MAX865 - Maxim

19-0472; Rev 1; 7/97
概要 ___________________________________
特長 ___________________________________
MAX865は、超小型のµMAXパッケージに内蔵された、
CMOSチャージポンプDC-DCコンバータです。単一の正
入力から正と負の出力を生成し、僅か4個のコンデンサ
しか必要としません。このチャージポンプはまず入力
電圧を2倍にし、そして2倍になった電圧を反転します。
入力電圧範囲は+1.5V∼+6.0Vです。
◆ パッケージ：高さ1.11mmのµMAX
内部発振器は20kHz∼38kHzの範囲内にあることが保証
されているため、ノイズをオーディオ範囲より上に維持
するとともに消費電流を最低限に抑えています。出力
インピーダンスは75Ωで、有効な出力電流は20mAです。
MAX865はボード面積が標準SOPパッケージの半分で、
高さ1.11mmの8ピンµMAXパッケージで供給されてい
ます。周波数が選択可能で、ロジック制御のシャット
ダウン機能を備 えた素子を希望する場合は、MAX864の
データシートを参照してください。
◆ 小型：回路面積0.5cm2
◆ 僅か4個のコンデンサで動作
◆ デュアル出力（正と負）
◆ 低入力電圧：+1.5V∼+6.0V
◆ 周波数（min）：20kHz（オーディオ範囲より上）
型番 ___________________________________
PART
TEMP. RANGE
MAX865C/D
MAX865EUA
0°C to +70°C
-40°C to +85°C
PIN-PACKAGE
Dice
8 µMAX
アプリケーション _______________________
ワイヤレスハンドセットの低電圧GaAsFETバイアス
VCO及びGaAsFET電源
ニカド電池3個又はリチウムイオン電池1個からなる
正負デュアル電源
低電圧データ収集機器用で低コストの正負デュアル電源
標準動作回路 ___________________________
アナログ回路用の正負デュアル電源
LCDパネル
VIN
(+1.5V to +6.0V)
ピン配置 _______________________________
IN
C1+
MAX865
TOP VIEW
V+
+2*VIN
V-
-2*VIN
C1-
C1-
1
C2+
2
C2-
3
MAX865
V- 4
8
C1+
7
V+
6
IN
5
GND
C2+
C2GND
µMAX
GND
GND
+VIN to ±2VIN CONVERTER
________________________________________________________________ Maxim Integrated Products
1
MAX865
小型、デュアル出力チャージポンプ
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
V+ to GND .................................................................+12V, -0.3V
IN to GND .................................................................+6.2V, -0.3V
V- to GND ..................................................................-12V, +0.3V
V- Output Current .............................................................100mA
V- Short-Circuit to GND ................................................Indefinite
Continuous Power Dissipation (TA = +70°C)
µMAX (derate 4.1mW/°C above +70°C) .......................330mW
Operating Temperature Range
MAX865EUA .....................................................-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 = 5V, C1 = C2 = C3 = C4 = 3.3µF, TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C.)
PARAMETER
CONDITIONS
Minimum Supply Voltage
RLOAD = 10kΩ
Maximum Supply Voltage
MIN
TYP
2.0
1.5
RLOAD = 10kΩ
0.6
TA = -40°C to +85°C (Note 1)
19.5
TA = -40°C to +85°C (Note 1)
Output Resistance
Power Efficiency
24
V
V
1.05
mA
32.5
18
IV+ = 1mA,
IV- = 0mA
TA = +25°C
V+ = 10V (forced),
IV- = 1mA
TA = +25°C
kHz
34
150
TA = TMIN to TMAX
200
280
75
Ω
100
TA = TMIN to TMAX
140
IL = 5mA
Voltage Conversion Efficiency
UNITS
1.15
TA = +25°C
Oscillator Frequency
MAX
6.0
TA = +25°C
Supply Current
85
V+, RL = ∞
95
99
V-, RL = ∞
90
98
%
%
Note 1: These specifications are guaranteed by design and are not production tested.
標準動作特性 ______________________________________________________________________
(Circuit of Figure 1, VIN = 5V, TA = +25°C, unless otherwise noted.)
80
70
EFFICIENCY (%)
V-
60
50
40
100
70
60
50
40
70
60
50
40
30
30
20
20
20
10
10
10
0
0
2
4
6
8
10 12
14 16 18
OUTPUT CURRENT (mA)
V-
80
V-
30
0
V+
90
EFFICIENCY (%)
80
2
V+
90
MAX865-03
90
100
MAX865-02
V+
MAX865-01
100
EFFICIENCY vs. OUTPUT CURRENT
(VIN = 2V)
EFFICIENCY vs. OUTPUT CURRENT
(VIN = 3.3V)
EFFICIENCY vs. OUTPUT CURRENT
(VIN = 5V)
EFFICIENCY (%)
MAX865
小型、デュアル出力チャージポンプ
0
0
1
2
3
4
5
6
OUTPUT CURRENT (mA)
7
8
0
0.5
1.0
1.5
2.0
OUTPUT CURRENT (mA)
_______________________________________________________________________________________
2.5
小型、デュアル出力チャージポンプ
(Circuit of Figure 1, VIN = 5V, TA = +25°C, unless otherwise noted.)
OUTPUT VOLTAGE RIPPLE
vs. PUMP CAPACITANCE
VBOTH V+ AND
V- LOADED EQUALLY
0
-2
C1 = C2 = C3 = C4 = 3.3µF
VIN = 4.75V
-4
V-
-6
-8
2
4
6
8
10
12
200
F
150
D
100
MAX865-05
AE
BC
50
VIN = 3.15V, V+ + |V-| = 10V
4
3
VIN = 1.90V, V+ + |V-| = 6V
2
1
14
0
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50
0
10 15 20 25 30 35 40 45 50
5
PUMP CAPACITANCE (µF)
PUMP CAPACITANCE (µF)
OUTPUT RESISTANCE
vs. TEMPERATURE
SUPPLY CURRENT
vs. SUPPLY VOLTAGE
300
MAX865-07
1000
C1 = C2 = C3 = C4 = 3.3µF
900
5
0
OUTPUT CURRENT (mA)
800
OUTPUT RESISTANCE (Ω)
SUPPLY CURRENT (µA)
700
600
500
400
300
200
250
200
C1 = C2 = C3 = C4 = 3.3µF
V-, VIN = 3.3V
V-, VIN = 5.0V
150
100
V+, VIN = 3.3V
V+, VIN = 5.0V
50
100
0
0
2.0 2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
25
5
45
85 105 125
65
SUPPLY VOLTAGE (V)
TEMPERATURE (°C)
PUMP FREQUENCY
vs. TEMPERATURE
OUTPUT RESISTANCE
vs. SUPPLY VOLTAGE
27
VIN = 5.0V
VIN = 3.3V
23
250
OUTPUT RESISTANCE (Ω)
25
21
VIN = 2.0V
19
17
-55 -35 -15
5.0 5.5 6.0
MAX865-09
0
250
C1 = C2 = C3 = C4
V+
-10
A: V+, IN = 4.75V, V+ + |V-| = 16V
B: V+, IN = 3.15V, V+ + |V-| = 10V
C: V+, IN = 1.90V, V+ + |V-| = 6V
D: V-, IN = 4.75V, V+ + |V-| = 16V
E: V-, IN = 3.15V, V+ + |V-| = 10V
F: V-, IN = 1.90V, V+ + |V-| = 6V
300
VIN = 4.75V, V+ + |V-| = 16V
6
200
15
V-
150
V+
100
50
C1 = C2 = C3 = C4 = 3.3µF
MAX865-10
2
350
7
MAX865-08
4
C1 = C2 = C3 = C4
OUTPUT CURRENT, V+ TO V- (mA)
6
PUMP FREQUENCY (kHz)
OUTPUT VOLTAGE, V+, V- (V)
400
MAX865-04
V+
8
OUTPUT VOLTAGE RIPPLE (mVp-p)
10
OUTPUT CURRENT
vs. PUMP CAPACITANCE
MAX865-06
OUTPUT VOLTAGE vs.
OUTPUT CURRENT
C1 = C2 = C3 = C4 = 3.3µF
0
-40
-20
0
20
40
60
TEMPERATURE (°C)
80
100
2.0 2.5
3.0
3.5
4.0 4.5
5.0
5.5 6.0
SUPPLY VOLTAGE (V)
_______________________________________________________________________________________
3
MAX865
標準動作特性（続き）________________________________________________________________
MAX865
小型、デュアル出力チャージポンプ
標準動作特性（続き）________________________________________________________________
(Circuit of Figure 1, VIN = 5V, TA = +25°C, unless otherwise noted.)
OUTPUT RIPPLE
(C1 = C2 = C3 = C4 = 1µF)
OUTPUT RIPPLE
(C1 = C2 = C3 = C4 = 3.3µF)
V- OUTPUT
20mV/div
V- OUTPUT
10mV/div
V+ OUTPUT
50mV/div
V+ OUTPUT
10mV/div
10µs/div
10µs/div
VIN = 4.75V, 1mA LOAD
VIN = 4.75V, 1mA LOAD
端子説明 _______________________________
端子
名称
機 能
1
C1-
フライングブーストコンデンサの負端子
2
C2+
フライング反転コンデンサの正端子
3
C2-
フライング反転コンデンサの負端子
4
V-
5
GND
6
IN
正電源入力
7
V+
ブーストチャージポンプ出力
8
C1+
フライングブーストコンデンサの正端子
反転チャージポンプの出力
グランド
VIN
3.3µF
C1-
C1+
IV+
C2+ MAX865
V+
C2-
IN
3.3µF
3.3µF
V-
RL+
GND
IV3.3µF
RL-
OUT-
図1. テスト回路
4
OUT+
_______________________________________________________________________________________
小型、デュアル出力チャージポンプ
とS8が閉じ、コンデンサC2の電荷がC4に移動して負電源を
生成します。これら8個のスイッチはCMOSパワーMOSFET
です。スイッチS1、S2、S4及びS5はPチャネル素子、そし
てスイッチS3、S6、S7及びS8はNチャネル素子です。
MAX865は電圧ダブラ/インバータを構成するための
回路を全て備えています。僅か4個の外付コンデンサ
しか必要としません。これらのコンデンサは、容量が
1µF∼100µFの有極性電解又はセラミックコンデンサで
あれば使用できます。
チャージポンプ出力
図2aに示すのは正電圧ダブラの理想的な動作です。内蔵
された発振器がデューティサイクル50%のクロック信号
を生成します。サイクルの前半でスイッチS2とS4が開き、
スイッチS1とS3が閉じ、コンデンサC1が入力電圧（VIN）
まで充電されます。サイクルの後半ではスイッチS1とS3
が開き、スイッチS2とS4が閉じ、コンデンサC1はV IN
ボルトだけ上にレベルシフトされます。スイッチが理想
的に動作し、C3に負荷がかからないと仮定すると、C1か
らC3に電荷が移動し、C3の電圧が2VINになります。これ
により正の電源出力（V+）が発生します。
図2bに示すのは負コンバータの理想的な動作です。負コン
バータのスイッチは正コンバ ータに対して位相が外れ
ています。サイクルの後半でスイッチS6とS8が開き、
スイッチS5とS7が閉じ、C2をGNDに対してV+（正チャージ
ポンプによって2VINに昇圧）まで充電します。クロック
サイクルの前半ではスイッチS5とS7が開き、スイッチS6
a)
MAX865は電圧レギュレータではありません。従って、
いずれのチャージポンプの出力ソース抵抗も室温で約
150Ω（VIN=+5V）で、V+及びV-は負荷が軽い場合にはそ
れぞれ+10V及び-10Vに近付きます。V+又はV-から引き
出される電流が増加すると、V+及びV-の両方がGNDの方
向に落ち込みます。これはV-がV+から派生しているから
です。各コンバータを別々に取り扱うと、負電源の落ち
込み（VDROOP-）はV-から引き出される電流（IV-）と負コン
バータのソース抵抗（RS-）の積になります。
VDROOP- = I V - x RS 正電源の落ち込み（V DROOP+）は正電源から引き出され
る電流（ILOAD+）と正コンバータのソース抵抗（RS +）の
積です。ここで、I L O A D + はI V- とV + での外部負荷電流
（IV+）の和です。
b)
V+
S1
C1+
V+
S2
C2+
S5
S6
IN
GND
C3
C1
IV+
RL+
C2
IV-
RL-
C4
S3
S4
S7
IN
GND
C1-
S8
V-
GND
C2-
図2. 理想的な電圧クアドラプラ（4倍化回路）：a）正のチャージポンプ、b）負のチャージポンプ。
_______________________________________________________________________________________
5
MAX865
詳細 ___________________________________
MAX865
小型、デュアル出力チャージポンプ
(
)
VDROOP+ = ILOAD+ x RS+ = I V+ + I V - x RS+
V+とV-は以下の式から求められます。
V+ = 2VIN - VDROOP+
V - = (V+ - VDROOP ) = -(2VIN - VDROOP+ - VDROOP- )
正及び負のチャージポンプの出力抵抗は別々に試験さ
れ、仕様値が決められています。正のチャージポンプは
V-に負荷がない状態で試験されています。負のチャージ
ポンプはV + を外部ソースから供給し、負のチャージ
ポンプを分離した状態で試験されています。
V+又はV-から引き出される電流は、半クロックサイクル
の間は蓄積コンデンサのみから供給されます。その結果
各々の出力で生じるリップル電圧は次式で計算できます。
VRIPPLE =
1
2
効率について
理論的には、チャージポンプ電圧マルチプライヤの電力
効率は以下の条件で100%に近付くことができます。
• チャージポンプスイッチに事実上オフセットがなく、
オン抵抗が非常に低い。
• 駆動回路が最小限の電力しか消費しない。
• 蓄積コンデンサ及びポンプコンデンサのインピー
ダンスが無視できるほど小さい。
MAX865の場合、1クロックサイクル当たりのエネルギー
損失は次式に示すように、正及び負のコンバータの
エネルギー損失の和です。
LOSSCYCLE = LOSSPOS + LOSSNEG
2
C1 ( V + ) − 2( V + ) ( VIN )


2
2
+
C2 ( V + ) − ( V − ) 


2
=
ILOAD (1 / fPUMP ) (1 / CRESERVOIR )
ここでILOADはV +又はV -の負荷電流です。fPUMPが標準
の30kHzで蓄積コンデンサが3.3µFである場合、ILOADが
5mAであればリップルは25mVになります。殆どのアプ
リケーションでは、V +での全負荷電流は、V +の負荷電
流（IV+）と負のチャージポンプに取られる電流（IV-）の和
であることに注意してください。
1
2
1
平均電力損失は次式から得られます。
PLOSS = LOSSCYCLE x fPUMP
その結果、効率は次式の通りとなります。
η = 全出力電力/(全出力電力 - PLOSS)
VIN
3.3µF
3.3µF
1
2
3.3µF
C1C2- MAX865
C1+
V+
1
8
2
7
3.3µF
3
4
C2V-
IN
GND
6
3
5
4
C1-
C1+
C2+ MAX865
V+
C2-
IN
V-
GND
8
7
OUT+
3.3µF
6
IN
5
GND
3.3µF
OUT-
図3.
6
MAX865の並列接続
_______________________________________________________________________________________
小型、デュアル出力チャージポンプ
蓄積コンデンサ（C3とC4）の値が大きければ大きいほど
出力リップルが小さくなります。ポンプコンデンサ及び
蓄積コンデンサの両方の値が大きいと効率が改善され
ます。
素子の並列化
複数のMAX865を並列に接続すると（図3）、正及び負
コンバータの出力抵抗を低減できます。実効出力抵抗
は1個の素子の出力抵抗を素子の数で割ったものになり
ます。チャージポンプコンデンサC1及びC2は各MAX865
がそれぞれ別々に持つ必要がありますが、蓄積コンデンサ
C3及びC4は共有できます。
出力負荷電流が大きい場合
チャージポンプコンデンサの選択
出力抵抗を最小に維持するには、等価直列抵抗（ESR）
の低いコンデンサを用いてください。チャージポンプ
の出力抵抗はC1、C2、C3及びC4のESRの関数になって
います。チャージポンプコンデンサのESRを小さくすれ
ば総出力抵抗も小さくなります。
アプリケーション情報 ___________________
正及び負コンバータ
MAX865は、最も一般的には、正入力の2倍の正及び負
出力を供給するデュアルチャージポンプ電圧コンバータ
として使用されます。標準動作回路に示すように、
4つの外付部品を必要とします（正ポンプ用のコンデンサ
C1とC3、負ポンプ用のコンデンサC2とC4）。 殆どの
アプリケーションでは、4個のコンデンサ全てが低コスト
の3.3µF有極性電解コンデンサです。PCボードのスペース
が厳しく、かつMAX865から取り出される電流が極め
て小さい場合には、C1及びC2には1µFのポンプコン
デンサを、そしてC3及びC4には1µFの蓄積コンデンサ
を 用 い る こ と が で き ま す 。 コ ン デ ン サ C2 及 び C4 は
定格12V以上のものでなければなりません。
負荷電流が大きく、V+がV-への電流のソースになって
いる場合（すなわち、負荷電流が電源からグランドへで
はなく、V+からV-へ流れる場合）、V-電源がグランド
より上に引上げられることがないようにしてください。
V+からV-に大きな電流が流れるアプリケーションでは、
GNDとV-の間にアノードがGNDになるようにショットキ
ダイオード（例えば1N5817）を接続してください(図4)。
レイアウトと接地
レイアウトを上手に行うことは重要であり、特にノイズ
性能に大きく影響します。良いレイアウトを実現する
ためには、以下の手順を実施します。
• 全部品をできる限り密集させて実装します。
• 配線をなるべく短くすることで、寄生インダクタンス
とキャパシタンスを最小限に抑えます。
• ベタグランドを使用します。
GND
MAX865
V-
図4. V+からV-へ大きな電流が流れる場合は、ショットキ
ダイオードでMAX865を保護
_______________________________________________________________________________________
7
MAX865
ポンプコンデンサ（C1とC2）のインピーダンスがそれぞ
れの出力負荷に対して大き目である場合、正ポンプ（V+ V IN ）とV IN の間及び|V +|と|V -|の間には大きな電圧差が
生じます。
小型、デュアル出力チャージポンプ
MAX865
チップ構造図 ___________________________
TRANSISTOR COUNT: 80
SUBSTRATE CONNECTED TO V+
C1-
C1+
C2+
V+
0.084"
(2.13mm)
IN
C2-
V-
GND
0.058"
(1.47mm)
パッケージ ______________________________________________________________________
DIM
C
α
A
0.101mm
0.004 in
e
B
A1
L
A
A1
B
C
D
E
e
H
L
α
INCHES
MAX
MIN
0.044
0.036
0.008
0.004
0.014
0.010
0.007
0.005
0.120
0.116
0.120
0.116
0.0256
0.198
0.188
0.026
0.016
6°
0°
MILLIMETERS
MIN
MAX
0.91
1.11
0.10
0.20
0.25
0.36
0.13
0.18
2.95
3.05
2.95
3.05
0.65
4.78
5.03
0.41
0.66
0°
6°
21-0036D
E
H
8-PIN µMAX
MICROMAX SMALL-OUTLINE
PACKAGE
D
〒169 -0051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
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