19-1217; Rev 0; 4/97 概要 ___________________________________ MAX679は、1.8V∼3.6V（アルカリ、NiCd/NiMH電池 2 個 又 は リ チ ウ ム イ オ ン 電 池 1 個 ）の 入 力 電 圧 か ら 3.3V±4%を発生するステップアップ安定化チャージ ポンプです。2.0V入力による出力電流は、20mA （min）となっています。外付コンデンサ3個だけで完全 なDC-DCコンバータを構成できます。 MAX679のスイッチング周波数は330kHz又は1MHzを ピン選択できるため、消費電流の節減とコンデンサの 小型化との間でバランスを取ることができます。 ロジックシャットダウン機能により消費電流を5 µA （max）まで節減して、負荷を入力から切り離します。特 別なソフトスタート回路により、スタートアップ時に バッテリから過剰な電流が引き出されるのを防ぎます。 このDC-DCコンバータはインダクタを必要とせず、 EMIが低くなっています。パッケージは、高さが僅か 1.11mmで面積が8ピンSOPの半分の超小型µMAXで 提供されています。 特長 ___________________________________ ◆ 出力：安定化3.3V±4% ◆ 超小型パッケージ：高さ1.11mmの8ピンµMAX ◆ インダクタ不要 ◆ 動作周波数：最大1MHz（小型外付部品） ◆ 面積0.3cm2 ◆ 効率：最大85% ◆ 入力電圧範囲：1.8V∼3.6V ◆ 自己消費電流：50µA ◆ シャットダウン電流：1µA 型番 ___________________________________ アプリケーション _______________________ PART MAX679C/D MAX679EUA バッテリ駆動アプリケーション 超小型機器 バックアップバッテリブーストコンバータ TEMP. RANGE 0°C to +70°C -40°C to +85°C PIN-PACKAGE Dice* 8 µMAX *Dice are tested at TA = +25°C only. トランスレータ 双方向ポケベル 標準動作回路 ___________________________ INPUT 2V to 3.6V IN OUTPUT 3.3V, 20mA OUT ピン配置 _______________________________ TOP VIEW COUT CIN FSET 1 MAX679 8 OUT 7 C1+ IN 3 6 C1- GND 4 5 PGND SHDN 2 FSET MAX679 C1+ C1 SHDN OFF/ON C1PGND GND µMAX ________________________________________________________________ Maxim Integrated Products 1 MAX679 安定化3.3Vチャージポンプ MAX679 安定化3.3Vチャージポンプ ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS IN, OUT, SHDN, FSET to GND....................................-0.3V to 6V PGND to GND.....................................................................±0.3V C1- to GND ..................................................-0.3V to (VIN + 0.3V) C1+ to GND..............................................-0.3V to (VOUT + 0.3V) OUT Short to GND ..............................................................10sec Continuous Power Dissipation (TA = +70°C) µMAX (derate 4.1mW/°C above +70°C) .......................330mW Operating Temperature Range ...........................-40°C to +85°C Storage Temperature Range .............................-65°C to +160°C Lead Temperature (soldering, 10sec) .............................+300°C Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability. ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VIN = V S HDN = VFSET = 2V, CIN = 4.7µF, C1 = 0.33µF, COUT = 10µF, TA = -40°C to +85°C, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C.) (Note 1) PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS Input Voltage 1.8 3.6 V Input Undervoltage Lockout Voltage 0.8 1.6 V Output Voltage 2V < VIN < 3.3V, 0mA < IOUT < 20mA TA = 0°C to +85°C 3.17 TA = -40°C to +85°C 3.15 3.3 3.43 V 3.45 Output Current VIN = 1.8V, VOUT > 3.17V 20 No-Load Supply Current VIN = 2.5V, FSET = IN or GND mA 50 80 µA Leakage Current into OUT in Shutdown VOUT = 3.6V, SHDN = GND 15 25 µA Supply Current in Shutdown VIN = 3.3V 1 5 µA FSET, SHDN Input Voltage Low VIN = 1.8V 0.5 x VIN 0.3 x VIN V FSET, SHDN Input Voltage High VIN = 3.6V FSET, SHDN Input Leakage Current FSET, SHDN = GND or VIN 0.7 x VIN 0.5 x VIN 0.1 1 FSET = GND 260 330 450 FSET = IN 700 1000 1300 200 V Switching Frequency kHz Output Short-Circuit Current OUT = GND, VIN = 3.3V 100 Efficiency VIN = 2V, IOUT = 10mA 80 Note 1: Specifications to -40°C are guaranteed by design, not production tested. 2 µA _______________________________________________________________________________________ mA % 安定化3.3Vチャージポンプ (Typical Operating Circuit with: VIN = V S HDN = 2V, CIN = 4.7µF, C1 = 0.33µF, COUT = 10µF, tested in-circuit, TA = +25°C, unless otherwise noted.) VIN = 2.4V 50 40 VIN = 3.0V 40 VIN = 3.5V 1 0.1 10 1 10 20 30 40 50 60 70 SUPPLY CURRENT vs. SUPPLY VOLTAGE SHUTDOWN SUPPLY CURRENT vs. TEMPERATURE VIN = 2.0V 10 1 SHDN = GND DASHED LINES INDICATE OUTPUT OUT OF REGULATION 2.9 60 70 80 90 100 VIN = 2.4V 500 300 200 100 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 -40 -15 10 35 60 SUPPLY VOLTAGE (V) TEMPERATURE (°C) PUMP FREQUENCY vs. TEMPERATURE PUMP FREQUENCY vs. TEMPERATURE OUTPUT RIPPLE (2mA LOAD) 330 320 FSET = IN (1MHz) VIN = 2.5V 1080 1060 PUMP FREQUENCY (kHz) 340 MAX679 TOC08b 1100 MAX679 TOC08a FSET = GND (330kHz) VIN = 2.5V MAX679 TOC02a 400 OUTPUT CURRENT (mA) 360 80 0 0.1 20 30 40 50 600 SHUTDOWN SUPPLY CURRENT (nA) VIN = 2.4V MAX679 TOC05 SHDN = IN SUPPLY CURRENT (µA) 3.2 VIN = 1.8V 100 MAX679 TOC02b VIN = 3.5V 3.0 PUMP FREQUENCY (kHz) 0 100 OUTPUT VOLTAGE vs. OUTPUT CURRENT VIN = 3.0V 350 DASHED LINES INDICATE OUTPUT OUT OF REGULATION 2.8 OUTPUT CURRENT (mA) 3.3 10 VIN = 1.8V OUTPUT CURRENT (mA) FSET = IN (1MHz) 0 VIN = 2.0V OUTPUT CURRENT (mA) 3.4 3.1 VIN = 2.4V 3.1 FSET = GND (330kHz) 0.01 100 10 3.2 2.9 0 0.1 3.3 3.0 10 FSET = IN (1MHz) 0 0.01 VIN = 3.0V 20 20 OUTPUT VOLTAGE (V) VIN = 3.0V 30 VIN = 3.5V 10 VIN = 2.4V 50 VIN = 3.5V MAX679 TOC06 30 60 FSET = GND (330kHz) 3.5 FSET = GND (330kHz) 85 MAX679 TOC09 60 3.6 3.4 VIN = 2.0V 70 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 80 VIN = 2.0V 70 VIN = 1.8V OUTPUT VOLTAGE (V) 80 90 MAX679 TOC01b VIN = 1.8V 90 100 MAX679 TOC01a 100 OUTPUT VOLTAGE vs. OUTPUT CURRENT EFFICIENCY vs. OUTPUT CURRENT EFFICIENCY vs. OUTPUT CURRENT 1040 1020 VOUT 50mV/div AC COUPLED 1000 980 960 940 310 920 300 900 -40 -15 10 35 TEMPERATURE (°C) 60 MAX679 標準動作特性 ______________________________________________________________________ 85 -40 -15 10 35 60 85 100µs/div TEMPERATURE (°C) _______________________________________________________________________________________ 3 MAX679 安定化3.3Vチャージポンプ 標準動作特性(続き) _________________________________________________________________ (Typical Operating Circuit with: VIN = V S HDN = 2V, CIN = 4.7µF, C1 = 0.33µF, COUT = 10µF, tested in-circuit, TA = +25°C, unless otherwise noted.) LOAD-TRANSIENT RESPONSE (1mA TO 10mA LOAD, VIN = 2V) LOAD-TRANSIENT RESPONSE (1mA TO 10mA LOAD, VIN = 3V) OUTPUT RIPPLE (2mA LOAD) MAX679 TOC12 MAX679 TOC11 MAX679 TOC10 FSET = IN (1MHz) VOUT 10mV/div AC COUPLED VOUT 10mV/div AC COUPLED IOUT 5mA/div IOUT 5mA/div VOUT 50mV/div AC COUPLED VIN = 2V FSET = IN (1MHz) VIN = 3V FSET = IN (1MHz) 50µs/div 100µs/div 100µs/div 端子説明 __________________________________________________________________________ 端子 名称 機 能 1 FSET チャージポンプ周波数設定入力。FSET = GNDの場合は330kHz、FSET = INの場合は1MHzに設定されます。 FSETを未接続の状態にしないでください。 2 SHDN 3 IN シャットダウン入力。SHDNがロジックローになると、素子はシャットダウンし、出力は入力から切り離され、 消費電流は1µAに低減します。SHDNをINに接続すると通常動作になります。 電源入力。1.8V∼3.6Vの範囲の入力電源に接続してください。(COUT/2)µFのコンデンサでINをGNDに バイパスしてください。 グランド。内部リファレンス及び制御回路のアナロググランド。 4 GND 5 PGND 6 C1- チャージポンプコンデンサの負端子。 7 C1+ チャージポンプコンデンサの正端子。 8 OUT 3.3V電源出力。出力フィルタコンデンサでOUTをGNDにバイパスしてください（「設計手順」の項を参照）。 電源グランド。チャージポンプ電流はこのピンを通じて流れます。 詳細 ___________________________________ MAX679安定化チャージポンプは、デューティサイクル が50%のクロックを備えています。第1段階（充電段階） では電荷転送コンデンサ（C1）が入力電圧まで充電され、 出力フィルタコンデンサ（COUT）から出力電流が供給さ れます。第2段階（転送段階）ではC1が入力と直列に配 置され、出力に接続されて電荷をCOUT に転送します。 クロックが連続的に作動すると、このプロセスにより 最終的に入力電圧の2倍の出力電圧が発生します （ 「ダブラ」 と呼ばれる所以です）。 チャージポンプは、必要に応じて発振器をゲートで オン/オフすることにより出力のレギュレーションを維 持します。この方法は自己消費電流が小さくて済みま 4 すが、出力リップルを許容範囲内に収めるにはC1の 容量をCOUTよりもかなり小さくする必要があります。 スタートアップシーケンス MAX679のソフトスタート回路は、スタートアップ時 又は出力短絡時にバッテリから過剰な電流が引き出さ れるのを防ぎます。これは出力が安定化状態になるか、 始めにチャージポンプサイクルが4096回（約4ms）経過 するまでチャージポンプを通常電流の1/10に制限する ことによって実現されます。スタートアップシーケンス は、パワーアップ時、シャットダウン解除時又は短絡 からの回復時に開始されます。VINがUVLOスレッショ ルド(1.6V)以下の場合、機器はシャットダウン状態に 保持され、SHDN入力がハイでも無視されます。 _______________________________________________________________________________________ 安定化3.3Vチャージポンプ MAX679 IN OUT CHIP SUPPLY P5 ΦSW P6 ΦT P4 C1+ P3 MAX679 C1 ΦC P2 ΦT SHDN C1- PULSER P1 ΦSW N1 ΦC ΦC OSCILLATOR + CONTROL LOGIC PGND ΦT ΦSC CLOCK ΦSC 10% OF N1 RESET FSET 212 COUNTER OUT EAOUT (1 = OUTPUT OVER REGULATION POINT) 1.25V REF GND ΦSW = ΦT = ΦC = ΦSC = SWITCH CONNECTS OUT TO IN DURING START-UP TRANSFER PHASE OF PUMP CHARGE PHASE OF PUMP (FULL STRENGTH) CHARGE PHASE OF PUMP (REDUCED STRENGTH) 図1. ブロック図 _______________________________________________________________________________________ 5 MAX679 安定化3.3Vチャージポンプ 設計手順 _______________________________ 表1. 外部部品の選択 動作周波数及びコンデンサCIN、C1及びCOUTを適正に 選択することにより、チャージポンプ回路のサイズ、 自己消費電流及び出力リップルを最適化してください。 VIN (V) C1 (µF) 2 0.33 10 1M 7 出力リップルを最小にするには、動作周波数として 1MHz（FSET = IN）を選択してください。さらに、C1 と比べてCOUTを大きくするとリップルが小さくなりま す。効率を最高にするには、動作周波数として330kHz （FSET = GND）を選択し、COUTとC1は30対1の比率 を保持しつつ実用上の最大値にしてください。表1に、 いくつかの推奨値及びその結果得られる出力リップル を示します。 2 0.33 10 330k 14 2 0.1 3.3 1M 16 2 0.1 3.3 330k 22 3 0.33 10 1M 27 3 0.33 10 330k 56 3 0.1 3.3 1M 72 3 0.1 3.3 330k 89 COUT (µF) FSET (Hz) Vp-p (mV) PCボードレイアウト リップルを小さく保つには、低ESR(<20mΩ)のコン デンサが必要であることに注意してください。現在の ところ、こうしたESRを提供できるのはセラミック コンデンサだけとなっています。このため、出力フィ ルタコンデンサとして1µFセラミックコンデンサ及び 10µFタンタルコンデンサを組み合わせて使用する必要 があります。 C1、C O U T 及びC IN をICの近くに配置してください。 PGNDとGNDを短い配線で接続してください。 最小サイズ フルスイッチング周波数時におけるゲート電荷損失に より、出力から約1mAが失われます（約5 %∼7 %の 損失）。 効率 チャージポンプの効率は、低周波数（330kHz）で最高に なります。理論的な最大効率は、次式で与えられます。 理論的最大効率 = VOUT/(2 x VIN) FSETをINに接続することにより、周波数を1MHzに設 定してください。表1に、標準外部部品定数を示します。 表2. 低ESRコンデンサのメーカ PRODUCTION METHOD MANUFACTURER Surface-Mount Tantalum Capacitors Surface-Mount Ceramic Capacitors CAPACITORS PHONE FAX AVX TPS series (803) 946-0690 (803) 626-3123 Matsuo 267 series (714) 969-2491 (714) 960-6492 Sprague 593D, 595D series (603) 224-1961 (603) 224-1430 AVX X7R (803) 946-0690 (803) 626-3123 Matsuo X7R (714) 969-2491 (714) 960-6492 チップ情報 _____________________________ TRANSISTOR COUNT: 819 SUBSTRATE CONNECTED TO GND 〒169 東京都新宿区西早稲田3-30-16（ホリゾン1ビル） TEL. (03)3232-6141 FAX. (03)3232-6149 マキシム社では全体がマキシム社製品で実現されている回路以外の回路の使用については責任を持ちません。回路特許ライセンスは明言されていません。 マキシム社は随時予告なしに回路及び仕様を変更する権利を保留します。 6 ___________________Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 (408) 737-7600 © 1997 Maxim Integrated Products is a registered trademark of Maxim Integrated Products.