小型同期整流型降圧レギュレータ ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A は高効率のモノリ 特長 シック同期整流型降圧 DC/DC コンバータで、2.7V ～ 5.5V の 入力電源から最大 2A の連続出力電流を生成できます。ピーク 電流モード制御アーキテクチャを使用して、デューティ・サ イクルが極めて低い場合でも動作が可能です。1MHz または 2MHz のスイッチング周波数で動作するため、負荷応答に優 れ、使用するインダクタを小型化できます。安定性も抜群で、 内部、外部両方の補償オプションを提供しています。 • VIN 範囲 : 2.7V ～ 5.5V • VOUT 範囲 : 0.6V ～ VIN • 最大 IOUT は 1.5A または 2A (3 ページの表 1 を参照 ) • スイッチング周波数は 1MHz または 2MHz (3 ページの表 1 を参照 ) • 内部または外部補償オプション ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A は、効率を最大化 するため、非常に低い rDS(ON) MOSFET を内蔵しています。さ らに、ハイサイド MOSFET が PMOS であるため、ブート・コ ンデンサが不要になり、外付け部品点数が削減されます。出 力電流が 2A でドロップアウト電圧が 200mV のとき、100% デューティ・サイクル (1MHz) で動作できます。 • PFM 動作または PWM 動作を選択可能 • 過電流保護と短絡保護 • 過温度 / 熱保護 • VIN アンダーボルテージ・ロックアウトと VOUT 過電圧 保護 これらの製品は、 軽負荷時の PFM ( 不連続導通 ) または PWM ( 連続導通 ) 動作のいずれかに対して構成できます。PFM は、 軽負荷時のスイッチング損失を軽減することで高効率を達 成します。PWM はノイズの影響の受けやすさと RF 干渉を緩 和します。 • 最大 95% のピーク効率 これらの製品は、省スペースな 8 ピン 2mm × 2mm TDFN 鉛 フリー・パッケージで提供され、熱性能を向上するためのエ キスポーズド・パッドを備えています。コンバータ全体の面 積は、0.10in2 未満に収まります。 • セットトップボックスとケーブルモデム アプリケーション • 汎用のポイント・オブ・ロード DC/DC • FPGA の電源 • DVD、HDD ドライブ、LCD パネル、テレビ 関連文書 • アプリケーションノート AN1803「1.5A/2A Low Quiescent Current High Efficiency Synchronous Buck Regulator」を参照 してください。 VIN GND EN PG C1 22μF 2 3 4 PHASE 8 VIN PGND EN FB MODE PG COMP PAD L1 1.2μH 100 +1.8V/2A C5 22μF C6 22μF 7 VOUT R1 6 +0.6V 200k 1% 5 R2 100k 1% 9 80 70 60 50 VO R 1 = R 2 ----------- – 1 VFB （式 1） 図 1. アプリケーション回路例 ( 内部補償オプション ) 2013 年 7 月 30 日 FN7888.2 90 GND EFFICIENCY (%) ISL8002 +2.7V …+5.5V 1 1 40 0.0 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 0.8VOUT 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 OUTPUT LOAD (A) 1.6 1.8 2.0 図 2. 効率 vs 負荷 FSW = 1MHz、VIN = 3.3V、MODE = PFM、 TA = +25 ℃ 注意：本データシート記載のデバイスは静電気に対して敏感です。適切な取り扱いを行ってください。 1-888-INTERSIL or 1-888-468-3774 | Copyright Intersil Americas LLC 2013. All Rights Reserved Intersil、Intersil ロゴは Intersil Corporation または関連子会社が権利を保有しています。 そのほかの企業名や製品名などの商標はそれぞれの権利所有者に帰属します。 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 目次 ピン配置 ..................................................................................................................................................................................... 4 ピンの説明 ................................................................................................................................................................................. 4 機能ブロック図 .......................................................................................................................................................................... 5 絶対最大定格 .............................................................................................................................................................................. 7 温度情報 ..................................................................................................................................................................................... 7 推奨動作条件 .............................................................................................................................................................................. 7 電気的特性 ................................................................................................................................................................................. 7 性能特性曲線 .............................................................................................................................................................................. 9 動作原理 ................................................................................................................................................................................... 17 PWM コントロール方式 ...................................................................................................................................................... 17 PFM モード ......................................................................................................................................................................... 17 過電流保護 .......................................................................................................................................................................... 18 短絡保護 .............................................................................................................................................................................. 18 負電流保護 .......................................................................................................................................................................... 18 パワーグッド ....................................................................................................................................................................... 18 アンダーボルテージ・ロックアウト ................................................................................................................................... 18 イネーブル、ディスエーブル、ソフトスタート ................................................................................................................. 18 放電モード ( ソフトストップ ) ............................................................................................................................................ 18 100% のデューティ・サイクル (1MHz バージョン ) .......................................................................................................... 18 サーマル・シャットダウン ................................................................................................................................................. 19 アプリケーション情報 ............................................................................................................................................................. 19 出力インダクタとコンデンサの選択 ................................................................................................................................... 19 出力電圧の選択 ................................................................................................................................................................... 19 入力コンデンサの選択 ........................................................................................................................................................ 19 出力コンデンサの選択 ........................................................................................................................................................ 19 ループ補償設計 ................................................................................................................................................................... 19 レイアウトに関する考慮事項 .............................................................................................................................................. 21 改訂履歴 ................................................................................................................................................................................... 22 インターシルについて ............................................................................................................................................................. 22 パッケージ寸法図 .................................................................................................................................................................... 23 2 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 表 1. 主な違いのまとめ NOTE：本データシートでは、表内の部品をまとめて「製品」と呼びます。 表 2. 部品の値の選択表 3 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A ピン配置 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A (8 LD 2x2 TDFN) TOP VIEW VIN 1 EN 2 MODE 3 PG 4 THERMAL PAD (GND) PAD PIN 9 8 PHASE 7 PGND 6 FB 5 COMP ピンの説明 ピン番号 名称 ピンの説明 1 VIN PWM レギュレータの電力段用の入力電源と、IC に対してバイアスを提供する内蔵リニア・レギュレータの ソース。デカップリングのため、最小 10µF のセラミック・コンデンサを VIN と GND の間、IC のできるだけ 近くに配置してください。 2 EN デバイス・イネーブル入力。このピンの電圧が 1.4V を上回ると、製品がイネーブルされます。このピンがグ ラウンドに接続されると、製品がディスエーブルされます。製品がディスエーブルされると、100Ω 抵抗が PHASE ピンを通して出力を放電します。詳細については、図 3、5 ページの「機能ブロック図」を参照してく ださい。 3 MODE モード選択ピン。ロジック・ハイまたは入力電圧 VIN に接続すると、PWM モードになります。ロジック・ ローまたはグラウンドに接続すると、PFM モードになります。MODE ピンがフロートになった場合にロジッ ク状態が未定義になるのを防ぐ内蔵 1MΩ プルダウン抵抗が用意されていますが、このピンをフロートさせる ことは推奨しません。 4 PG パワーグッド出力は、ソフトスタート中、もしくは出力電圧がレギュレーション範囲を下回った場合にグラウ ンドに接続されます。このピンには内蔵の 5MΩ 内部プルアップ抵抗が接続されています。 5 COMP COMP は誤差アンプの出力。COMP が High で VIN に接続されている場合、内部補償です。COMP が直列抵 抗とコンデンサで GND に接続されている場合、外部補償です。詳細については、19 ページの「ループ補償設 計」を参照してください。 6 FB レギュレータの帰還ピン。FB は電圧帰還誤差アンプの負入力です。出力電圧は、FB に接続された外付けの抵 抗分割器で設定されます。さらに、Power Good PWM レギュレータのパワーグッド回路と低電圧保護回路は、 FB を使用して出力電圧をモニタリングします。 7 PGND 電源およびアナログ・グラウンド接続。基板の GROUND プレーンに直接接続されています。 8 PHASE 出力電圧レギュレーションのための電力段スイッチング・ノード。出力インダクタに接続します。製品がディ スエーブルされているとき、このピンは 100Ω 抵抗によって放電されます。詳細については、図 3、5 ページ の「機能ブロック図」を参照してください。 9 THERMAL PAD 電源グラウンド。このサーマルパッドは、電力段電流およびスイッチング電流の戻り経路になるとともに、IC (T-PAD) から基板へ熱を逃がすための熱経路になります。このパッドの PGND プレーンにサーマルビアを配置します。 4 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 機能ブロック図 COMP 27pF SOFTSoft START MODE * SHUTDOWN 200kΩ + VREF BANDGAP VIN OSCILLATOR + EN + EAMP COMP - - P PWM/PFM LOGIC CONTROLLER PROTECTION SHUTDOWN 3pF PHASE N HS DRIVER + PGND FB SLOPE Slope COMP 1.15*VREF 6kΩ + - CSA OV + + OCP - 0.85*VREF + UV + VIN SKIP 5MΩ PG 1ms DELAY - NEG CURRENT SENSING ZERO-CROSS SENSING SCP 0.3V + 100Ω SHUTDOWN * デフォルトでは、COMP が VIN に接続されると、27pF および 200kΩ RC ネットワークで電圧ループが内部補償されます。 詳細については、4 ページ「ピンの説明」の表の「COMP」ピンを参照してください。 図 3. 機能ブロック図 5 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 注文情報 テープ & リール 数量 製品 マーキング 技術仕様 温度範囲 (℃) ISL8002IRZ-T 1000 002 2A、1MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL8002IRZ-T7A 250 002 2A、1MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL8002AIRZ-T 1000 02A 2A、2MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL8002AIRZ-T7A 250 02A 2A、2MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80019IRZ-T 1000 019 1.5A、1MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80019IRZ-T7A 250 019 1.5A、1MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80019AIRZ-T 1000 19A 1.5A、2MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80019AIRZ-T7A 250 19A 1.5A、2MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL8002FRZ-T 1000 02F 2A、1MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL8002FRZ-T7A 250 02F 2A、1MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL8002AFRZ-T 1000 2AF 2A、2MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL8002AFRZ-T7A 250 2AF 2A、2MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80019FRZ-T 1000 19F 1.5A、1MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80019FRZ-T7A 250 19F 1.5A、1MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80019AFRZ-T 1000 9AF 1.5A、2MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80019AFRZ-T7A 250 9AF 1.5A、2MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C 製品型番 (Note 1、2、3) パッケージ ( 鉛フリー ) パッケージの 外形図番号 NOTE： 1. リールの詳細仕様についてはテクニカル・ブリーフ「Tape and Reel Specification for Integrated Circuit (TB347)」を参照してください。 2. これら鉛フリーのプラスチック・パッケージ製品には、専用の鉛フリー素材、モールド素材、ダイ・アタッチ素材を採用するとともに、 端子には亜鉛 100％の梨地メッキとアニーリングを実施しています (RoHS 指令に準拠するとともに SnPb ハンダ付け作業と鉛フリー・ ハンダ付け作業とも互換性のある e3 端子仕上げ )。インターシルの鉛フリー製品は鉛フリー・ピークリフロー温度で MSL 分類に対応 し、この仕様は IPC/JEDEC J STD-020 の鉛フリー要件と同等か上回るものです。 3. 湿度感受性レベル (MSL) については ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A のデバイス情報ページを参照してください。 MSL の詳細についてはテクニカル・ブリーフ TB363 を参照してください。 6 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 絶対最大定格 温度情報 VIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ 6V (DC) または 7V (20ms) PHASE . . . . . . -1.5V (100ns)/-0.3V (DC) ～ 6V (DC) または 7V (20ms) EN、COMP、PG、MODE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ VIN+0.3V FB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-0.3V ～ 2.7V 熱抵抗 ( 代表値、Note 4、5) 推奨動作条件 JA ( ℃ /W) JC ( ℃ /W) 2x2 TDFN パッケージ . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7 ジャンクション温度範囲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-55 ℃～ +125 ℃ 保存温度範囲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-65 ℃～ +150 ℃ 鉛フリー・リフロープロファイル. . . . . . . . . . . . 以下の URL を参照 http://www.intersil.com/pbfree/Pb-FreeReflow.asp VIN 電源電圧範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7V ～ 5.5V 負荷電流範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ISL8002(A): 0A ～ 2A ISL80019(A): 0A ～ 1.5A ジャンクション温度範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -40 ℃～ +125 ℃ 注意：過度に長い時間にわたって最大定格点または最大定格付近で動作させないでください。そのような動作条件を課すと製品の信頼性に 影響が及ぶ恐れがあるとともに、保証の対象とはならない可能性があります。 NOTE： 4. θJA は製品を放熱効率の高い「ダイレクト・アタッチ」機能対応の試験基板に実装し、自由大気中で測定した値です。詳細については、 テクニカル・ブリーフ TB379 を参照してください。 5. θJC の測定における「ケース温度」位置は、パッケージ下面のエキスポーズド金属パッドの中心です。 電気的特性 特記のない限り、 TJ = -40 ℃～ +125 ℃、VIN = 2.7V ～ 5.5V です。代表値は TA = +25 ℃のものです。 太字のリミット値は動作温度範囲 -40 ℃～ +85 ℃に対して適用されます。 7 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 電気的特性 特記のない限り、 TJ = -40 ℃～ +125 ℃、VIN = 2.7V ～ 5.5V です。代表値は TA = +25 ℃のものです。 太字のリミット値は動作温度範囲 -40 ℃～ +85 ℃に対して適用されます。( 続き ) NOTE： 6. MIN パラメータと MAX パラメータは、特記のない限り +25 ℃で全数試験を行っています。温度リミットは特性評価によって得ており、 製造時試験は行っていません。 7. 製造時試験は行っていません。評価基板を使用して特性評価されています。図 12 ～ 14 のロード・レギュレーションの図を参照してく ださい。+105 ℃ TA は、ワーストケースに近い動作ポイントを示しています。 8 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 100 100 90 90 80 80 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 性能特性曲線 70 60 50 40 0.0 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 0.8VOUT 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 40 0.0 2.0 100 90 90 80 80 70 50 40 0.0 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 0.8VOUT 0.2 0.4 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 60 40 0.0 2.0 100 90 90 80 80 EFFICIENCY (%) 100 60 50 40 0.0 3.3VOUT 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 0.2 0.4 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 図 8. 効率 vs 負荷 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 9 2.0 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 0.8VOUT 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 2.0 70 3.3VOUT 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 60 50 0.6 0.6 図 7. 効率 vs 負荷 FSW = 1MHz、VIN = 3.3V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ 図 6. 効率 vs 負荷 FSW = 1MHz、VIN = 3.3V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 70 0.4 70 50 0.6 0.2 図 5. 効率 vs 負荷 FSW = 2MHz、VIN = 3.3V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 60 100 60 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 0.8VOUT 50 図 4. 効率 vs 負荷 FSW = 2MHz、VIN = 3.3V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ EFFICIENCY (%) 70 40 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 2.0 図 9. 効率 vs 負荷 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A ( 続き ) 100 100 90 90 80 80 70 60 50 40 0.0 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 性能特性曲線 3.3VOUT 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 0.8VOUT 0.2 0.4 70 3.3VOUT 2.5VOUT 1.8VOUT 1.5VOUT 1.2VOUT 0.9VOUT 0.8VOUT 60 50 0.6 0.8 1.2 1.0 1.4 1.6 1.8 40 0.0 2.0 0.2 0.4 0.6 OUTPUT LOAD (A) 0.0 0.0 LOAD REGULATION (%) 0.1 -0.1 -0.2 AVERAGE HIGH LOW -0.5 -0.6 0 0.5 1.0 1.5 1.6 1.8 2.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.6 2.0 AVERAGE HIGH LOW -0.5 6 SIGMA 6 SIGMA 0.5 0 Load Current 1.0 1.5 2.0 LOAD CURRENT 図 12. ロード・レギュレーション TA = +105 ℃、2.7VIN、0.6VOUT、1MHz 図 13. ロード・レギュレーション TA = +105 ℃、3.3VIN、0.6VOUT、1MHz 0.0 -0.1 LOAD REGULATION (%) LOAD REGULATION (%) 0.1 -0.4 1.4 図 11. 効率 vs 負荷 FSW = 1MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ 図 10. 効率 vs 負荷 FSW = 1MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ -0.3 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) -0.2 -0.3 AVERAGE -0.4 HIGH LOW -0.5 6 SIGMA -0.6 0 0.5 1.0 1.5 2.0 LOAD CURRENT 図 14. ロード・レギュレーション TA = +105°、5.5VIN、0.6VOUT、1MHz 10 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 性能特性曲線 ( 続き ) 0.925 1.230 5VIN PFM 5VIN PWM 3.3VIN PWM 3.3VIN PFM 0.915 0.910 0.905 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 2.0 5VIN PFM 5VIN PWM 3.3VIN PWM 3.3VIN PFM 1.805 OUTPUT VOLTAGE (V) OUTPUT VOLTAGE (V) 1.510 0.2 1.810 5VIN PFM 5VIN PWM 3.3VIN PWM 3.3VIN PFM 1.515 1.505 1.500 1.800 1.795 1.790 1.785 1.495 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 1.780 0.0 2.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 OUTPUT LOAD (A) 図 17. VOUT レギュレーション vs 負荷 FSW = 2MHz、VOUT = 1.5V、TA = +25 ℃ 図 18. VOUT レギュレーション vs 負荷 FSW = 2MHz、VOUT = 1.8V、TA = +25 ℃ 3.335 2.505 2.495 2.490 2.485 5VIN PFM MODE 5VIN PWM MODE 3.330 OUTPUT VOLTAGE (V) 5VIN PFM 5VIN PWM 3.3VIN PWM 3.3VIN PFM 2.500 OUTPUT VOLTAGE (V) 1.210 図 16. VOUT レギュレーション vs 負荷 FSW = 2MHz、VOUT = 1.2V、TA = +25 ℃ 1.520 3.325 3.320 3.315 3.310 2.480 2.475 0.0 1.215 1.200 0.0 2.0 図 15. VOUT レギュレーション vs 負荷 FSW = 2MHz、VOUT = 0.9V、TA = +25 ℃ 1.490 0.0 1.220 1.205 0.900 0.895 0.0 5VIN PFM 5VIN PWM 3.3VIN PWM 3.3VIN PFM 1.225 OUTPUT VOLTAGE (V) OUTPUT VOLTAGE (V) 0.920 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 OUTPUT LOAD (A) 図 19. VOUT レギュレーション vs 負荷 FSW = 2MHz、VOUT = 2.5V、TA = +25 ℃ 11 1.6 1.8 2.0 3.305 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 2.0 図 20. VOUT レギュレーション vs 負荷 FSW = 2MHz、VOUT = 3.3V、TA = +25 ℃ FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 性能特性曲線 ( 続き ) LX 5V/DIV LX 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV VEN 1V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 1ms/DIV 図 21. 無負荷時のスタートアップ FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 22. 無負荷時のスタートアップ FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ LX 5V/DIV LX 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV VEN 2V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 1ms/DIV 図 23. 無負荷時のシャットダウン FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 24. 無負荷時のシャットダウン FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ LX 5V/DIV LX 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 図 25. 2A 負荷時のスタートアップ FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ 12 1ms/DIV 図 26. 2A 負荷時のシャットダウン FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 性能特性曲線 ( 続き ) LX 5V/DIV LX 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 1ms/DIV 図 27. 2A 負荷時のスタートアップ FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 28. 2A 負荷時のシャットダウン FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ VEN 5V/DIV VEN 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV IL 1A/DIV PG 5V/DIV IL 1A/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 1ms/DIV 図 29. 1.5A 負荷時のスタートアップ FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ 図 30. 1.5A 負荷時のシャットダウン FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ VEN 5V/DIV VEN 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV IL 1A/DIV PG 5V/DIV PLACEHOLDER 1ms/DIV 図 31. 1.5A 負荷時のスタートアップ FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 13 IL 1A/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 図 32. 1.5A 負荷時のシャットダウン FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 性能特性曲線 ( 続き ) VIN 5V/DIV VIN 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV IL 1A/DIV IL 1A/DIV PG 5V/DIV PG 5V/DIV 500µs/DIV 500µs/DIV 図 33. 2A 負荷時のスタートアップ VIN FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 34. 2A 負荷時のスタートアップ VIN FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ VIN 5V/DIV VIN 5V/DIV IL 1A/DIV IL 1A/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 図 35. 2A 負荷時のシャットダウン VIN FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 36. 2A 負荷時のシャットダウン VIN FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ LX 5V/DIV LX 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV VIN 5V/DIV VIN 5V/DIV PG 5V/DIV PG 5V/DIV 500µs/DIV 図 37. 無負荷時のスタートアップ VIN FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 14 500µs/DIV 図 38. 無負荷時のスタートアップ VIN FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 性能特性曲線 ( 続き ) LX 5V/DIV LX 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV VIN 5V/DIV VIN 5V/DIV PG 5V/DIV PG 5V/DIV 100ms/DIV 50ms/DIV 図 39. 無負荷時のシャットダウン VIN FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 40. 無負荷時のシャットダウン VIN FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ LX 1V/DIV 10ns/DIV LX 1V/DIV 10ns/DIV 図 41. 無負荷時のジッタ FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ 図 42. 全負荷時ジッタ FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ LX 5V/DIV LX 5V/DIV VOUT 20mV/DIV VOUT 10mV/DIV IL 0.5A/DIV IL 0.5A/DIV 50ms/DIV 図 43. 無負荷時の定常状態 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 15 500ns/DIV 図 44. 無負荷時の定常状態 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 性能特性曲線 ( 続き ) VOUT RIPPLE 50mV/DIV VOUT RIPPLE 50mV/DIV IL 1A/DIV 200µs/DIV IL 1A/DIV 200µs/DIV 図 45. 負荷変動 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 46. 負荷変動 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ LX 5V/DIV VOUT 0.5V/DIV IL 1A/DIV IL 2A/DIV VOUT 1V/DIV PG 5V/DIV PG 5V/DIV 5µs/DIV 500µs/DIV 図 47. 出力短絡 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 48. 過電流保護 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ LX 5V/DIV LX 5V/DIV 675mA MODE TRANSITION, COMPLETELY ENTER TO PWM AT 770mA BACK TO PFM AT 121mA VOUT RIPPLE 20mV/DIV VOUT RIPPLE 20mV/DIV IL 2A/DIV IL 1A/DIV 2µs/DIV 図 49. PFM から PWM への遷移 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 16 2µs/DIV 図 50. PWM から PFM への遷移 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +25 ℃ FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 性能特性曲線 ( 続き ) LX 5V/DIV IL 2A/DIV VOUT 0.5V/DIV VOUT 2V/DIV PG 2V/DIV PG 5V/DIV 10µs/DIV 1ms/DIV 図 51. 過電圧保護 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PFM、TA = +25 ℃ 図 52. 過温度保護 FSW = 2MHz、VIN = 5V、MODE = PWM、TA = +163°C 動作原理 本製品は、バッテリ駆動アプリケーションに最適化された降 圧スイッチング・レギュレータです。高いスイッチング周波 数 (1MHz または 2MHz) で動作するため、使用するインダク タを小型化でき、フォームファクタが小さくなり、効率も向 上します。さらに、PFM モードの軽負荷時には、スイッチ ング周波数が小さくなり、スイッチング損失が最小限に抑え られ、バッテリ寿命が最大化されます。出力が無負荷のとき の静止電流は代表値でわずか 35µA です。シャットダウン時 の電源電流は代表値でわずか 5µA です。 VEAMP VCSA DUTY CYCLE IL VOUT PWM コントロール方式 MODE ピンにハイ信号 (>2.5V) を与えると、コンバータは出 力電流にかかわらず強制的に PWM モードになります。本製 品は、高速負荷応答とパルスごとの電流制限のため、電流モー ドパルス幅変調 (PWM) コントロール方式を採用しています。 5 ページは、 「機能ブロック図」を示しています。電流ループ は、発振器、PWM コンパレータ、電流センス回路、電流ルー プの安定化に必要なスロープ補償回路によって構成されてい ます。スロープ補償は 900mV/Ts で、周波数によって変化しま す。電流センス回路のゲインは代表値で 300mV/A です。電流 ループの制御リファレンス値は、誤差アンプ (EAMP) の出力 によって与えられます。 PWM 動作は、発振器のクロックによって開始します。PWM サイクルの開始時に P チャネル MOSFET がターンオンし、 MOSFET を流れる電流が増加し始めます。電流アンプ CSA とスロープ補償の和が電流ループの制御リファレンス値に 達すると、PWM コンパレータ COMP は、P-FET をターンオ フし N チャネル MOSFET をターンオンする信号を PWM ロ ジックに送信します。PWM サイクルの終了時まで、N-FET はオンに保たれます。図 53 に、PWM 動作時の代表的な波形 を示します。点線はスロープ補償ランプと電流センス・アン プの CSA 出力の和を示しています。 17 図 53. PWM 動作の波形 出力電圧のレギュレーションは、制御ループに与える VEAMP 電圧を制御することで行われます。バンドギャップ回路に よって、電圧ループには 0.6V のリファレンス電圧が与えられ ます。また、帰還信号は VFB ピンから与えられます。ソフト スタート・ブロックはスタートアップ時の動作のみに作用し ます。その詳細は後述します。誤差アンプは、電圧誤差信号 を電流出力に変換するトランスコンダクタンス・アンプで す。電圧ループは 27pF および 200kΩ の RC ネットワークに よって内部補償されています。最大 EAMP 電圧出力は、1.6V で高精度にクランプされています。 PFM モード MODE ピンにロー信号 (<0.4V) を与えると、コンバータは PFM モードになります。負荷が軽い場合パルス・スキップ モードに移行し、スイッチング周波数を下げてスイッチング 損失を最小限に抑えます。図 54 に、スキップモードの動作 を示します。ゼロクロス・センス回路は、N-FET 電流をモニ タリングし、ゼロクロスを検出します。インダクタ電流が 16 サイクル連続でゼロクロスしたことが検出されると、レギュ レータはスキップモードに移行します。この 16 サイクルの 検出中、インダクタ電流がゼロクロスしない場合、カウンタ はリセットされます。 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A PWM PFM PWM CLOCK 16 CYCLES PFM CURRENT LIMIT IL LOAD CURRENT 0 NOMINAL +1.5% VOUT NOMINAL NOMINAL -1.5% 図 54. スキップモード動作の波形 スキップモードに移行すると、5 ページの「機能ブロック図」 に示すように、パルス変調が SKIP コンパレータによって制 御されるようになります。この時点でも各パルス・サイクル は PWM クロックに同期しています。P-FET はクロックの立 ち上がりエッジでターンオンし、出力電圧が公称レギュレー ション電圧の 1.5% を上回るか電流がピーク・スキップ電流 リミット値に達するとターンオフします。インダクタ電流は 放電によって 0A に下がり、その値を保ちます。内部クロッ クはディスエーブル状態になります。負荷電流によって出力 コンデンサが放電されるため、出力電圧は緩やかに低下しま す。出力電圧が公称電圧まで下がると、P-FET は内部クロッ クの立ち上がりエッジで再びターンオンし、以上の動作を繰 り返します。 出力電圧が公称電圧よりも 1.5% 低下すると、レギュレータ は通常の PWM 動作に戻ります。 過電流保護 過電流保護は、5 ページの「機能ブロック図」に示すように、 CSA 出力を OCP コンパレータでモニタリングすることで実 現されます。電流センス回路は、P-FET 電流から CSA 出力に 対して 300mV/A のゲインを持ちます。 CSA 出力がスレッショ ルドに達すると、OCP コンパレータがトリップし、即座に P-FET をターンオフします。過電流保護機能は、ハイサイド MOSFET を流れる電流をモニタリングすることで、出力短絡 からスイッチング・コンバータを保護します。 過電流条件を検出すると、ハイサイド MOSFET は即座にター ンオフし、次のスイッチング・サイクルまで再びターンオン することはありません。過電流条件が解消されると、ヒカッ プモードの期限が切れた後、出力はレギュレーション・ポイ ントに戻ります。 短絡保護 短絡保護 (SCP) コンパレータは、VFB ピンの電圧をモニタリ ングし、出力短絡保護を行います。VFB ピンの電圧が 0.3V よ り低い場合、SCP コンパレータは強制的に PWM 発振器の周 波数を通常の動作値の 1/3 に低下させます。このコンパレー タは、スタートアップ中または出力短絡中に動作します。 負電流保護 過電流保護と同様、負電流保護は、5 ページの「機能ブロック 図」に示すように、ローサイド N-FET を流れる電流をモニタ リングすることで実現されます。インダクタ電流の谷点が連 続 2 サイクルにわたって -1.5A に達した場合、P-FET と N-FET の両方がシャットオフします。N-FET と並列に接続された 100Ω 抵抗が、レギュレーション状態に向けて出力の放電を開 18 始します。出力がレギュレーション状態に入ると制御が切り 替わり始めます。レギュレータは、PWM モードに切り替わる 前に、必要に応じて 20µs の間 PFM モードになります。 パワーグッド パワーグッド（PG）は、降圧レギュレータの出力電圧を継続 的にモニタリングするウィンドウ・コンパレータのオープン・ ドレイン出力です。EN が Low のときや、降圧レギュレータ のソフトスタート期間中は、PG が Low に維持されます。ソ フトスタート期間の終了から 1ms 遅れて、PG はハイ・イン ピーダンスになり、出力電圧が VFB で設定された公称レギュ レーション電圧以内にある間はその状態が維持されます。 VFB が公称レギュレーション電圧の ±15% の範囲を下回るか 上回った時点で PG が Low になります。フォルト状態発生時 には、ソフトスタートの試行によってフォルト状態がクリア されるまで、PG が強制的に Low に維持されます。内蔵され ている 5MΩ のプルアップ抵抗は、ほとんどのアプリケーショ ンに適しています。より大きなプルアップ抵抗が必要な場合、 PG と VIN の間に外付け抵抗を追加できます。 アンダーボルテージ・ロックアウト 入力電圧がアンダーボルテージ・ロックアウト (UVLO) ス レッショルドを下回ると、レギュレータがディスエーブルさ れます。 イネーブル、ディスエーブル、ソフトスタート VIN ピンの電圧が立ち上がり POR トリップ・ポイント ( 代 表値 2.7V) を超えると、本製品は動作を開始します。EN ピ ンが外部的に Low に維持されている場合は、EN ピンが開放 されるまで動作は開始されません。EN ピンが開放され、ロ ジック・スレッショルドを上回った後、デフォルトの内部ソ フトスタート時間は 1ms です。 放電モード ( ソフトストップ ) シャットダウン・モードへの移行が起こったとき、または VIN UVLO が設定されたとき、内部 100Ω スイッチによって 出力が放電され GND になります。 100% のデューティ・サイクル (1MHz バージョン ) 本製品は、バッテリ寿命をできる限り長くするため、100% のデューティ・サイクル動作を特徴としています。本製品が 出力レギュレーション状態を保てないほどバッテリ電圧が 下がった場合、レギュレータは P-FET を完全にターンオンし ます。100% デューティ・サイクル動作における最大ドロッ プアウト電圧は、負荷電流と P-FET のオン抵抗の積で求めら れます。 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A サーマル・シャットダウン 本製品には、熱に対する保護機能が内蔵されています。内部 温度が +150 ℃に達すると、レギュレータは完全にシャットダ ウンされます。温度が +125 ℃まで低下すると、本製品はソフ トスタートで徐々に動作を再開します。 アプリケーション情報 出力インダクタとコンデンサの選択 定常状態動作と過渡応答を考慮して、ISL8002A/ISL80019A で は 1.2µH ( 代表値 )、 ISL8002/ISL80019 では 2.2µH ( 代表値 ) の 出力インダクタが要求されます。コンバータ全体のシステム 性能を高めるためにこれを上回るか、下回るインダクタンス 値を使用してもかまいません。たとえば、出力電圧が 3.3V と 高めのアプリケーションの場合、インダクタのリップル電流 と出力電圧リップルを抑制するために、出力インダクタの値 を大きくすることができます。最適なパフォーマンスを実現 するには、インダクタのリップル電流は最大出力電流の約 30% に設定することを推奨します。インダクタのリップル電 流は、式 2 で表されます。 VO V O 1 – -------- V IN I = --------------------------------------L F SW （式 2） インダクタの飽和電流定格は、少なくともピーク電流より大 きくなければなりません。 本製品は内部補償ネットワークを使用するため、出力コンデ ンサの値は出力電圧に依存します。セラミック・コンデンサ は X5R または X7R を推奨します。 出力電圧の選択 レギュレータの出力電圧は、外付けの抵抗分圧回路で設定し ます。この分圧回路は、内部リファレンス電圧を基準とする 出力電圧の比を定めて、誤差アンプの反転入力に帰還する役 割を担います。図 35 を参照してください。 出力電圧設定抵抗 R2 は、帰還抵抗に選択された値とレギュ レータの出力電圧として得たい値によって決まります。帰還 抵抗の値は、 式 3 に示すように、代表値で 10kΩ ～ 100kΩ です。 VO R 1 = R 2 ----------- – 1 VFB （式 3） 出力電圧として得たい値が 0.6V の場合、R2 は未実装とし、 R1 を短絡します。VIN から LX にリーク電流があります。あ らかじめ、出力に最低 10µA の負荷をかけておくことを推奨 します。パフォーマンスを向上するためには、R1 と並列に 22pF を追加してください。アプリケーションで使用する前 にループ解析を確認してください。 入力コンデンサの選択 入力コンデンサの主な機能は、寄生インダクタンスとのデ カップリングと、スイッチング電流がバッテリ・レールに逆 流しないようにフィルタすることです。入力コンデンサの選 択にあたっては、スタートポイントとして、22µF の X5R ま たは X7R セラミック・コンデンサを少なくとも 2 個設けて ください。 す。電流モード制御ループを使用すると、低 ESR セラミッ ク・コンデンサを使用できるようになり、省スペースな基板 レイアウトを実現できます。電解コンデンサやポリマー・コ ンデンサも使用できます。 セラミック・コンデンサの場合、その他に考慮事項がありま す。セラミック・コンデンサは全体的なパフォーマンスと信 頼性に優れていますが、回路内の実際の容量を考慮する必要 があります。セラミック・コンデンサの定格は、大きなピー ク・ツー・ピーク電圧変動と DC バイアスなしの条件で決定 されています。DC/DC コンバータのアプリケーションでは、 これらの条件は現実を反映していません。その結果、実際の 容量は公示されている値を大きく下回ることがあります。 メーカーのデータシートを確認し、実際のアプリケーション 内の容量を計算してください。ほとんどのメーカーは、容量 と DC バイアスの関係を公表しているため、その影響を簡単 に考慮できます。AC 電圧の影響はあまり公開されることは ありませんが、多くの場合、さらに約 20% 減少すると仮定 すれば十分でしょう。以上を考慮することで、実効容量が定 格値を 50% 下回ることも珍しくありません。それでも、信 頼性が高く、ESR が極めて低いセラミック・コンデンサは、 多くのアプリケーションで非常に良い選択であることに変 わりはありません。 次の式を使用することで、求められるリップル電圧レベルを 満たすために必要な容量を計算できます。追加容量を使用で きます。 セラミック・コンデンサ ( 低 ESR) の場合 = I V OUTripple = --------------------------------------8 F SW C OUT （式 4） ここで、I は、インダクタのピーク・ツー・ピーク・リッ プル電流、FSW はスイッチング周波数、COUT は出力コンデ ンサです。 電解コンデンサを使用した場合、 V OUTripple = I*ESR （式 5） 過渡応答の要件については、初めに、負荷が突然除去された 場合にVOUT に許容されるオーバーシュートを決定すること をお勧めします。その場合、インダクタに保存されたエネル ギーが COUT に伝達され、電圧が上昇します。リップルの要 件と過渡応答の要件の両方に必要な容量を計算した後、計算 結果のうち大きい方を選択してください。次の式により、レ ギュレーション状態の電圧に対応する望ましいオーバー シュート値を実現するために必要な出力コンデンサの値を 決定できます。 I OUT 2 * L C OUT = -------------------------------------------------------------------------------------------V OUT 2 * V OUTMAX V OUT 2 – 1 （式 6） ここで、VOUTMAX/VOUT は、負荷除去中に許容される相対 的な最大オーバーシュートです。5% のオーバーシュートを 実現したい場合、式は次のようになります。 I OUT 2 * L C OUT = ---------------------------------------------------V OUT 2 * 1.05 2 – 1 （式 7） ループ補償設計 出力コンデンサの選択 出力コンデンサは、インダクタ電流のフィルタリングに必要 です。出力コンデンサの選択においては、出力リップル電圧 と過渡応答という2つの重要な要素を考慮する必要がありま 19 COMP が VDD に接続されていないとき、COMP ピンは外部 ループ補償に対応できます。ISL8002、ISL8002A、ISL80019、 ISL80019A は、定周波数ピーク電流モード制御アーキテク FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A チャを使用して、高速化と応答を実現しています。ハイサイ ド MOSFET と並列に接続された高精度な電流センス・パイ ロット・デバイスが、ピーク電流制御信号と過電流保護に使 用されます。インダクタは、ピーク電流が固定のため状態変 数とはみなされず、システムは 1 次系になります。電圧モー ド制御を実装するよりも、タイプ II 補償器を設計してループ を安定化する方がずっと簡単です。ピーク電流モード制御 は、入力電圧フィードフォワード機能を内蔵しており、優れ たライン・レギュレーションを達成できます。図 55 は、同 期整流型降圧レギュレータの小信号モデルを示しています。 + ^ i in ^ Vin ILd^ 1:D ^ iL LP RLP GAIN (VLOOP (S(fi)) Co 補償器の設計手順は、次のとおりです。 fc のクロスオーバー周波数におけるループ・ゲインはユニ ティゲインを持ちます。そのため、補償器の抵抗 R14 は式 9 によって求められます。 （式 9） Vo Co -------------I o R 14 （式 10） K Rc Co 1 C 8 = max (--------------,-------------------) R 14 f s R 14 + Tv (S) He(S) v^comp （式 11） オプションのゼロにより、位相マージンが増えます。R1 と C4 により、 CZ2 はゼロになります。 -Av(S) 補償器のゼロを fc の 2 ～ 5 倍にします。 図 55. 同期整流型降圧レギュレータの小信号モデル 1 C 4 = ---------------f c R 1 （式 12） 例: VIN = 5V、 VOUT = 1.8V、 IO = 2A、 FSW = 1MHz、 R1 = 200k、 R2 = 100k、COUT = 2x22µF/3mΩ、L = 2.2µH、fc = 100kHz の 場合、補償器の抵抗 R14 は次のようになります。 VOUT C4 VFB R2 • 位相マージン : >50° Ro Co C 7 = --------------- = R 14 T i(S) Fm R1 • ゲイン・マージン : >10dB 次に、補償器コンデンサ C7 および C8 は、式 10 および式 11 によって与えられます。 Ro d^ • 100kHz 未満のループ帯域幅 fc を選択 ここで、GM は誤差アンプのトランスコンダクタンスです。 Rc RT • 高い DC ゲイン 2f c V o C o R t 3 R 14 = --------------------------------- = 26 10 f c V o C o GM V FB ^ vo Vin d^ + 補償器の設計目標 VREF 3 - R 14 = 26 10 100kHz 1.8V 44F = 205k VCOMP GM （式 13） R14 値には最も近い標準値を使えば十分です (200k。 + 1.8V 44 F C 7 = -------------------------------- = 198pF 2A 200k R14 C8 3m 44F 1 C 8 = max (---------------------------------,------------------------------------------------) = (1pF,2.3pF) （式 15） 200k 1MHz 200k C7 C7 と C8 にも最も近い標準値を使えば十分です。VCOMP と GND の間に約 3pF の寄生容量があるため、C8 はオプション です。C7 = 220pF および C8 = OPEN を使用します。 図 56. タイプ II 補償器 図 56 は、タイプ II 補償器を示しており、その伝達関数を式 8 に示します。 S 1 + S 1 + ----------------------- GM R 2 cz1 cz2 v̂ comp A v S = ----------------- = -------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------- C7 + C8 R1 + R2 S 1 + S v̂ FB S 1 + ----------------------- cp2 cp1 （式 8） ここで、 C7 + C8 R1 + R2 1 1 cz1 = ------------------ , cz2 = --------------- cp1 = -------------------------- cp2 = ---------------------R 14 C 7 C 8 R 14 C 7 C4 R1 R2 R1 C4 20 （式 14） 1 C 4 = ------------------------------------------------ = 16pF 100kHz 200k （式 16） C4 = 15pF を使用します。C4 により、先に見積もった値より もループ帯域幅が増加する可能性があることに注意してく ださい。図 57 は、電圧ループ・ゲインのシミュレーション 結果を示しています。52° の位相マージン、10dB のゲイン・ マージンで、114kHz のループ帯域幅を持つことが分かりま す。位相マージンをもっと大きくすることが必要な場合があ るかもしれません。その場合、R14 を 20% ～ 50% 小さくし ます。 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A レイアウトに関する考慮事項 60 45 GAIN (dB) 30 15 0 -15 -30 100 1k 10k 100k 1M 100k 1M FREQUENCY (Hz) 180 150 設計したコンバータが正常に動作するには、コンバータの設 計手順において PCB レイアウトが極めて重要な役割を果た します。パワー・ループは出力インダクタ L、出力コンデン サ COUT、PHASE の各ピン、PGND ピンで構成されます。パ ワー・ループはできる限り小さくするとともに、それらを接 続するトレースは迂回させず、最短かつ幅広に設計する必要 があります。コンバータのスイッチング・ノード、PHASE ピン、ノードに接続されたトレースは多くのノイズを含んで いるため、電圧帰還トレースはこれらのトレースから離して ルーティングしてください。入力コンデンサは VIN ピンの できるだけ近くに配置します。また、入力コンデンサのグラ ウンドと出力コンデンサのグラウンドは、できるだけ近くに 接続します。IC の発熱は、主にサーマルパッドから拡散し ます。サーマルパッドに接続される銅部分の面積をできる限 り大きくすることを推奨します。また、EMI 性能を高めるに はベタグラウンド層が有効です。放熱を高めるために、少な くとも4個のビアのグラウンド接続をパッド内に設けてくだ さい。 PHASE (°) 120 90 60 30 0 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 図 57. ループ・ゲインのシミュレーション結果 21 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A 改訂履歴 この改訂履歴は参考情報として掲載するものであり、正確を期すように努めていますが、内容を保証するものではありませ ん。最新のデータシートについてはインターシルのウェブサイトをご覧ください。 日付 レビジョン 変更点 2013 年 7 月 30 日 FN7888.2 6 ページの注文情報を更新。 9 ページの「性能特性曲線」に図 12、13、14 を追加。 7 ページの「電気的特性」の「OUTPUT REGULATION」セクションの「VFB Bias Current」で重複し ていた「TJ = -40 ℃ to +125 ℃」を削除し、「Line Regulation」に挿入。 2013 年 6 月 13 日 5 ページの「機能ブロック図」で、VFB を VREF に変更。 6 ページの注文情報の製品型番を ISL80019FRZ-T から ISL80019FZ-T に変更。 7 ページの「推奨動作条件」で「周囲温度」を「ジャンクション温度」に変更。 7 ページの「電気的特性」で 「TA -40 to +85」を「TJ -40 to +125」に変更。 「OUTPUT REGULATION」セクションの「VFB Bias Current」において、「TEST CONDITIONS」を 0.75V から 2.7V に変更、「MIN」は -120、「TYP」は 50、 「MAX」は 350 に変更 20 ページのタイプ II 補償器の図で、VFB を VREF に変更。 2013 年 5 月 10 日 2013 年 1 月 7 日 4 ページの「ピンの説明」の「EN」セクションで、ピン電圧の上昇を 0.6V から 1.4V に変更。 FN7888.1 初版 インターシルについて インターシルは、革新的なパワーマネジメントと高精度アナログ・ソリューションのプロバイダとして世界をリードしてい ます。インターシルの製品は、産業用機器 / インフラ、モバイル・コンピューティング、ハイエンド・コンシューマの分野で 特に規模の大きな市場向けに開発されています。インターシルの詳細については、ウェブサイト www.intersil.com を参照して ください。 最新のデータシート、アプリケーションノート、関連ドキュメント、関連製品については、www.intersil.com の各製品情報ペー ジを参照してください。本データシートに対するご意見は www.intersil.com/en/support/ask-an-expert.html へお寄せください。 信頼性に関するデータもウェブサイト http://www.intersil.com/en/support/qualandreliability.html#reliability に掲載されています。 そのほかの製品については www.intersil.com/product_tree/ を参照してください。 インターシルは、www.intersil.com/design/quality/ に記載の品質保証のとおり、 ISO9000 品質システムに基づいて、製品の製造、組み立て、試験を行っています。 インターシルは、製品を販売するにあたって、製品情報のみを提供します。インターシルは、いかなる時点においても、予告なしに、回路設計、ソフ トウェア、仕様を変更する権利を有します。製品を購入されるお客様は、必ず、データシートが最新であることをご確認くださいますようお願いいた します。インターシルは正確かつ信頼に足る情報を提供できるよう努めていますが、その使用に関して、インターシルおよび関連子会社は責を負いま せん。また、その使用に関して、第三者が所有する特許または他の知的所有権の非侵害を保証するものではありません。インターシルおよび関連子会 社が所有する特許の使用権を暗黙的または他の方法によって与えるものではありません。 インターシルの会社概要については www.intersil.com をご覧ください。 22 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日 ISL8002、ISL8002A、ISL80019、ISL80019A パッケージ寸法図 L8.2x2C 8 LEAD THIN DUAL FLAT NO-LEAD PLASTIC PACKAGE (TDFN) WITH E-PAD Rev 0, 07/08 2.00 6 PIN #1 INDEX AREA A B 6 PIN 1 INDEX AREA 8 1 0.50 2.00 1.45±0.050 Exp.DAP (4X) 0.15 0.10 M C A B 0.25 ( 8x0.30 ) 上面図 0.80±0.050 Exp.DAP 底面図 ( 8x0.20 ) パッケージ寸法図 ( 8x0.30 ) "X" の詳細を参照 ( 6x0.50 ) 1.45 2.00 0.10 C 0 .75 ( 0 .80 max) C BASE PLANE SEATING PLANE 0.08 C 側面図 ( 8x0.25 ) 0.80 2.00 推奨ランドパターンの例 C 0 .2 REF 0 .00 MIN. 0 .05 MAX. "X" の詳細 NOTE: 1. 寸法の単位は mm です。 ( ) 内の寸法は参考値です。 2. 寸法と公差は AMSE Y14.5m-1994 に従っています。 3. 特記のない限り、公差は Decimal ± 0.05 です。 4. 寸法 b は、金属化ターミナルに適用され、ターミナルの 先端から 0.15mm ～ 0.30mm の間で測定されます。 5. タイバー( 示されている場合 ) は非機能性です。 6. 1 ピンの識別子はオプションですが、表示されている ゾーン内に配置されます。1 ピンの識別子はモールド またはマーキングで示されます。 23 FN7888.2 2013 年 7 月 30 日