MAXIM MAX1683

19-1305; Rev 1; 8/98
概要 ___________________________________
特長 ___________________________________
超小型モノリシックCMOSチャージポンプ電圧ダブラ
MAX1682/MAX1683は、+2.0V∼+5.5Vの入力電圧
を受け付けます。高い電圧変換効率(98%以上)及び
低い動作電流(MAX1682で110µA)を提供するこれら
のデバイスは、バッテリ駆動アプリケーションやボード
レベルの電圧ダブラアプリケーションに理想的です。
◆ パッケージ：5ピンSOT23
チップ上には、オシレータ制御回路及び4つのパワー
MOSFETスイッチが収められています。MAX1682は
12kHzで動作し、MAX1683は35kHzで動作します。
典型的なアプリケーションとしては、携帯用PDAの
LCDディスプレイで必要な6V電源電圧の生成がありま
す。これらの製品はいずれも5ピンSOT23パッケージ
で提供されており、標準電圧降下600mVで30mAを提
供します。
◆ 45mAまでの出力電流
アプリケーション _______________________
◆ 入力電圧範囲：+2.0V∼+5.5V
◆ 電圧変換効率：98%
◆ 自己消費電流：110µA(MAX1682)
◆ 必要なコンデンサは2個のみ
型番 ___________________________________
小型LCDパネル
携帯電話
PART
ハンディターミナル
MAX1682C/D
PDA
TEMP.
RANGE
0°C to +70°C
MAX1682EUK-T -40°C to +85°C
MAX1683C/D
0°C to +70°C
MAX1683EUK-T -40°C to +85°C
標準動作回路 ___________________________
5
IN
C1+
4
INPUT
SUPPLY
VOLTAGE
VIN
PINPACKAGE
Dice*
SOT
TOP MARK
—
5 SOT23-5
Dice*
5 SOT23-5
ACLL
—
ACCM
Note: These parts are available in tape-and-reel only. Minimum
order quantity is 2500 pieces.
*Dice are tested at TA = +25°C.
ピン配置 _______________________________
C1
MAX1682
MAX1683
3
TOP VIEW
C1GND 1
OUT
1
OUTPUT
VOLTAGE
2 x VIN
2
OUT 2
5
C1+
4
IN
MAX1682
MAX1683
C2
GND
C1- 3
VOLTAGE DOUBLER
SOT23-5
________________________________________________________________ Maxim Integrated Products
1
MAX1682/MAX1683
スイッチド キャパシタ電圧ダブラ
MAX1682/MAX1683
スイッチド キャパシタ電圧ダブラ
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
IN to GND .................................................................+6V to -0.3V
OUT to GND .......................................................+12V, VIN - 0.3V
OUT Output Current............................................................50mA
Output Short-Circuit Duration .................................1sec (Note 1)
Continuous Power Dissipation (TA = +70°C)
SOT23-5 (derate 7.1mW/°C above +70°C)...................571mW
Operating Temperature Range
MAX1682EUK/MAX1683EUK ...........................-40°C to +85°C
Junction Temperature ......................................................+150°C
Storage Temperature Range .............................-65°C to +160°C
Lead Temperature (soldering, 10sec) .............................+300°C
Note 1: Avoid shorting OUT to GND, as it may damage the device. For temperatures above +85°C, shorting OUT to GND even
instantaneously will damage the device.
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 = +5.0V, capacitor values from Table 2, TA = 0°C to +85°C, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C.)
PARAMETER
CONDITIONS
No-Load Supply Current
TA = +25°C
Supply Voltage Range
RLOAD = 10kΩ
Minimum Operating Voltage
(Note 2)
TYP
MAX
MAX1682
MIN
110
145
MAX1683
230
310
TA = +25°C
2.0
1.7
5.5
TA = 0°C to +85°C
2.1
1.8
5.5
MAX1682
8.4
12
15.6
MAX1683
24.5
35
45.5
20
50
1
Oscillator Frequency
TA = +25°C
Output Resistance
IOUT = 5mA
Voltage Conversion Efficiency
IOUT = 0mA, TA = +25°C
TA = +25°C
TA = 0°C to +85°C
µA
V
V
65
98
UNITS
99.9
kHz
Ω
%
Note 2: Once started, the MAX1682/MAX1683 typically operate down to 1V.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(VIN = +5.0V, capacitor values from Table 2, TA = -40°C to +85°C, unless otherwise noted.) (Note 3)
PARAMETER
No-Load Supply Current
Supply-Voltage Range
Oscillator Frequency
CONDITIONS
MIN
TYP
MAX1682
160
MAX1683
350
RLOAD = 10kΩ
2.3
5.5
MAX1682
6.6
18.6
MAX1683
17.5
57.8
Output Resistance
IOUT = 5mA
Voltage Conversion Efficiency
IOUT = 0mA
65
97
Note 3: Specifications at -40°C to +85°C are guaranteed by design.
2
MAX
_______________________________________________________________________________________
UNITS
µA
V
kHz
Ω
%
スイッチド キャパシタ電圧ダブラ
(Typical Operating Circuit, VIN = +5V, C1 = C2 = 10µF for the MAX1682 and 3.3µF for the MAX1683, TA = +25°C, unless otherwise
noted.)
40
30
30
VIN = 3.3V
25
20
15
VIN = 5V
10
20
5
-40
-20
MAX1682 OUTPUT RESISTANCE
vs. CAPACITANCE
VIN = 2V
40
20
40
5
10
15
20
25
MAX1682/83 TOC05
30
25
VIN = 3.3V
20
15
80
C1 = C2 = 3.3mF
500
400
300
C1 = C2 = 10mF
C1 = C2 = 33mF
100
0
0
35
0
5
10
15
20
25
30
35
0
5
10
15
20
25
30
35
40
IOUT (mA)
MAX1683
OUTPUT VOLTAGE RIPPLE
vs. OUTPUT CURRENT
SUPPLY CURRENT
vs. SUPPLY VOLTAGE
1000
900
C1 = C2 =1mF
700
600
500
C1 = C2 = 3.3mF
300
200
60
600
CAPACITANCE (mF)
400
40
700
200
VIN = 5V
CAPACITANCE (mF)
800
20
800
VIN = 2V
5
30
0
MAX1682
OUTPUT VOLTAGE RIPPLE
vs. OUTPUT CURRENT
35
VIN = 3.3V
-20
MAX1683 OUTPUT RESISTANCE
vs. CAPITANCE
40
MAX1682/83 TOC07
0
-40
80
C1 = C2 = 10mF
300
MAX1682/83 TOC09
VIN = 5V
VIN = 5V
10
TEMPERATURE (°C)
10
0
60
45
20
15
ILOAD = 5mA
VRIPPLE (mV)
60
0
50
OUTPUT RESISTANCE (W)
MAX1682/83 TOC4
80
VRIPPLE (mV)
OUTPUT RESISTANCE (W)
100
20
TEMPERATURE (°C)
VIN (V)
120
VIN = 3.3V
25
0
0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
VIN = 2V
30
5
ILOAD = 5mA
MAX1683, C1 = C2 = 10mF
10
35
MAX1682/83 TOC06
MAX1682, C1 = C2 = 10mF
VIN = 2V
40
OUTPUT RESISTANCE (W)
50
MAX1682/83 TOC02
MAX1683, C1 = C2 = 3.3mF
60
35
250
SUPPLY CURRENT (mA)
OUTPUT RESISTANCE (W)
80
40
OUTPUT RESISTANCE (W)
MAX1682/83 TOC1
90
70
MAX1683 OUTPUT RESISTANCE
vs. TEMPERATURE
MAX1682 OUTPUT RESISTANCE
vs. TEMPERATURE
MAX1682/83 TOC03
OUTPUT RESISTANCE
vs. SUPPLY VOLTAGE
200
MAX1683
150
100
50
100
MAX1682
0
0
0
5
10
15
20
IOUT (mA)
25
30
35
40
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
SUPPLY VOLTAGE (V)
_______________________________________________________________________________________
3
MAX1682/MAX1683
標準動作特性 ______________________________________________________________________
標準動作特性(続き)_________________________________________________________________
(Typical Operating Circuit, VIN = +5V, C1 = C2 = 10µF for the MAX1682 and 3.3µF for the MAX1683, TA = +25°C, unless otherwise
noted.)
VIN = 3.3V
11.5
VIN = 2V
38
VIN = 5V
36
34
32
VIN = 3.3V
10
9
VIN = 5V
8
OUTPUT VOLTAGE (V)
12.0
MAX1682/83 TOC11
VIN = 5V
40
OSCILLATOR FREQUENCY (kHz)
MAX1682/83 TOC10
OSCILLATOR FREQUENCY (kHz)
12.5
MAX1682 OUTPUT VOLTAGE
vs. OUTPUT CURRENT
MAX1683 OSCILLATOR FREQUENCY
vs. TEMPERATURE
VIN = 2V
7
MAX1682/83 TOC12
MAX1682 OSCILLATOR FREQUENCY
vs. TEMPERATURE
VIN = 3.3V
6
5
VIN = 2V
4
3
2
30
1
0
28
-20
0
20
40
60
80
-20
0
20
40
60
0
80
OUTPUT CURRENT (mA)
MAX1683 OUTPUT VOLTAGE
vs. OUTPUT CURRENT
MAX1682 EFFICIENCY vs.
LOAD CURRENT
MAX1683 EFFICIENCY vs.
LOAD CURRENT
98
5
VIN = 2V
94
92
VIN = 2V
90
100
98
VIN = 3.3V
88
94
92
VIN = 2V
90
VIN = 3.3V
88
3
86
86
2
84
84
1
82
82
0
80
10 15 20 25 30 35 40 45 50
VIN = 5V
96
EFFICIENCY (%)
VIN = 3.3V
VIN = 5V
96
EFFICIENCY (%)
7
6
100
MAX1682/83 TOC14
VIN = 5V
8
80
0
5
10
15
20
25
0
30
5
10
15
20
OUTPUT CURRENT (mA)
LOAD CURRENT (mA)
LOAD CURRENT (mA)
MAX1682
OUTPUT RIPPLE
MAX1683
OUTPUT RIPPLE
START-UP VOLTAGE
vs. RESISTIVE LOAD
30
MAX1682toc18
MAX1683
2.0
VSTART (V)
VOUT
20mV/div
VOUT
20mV/div
25
2.5
MAX1682toc17
MAX1682toc16
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50
TEMPERATURE (°C)
9
0
5
TEMPERATURE (°C)
10
4
-40
MAX1682/83 TOC13
-40
MAX1682/83 TOC15
11.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
MAX1682/MAX1683
スイッチド キャパシタ電圧ダブラ
1.5
1.0
MAX1682
0.5
0
20ms/div
ILOAD = 5mA, VIN = 5V, C1 = C2 = 10mF
4
20ms/div
ILOAD = 5mA, VIN = 5V, C1 = 3.3mF, C2 = 10mF
700 300 100 70 30 10
7
RLOAD (kW)
_______________________________________________________________________________________
3
1
0.7 0.3
スイッチド キャパシタ電圧ダブラ
端子
名称
機能
1
GND
グランド
2
OUT
2倍の出力電圧。C2はOUTとGND間に
接続してください。
3
C1-
フライングコンデンサの負端子
4
IN
入力電源
5
C1+
フライングコンデンサの正端子
詳細 ___________________________________
容量性チャージポンプMAX1682/MAX1683は、入力
側に印可した電圧を2倍にします。図1に、理想的な
電圧ダブラの簡単な機能図を示します。最初のハーフ
サイクルでスイッチS1とS2が閉じ、コンデンサC1が
VIN に充電されます。次のハーフサイクルでは、S1と
S2が開き、S3とS4が閉じ、VIN の電圧によってC1が
上方向にレベルシフトされます。これによってC1が蓄積
コンデンサC2に接続され、必要に応じたエネルギーが
出力側で取り出せます。但し、スイッチS1∼S4には抵抗
があり、C2に充電の負荷ドレインが発生するため、実際
の電圧は2 x VINよりも多少低くなります。
チャージポンプ出力
MAX1682/MAX1683には、約20Ωの有限出力抵抗が
あります(表2)。負荷電流が増加すると、それに連れて
デバイスの出力電圧(VOUT)が低下します。この低下は、
次に示すように、V OUT からの電流に回路の出力イン
ピーダンス(RS)を掛けた値と等しくなります。
VDROOP = IOUT x RS
効率上の留意点
スイッチドキャパシタ電圧コンバータの電力効率に影響
する要因には、コンバータICの内部損失、コンデンサ
の抵抗損失、及びコンデンサ間の充電転送時に発生する
変換損失の3つがあります。従って、総合電力損失は次
のようになります。
SPLOSS = PINTERNAL LOSSES
+ PPUMP CAPACITOR LOSSES
+ PCONVERSION LOSSES
内部損失は、スイッチやオシレータの駆動など、ICの
内部機能と関係します。これらの損失は、入力電圧、
温度及び周波数といった動作条件によって異なります。
他の2つの損失は、電圧コンバータ回路の出力抵抗と
関係します。スイッチ損失の原因は、IC内のMOSFET
スイッチのオン抵抗です。また、チャージポンプコン
デンサの損失の原因はESRです。これらの損失と出力
抵抗の関係を次に示します。
PPUMP CAPACITOR LOSSES + PSWITCH LOSSES =
IOUT
x ROUT
1
+ 2RSWITCHES + 4ESRC1
fOSC x C1
ROUT @
(
)
+ ESRC2
ここで、fOSC はオシレータの周波数を示します。最初
の項は、理想的なスイッチドキャパシタ回路からの
有効抵抗です。図2a及び図2bを参照してください。
f
V+
VOUT
VOUT = 2 x VIN - VDROOP
S1
2
C2
RL
C1
S3
VIN
図2a. スイッチドキャパシタのモデル
C1
VOUT
REQUIV
C2
S2
S4
V+
VOUT
1
REQUIV =
f ´ C1
C2
RL
VIN
図１. 理想的な電圧ダブラの簡略機能図
図2b. 等価回路
_______________________________________________________________________________________
5
MAX1682/MAX1683
端子説明 _______________________________
MAX1682/MAX1683
スイッチド キャパシタ電圧ダブラ
変換損失は、電圧の異なるC1とC2間で電荷の転送が起
こるときに発生します。この場合の電力損失は、次の
ようになります。
é
æ
2
2ö
PCONVERSION LOSS = ê1/ 2C1 ç 4VIN - VOUT ÷ +
ê
è
ø
ë
æ
öù
2
1/ 2C2 ç 2VOUT VRIPPLE - V RIPPLE ÷ ú x fOSC
è
øû
ここで、VRIPPLEは、出力コンデンサと負荷電流によっ
て決まるピーク間出力電圧リップルです(「出力コンデン
サ」参照)。従ってコンデンサの値としては、出力抵抗が
小さくなるものを選択してください(「 フライングコン
デンサ」参照)。
アプリケーション情報 ___________________
フライングコンデンサ(C1)
最低の出力抵抗を維持するために、ESRの低いコン
デンサを使用してください。表1に、適切なコンデンサ
のメーカを示します。「効率上の留意点」で示したR OUT
の式からわかるように、チャージポンプの出力抵抗は、
C1及びC2のESRと内部スイッチ抵抗の関数として表現
できます。
チャージポンプコンデンサのESRを最小にすると、全
体の抵抗も最小になります。表2と表3に、推奨値を示
します。
より大きなフライングコンデンサを使用することによ
り、出力インピーダンスを低減し、効率を向上させる
ことができます(「効率上の留意点」参照)。但し、一定の
値を超えると、出力抵抗に対し内部スイッチ抵抗及び
コンデンサのESRが支配的になるため、C1の容量を
増加してもそれ程効果はありません(「 標準動作特性」
のOutput Resistance vs. Capacitance参照)。表2に、
出力抵抗が低くなる最も望ましいコンデンサ値を示し
ます。スペースに制約がある場合は、出力抵抗の低さ
よりもコンデンサのサイズを重視しなければならない
こともあります。コンデンサがどのように出力抵抗に
影響するかを、表3に示します。
出力コンデンサ(C2)
出力容量が増加すると出力リップル電圧が低下します。
ESRを低下させると出力抵抗とリップルが共に低減し
ます。軽負荷ではより小さな容量値を使用できます。
ピーク間リップルの計算には、次式を使用します。
VRIPPLE = IOUT / (fOSC x C2) + 2 x IOUT x ESRC2
入力バイパスコンデンサ
ACインピーダンス及びMAX1682/MAX1683による
スイッチングノイズの影響を低減するには、入力側の
電源をバイパスしてください。負荷時の回路には、2 x
I OUT の直流が流れます。この場合、0.1µFのバイパス
コンデンサで十分です。
表1. 推奨コンデンサメーカ
PRODUCTION METHOD
MANUFACTURER
SERIES
PHONE
FAX
Surface-Mount Tantalum
Surface-Mount Ceramic
AVX
TPS
803-946-0690
803-448-2170
Matsuo
267
714-969-2491
714-960-6492
Sprague
593D, 595D
603-224-1961
603-224-1430
AVX
X7R
803-946-0590
803-626-3123
Matsuo
X7R
714-969-2491
714-960-6492
表2. 低出力抵抗用の推奨コンデンサ値
6
PART
FREQUENCY
(kHz)
MAX1682
MAX1683
表3. 最小サイズ用の推奨コンデンサ値
CAPACITOR
VALUE (µF)
TYPICAL
ROUT (Ω)
PART
FREQUENCY
(kHz)
CAPACITOR
VALUE (µF)
TYPICAL
ROUT (Ω)
12
10
20
MAX1682
12
3.3
35
35
3.3
20
MAX1683
35
1
35
_______________________________________________________________________________________
スイッチド キャパシタ電圧ダブラ
素子の並列接続
素子をカスケード接続することにより、さらに大きな
電圧が得られます(図3)。無負荷時の出力電圧は、公称
(n + 1) x VINとなっています(n：使用する電圧ダブラ
の数)。この電圧は、最初のデバイスの出力抵抗に2番
めのデバイスの自己消費電流を掛算した値だけ減少し
ます。素子をカスケード接続すると、出力抵抗が増加
します。例えば、2段ダブラを使用した場合の出力抵抗
は、ROUT= 2 x ROUT1 + ROUT2として概算できます。
ここで、R OUT1は1段めの出力抵抗を、R OUT2は2段め
の出力抵抗を示します。2段構成の電圧ダブラの典型的
な値は、60Wです(C1の値は、MAX1682が1 0µF、
MAX1683が3.3µF)。C1に同じ値を適用した時のn段
では、ROUT = (2n - 1) x ROUT1になります。
複数のMAX1682又はMAX1683を並列に接続すると、
出力抵抗が低下します。この場合、各素子には専用の
ポンプコンデンサ(C1)が必要ですが、蓄積コンデンサ
(C2)を使用することにより、素子全部に適用できます
(図4)。C2の値はn倍してください(n：並列に接続した
素子の数)。図4に出力抵抗の計算式を示します。
レイアウト及びグランド
レイアウトは、優れたノイズ性能を得るための重要な
要因です。優れたレイアウトを保証するには、全ての
コンポーネントを互いにできるだけ近くに配置し、
トレースを短くして寄生インダクタンスと容量を最小
にし、グランドプレーンを使用してください。
INPUT
SUPPLY
VOLTAGE
INPUT
SUPPLY
VOLTAGE
C1+
IN
MAX1682
MAX1683
C1
C1+
C1
GND MAX1683
C1OUT
IN
OUTPUT
VOLTAGE
C1
GND
C1
OUT
GND
C1C2
C1-
IN
C1+
MAX1682
MAX1683
MAX1682
GND
C1-
IN
C1+
MAX1682
MAX1683
OUTPUT
VOLTAGE
OUT
OUT
C2
ROUT = ROUT OF SINGLE DEVICE
NUMBER OF DEVICES
図3. 素子のカスケード接続
C2
図4. 素子の並列接続
_______________________________________________________________________________________
7
MAX1682/MAX1683
素子のカスケード接続
チップ情報 _____________________________
TRANSISTOR COUNT: 97
SUBSTRATE CONNECTED TO OUT
パッケージ _________________________________________________________________________
SOT5L.EPS
MAX1682/MAX1683
スイッチド キャパシタ電圧ダブラ
販売代理店
〒169 -0051東京都新宿区西早稲田3-30-16（ホリゾン1ビル）
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FAX. (03)3232-6149
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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。
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