ELM600xB 1A 1.5MHz 高効率 同期整流 PWM 降圧 DC/DC コンバータ http://www.elm-tech.com ■概要 ELM600xB は電流モード制御 1.5MHｚ固定周波数で動作する高効率の同期整流降圧 PWM 型 DC/DC コンバータです。 同期整流方式のため外部ダイオードは不要です。 内部消費電流は 100μAで動作し、シャッ トダウン電流は１μA 以下です。 入力 2.5V から 5.5V で動作し、 1A の出力電流を 0.6V までの設定電圧に レギュレーションします。 スイッチング周波数は 1.5MHz のため小型の面実装コイルとコンデンサを使用可能です。 入力電圧が設 定出力電圧より低い場合、 スイッチデューティ比は連続 ON、 最大 100% です。 ■特長 ■用途 • 電流モード制御 • 過熱保護、 短絡保護 • 携帯電話 • PDA、 スマートホン • 固定周波数 • 出力電流 • 高効率 : Typ.1.5MHｚ : 1A : Max.95% • MP3 プレーヤ • デジタルカメラ • 無線 LAN、 DSL カード • シャットダウン電流 : Max.1μA(Ven=0V, Vin=5.5V) • 動作入力電圧 : 2.5V ～ 5.5V • 消費電流 : Typ.110μA(発信停止時) • デューティ比制御 • パッケージ • マイコン、 DSP 用電源 • 携帯機器 : 0 ～ 100% ( ドロップアウト時 ) : DFN6-2x2, TSOT-25 ■絶対最大定格値 項目 VIN 電源電圧 SW 端子印加電圧 EN 端子印加電圧 FB 端子印加電圧 SW ピーク電流 記号 Vin Vsw Ven Vfb Isw 容許損失 Pd 動作温度 保存温度 Top Tstg 規格値 -0.3 ～ +6.0 GND-0.3 ～ Vin+0.3 GND-0.3 ～ Vin+0.3 GND-0.3 ～ Vin+0.3 3.0 (*2) 1000 (DFN6-2x2) (*3) 600 (TSOT-25) (*3) -40 ～ +85 -65 ～ +150 単位 V V V V A mW ℃ ℃ * 1. 上記定格を超えるストレスは、デバイスの信頼性に影響を与える可能性があります。 * 2. 出力電流は許容損失の定格を超えないようご注意ください。 * 3. ガラスエポキシ両面基板（ EIJ/JEDEC 標準サイズ ： 76.2mm × 114.3mm × 1.6mm） 銅箔の厚さ 35μm、 銅箔面積率 表面 20%, 裏面 100% に実装した場合。 Rev.1.0 7 - 1 ELM600xB 1A 1.5MHz 高効率 同期整流 PWM 降圧 DC/DC コンバータ http://www.elm-tech.com ■セレクションガイド ELM600xB-x 記号 a パッケージ b 製品バージョン c テーピング方向 G: DFN6-2x2 L: TSOT-25 B N:DFN6-2x2(パッケージ ファイル参照) S:TSOT-25(パッケージ ファイル参照) ELM600 x B - x ↑↑ ↑ a b c ( 注) テーピング方向は一種類のみ ■端子配列図 DFN6-2x2(TOP VIEW) DFN6-2x2(BOTTOM VIEW) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 端子番号 1 2 3 4 5 6 Exposed Pad 端子記号 NC EN VIN SW GND FB NC ピン説明 内部接続なし イネーブル制御入力 電源入力 スイッチ出力 グラウンド フィードバック入力 内部接続なし TSOT-25(TOP VIEW) 端子番号 1 2 3 4 5 端子記号 EN GND SW VIN FB ピン説明 イネーブル制御入力 グラウンド スイッチ出力 電源入力 電圧フィードバック Rev.1.0 7 - 2 ELM600xB 1A 1.5MHz 高効率 同期整流 PWM 降圧 DC/DC コンバータ http://www.elm-tech.com ■標準回路図 Vin L=2.2μH ● VIN ● C1= 4.7μF C5 Vout SW ● GND ● EN FB ● C6 C2= 10μF ● C4 R2 R3 ● C3 R1 ELM600xB ● ● ● Vin Vout=Vfb × (1+R1/R2) with R1 = 300k for typical application, and C3 should be in the range between 10pF and 47pF for component selection. ■ブロック図 VIN Slope Comp Shut down control Current Sense Amplifier Reference UG M1 + _ 0.6V FB ● ● PWM Logic PWM Comparator Error Amplifier Oscillator LG ● ● SW ● GND M2 Clock DCC Zero-current Comparator + _ EN ● + _ Rev.1.0 7 - 3 ELM600xB 1A 1.5MHz 高効率 同期整流 PWM 降圧 DC/DC コンバータ http://www.elm-tech.com ■電気的特性 特記無き場合 , Vin=5V, Vout=1.8V, L=2.2μH, Cout=10μF, Top=25℃ 記号 条件 Min. Typ. Max. 単位 電源電圧 Vin 2.5 5.5 V △Vout 出力電圧ラインレギュレーション Vin=2.5V ～ 5.5V -3 +3 %/V △Vin 出力電圧負荷レギュレーション Vlr -3 +3 % リファレンス電圧 Vref For adjustable Vout 0.588 0.600 0.612 V シャットダウン電流 Is Ven=0V, Vin=6V 0.1 1.0 μA Ven=Vin, Vfb=Vref × 1.1 消費電流 Iq 110 μA スイッチングなし Ven=0V, Vsw=0V or Vin SW リーク電流 Ileak -1 1 μA Vsw=0V or 6V PMOSFET オン抵抗 RdsonP Isw=100mA 250 mΩ NMOSFET オン抵抗 RdsonN Isw=-100mA 200 mΩ デューティサイクル =100% PMOSFET 電流制限 IPcl 2 A 電流パルス幅 <1ms 発振周波数 Fosc 1.2 1.5 1.8 MHz サーマルシャットダウン閥値 Ts 160 ℃ EN 高レベル入力電圧 Venh -40℃≦ Top ≦ +85℃ 1.5 V EN 低レベル入力電圧 Venl -40℃≦ Top ≦ +85℃ 0.4 V EN 入力電流 Ien Ven=0V ～ Vin -1 1 μA 項目 ■マーキング DFN6-2x2 ����� ����� マーク a～f 内容 組み立てロット番号 ： 0～9&A～Z TSOT-25 マーク a～e 内容 組み立てロット番号 ： 0～9&A～Z Rev.1.0 7 - 4 ELM600xB 1A 1.5MHz 高効率 同期整流 PWM 降圧 DC/DC コンバータ http://www.elm-tech.com ■動作説明 ELM600xB は固定周波数で動作する電流モード制御の PWM 降圧 DCDC コンバータです。 高効率と高 密度実装が要求される、 リチウムイオン電池など低電圧電源を使用する電子機器向けに設計されています。 出力電圧は外部分圧抵抗により０．６V から 6V の範囲で設定可能です。 高効率動作のため内部にはスイッ チ素子と同期整流素子が内蔵されており、 外部ショットキーダイオードは不要です。 降圧型 DCDC コンバー タのデューティ比 D は以下のように定義されます。 ELM600xB は 100% デューティ比まで動作します。 D = Ton × Fosc × 100% ≈ (Vout/Vin) × 100% (Ton = スイッチのオン時間、 Fosc = 発振周波数 =1.5MH ｚ、 Vout = 出力電圧、 Vin = 入力電圧 ) 1) 電流モード制御 PWM スロープ補償付き電流モード制御 PWM は安定したスイッチングと、 スイッチサイクルごとの電流制限動作 によりすぐれた入力変動負荷変動応答性、 内部スイッチ素子と同期整流素子の保護が可能です。 スイッチ サイクルごとに PWM コンパレータは誤差電圧の帰還量に応じてコイルのピーク電流を変化させて負荷への 電力供給量を調整します。 通常の動作状態では、 内部発振器の立ち上がりに同期して内部スイッチ素子は ある時間オンしてコイルの電流を増加させます、 そしてコイルピーク電流が誤差電圧を超えたところで内部ス イッチはオフします。 内部スイッチがオフしたのちに同期整流トランジスタがオンします。 つぎのスイッチサイク ルに入るまであるいはコイル電流がゼロになるまでオン状態を維持します。 軽い負荷の時はパルスをスキッ プして効率を改善します。 2) ドロップアウト動作 入力電圧が出力設定電圧以下に低下したときは、 ELM600xB はデューティ比を増加させて、 主スイッチト ランジスタを 1 スイッチサイクル期間以上オンしつづけることが可能です。 デューティ比が 100% に達すると、 主スイッチトランジスタは電流制限のかかるまで出力に電流を供給するために連続でオンします。 この時、 出 力電圧は入力電圧から主スイッチとコイルの電圧降下分を引いた電圧となります。 3) ショート保護 ELM600xB はショート保護回路を内蔵しています。 出力ピンがグランドにショートしたとき、 発振周波数を 低下させ、 主スイッチトランジスタの電力制限を利用してショート電流を制限します。 発振周波数はショート 条件から回復してフィードバック電圧が０.6V に戻ると通常の値に復帰します。 4) 最大負荷電流 ELM600xB は入力電圧２．５V まで動作します。 しかし最大負荷電流は入力電圧低下にともない主スイッチ と同期整流トランジスタのオン抵抗増加による IR ロス増加により減少します。 スロープ補償信号はデューティ 比が 50% 以上のときサブハーモニック発振を防ぐためにコイル電流のピーク値を減少させます。 逆にデュー ティ比が減少するとピーク電流制限値は増加します。 Rev.1.0 7 - 5 ELM600xB 1A 1.5MHz 高効率 同期整流 PWM 降圧 DC/DC コンバータ http://www.elm-tech.com ■標準特性 Iout-Efficiency Iout-Vout Vin=5V, Vout=1.8V 100 1.88 90 1.86 80 1.84 70 Eefficiency (%) Vout (V) 1.90 1.82 1.80 1.78 1.76 60 ���� 50 ���� 40 30 1.74 20 1.72 1.70 0.1 10 0 0.1 1 10 100 1000 10000 Vin=5V 1 10 100 1000 10000 Iout (mA) Iout (mA) Shutdown Startup Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=1A Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=1A Vin 5V/div Vin 5V/div Ven 5V/div Ven 5V/div Vout 1V/div Vout 1V/div Isw 1A/div Isw 1A/div 10μs/div 200μs/div Load Transient Output Ripple Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=0.05A~1A Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=1A Vout 50mV/div Vout 10mV/div Isw 1A/div 1L 1A/div 200μs/div 500ns/div 7 - 6 Short Protection/Current limit Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=0A~short Rev.1.0 Ven 5V/div Vin 5V/div Vout 1V/div Ven 5V/div Isw 1A/div Vout 1V/div Ven 5V/div Startup Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=1A Vout 1V/div Vin 5V/div Shutdown Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=1A Ven PWM 降圧 DC/DC コンバータ ELM600xB 1A 1.5MHz 高効率 同期整流 5V/div Isw Isw 1A/div 1A/div Vout 1V/div 200μs/div Isw 1A/div Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=0.05A~1A 10μs/div Load Transient Output Ripple Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=0.05A~1A Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=1A Vout 10mV/div Vout 50mV/div Isw 1A/div Vout 10mV/div 1L Vout 1A/div 50mV/div 200μs/div 500ns/div 1L 1A/div Short Protection/Current limit Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=0A~short 500ns/div Vout 1V/div 10μs/div Load Transient Output Ripple Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=1A 200μs/div Isw 1A/div http://www.elm-tech.com 200μs/div Short Protection/Current limit Vin=5.0V, Vout=1.8V, Iload=0A~short Vout 1V/div Isw 2A/div Isw 2A/div 200μs/div 200μs/div Rev.1.0 7 - 7