK 株式会社 KOA：コーア株式会社 ssm ：進工業株式会社 OS-CON は三洋電機株式会社の商標です。 26 MB39A114 ■ 部品選択について ・Pch MOS FET スイッチング用として使用する Pch MOS FET は使用する入力電圧の＋ 20％以上のものを使用してください。 導通損失 また , 高入力電圧および高周波 を小さくするためにドレイン−ソース間抵抗 RDS (ON) が小さい FET を使用してください。 動作をさせる場合はオン時のスイッチング損失が大きくなるため許容損失に注意してください。 本アプリケーションでは µPA2714GR (NEC 製 ) を使用しています。導通損失 , オン / オフ時のスイッチング損失およびトータル損失は下記式にて求 められます。ドレイン電流はピーク値が定格を超えないようにしてください。 導通損失：Pc PC ＝ ID2 × RDS (ON) × Duty オン時のスイッチング損失：PS (ON) PS (ON) ＝ VD (Max) × ID × tr × fosc 6 オフ時のスイッチング損失：PS (OFF) PS (OFF) ＝ VD (Max) × ID (Max) × tf × fosc 6 トータル損失：PT PT ＝ PC ＋ PS (ON) ＋ PS (OFF) 例 ) µPA2714GR 使用の場合 16.8 V 設定 入力電圧 VIN (Max) ＝ 25 V, 出力電圧 VO ＝ 16.8 V, ドレイン電流 ID ＝ 3 A, 発振周波数 fosc ＝ 300 kHz, L ＝ 15 µH, ドレイン−ソース間オン抵抗 RDS (ON) ≒ 18 mΩ, tr ≒ 15 ns, tf ≒ 42 ns ドレイン電流 (Max) ：ID (Max) ID (Max) ＝ Io ＋ ＝ 3＋ ≒ 3.6 A VIN (Max) − Vo 2L tON 1 25 − 16.8 2 × 15 × 10 −6 × 300 × 103 × 0.672 ドレイン電流 (Min) ：ID (Min) ID (Min) ＝ Io − ＝ 3− ≒ 2.4 A PC VIN (Max) − Vo 2L tON 1 25 − 16.8 2 × 15 × 10 −6 × 300 × 103 × 0.672 ＝ ID2 × RDS (ON) × Duty ＝ 32 × 0.018 × 0.672 ≒ 0.109 W 27 MB39A114 PS (ON) ＝ ＝ VD × ID × tr × fosc 6 25 × 3 × 15 × 10 − 9 × 300 × 103 6 ≒ 0.056 W PS (OFF) ＝ ＝ VD × ID (Max) × tf × fosc 6 25 × 3.6 × 42 × 10 − 9 × 300 × 103 6 ≒ 0.189 W PT ＝ PC ＋ PS (ON) ＋ PS (OFF) ≒ 0.109 ＋ 0.056 ＋ 0.189 ≒ 0.354 W 上記 µPA2714GR の許容損失は , 2.0 W であり満足しています。 12.6 V 設定 入力電圧 VIN (Max) ＝ 22 V, 出力電圧 VO ＝ 12.6 V, ドレイン電流 ID ＝ 3 A, 発振周波数 fosc ＝ 300 kHz, L ＝ 15 µH, ドレイン−ソース間オン抵抗 RDS (ON) ≒ 18 mΩ, tr ≒ 15 ns, tf ≒ 42 ns ドレイン電流 (Max) ：ID (Max) ID (Max) ＝ Io ＋ ＝ 3＋ ≒ 3.6 A VIN (Max) − Vo 2L ton 1 22 − 12.6 2 × 15 × 10 − 6 × 300 × 103 × 0.572 ドレイン電流 (Min) ：ID (Min) ID (Min) ＝ Io − ＝ 3− ≒ 2.4 A PC VIN (Max) − Vo 2L 2 × 15 × 10 ＝ 32 × 0.018 × 0.572 28 1 22 − 12.6 ＝ ID2 × RDS (ON) × Duty ≒ 0.093 W tON −6 × 300 × 103 × 0.572 MB39A114 PS (ON) ＝ ＝ VD × ID × tr × fosc 6 22 × 3 × 15 × 10 − 9 × 300 × 103 6 ≒ 0.050 W PS (OFF) ＝ ＝ VD × ID (Max) × tf × fosc 6 22 × 3.6 × 42 × 10 − 9 × 300 × 103 6 ≒ 0.166 W PT ＝ PC ＋ PS (ON) ＋ PS (OFF) ≒ 0.093 ＋ 0.050 ＋ 0.166 ≒ 0.309 W 上記 µPA2714GR の許容損失は , 2.0 W であり満足しています。 ・インダクタ インダクタを選択する上において , 注意しなければならないのはインダクタの定格値以上の電流を流さないことはもち ろんのことですが , リップル電流下限値が臨界点に達しますと不連続動作になり効率が著しく低下します。 このことを防 ぐにはインダクタンス値を大きくすればいいことになります。そうすることで , 軽負荷時からの連続動作が可能になりま す。しかし , インダクタンス値を大きくし過ぎますと直流抵抗 (DCR) が大きくなるため効率を悪化させますので注意が必 要です。一番効率がよくなるポイントに設定する必要があります。 また , インダクタの電流定格値に負荷電流値が近づくと直流重畳特性が悪くなるためインダクタンス値が低下しリップ ル電流が増加し効率を悪化させます。使用する負荷電流値のどこに効率のピークをもってくるかによって定格電流値 , イ ンダクタンス値の選択が変わります。 インダクタンス値は下記により求められます。 全負荷電流条件での L 値は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します。 インダクタンス値：L L≧ 2 (VIN − Vo) Io tON 16.8 V 出力 例) 2 (VIN (Max) − Vo) L≧ Io ≧ 2 × (25 − 16.8) 3 tON 1 × 300 × 103 × 0.672 ≧ 12.2 µH 29 MB39A114 12.6 V 出力 例) 2 (VIN (Max) − Vo) L≧ Io ≧ 2 × (22 − 12.6) 3 tON 1 × 300 × 103 × 0.572 ≧ 12.0 µH 上記式で求められたインダクタンス値は最大負荷電流時には十分連続動作できる値になりますが , 軽負荷時には連続動 作は不可能になります。 そこで連続動作が最低いくつから可能になるかを求める必要があります。本アプリケーションで は CDRH104R-150 ( スミダ製 ) を使用しています。15 µH を使用した場合の連続電流条件になる負荷電流値は下記式により 求められます。 連続電流条件になる負荷電流値：Io Vo Io ≧ tOFF 2L 例 ) CDRH104R-150 使用の場合 15 µH ( 許容差± 30％) , 定格電流＝ 3.6 A 16.8 V 出力 Vo tOFF Io ≧ 2L 16.8 ≧ ≧ 1 2 × 15 × 10 − 6 × (1 − 0.672) × (1 − 0.572) tOFF 12.6 ≧ × 0.61 A 12.6 V 出力 Vo Io ≧ 2L ≧ 300 × 103 1 2 × 15 × 10 − 6 × 300 × 103 0.60 A インダクタに流れる電流が定格値以内であるかをみるためのリップル電流のピーク値および出力リップル電圧に影響 を及ぼすリップル電流のピークピーク値を求める必要があります。リップル電流のピーク値およびピークピーク値は下記 式により求められます。 ピーク値：IL IL ≧ Io ＋ VIN − Vo 2L ピークピーク値：∆IL ∆IL ＝ 30 VIN − Vo L tON tON MB39A114 例 ) CDRH104R-150 使用の場合 15 µH ( 許容差± 30％) , 定格電流＝ 3.6 A ピーク値 16.8 V 出力 VIN − Vo IL ≧ Io ＋ tON 2L 1 25 − 16.8 ≧ 3＋ ≧ 3.6 A 2 × 15 × 10 −6 × 300 × 103 × 0.672 12.6 V 出力 VIN − Vo IL ≧ Io ＋ tON 2L 1 22 − 12.6 ≧ 3＋ ≧ 3.6 A 2 × 15 × 10 − 6 × 300 × 103 × 0.572 ピークピーク値 16.8 V 出力 ∆IL ＝ ＝ VIN − Vo tON L 1 25 − 16.8 × 15 × 10 − 6 300 × 103 × 0.672 ≒ 1.22 A 12.6 V 出力 VIN − Vo ∆IL ＝ L ＝ tON 1 22 − 12.6 × 15 × 10 − 6 300 × 103 × 0.572 ≒ 1.2 A ・フライバックダイオード フライバックダイオードはダイオードへの逆方向電圧が 40 V 以下の場合は一般的にショットキーバリヤダイオード (SBD) が使用されます。SBD は逆回復時間が短いため高速であり , 順方向電圧が低い特性があり , 高効率を実現するのに 最適です。直流逆方向電圧が入力電圧より十分に高く , ダイオード導通時間に流れる平均電流が平均出力電流内であり , ピーク電流がせん頭電流内であれば問題ありません。本アプリケーションでは RB053L-30 ( ローム製 ) を使用しています。 ダイオード平均電流とダイオードピーク電流は下記式により求められます。 ダイオード平均電流：IDi Vo IDi ≧ Io × (1 − VIN ) ダイオードピーク電流：IDip Vo IDip ≧ (Io ＋ 2L tOFF) 31 MB39A114 例 ) RB053L-30 使用の場合 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 16.8 V 出力 Vo IDi ≧ Io × ≧ 3 (1 − ) VIN × (1 − 0.672) ≧ 0.984 A 12.6 V 出力 Vo IDi ≧ Io × ≧ 3 (1 − ) VIN × (1 − 0.572) ≧ 1.284 A 16.8 V 出力 Vo IDip ≧ (Io ＋ ≧ 3.6 A tOFF) 2L 12.6 V 出力 Vo IDip ≧ (Io ＋ ≧ 3.6 A tOFF) 2L ・平滑コンデンサ 平滑コンデンサは出力のリップル電圧を低減させるためには必要不可欠です。平滑コンデンサを選択するのに特に重要 なのは等価直列抵抗 (ESR) とリップル許容電流です。ESR が大きい場合リップル電圧は大きくなりますので , リップル電 圧を小さくするには低 ESR のコンデンサを使用する必要があります。ただし , 低 ESR のコンデンサを使用する場合 , ルー プの位相特性に大きな影響を与え, システムの安定性を欠くため注意が必要です。また, リップル許容電流は十分に余裕の あるものを使用してください。本アプリケーションでは 20SVP22M (OS-CONTM：三洋製 ) を使用しています。ESR, コンデン サ値 , リップル電流は下記式により求められます。 等価直列抵抗：ESR ∆Vo ESR ≦ ∆IL 1 − 2πfCL コンデンサ値：CL ∆IL CL ≧ 2πf (∆Vo − ∆IL × ESR) リップル電流：ICLrms ICLrms ≧ 32 (VIN − Vo) tON 2 √ 3L MB39A114 例 ) 20SVP22M 使用の場合 定格電圧＝ 20 V, ESR ＝ 60 mΩ, 最大許容リップル電流＝ 1450 mArms 等価直列抵抗 16.8 V 出力 ∆Vo ESR ≦ ∆IL 1 − 2πfCL 0.168 ≦ 1.22 1 − 2π × 300 × 103 × 22 × 10 − 6 ≦ 114 mΩ 12.6 V 出力 ∆Vo ESR ≦ ∆IL 1 − 2πfCL 0.126 ≦ 1.2 ≦ 80 mΩ 1 − 2π × 300 × 103 × 22 × 10 − 6 コンデンサ値 16.8 V 出力 ∆IL CL ≧ 2πf (∆Vo − ∆IL × ESR) 1.22 ≧ ≧ 2π × 300 × 103 × (0.168 − 1.22 × 0.06) 6.8 µF 12.6 V 出力 ∆IL CL ≧ 2πf (∆Vo − ∆IL × ESR) 1.2 ≧ 2π × 300 × 103 × (0.126 − 1.2 × 0.06) ≧ 11.8 µF リップル電流 16.8 V 出力 (VIN − Vo) tON ICLrms ≧ 2 √ 3L ≧ (25 − 16.8) × 0.672 2 √ 3 × 15 × 10 − 6 × 300 × 103 ≧ 707 mArms 12.6 V 出力 ICLrms ≧ ≧ (VIN − Vo) tON 2 √ 3L (22 − 12.6) × 0.572 2 √ 3 × 15 × 10 − 6 × 300 × 103 ≧ 690 mArms 33 MB39A114 ■ 参考データ 変換効率－充電電流特性 ( 定電圧モード ) 100 98 Effciency η (％) 96 94 92 90 88 Ta ＝＋ 25 °C VAC ＝ 19 V VBATT ＝ 12.6 V 設定 η ＝ (VBATT × IBATT) / (VAC × IAC) VBATT 換算 86 84 82 80 0.01 0.1 1 10 IBATT (A) 変換効率－充電電圧特性 ( 定電流モード ) 100 98 Effciency η (％) 96 94 92 90 88 Ta ＝＋ 25 °C VAC ＝ 19 V IBATT ＝ 3 A 設定 η＝ (VBATT ×IBATT) / (VAC×IAC) 86 84 82 80 0 2 4 6 8 10 12 14 VBATT (V) BATT 電圧－ BATT 充電電流特性 (12.6 V 設定 ) 18 16 14 Ta ＝＋ 25 °C VAC ＝ 19 V VBATT ＝ 12.6 V 設定 VBATT (V) 12 D.C.C. Mode 10 8 Dead Battery Mode 6 4 2 0 0.0 D.C.C. Mode : Dynamically-controlled charging 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 IBATT (A) （続く） 34 MB39A114 変換効率－充電電流特性 ( 定電圧モード ) 100 98 Effciency η (％) 96 94 92 90 88 Ta ＝＋ 25 °C VAC ＝ 19 V VBATT ＝ 16.8 V 設定 η ＝ (VBATT × IBATT) / (VAC × IAC) VBATT 換算 86 84 82 80 0.01 0.1 1 10 IBATT (A) 変換効率－充電電圧特性 ( 定電流モード ) 100 98 Effciency η (％) 96 94 92 90 88 Ta ＝＋ 25 °C VAC ＝ 19 V IBATT ＝ 3 A 設定 η ＝ (VBATT × IBATT) / (VAC × IAC) VBATT 換算 86 84 82 80 0 2 4 6 8 10 12 14 16 VBATT (V) BATT 電圧－ BATT 充電電流特性 (16.8 V 設定 ) 18 16 D.C.C. Mode 14 VBATT (V) 12 Dead Battery Mode 10 8 6 4 2 0 0.0 Ta ＝＋ 25 °C VAC ＝ 19 V VBATT ＝ 16.8 V 設定 D.C.C. Mode : Dynamically-controlled charging 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 IBATT (A) （続く） 35 MB39A114 スイッチング波形定電圧モード (12.6 V 設定 ) OUT (V) 15 VAC = 19 V CV mode IBATT = 1.5 A VBATT = 12.6 V setting VD (V) 20 10 5 0 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (µs) スイッチング波形定電流モード (12.6 V 設定 10 V 時 ) OUT (V) 15 VAC = 19 V CC mode IBATT = 3 A setting VBATT = 10 V VD (V) 20 10 5 0 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (µs) （続く） 36 MB39A114 スイッチング波形定電圧モード (16.8 V 設定 ) OUT (V) 15 VAC = 19 V CV mode IBATT = 1.5 A VBATT = 16.8 V setting VD (V) 20 10 5 0 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (µs) スイッチング波形定電流モード (16.8 V 設定 10 V 時 ) OUT (V) 15 VAC = 19 V CC mode IBATT = 3 A setting VBATT = 10 V VD (V) 20 10 5 0 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (µs) （続く） 37 MB39A114 ソフトスタート動作波形定電圧モード (12.6 V 設定 ) ① VAC = 19 V CV mode RL = 20 Ω VBATT = 12.6 V setting VO (V) 20 15 10 5 VO 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) ソフトスタート動作波形定電圧モード (12.6 V 設定 ) ② CVM (V) 6 VAC = 19 V CV mode RL = 20 Ω VBATT = 12.6 V setting 4 2 CVM 0 OVP (V) 5 OVP 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) （続く） 38 MB39A114 ディスチャージ動作波形定電圧モード (12.6 V 設定 ) ① VAC = 19 V CV mode RL = 20 Ω VBATT = 12.6 V setting VO (V) 20 15 10 5 VO 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) ディスチャージ動作波形定電圧モード (12.6 V 設定 ) ② CVM (V) 6 VAC = 19 V CV mode RL = 20 Ω VBATT = 12.6 V setting 4 2 CVM 0 OVP (V) 5 OVP 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) （続く） 39 MB39A114 ソフトスタート動作波形定電流モード (12.6 V 設定 ) ① VAC = 19 V CC mode RL = 3.33 Ω VBATT = 12.6 V setting VO (V) 20 15 10 5 VO 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) ソフトスタート動作波形定電流モード (12.6 V 設定 ) ② CVM (V) 6 VAC = 19 V CC mode RL = 3.33 Ω VBATT = 12.6 V setting 4 2 CVM 0 OVP (V) 5 OVP 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) （続く） 40 MB39A114 ディスチャージ動作波形定電流モード (12.6 V 設定 ) ① VAC = 19 V CC mode RL = 3.33 Ω VBATT = 12.6 V setting VO (V) 20 15 10 5 VO 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) ディスチャージ動作波形定電流モード (12.6 V 設定 ) ② CVM (V) 6 VAC = 19 V CC mode RL = 3.33 Ω VBATT = 12.6 V setting 4 2 CVM 0 OVP (V) 5 0 OVP CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) （続く） 41 MB39A114 ソフトスタート動作波形定電圧モード (16.8 V 設定 ) ① VAC = 19 V CV mode RL = 20 Ω VBATT = 16.8 V setting VO (V) 20 15 10 5 VO 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) ソフトスタート動作波形定電圧モード (16.8 V 設定 ) ② CVM (V) 6 VAC = 19 V CV mode RL = 20 Ω VBATT = 16.8 V setting 4 2 CVM 0 OVP (V) 5 OVP 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) （続く） 42 MB39A114 ディスチャージ動作波形定電圧モード (16.8 V 設定 ) ① VAC = 19 V CV mode RL = 20 Ω VBATT = 16.8 V setting VO (V) 20 15 10 5 VO 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) ディスチャージ動作波形定電圧モード (16.8 V 設定 ) ② CVM (V) 6 VAC = 19 V CV mode RL = 20 Ω VBATT = 16.8 V setting 4 2 CVM 0 OVP (V) 5 OVP 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) （続く） 43 MB39A114 ソフトスタート動作波形定電流モード (16.8 V 設定 ) ① VAC = 19 V CC mode RL = 3.33 Ω VBATT = 16.8 V setting VO (V) 20 15 10 5 VO 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) ソフトスタート動作波形定電流モード (16.8 V 設定 ) ② CVM (V) 6 VAC = 19 V CC mode RL = 3.33 Ω VBATT = 16.8 V setting 4 2 CVM 0 OVP (V) 5 OVP 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) （続く） 44 MB39A114 （続き） ディスチャージ動作波形定電流モード (16.8 V 設定 ) ① VAC = 19 V CC mode RL = 3.33 Ω VBATT = 16.8 V setting VO (V) 20 15 10 5 VO 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) ディスチャージ動作波形定電流モード (16.8 V 設定 ) ② CVM (V) 6 VAC = 19 V CC mode RL = 3.33 Ω VBATT = 16.8 V setting 4 2 CVM 0 OVP (V) 5 OVP 0 CTL (V) 5 CTL 0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 (ms) 45 MB39A114 ■ 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。 ・ 作業をする人は , 人体とアースの間に 250 kΩ ∼ 1 MΩ 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 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 MB39A114PFV 46 パッケージ プラスチック・SSOP, 24 ピン (FPT-24P-M03) 備 考 MB39A114 ■ 外形寸法図 注 1) ＊ 1 印寸法のレジン残りは片側＋ 0.15 (.006) MAX 注 2) ＊ 2 印寸法はレジン残りを含まず。 注 3) 端子幅および端子厚さはメッキ厚を含む。 注 4) 端子幅はタイバ切断残りを含まず。 プラスチック・SSOP, 24 ピン (FPT-24P-M03) 0.17±0.03 (.007±.001) *17.75±0.10(.305±.004) 24 13 *2 5.60±0.10 7.60±0.20 (.220±.004) (.299±.008) INDEX Details of "A" part +0.20 1.25 –0.10 +.008 .049 –.004 (Mounting height) 0.25(.010) 1 "A" 12 0~8˚ +0.08 0.65(.026) 0.24 –0.07 +.003 .009 –.003 0.13(.005) M 0.50±0.20 (.020±.008) 0.60±0.15 (.024±.006) 0.10±0.10 (.004±.004) (Stand off) 0.10(.004) C 2003 FUJITSU LIMITED F24018S-c-4-5 単位：mm (inches) 注意：括弧内の値は参考値です。 47 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