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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
DS04–27241–1a
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
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