LTC2946 広範囲の I2C 電力、電荷、および エネルギー・モニタ 特長 n n n n n n n n n n n n n n n 概要 レール・トゥ・レールの入力電圧範囲:0V ∼ 100V 広い入力電源電圧範囲:2.7V ∼ 100V 100Vを超える電源用のシャント・レギュレータ 全未調整誤差が 0.4% 未満の Δ∑ 型 A/Dコンバータ 電流と電圧の分解能:12ビット ±1% 精度の電力およびエネルギー測定 ±0.6% 精度の電流および電荷測定 追加のA/Dコンバータ入力により外部電圧をモニタ 内部(±5%) タイム・ベースまたは外部タイム・ベース 連続スキャン・モードとスナップショット・モード 最小値と最大値を記憶 制限値を超えた場合は警告 SDAピンの分割により光絶縁が容易 IQ が 40μA 未満のシャットダウン・モード 4mm×3mm DFN パッケージおよび 16ピンMSOP パッケージで供給可能 LTC2946のI2Cインタフェースは、データ入力ピンとデータ出力 ピンが別個になっているので、標準または光絶縁型のI2C 接 続で使用できます。LTC2946-1は反転型のデータ出力を内蔵 しているので、反転型の光アイソレータ構成で使用できます。 アプリケーション n n n LTC®2946は、電流、電圧、電力、電荷、およびエネルギーを 測定するレール・トゥ・レールのシステム・モニタです。2.7V ∼ 100Vの動作電圧範囲を特長としており、100Vを超える電源 向けにシャント・レギュレータを内蔵しています。0V ∼ 100Vで の電流測定同相範囲は入力電源に依存しません。12ビット A/Dコンバータにより、負荷電流、入力電圧、および補助外部 電圧を測定します。負荷電流と内部で計算される電力は、外 部クロック、水晶発振器、または内部発振器タイム・ベースの 間積分され、電荷とエネルギーが求められます。高精度のタイ ム・ベースを使用することにより、LTC2946は、電荷の場合は 0.6%より高い測定精度、電力とエネルギーの場合は 1%よ り高い測定精度を実現できます。最小値および最大値が記 憶され、プログラム可能なしきい値を持つオーバーレンジ警 報機能により、ソフトウェアによるポーリングの必要性が最小 限に抑えられます。データは標準のI2Cインタフェースを介して 通知されます。 通信機器のインフラ 産業用機器 汎用エネルギー測定 L、LT、LTC、LTM、Linear Technologyおよび Linearのロゴはリニアテクノロジー社の登録商 標です。Hot Swapはリニアテクノロジー社の商標です。その他すべての商標の所有権は、それ ぞれの所有者に帰属します。 標準的応用例 A/Dコンバータおよび I2C 内蔵の広範囲電力、 電荷、およびエネルギー・モニタ 0.02Ω SENSE+ VDD SENSE– GPIO3 INTVCC 0.1µF NINE I2C ADDRESSES ACCUMULATION ENABLE OPTIONAL CRYSTAL TIMEBASE ADR1 ADR0 GND 0.10 TO LOAD LTC2946 I2C INTERFACE SDAI SDAO MEASURED VOLTAGE ADIN GPIO2 GPIO1 CLKIN CLKOUT 0.05 ALERT SCL GENERAL PURPOSE OUTPUT ADC TUE (%) VIN 4V TO 100V A/Dコンバータの全未調整誤差(ADIN) 0 –0.05 –0.10 2946 TA01a 0 1024 2048 CODE 3072 4096 2946 TA01b 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 1 LTC2946 絶対最大定格 (Note 1、2) VDD 電圧 ...............................................................–0.3V ~ 100V SENSE+ 電圧 ............................................................–1V ~ 100V SENSE– 電圧 ...............–1VまたはSENSE+ – 1V ~ SENSE+ +1V INTVCC 電圧 (Note 3).................. –0.3V ~ 5.8VまたはVDD +0.3Vの低い方 ADR1、ADR0、ADIN、SDAO、SDAO、 GPIO1 ~ GPIO3 電圧................................................–0.3V ~ 7V CLKOUT 電圧 ......................................... –0.3V ~ INTVCC +0.3V CLKIN 電圧 ............................................................–0.3V ~ 5.5V INTVCC クランプ電流......................................................... 35mA SCL、SDAI 電圧(Note 4).......................................–0.3V ~ 5.9V SCL、SDAIクランプ電流 ..................................................... 5mA 動作温度範囲 LTC2946C ............................................................ 0°C ~ 70°C LTC2946I ......................................................... –40°C ~ 85°C LTC2946H ...................................................... –40°C ~ 125°C LTC2946MP ................................................... –55°C ~ 125°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ~ 150°C リード温度(半田付け、10 秒) MS パッケージのみ ......................................................300°C ピン配置 LTC2946 TOP VIEW VDD 1 INTVCC 2 GPIO1 3 GPIO2 4 GPIO3 5 SDAO 6 SDAI 7 SCL 8 16 SENSE + 15 SENSE – 17 GND TOP VIEW VDD INTVCC GPIO1 GPIO2 GPIO3 SDAO SDAI SCL 14 ADR1 13 ADIN 12 ADR0 11 GND 10 CLKOUT 9 CLKIN 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 SENSE + SENSE – ADR1 ADIN ADR0 GND CLKOUT CLKIN MS PACKAGE 16-LEAD PLASTIC MSOP DE PACKAGE 16-LEAD (4mm × 3mm) PLASTIC DFN TJMAX = 125°C, JA = 120°C/W TJMAX = 125°C, JA = 43°C/W, E PAD GND SOLDERED DOWN EXPOSED PAD (PIN 17) IS GND, PCB GND CONNECTION IS OPTIONAL LTC2946-1 TOP VIEW VDD 1 INTVCC 2 GPIO1 3 GPIO2 4 GPIO3 5 SDAO 6 SDAI 7 SCL 8 TOP VIEW 16 SENSE + 15 SENSE – 17 GND VDD INTVCC GPIO1 GPIO2 GPIO3 SDAO SDAI SCL 14 ADR1 13 ADIN 12 ADR0 11 GND 10 CLKOUT 9 CLKIN 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 SENSE + SENSE – ADR1 ADIN ADR0 GND CLKOUT CLKIN MS PACKAGE 16-LEAD PLASTIC MSOP DE PACKAGE 16-LEAD (4mm × 3mm) PLASTIC DFN TJMAX = 125°C, JA = 120°C/W TJMAX = 125°C, JA = 43°C/W, E PAD GND SOLDERED DOWN EXPOSED PAD (PIN 17) IS GND, PCB GND CONNECTION IS OPTIONAL 2946fa 2 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 発注情報 無鉛仕上げ テープ・アンド・リール 製品マーキング パッケージ 温度範囲 LTC2946CDE#PBF LTC2946CDE#TRPBF 2946 LTC2946IDE#PBF LTC2946IDE#TRPBF 2946 LTC2946HDE#PBF LTC2946HDE#TRPBF 2946 LTC2946CDE-1#PBF LTC2946CDE-1#TRPBF 29461 LTC2946IDE-1#PBF LTC2946IDE-1#TRPBF 29461 LTC2946HDE-1#PBF LTC2946HDE-1#TRPBF 29461 16-Lead(4mm×3mm)Plastic DFN –40°C to 125°C LTC2946CMS#PBF LTC2946CMS#TRPBF 2946 16-Lead Plastic MSOP 0°C to 70°C 16-Lead(4mm×3mm)Plastic DFN 0°C to 70°C 16-Lead(4mm×3mm)Plastic DFN –40°C to 85°C 16-Lead(4mm×3mm)Plastic DFN –40°C to 125°C 16-Lead(4mm×3mm)Plastic DFN 0°C to 70°C 16-Lead(4mm×3mm)Plastic DFN –40°C to 85°C LTC2946IMS#PBF LTC2946IMS#TRPBF 2946 16-Lead Plastic MSOP –40°C to 85°C LTC2946HMS#PBF LTC2946HMS#TRPBF 2946 16-Lead Plastic MSOP –40°C to 125°C LTC2946MPMS#PBF LTC2946MPMS#TRPBF 2946 16-Lead Plastic MSOP –55°C to 125°C LTC2946CMS-1#PBF LTC2946CMS-1#TRPBF 29461 16-Lead Plastic MSOP 0°C to 70°C LTC2946IMS-1#PBF LTC2946IMS-1#TRPBF 29461 16-Lead Plastic MSOP –40°C to 85°C LTC2946HMS-1#PBF LTC2946HMS-1#TRPBF 29461 16-Lead Plastic MSOP –40°C to 125°C LTC2946MPMS-1#PBF LTC2946MPMS-1#TRPBF 29461 16-Lead Plastic MSOP –55°C to 125°C さらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。 非標準の鉛仕上げの製品の詳細については、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。 無鉛仕上げの製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。 テープアンドリールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/をご覧ください。 電気的特性 l は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VDD = 4V ∼ 100V。 (Note 2) SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 電源 VDD VDD Input Supply Voltage l 4 100 V VCC INTVCC Input Supply Voltage l 2.7 5.8 V IDD VDD Supply Current VDD = 48V, INTVCC Open Shutdown l l 0.9 15 1.3 40 mA μA ICC INTVCC Supply Current INTVCC = VDD = 5V Shutdown l l 0.7 15 1.0 40 mA μA VCC(LDO) INTVCC Linear Regulator Voltage 8V < VDD < 100V, ILOAD = 0mA l 5 5.4 V ΔVCC(LDO) INTVCC Linear Regulator Load Regulation 8V < VDD < 100V, ILOAD = 0mA to 10mA l 100 200 mV 4.4 VCCZ Shunt Regulator Voltage at INTVCC VDD = 48V, ICC = 1mA l ΔVCCZ Shunt Regulator Load Regulation VDD = 48V, ICC = 1mA to 35mA l VCC(UVL) INTVCC Supply Undervoltage Lockout INTVCC Rising, VDD = INTVCC l 2.3 VDD(UVL) VDD Supply Undervoltage Lockout VDD Rising, INTVCC Open l VDDI2C(RST) VDD I2C Logic Reset VDD Falling, INTVCC Open l INTVCC I C Logic Reset INTVCC Falling, VDD = INTVCC l ISENSE+(HI) 48V SENSE+ Input Current SENSE+, SENSE–, VDD = 48V Shutdown l l ISENSE–(HI) 48V SENSE– Input Current SENSE+, SENSE–, VDD = 48V Shutdown ISENSE+(LO) 0V SENSE+ Source Current SENSE+, SENSE– = 0V, VDD = 48V Shutdown VCCI2C(RST) 2 5.8 6.3 6.7 V 250 mV 2.6 2.69 V 2.4 2.8 3 V 1.7 2.1 V 1.7 2.1 V SENSE 入力 100 150 1 µA µA l l 20 1 µA µA l l –10 –1 µA µA 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 3 LTC2946 電気的特性 l は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VDD = 4V ∼ 100V。 (Note 2) SYMBOL – ISENSE (LO) PARAMETER – 0V SENSE Source Current CONDITIONS + MIN – SENSE , SENSE = 0V, VDD = 48V Shutdown l l TYP MAX –5 –1 UNITS µA µA (Note 5) ADC(SENSE+、SENSE– = 0V、100V) 12 Bits RES Resolution (No missing codes) (Note 7) l TUE Total Unadjusted Error (Note 6) ΔSENSE (C-, I-Grade) ΔSENSE (H-, MP-Grade) SENSE+, VDD (C-, I-Grade) SENSE+, VDD (H-, MP-Grade) ADIN (C-, I-Grade) ADIN (H-, MP-Grade) l l l l l l VFS Full-Scale Voltage ΔSENSE (C-, I-Grade) ΔSENSE (H-, MP-Grade) SENSE+, VDD (C-, I-Grade) SENSE+, VDD (H-, MP-Grade) ADIN (C-, I-Grade) ADIN (H-, MP-Grade) l l l l l l LSB LSB Step Size ΔSENSE SENSE+, VDD ADIN VOS Offset Error ΔSENSE (C-, I-Grade) ΔSENSE (H-, MP-Grade) SENSE+, VDD ADIN l l l l INL Integral Nonlinearity ΔSENSE SENSE+, VDD ADIN l l l Στ Transition Noise (Note 7) ΔSENSE SENSE+, VDD ADIN tCONV Conversion Time (Snapshot Mode) ΔSENSE SENSE+, VDD, ADIN l l 62.4 31.2 65.6 32.8 RADIN ADIN Input Resistance VDD = 48V, ADIN = 3V l 3 10 1 101.8 101.7 102 101.9 2.042 2.04 102.4 102.4 102.4 102.4 2.048 2.048 ±0.6 ±0.7 ±0.4 ±0.5 ±0.3 ±0.4 % % % % % % 103 103.1 102.8 102.9 2.054 2.056 mV mV V V V V 25 25 0.5 µV mV mV ±2.1 ±3.1 ±1.5 ±1.1 ±2.5 ±2 ±2 1.2 0.3 10 LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB µVRMS mVRMS µVRMS 68.8 34.4 ms ms MΩ CLKIN、CLKOUT、GPIO VCLKIN(TH) CLKIN Input Threshold l 0.7 fCLKIN(MAX) Maximum CLKIN Frequency l 25 1.3 V MHz ICLKIN(IN) CLKIN Input Current VCLKIN = 5V l 5 10 μA ICLKOUT CLKOUT Output Current VCLKIN = 0V, VCLKOUT = 0V l –70 –100 –130 μA VGPIO(TH) GPIO Input Threshold VGPIO Rising l 1.06 1.22 1.32 V VGPIO(HYST) GPIO Input Hysteresis VGPIO(OL) GPIO Output Low Voltage IGPIO = 8mA l 0.15 0.4 V IGPIO(IN) GPIO Input Leakage Current VGPIO = 5V l 0 ±1 μA 36 I Cインタフェース(VDD = 48V) mV 2 VADR(H) ADR0, ADR1 Input High Threshold l 1.9 2.4 2.7 V VADR(L) ADR0, ADR1 Input Low Threshold l 0.3 0.6 0.9 V IADR(IN) ADR0, ADR1 Input Current ±13 μA IADR(IN,Z) Allowable Leakage When Open VOD(OL) SDAO, SDAO, Output Low Voltage ISDAO, ISDAO = 8mA l ISDA,SCL(IN) SDAI, SDAO, SDAO, SCL Input Current SDAI, SDAO, SDAO, SCL = 5V l ADR0, ADR1 = 0V, 3V l ±7 μA 0.15 0.4 V 0 ±1 l μA 2946fa 4 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 電気的特性 l は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VDD = 4V ∼ 100V。 (Note 2) SYMBOL PARAMETER VSDA,SCL(TH) SDAI, SCL Input Threshold VSDA,SCL(CL) SDAI, SCL Clamp Voltage CONDITIONS ISDAI, ISCL = 3mA MIN TYP MAX UNITS l 1.5 1.8 2.1 V l 5.9 6.4 6.9 V 400 2 I Cインタフェースのタイミング fSCL(MAX) Maximum SCL Clock Frequency l tLOW Minimum SCL LOW Period l 0.65 1.3 tHIGH Minimum SCL HIGH Period l 50 600 ns tBUF(MIN) Minimum Bus Free Time Between STOP/START Condition l 0.12 1.3 μs tHD,STA(MIN) Minimum Hold Time After (Repeated) START Condition l 140 600 ns tSU,STA(MIN) Minimum Repeated START Condition Setup Time l 30 600 ns tSU,STO(MIN) Minimum STOP Condition Setup Time l 30 600 ns tHD,DATI(MIN) Minimum Data Hold Time Input l tHD,DATO(MIN) Minimum Data Hold Time Output l tSU,DAT(MIN) Minimum Data Setup Time l l l tSP(MAX) Maximum Suppressed Spike Pulse Width tRST Stuck Bus Reset Time CX SCL, SDAI Input Capacitance (Note 7) SCL or SDAI Held Low kHz μs –100 0 ns 600 900 ns 30 100 ns 50 110 250 25 33 300 5 ns ms 10 pF Note 1:絶対最大定格に記載された値を超えるストレスはデバイスに永続的損傷を与える可 能性がある。長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、デバイスの信頼性と寿命に悪影響 を与える恐れがある。 Note 4:内蔵クランプが SCLおよび SDAIピンを最小 5.9Vに制限する。これらのピンをクランプ より高い電圧にドライブするとデバイスを損傷するおそれがある。このピンは、電流を5mA 未 満に制限する抵抗を介して、より高い電圧に安全に接続することができる。 Note 2:ピンに流れ込む電流は全て正とする。注記がない限り、全ての電圧はグランドを基準 にしている。 Note 5:ΔSENSEの定義はVSENSE+ – VSENSE– である。 Note 3:内部シャント・レギュレータが INTVCC ピンを最小 5.8Vに制限する。このピンを5.8Vより 高い電圧にドライブするとデバイスを損傷するおそれがある。このピンは、電流を35mA 未満 に制限する抵抗を介して、より高い電圧に安全に接続することができる。 Note 6:TUE =(ACTUAL CODE – IDEAL CODE)/4096 • 100%である。ここでIDEAL CODEは0Vの コード0とVFS の理論コード4096を通る直線から求められるコード。 Note 7:設計によって保証されており、テストは行われない。 標準的性能特性 VDD 電源電流 INTVCC 電源電流 800 700 26 24 5.2 NORMAL 800 NORMAL SUPPLY CURRENT (µA) SUPPLY CURRENT (µA) 900 SHUTDOWN 22 20 INTVCC の負荷レギュレーション 900 700 INTVCC VOLTAGE (V) 1000 600 30 25 SHUTDOWN 5.1 5.0 4.9 20 0 20 40 60 80 VDD SUPPLY VOLTAGE (V) 100 2946 G01 15 2 3 4 5 INTVCC SUPPLY VOLTAGE (V) 6 2946 G02 4.8 0 2 4 6 LOAD CURRENT (mA) 8 10 2946 G03 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 5 LTC2946 標準的性能特性 INTVCC シャント・レギュレータ 負荷レギュレーション 5.5 6.40 5.0 6.35 100 SENSE 入力電流 4.5 4.0 SENSE CURRENT (µA) 80 INTVCC VOLTAGE (V) INTVCC OUTPUT VOLTAGE (V) INTVCC の入力レギュレーション 6.30 6.25 SENSE+ 60 40 20 SENSE – 0 3.5 0 6.20 100 20 40 60 80 VDD SUPPLY VOLTAGE (V) 0 2946 G04 10 20 30 INTVCC SHUNT CURRENT (mA) –20 40 3.0 6.6 2.5 6.5 2.0 6.4 20 2946 G05 SCL/SDAI の負荷接続時 クランプ電圧と負荷電流 電流のソースまたはシンク時の ADR 電圧 0 40 60 SENSE VOLTAGE (V) 80 100 2946 G06 GPIO、SDAO、SDAO の負荷接続時 L 電圧と負荷電流 0.4 1.5 1.0 VOD(OL) (V) VSDA,SCL(CL) (V) VADR (V) 0.3 6.3 0.2 6.2 0.1 0.5 6.1 0 –10 –5 0 5 IADR (µA) 6.0 0.01 10 0.10 1.00 ILOAD (mA) 2946 G07 ADC の全未調整誤差(ADIN) 0 10.00 ADC の積分非直線性(ADIN) 0.10 0 2 2946 G08 4 6 IOD (mA) 8 10 2946 G09 ADC の微分非直線性(ADIN) 0.3 0.3 0.2 0.2 0 0.1 ADC DNL (LSB) ADC INL (LSB) ADC TUE (%) 0.05 0 0.1 0 –0.1 –0.1 –0.2 –0.2 –0.05 –0.10 0 1024 2048 CODE 3072 4096 –0.3 0 1024 2048 3072 CODE 4096 2946 G11 –0.3 0 1024 2048 CODE 3072 4096 2946 G12 2946 G10 2946fa 6 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 標準的性能特性 ADC の積分非直線性(∆SENSE) ADC の全未調整誤差(∆SENSE) 0.2 ADC の微分非直線性(∆SENSE) 0.3 0.3 0.2 0.2 0 ADC DNL (LSB) ADC INL (LSB) ADC TUE (%) 0.1 0.1 0 0.1 0 –0.1 –0.1 –0.2 –0.2 –0.1 –0.2 0 1024 2048 CODE 3072 4096 –0.3 0 1024 2048 3072 4096 CODE –0.3 0 1024 2048 3072 CODE 2946 G14 4096 2946 G15 2946 G13 254.4 6 254.3 254.2 4 2 0 25 50 75 100 TEMPERATURE (°C) 125 CALIBRATION ON –2 –50 0 –25 25 50 75 100 TEMPERATURE (°C) 2946 G16 100 1000 80 950 900 5 10 15 fCLKIN (MHz) 20 CALIBRATION OFF 2 CALIBRATION ON –2 0 50 75 25 COMMON MODE VOLTAGE (V) 100 2946 G18 異なる内部クロック周波数に 対するADC 変換時間 1050 0 125 2946 G17 異なるCLKIN 周波数に対する VDD 電源電流 850 4 0 CONVERSION TIME (ms) –25 INITIAL CALIBRATION DONE AT VCM = 48V NO CALIBRATION THEREAFTER 6 CALIBRATION OFF 0 254.1 8 OFFSET DRIFT (LSB) OFFSET DRIFT (LSB) 8 254.0 –50 入力同相範囲にわたる電流検出 アンプのオフセット・ドリフト 異なる温度に対する電流検出 アンプのオフセット・ドリフト 254.5 SUPPLY CURRENT (µA) INTERNAL CLOCK FREQUENCY (kHz) 異なる温度に対する 内部クロック周波数 25 SNAPSHOT MEASUREMENT OF ADIN 60 40 20 100 2946 G19 150 200 250 300 350 INTERNAL CLOCK FREQUENCY (kHz) 400 2946 G20 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 7 LTC2946 ピン機能 ADIN:A/Dコンバータの入力。内蔵のA/Dコンバータは、GND またはINTVCC を基準として0V ∼ 2.048Vの電圧を測定しま す。使用しない場合はグランドに接続します。詳細は、 「アプリ ケーション情報」 のセクションの表 3を参照してください。 ADR1、ADR0:I2Cデバイス・アドレス入力。これらのピンを INTVCC またはGNDに接続するか、開放のままにすることで、 可能な9つのアドレスのうち1つに設定されます。詳細は、 「ア プリケーション情報」 のセクションの表 1を参照してください。 CLKIN:クロック入力。内部の 5%クロックを使用する場合、 グランドに接続します。精度を良くするには、外付けの水晶発 振器を接続するか、外部クロックでドライブします。 CLKOUT:クロック出力。外付けの水晶発振器回路に接続しま す。使用しない場合は、開放のままにします。 露出パッド:露出パッドは開放のままでも、デバイスのグラン ドに接続してもかまいません。最適の熱性能を得るには、大 面積のPCB 領域に接続します。 GND:デバイスのグランド。 GPIO1:汎用入出力 (オープン・ドレイン)。汎用の出力または 入力に構成できます。使用しない場合はグランドに接続しま す。詳細は、 「アプリケーション情報」 のセクションの表 9を参 照してください。 GPIO2:汎用入出力 (オープン・ドレイン)。汎用の出力、入力、 またはゲート内部アキュムレータへのアキュムレーション・イ ネーブル (ACC) として構成できます。使用しない場合はグラン ドに接続します。詳細は、 「アプリケーション情報」 のセクショ ンの表 9を参照してください。 GPIO3:汎用入出力 (オープン・ドレイン)。汎用の出力、入力、 またはALERTとして構成できます。ALERTとして構成した場 合、フォルトが発生するとグランドにプルダウンされ、ホスト・ コントローラに警告を発します。フォルト・アラートは、表 5およ び表 8に示すとおりALERTレジスタの対応するビットをセット することでイネーブルされます。使用しない場合はグランドに 接続します。詳細は、 「アプリケーション情報」 のセクションの 表 9を参照してください。 INTVCC:内部低電圧電源入力/出力。このピンは内部回路へ の給電に使用します。低電圧電源の直接入力、VDD に接続さ れたより高い電源電圧からのリニア・レギュレータ、またはシャ ント・レギュレータのいずれかに構成できます。2.7V ∼ 5.8V の電源が使用可能ならば、直接このピンに接続してください。 INTVCC を外部電源から給電する場合、VDD ピンをINTVCC に短絡させます。VDD が 4V ∼ 100Vの電源に接続されている 場合、INTVCC は外部回路に最大 10mAを供給できる内部 直列レギュレータの5V出力になります。更に高い電源電圧、 またはフロート・トポロジーが必要な場合は、INTVCC を6.3V シャント・レギュレータとして使用できます。シャント・レギュ レータ電流を35mA未満に制限する抵抗または電流源を介し て、電源をINTVCC に接続します。このピンの電圧が 2.5Vを 下回ると、低電圧ロックアウト回路が ADCをディスエーブルし ます。このピンとグランドの間に0.1μF 以上のバイパス・コンデ ンサを接続してください。外部負荷が存在する場合は、ループ 安定性のため、0.22μF 以上のバイパス・コンデンサを使用して ください。 SCL:I2C バス・クロック入力。SDAIピンのデータは、SCLの立 ち上がりエッジでシフト・インまたはシフト・アウトされます。こ のピンは、マスタ・コントローラのオープン・コレクタ出力によっ て駆動されます。SCLとVDD またはINTVCC の間には、外付 けのプルアップ抵抗または電流源が必要です。SCLの電圧は 内部で6.4V (標準) にクランプされます。 2946fa 8 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 ピン機能 SDAI:I2C バス・データ入力。アドレス、コマンド、データのビッ トをシフト・インするために使用します。このピンは、マスタ・コ ントローラのオープン・コレクタ出力によって駆動されます。 SDAIとVDD またはINTVCC の間には、外付けのプルアップ抵 抗または電流源が必要です。SDAIの電圧は内部で6.4V(標 準) にクランプされます。SDAOに接続すると、通常のI2C 動作 になります。 SDAO:LTC2946のみ。I2C バス・データ出力。データをマスタ・ コントローラに送り返すため、 または書き込み動作のアクノレッ ジを返すために使用されるオープンドレイン出力。外付けのプ ルアップ抵抗または電流源が必要です。SDAIに接続すると、 通常のI2C 動作になります。 SDAO:LTC2946-1のみ。I2C バス・データの反転出力。データ をマスタ・コントローラに送り返すため、 または書き込み動作の アクノレッジを返すために使用されるオープンドレイン出力。光 絶縁使用時の利便性のためにデータが反転されています。外 付けのプルアップ抵抗または電流源が必要です。LTC2946-1 は、追加の部品なしには非絶縁型 I2Cアプリケーションで使 用できません。 SENSE+:電源電圧および電流の検出入力。内部電流検出ア ンプの電源および電流検出入力として使用します。このピンの 電圧は、フルスケール入力範囲 102.4Vの内蔵 ADCによって モニタされます。推奨されるケルビン接続については図 20を 参照してください。 SENSE–:電流センス入力。SENSE+とSENSE– の間に外付け の検出抵抗を接続します。SENSE+とSENSE– の間の差動電 圧が、フルスケール検出電圧 102.4mVの内蔵 ADCによって モニタされます。 VDD:高電圧電源入力。このピンは、入力電圧範囲が 4V ∼ 100Vの内部直列レギュレータの給電に使用され、VDD が 8V を上回るとINTVCC に5Vを発生します。INTVCC ピンに外部 負荷を接続する場合は、このピンとグランドの間に0.1μF 以 上のバイパス・コンデンサを接続してください。内蔵 12ビット ADCは、フルスケール入力範囲 102.4VでVDD の電圧をモニ タするように構成できます。 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 9 LTC2946 ブロック図 6 SENSE – + 8 SDAI SCL 12 ADR0 14 ADR1 DECODER 6.4V 6.4V – 15 7 SDAO/SDAO LTC2946/ LTC2946-1 20X I2C 2 GPIO3 5 VDD INTVCC VREF 2.048V 5V LDO 6.3V 735k 735k VOLTAGE 12 ∆∑ ADC + 1 – 16 + – SENSE + 1.22V 1.22V GPIO2 4 CURRENT POWER TIME COUNTER CHARGE 15k ENERGY + 15k – 13 ADIN 1.22V GPIO1 3 OSC GND 11 CLKIN 9 CLKOUT 10 2946BD タイミング図 SDA tSU,DAT tHD,DATO tHD,DATI tSU,STA tSP tHD,STA tSP tBUF tSU,STO 2946 TD SCL tHD,STA REPEATED START CONDITION REPEATED START CONDITION STOP CONDITION START CONDITION 2946fa 10 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 動作 LTC2946は、 0V ∼ 100Vのあらゆる電源レールの電流、電圧、 電力を精確にモニタします。内部リニア・レギュレータによっ て、4V ∼ 100Vのレールから直接動作させるか、2.7V ∼ 5.8V の外部電源電圧によって動作させることができます。通常動 作時の静止電流は1.3mA 未満です。I2Cインタフェースを介 してシャットダウン・モードをイネーブルすると、静止電流が 40μA 未満に減少します。 内蔵 12ビットA/Dコンバータ (以下 ADC) は連続動作させる か、スナップショット・モードにより必要に応じて動作させるこ とができます。7 種類の連続スキャン・モードがあり、I2Cを介 して選択できます。これらのモードでは、ADCは、SENSE+と SENSE– 間の差動電圧(フルスケール:102.4mV)、SENSE+ ま たはVDD ピンの電圧(フルスケール:102.4V)、ADINピンに 印加される電圧 (フルスケール:2.048V) を内部的に設定され たデューティ・サイクルで繰り返し測定するよう構成されます。 詳細については、 「アプリケーション情報」 のセクションを参照 してください。変換結果は内蔵レジスタに格納されます。 スナップショット・モードでは、選択された1つの電圧または 電流を1 回だけ測定します。STATUS2レジスタのステータス・ ビットはADC 変換の進行状況をモニタし、変換が完了すると 変換結果は対応するデータ・レジスタに保存されます。 GPIO1 ∼ GPIO3ピンは汎用入力または汎用オープンドレイン 出力です。GPIO2は、アキュムレータのイネーブル入力として も構成できます。同様に、GPIO3はALERT出力としても構成 できます。 内蔵ロジックは各 ADC 測定の最小値と最大値を保存し、保 存された電流と電圧のデータをデジタル乗算することで電力 を計算します。更にオプションで、ADCの測定値がプログラム されたウィンドウから逸脱すると、GPIO3ピンを L にプルダ ウンすることでアラートをトリガします。LTC2946には、測定し た電流と電力を経時的に積算し、電荷値とエネルギー値を求 めるアキュムレータが内蔵されています。アキュムレータの積 算の速度は、内部でトリミングされた 5%クロック、外付けの 水晶で生成される高精度クロック、または外部クロックのいず れかに基づきます。アキュムレータには値をプリセット可能で、 オプションで、オーバーフロー時にアラートを生成できます。 LTC2946は、内蔵データ・レジスタへのアクセスや、アラート しきい値、構成、および制御レジスタのプログラムに使用す るI2Cインタフェースを備えています。2つのトライステート・ピ ンADR1とADR0をデコードすることで9 通りのデバイス・ア ドレスを使用できます (表 1 参照)。SDAピンは、光絶縁を容 易にするために、SDAI(入力) とSDAO(出力、LTC2946) また はSDAO(出力、LTC2946-1)に分割されています。SDAIと SDAOを相互接続すると、 通常の非絶縁型I2C動作になります。 アプリケーション情報 LTC2946は、エネルギーおよび電荷アキュムレータを内蔵 し、ハイサイドおよびローサイドの電力をモニタする、小 型ながら完結した解決策を提供します。0V ∼ 100Vの入力 同相範囲と、2.7V ∼ 100Vの幅広い入力電源動作電圧範囲 を実現したこのデバイスは、自動車、産業用、通信機器イ ンフラストラクチャなどの多岐にわたるパワー・マネージメ ント・アプリケーションに最適です。図 1に示す基本的なア プリケーション回路は、0.02Ωの抵抗によるハイサイド電流 (フルスケール5.12A)、入力電 圧(フルスケール 102.4V)、 外 部 電 圧(フルスケール2.048V)を、いずれも12ビットの 内部 ADCによってモニタします。 RSNS 0.02Ω VIN 4V TO 100V SENSE+ VDD C2 0.1µF 3.3V VOUT SENSE– ADIN VADIN R2 2k R3 2k VDD INTVCC SCL SCL ADR1 SDAI SDA LTC2946 SDAO ALERT GPIO3 ADR0 3.3V GND ACCUMULATE R1 2k R4 2k GPIO1 GPIO2 CLKIN µP INT GND GP OUTPUT 2946 F01 CLKOUT X1 C3 33pF X1: ABLS-4.000MHZ-B2-T C4 33pF 図 1.LTC2946 によるハイサイド電力、 エネルギー、および電荷モニタ 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 11 LTC2946 アプリケーション情報 データ・コンバータ、乗算器、アキュムレータ LTC2946は、原理的に変換時間ウィンドウの全域で入力ノ イズとノイズが平均化される、12ビットのΔΣADCを搭載して います。SENSE+とSENSE– の間の差 動 電 圧(ΔSENSE)は、 25μV/LSBの分解能 (フルスケール102.4mV) でモニタされる ため、非常に小さな値のシャント抵抗両端の電圧でも負荷電 流を精度よく測定できます。VDD またはSENSE+ の電源電圧 は、25mV/LSBの分解能(フルスケール102.4V) で直接測定 されます。コミットされていないADINピンの電圧も0.5mV/ LSB 分解能(フルスケール2.048V)で測定できるため、任意 の外部電圧をモニタできます。 電源電圧データは、外部アプリケーション回路に応じて VDD、SENSE+、またはADIN から派生します。図 4(4a ∼ 4c) および図 5bに示すように、デフォルトでは、通常電源電圧に 接続されているSENSE+ が選択されます。図 5dに示すような 負の電源電圧システムでは、VDD を使用して、デバイス・グラ ンドを基準としたGNDの電源電圧を測定します。図 5aおよび 図 5cのように正 / 負の電源電圧が 100Vを超える場合、外付 け抵抗を使用してADINの電圧を分割して電源電圧を測定 することができます。CTRLAレジスタのCA[4:3]は、電源電圧 データをVDD、SENSE+、ADIN から選択します。詳細は表 3 に記載されています。12ビットの負荷電流データと12ビットの 電源電圧データをデジタル乗算することにより、24ビットの電 力値が生成されます。電力の下位1ビットは、電圧の下位1ビッ トにΔSENSE(電流) の下位 1ビットを乗じた値です。結果は、 3つの隣接するPOWERレジスタに格納されます (表 2)。 変換中、データ・コンバータの入力は多重化され、ΔSENSE、 電流検出アンプのオフセット、VDD またはVSENSE+、および VADIN の4つの電圧を測定します。そのデューティー・サイクル は、CTRLAレジスタ (表 3)のCA[6:5]および CA[2:0]の構成 によって、幅広く設定できます。図 2(2a ∼ 2c) にいくつかの構 成を示し、さまざまなタイミング・シーケンスを説明していきま す。図 2aでは、起動後もしくはCTRLAレジスタへのI2C 書き 込み処理後、ADCは電流検出アンプのオフセットの1 回目の 測定を実行し (校正)、変換のたびに再校正します。この変換 は、VADIN、電源電圧(VDD またはVSENSE+)、 または負荷電流 (ΔSENSE) のいずれかです。図 2bでは、ADCは変換 16 回ご とに定期的に校正を実行します。図 2cでは、ADCは定期的 に電流検出アンプを校正し、かつ、その間の変換で他の電圧 がシーケンスされます。 これらの構成のどれを選択するかについては、次の2つの要 素を考慮する必要があります。 1. ADC が電流をサンプリングしていないときにウィンドウと同 期する負荷電流高調波が存在するかどうか。これらの高 調波を持つ負荷電流信号の測定精度は、ΔSENSEに高い デューティー・サイクルを選択することで向上できます。測 定漏れをなくすため、CA[2:0]を110にセットすることで、 ADC が電流を連続的に測定するよう構成できます。 2. 電流測定のデューティー・サイクルを高くすると、電流検出 アンプのオフセットおよび電源電圧値の更新頻度が低くな ります。そのため、時間と温度に対するそれらのドリフト量 によって、最善の構成が決まります。また、CTRLAレジスタ へのI2C 書き込み処理を1 回行うと、電流検出アンプのオ フセットおよび電源電圧の新規測定が命令されるため、必 要に応じた更新が可能です。その結果は、オフセットの校 正と乗算器の電圧値を得るのに使用されます。たとえば、 CA[6:5]をコード11にセットし、CA[2:0]を110にセットし た場合、I2Cの書き込み処理後に2 回 ADC 変換を行った 後に、新しいオフセット値および電圧値が生成されます。そ の後は、ADCは電流を連続的に測定します。 図 2dのタイミング図は、デフォルト構成において、変換後に電 力データとアキュムレータ・データが生成されるシーケンスを 示しています。t1 において、ADCは電流(ΔSENSE)信号の変 換を終えた直後です。t1 の新しい電流データが電荷アキュム レータに追加される一方で、タイム・カウンタが 1カウント分イ ンクリメントされます。I(t1) に前の電圧(VIN) データを乗算する ことで新しい電力値が生成され、その電力値がエネルギー・ アキュムレータに追加されます。t1 からt3 までは、電流検出ア ンプのシステマチック・オフセットが測定され保存されます。そ の後、ADCはVIN の変換を行います。t4 でもう一度校正を行っ た後、ADCはΔSENSEを変換します。電荷アキュムレータと エネルギー・アキュムレータは、t2、t3、t4、t5、t6、t7 でインクリメ ントされ、時間 t1 で生成された電流データおよび電力データ を持ちます。タイム・カウンタは、発生した積算の回数をカウン トします。t8 で新しい電流および電力データが入手でき、各値 が電荷アキュムレータとエネルギー・アキュムレータに追加さ れます。その他のCA 構成では、電荷アキュムレータとエネル ギー・アキュムレータは同様に動作します。つまり、校正中のと き、および電流測定中以外のとき、直近の電流値が積算およ び電力の計算に使用されます。 2946fa 12 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 各測定電圧に対応する12ビットのデジタル・ワードは、合計 6 つのADCデータ・レジスタ (ΔSENSE MSB/LSB、VIN MSB/ LSB、ADIN MSB/LSB) の隣接する2つに保存されます。上位 8ビットは第 1のレジスタ (MSB)、下位 4ビットが第 2のレジス タ (LSB) に格納されます (表 2 参照)。LSBレジスタの最下位 4ビットは0に設定されます。これらのデータレジスタは、対応 するADC 変換の完了後、ただちに更新されます。 時間全体での平均電力/ 電流が求められます。電荷アキュム レータは最上位 32ビットがアクセス可能な36ビット・レジス タであるため、1つの電荷ビットは、電流の16(24) カウント分 のタイマー 1 刻みに相当します。同様に、エネルギー・アキュム レータは最上位 32ビットがアクセス可能な48ビット・レジス タであるため、1つのエネルギー・ビットは、電力の65536(216) カウント分のタイマー 1 刻みに相当します。フルスケールの電 流および電力では、電荷アキュムレータおよびエネルギー・ア キュムレータは3.2日分のデータを保存できます。これは、定 格電流および電力レベルでは数か月に相当します。 4 バイトのタイム・カウンタは、電流測定値および電力測定値 が電荷アキュムレータ、エネルギー・アキュムレータにそれぞ れ追加される間、経過した時間をカウントします。1カウントあ たり16.395msの場合、最長 2.23 年カウントします (表 15を参 照)。タイマ内の時間でエネルギー / 電荷を割ると、タイマ内の アキュムレータには2 バイト以上のデータが含まれるため、 データの整合性を保つには、アキュムレータにはシングル・ POWER-UP OR CTRLA WRITTEN CAL MEAS CAL MEAS (2a)変換のたびに校正される電流検出アンプ、CA[6:5] = 00 POWER-UP OR CTRLA WRITTEN MEAS N=1 CAL MEAS N=2 MEAS N=3 MEAS N = 16 MEAS N=1 CAL MEAS N=2 (2b)変換 16 回ごとに校正される電流検出アンプ、CA[6:5] = 01 POWER-UP OR CTRLA WRITTEN MEAS ADIN N=1 CAL MEAS V N=2 MEAS I N=3 MEAS I N = 128 MEAS I N = 129 CAL MEAS I N = 256 MEAS ADIN N=1 CAL (2c)CA[6:5] = 10 および CA[2:0] = 101 時の ADC 変換シーケンス NEW POWER = P(t1) NEW CURRENT= I(t1) POWER = P(t1) CURRENT= I(t1) MEAS I POWER = P(t1) CURRENT= I(t1) CAL 16.4ms t1 POWER = P(t1) CURRENT= I(t1) MEAS V 16.4ms t2 POWER = P(t1) CURRENT= I(t1) POWER = P(t1) CURRENT= I(t1) NEW POWER = P(t8) NEW CURRENT= I(t8) MEAS I CAL CAL 16.4ms t3 POWER = P(t1) CURRENT= I(t1) 16.4ms t4 16.4ms t5 16.4ms t6 16.4ms t7 t8 2946 F02 (2d) デフォルトの ADC 変換シーケンス 図2 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 13 LTC2946 アプリケーション情報 ページ読み出し処理が必要です。すべてのアキュムレータ は書き込み可能であり、指定した値を事前ロード可能です。 そして、指定した量のエネルギーまたは電荷が輸送された ら、もしくは事前に設定した時間が経過したら、オーバーフ ロー・アラートを生成するようLTC2946を構成できます。 水晶発振器 / 外部クロック 電力/ 電流を積算することによって高精度にエネルギー / 電荷 を測定するには、積算期間が正確であることが要求されます。 LTC2946の内蔵クロックは、 5% 以内にトリミングされます。 内蔵クロックでタイミング管理を行うには、CLKINをGNDに 接続し、CLKOUTを開放のままにします。精度をさらに高め るため、水晶発振器または共振器をCLKINおよび CLKOUT ピンに接続することができます (図 1 参照)。別の方法として、 CLKOUTは未接続にして、1MHz ∼ 25MHzの外部クロック をCLKINに印加することもできます。CLKINのクロック周波 数は、CLK_DIVレジスタ (表 13 参照) の値を4 倍した数値で 除算され、データ・コンバータのΔΣモジュレータ用に250kHz の目標周波数における内部クロックを生成します。外部クロッ クまたは水晶を使用した場合、ADCのサンプリング周波数は CLK_DIVレジスタ (レジスタ43h) を構成することで調整でき ます。サンプリング・クロックを100kHz ∼ 400kHzの間、かつ fIN より少なくとも20kHz 上または下になるよう制限します。 また、選択した電圧(ΔSENSE、VDD またはVSENSE+、VADIN のいずれか) を1つだけ測定するスナップショット・モードも備 えています。スナップショット測定を実行するには、CTRLAレ ジスタにバイト書き込みコマンドを使用して、CA[4:3]に目的と するADCチャネルの2ビット・コードを書き込み、CA[2:0]に コード111を書き込みます。バイト書き込みコマンドが完了す ると、ADCは選択された電圧の変換を開始し、変換が進行中 であることを示すビジー・ビット (STATUS2レジスタのS2[3]、 表 10を参照) がセットされます。変換が完了すると、ADCは停 止し、ビジー・ビットがリセットされてデータが用意できたこと を知らせます。ALERT2レジスタのビットAL2[7]をセットする と、スナップショット変換の最後にアラートを生成することが できます (表 8)。スナップショット測定を再度実行するには、 ΔΣADCでは、その原理上入力信号が平均化されるため、ほ CTRLAレジスタに再書き込みします。スナップショット・モード とんどのアプリケーションにおいてアンチエイリアシング・フィ では、POWERレジスタ、タイム・カウンタ、電荷アキュムレータ、 ルタが不要です。しかし、モジュレータのサンプリング周波数 およびエネルギー・アキュムレータはリフレッシュされません。 (fS) の整数倍で発生するノイズ・リップル (fIN) の問題は残り fS = 0.9 • fIN tIN tS fS = 1.1 • fIN tIN tS fS = fIN tIN tS 0µs 10µs 20µs 30µs 40µs 50µs 60µs 70µs 80µs 90µs 100µs 2946 F03 図 3. エイリアシングの影響を示す波形 2946fa 14 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 ます。図 3は、入力周波数の関数としてのサンプリング周波数 が誤差の量に与える影響を示しています。fS = fIN のとき、ワー ストケースにおいて、入力信号は完全にピーク (またはトラフ) でサンプリングでき、平均出力値 VPEAK(またはVTROUGH) が 得 られ ます。入 力 の 実 際 の 平 均 値 は、½ ( • VPEAK – VTROUGH) です。サンプリング周波数を少し調整すると、波形 全体を代表する複数のサンプルが変換期間全体にわたって 平均化されるため、誤差が除去されます。このことを示してい るのが、fS = 0.9fINとfS = 1.1fIN の各波形です。ピークとトラフ に挟まれた複数のインスタンスで入力がサンプリングされてい るのが分かります。十分な数のサンプルの平均を取ることで、 正確な結果が得られます。 は偶発的な短絡に対して保護されています。最適なトランジェ ント性能を得るには、VDDとINTVCC の両ピンに0.1μF 以上の バイパス・コンデンサを接続することを推奨します。高いVDD 電圧による動作は、著しい電力損失につながることに注意し、 最大動作接合部温度が 125 C 未満に保たれるように気をつ けてください。熱抵抗を改善するには、DFN パッケージを使用 して、露出パッドをPCBの大きな銅領域に半田付けします。 図 4aに4V ∼ 100Vの入力電源のモニタにLTC2946を使用し た例を示します。VDD を直接入力電源に接続できるため、2 次 電源は必要ありません。LTC2946を0V ∼ 100Vの入力電源 モニタ用に使用する場合は、図 4bに示すように、VDD ピンに 接続された広範囲の2 次電源からデバイス電源を派生させる ことができます。SENSE+/– ピンにはデバイス電源電圧とは独 立したバイアスが可能です。これらに代わる方法として、低電 圧の電源が存在する場合は、図 4cに示すようにINTVCC ピン に接続することで、オンチップの電力損失を最小化することも できます。INTVCC を2 次電源から給電する場合は、VDD ピン をINTVCC に接続します。 LTC2946 の柔軟な電源 LTC2946は、広範囲の電源からデバイス電源を派生させる、 外部からの設定が可能です。LTC2946は、INTVCC ピンに接 続された低電圧の内部回路に、高いVDD 電圧からの給電 を可能とするリニア・レギュレータを内蔵しています。リニア・ レギュレータは4V ∼ 100VのVDD 電圧で動作し、100Vより 高い電圧ではシャント・レギュレータを使用できます。リニア・ レギュレータは、VDD が 8Vより高い場 合、INTVCC ピンに 10mAの電流を供給できる5V出力を発生します。レギュレー タは接合部温度が 150 Cを上回るとディスエーブルされ、出力 RSNS VIN 4V TO 100V SENSE+ VOUT RSNS VIN 0V TO 100V SENSE+ SENSE– 4V TO 100V VDD VOUT RSNS VIN 0V TO 100V SENSE– SENSE+ 2.7V TO 5.9V VDD INTVCC C2 LTC2946 INTVCC VDD GND GND GND 2946 F04b 2946 F04a (4a) モニタ中の電源から デバイス電源を派生するLTC2946 VOUT SENSE– INTVCC LTC2946 LTC2946 C2 100Vを超える電源電圧に対しては、ハイサイドとローサイド のいずれの構成にもINTVCC シャント・レギュレータを使用で き、外付けのシャント抵抗 RSHUNT を介したLTC2946 への電 力供給が可能になります。図5aに、 ハイサイド・シャント・レギュ (4b)広範囲の 2 次電源から デバイス電源を派生するLTC2946 2946 F04c (4c)低電圧の 2 次電源から デバイス電源を派生するLTC2946 図4 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 15 LTC2946 アプリケーション情報 レータ構成を用い、100Vを超える入力モニタ範囲でハイサイ ドの電力をモニタする回路を示します。デバイスのグランドは RSHUNT によってグランドから分離され、入力電源よりも6.3V 低い電圧にクランプされます。グランド・レベルが異なることか ら、このデバイスからのI2C 信号は他のグランド基準の部品と の通信を行う場合、レベルをシフトする必要があることに注 意してください。バス電圧は、ADINに接続された抵抗器列に よって測定されます。ADC が GNDではなくINTVCC を基準に ADINを測定するよう、CTRLAレジスタのCA[7]を設定しま す。すると、ADINの測定範囲は、 INTVCC ∼INTVCC – 2.048V になります。 います。ローサイド電力モニタでは、図 5cに示すとおり、デバ イスのグランドと電流検出入力が、入力電源の負側端子に接 続されます。ローサイド・シャント・レギュレータ構成を使用す れば、100Vを超える入力電源でもINTVCC にクランプするこ とで動作が可能になります。RSHUNT の値は、次式に従って決 定します。 VS(MAX) − VCCZ(MIN) ICC(ABSMAX) VS(MAX) − 5.8V 35mA 図 5bは、100Vを超える2 次電源から電源を派生するハイサイ ドのレール・トゥ・レール電力モニタです。INTVCC の電圧は、 デバイスに給電するために、ローサイド・シャント・レギュレー タ構成によってグランドよりも6.3V 高い電圧にクランプされて RSNS VIN >100V SENSE+ R1 ≤ RSHUNT ≤ VOUT LTC2946 >100V (1) 1mA + ILOAD(MAX) RSNS SENSE+ RSHUNT VOUT SENSE– INTVCC LTC2946 GND C2 ICC(MAX)+ ILOAD(MAX) VS(MIN) − 6.7V VIN 0V TO 100V SENSE– ADIN R2 VS(MIN) − VCCZ(MAX) ここでVS(MAX)とVS(MIN) は、電源の動作上限電圧および下 限電圧です。ILOAD(MAX) は、シャント・レギュレータに接続さ れた、外部電流負荷の最大値です。更に、シャント抵抗はワー ストケースの電力を安全に消費できる定格のものを選ぶ必要 INTVCC VDD ≤ RSHUNT ≤ C2 VDD 2946 F05a GND RSHUNT 2946 F05b (5a) ハイサイド・シャント・レギュレータから デバイス電源を派生するLTC2946 (5b) ハイサイド電流検出トポロジにおいて ローサイド・シャント・レギュレータからデバイス電源を 派生するLTC2946 GND RSHUNT GND VDD INTVCC R1 C2 INTVCC VDD GND LTC2946 GND ADIN R2 > –100V LTC2946 C2 SENSE – SENSE+ RSNS SENSE– 2946 F05c VNEG (–4V TO –100V) VOUT (5c) ローサイド電流検出トポロジにおいて ローサイド・シャント・レギュレータからデバイス電源を 派生するLTC2946 SENSE+ RSNS 2946 F05d VOUT (5d) ローサイド電流検出トポロジにおいて モニタ中の電源からデバイス電源を派生するLTC2946 図5 2946fa 16 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 があります。例として、電源が –36V ∼ –72Vで動作し、最大 4mAの外部負荷に給電するためにシャント・レギュレータを使 用するような–48V 電気通信システムを考えます。RSHUNT は、 前式により1.9k ∼ 5.9kの範囲である必要があり、電力損失を 低減するには、より大きな値の抵抗の方が有利です。5.36kの RSHUNT で消費されるワーストケースの電力は0.8Wと計算さ れます。したがって、この例では、定格 0.5Wの1.8k 抵抗を3 個直列に接続すれば十分でしょう。 電源入力が 100V 未満の場合シャント抵抗は不要で、図 5dに 示すように、VDD を電源のGNDに接続できます。 電源低電圧ロックアウト 電 源 投 入 時 に、内 部 I2CロジックとADCは、VDD または INTVCC のいずれかが低電圧ロックアウトしきい値を超えた 時点でイネーブルされます。電源遮断時に、ADCは、VDDと INTVCC がそれぞれの低電圧ロックアウトしきい値を下回ると ディスエーブルされます。また、VDDとINTVCC がそれぞれの I2Cリセットしきい値を下回ると、内部 I2Cロジックがリセットさ れます。 シャットダウン・モード LTC2946は、低静止電流のシャットダウン・モードを備えてい ます。このモードは、CTRLBレジスタのビットCB[6]によって 制御されます (表 4) 。CB[6]をセットすると、デバイスがシャッ トダウン・モードに移行し、ADC、内部リファレンス、内蔵リニ ア・レギュレータの電源を遮断します。ただし内部 I2Cバスはア クティブ状態を保ち、ADR1とADR0ピンはディスエーブルさ れるものの、デバイスは最後にプログラムされたI2C バス・アド レスを保持します。内蔵レジスタは、いずれもその内容を保持 し、I2Cインタフェースを介してアクセスできます。ADC 変換を 再度イネーブルするには、CTRLBレジスタのビットCB[6]をリ セットします。アナログ回路の電源が立ち上がり、全てのレジ スタの内容は保持されます。 シャットダウン・モードでは電力を節減するために内蔵リニア・ レギュレータはディスエーブルされます。光カプラまたはプル アップなどの外付けのI2C バス関連回路への給電に内蔵リニ ア・レギュレータを使用している場合は、シャットダウンされた ときにI2C 通信が失われます。シャットダウン・モードを終了す るには、LTC2946の電源サイクルによるリセットが必要になり ます。低 IQ モードが必要ない場合は、ソフトウェア開発時に CTRLBレジスタのビットCB[6] がマスクされていることを確認 してください。 このようなアプリケーションでLTC2946のパワー ダウンが必要な場合は、外付けのレギュレータを使用するこ とを推奨します。このシナリオの保護機能を強化するため、シ ステム構成中にCTRLBレジスタのビットCB[4]をセットするこ とで、I2Cラインが 33msより長い間 L になったとき (I2Cに給 電しているLTC2946 内蔵リニア・レギュレータを誤ってシャッ トダウンしたときに起こることがある現象)、LTC2946 が自動 的にシャットダウン・モードを終了するように設定できます。 ALERT2レジスタにビットAL2[3]をセットすることで、このイ ベントをユーザにアラートするよう選択できます。 (表 8) シャッ トダウン・モードでは、内部レギュレータがディスエーブルされ 静止電流が 40μA 未満に低下します。 GPIOピンの構成 LTC2946には3 本 のGPIOピン が あります。GPIOピンは、 GPIO_CFGレジスタ (表 9) で構成して、汎用入出力ピンとして 使用できます。汎用入力としては、GPIO1 ∼ GPIO3はアクティ ブ H またはアクティブ L のいずれにも設定できます。さら に、GPIO2は、ビットCB[3:2] = [10]に書き込むことで、タイム・ カウンタ、電荷アキュムレータ、エネルギー・アキュムレータの 積算を有効にするアキュムレーション・イネーブル入力として も使用できます。GPIO1 ∼ GPIO3ピンは、各ピンの電圧をモ ニタするしきい値 1.22Vのコンパレータを備えており、比較結 果はSTATUS2レジスタ (表 10) のビットS2[6:4] から読み出し 可能です。ALERT2レジスタにおいて、ビットAL2[6] がセット されてGPIO1 が入力としてアクティブなとき、またはAL2[5] が セットされてGPIO2 が入力としてアクティブなとき、アラートが 生成されることがあります。 GPIO1 ∼ 3は、汎用出力として L にプルダウンできます。そ れ以外の場合、高インピーダンスです。GPIO3はデフォルトで は、アラート・イベントが存在するときに L にプルダウンする ALERT出力です。GPIO3(ALERT) をアラート・イベントがない ときに L にプルダウンするには、GPIO3_CTRLレジスタ (表 12) のGC[7]をセットします。このビットをクリアすると、GPIO3 (ALERT)が解放されます。GPIO3 が ALERT出力として構成 されていない場合、GC[7]はGPIO3に影響を与えません。同 様に、GPIO3 が汎用出力として構成されていないとき、GC[6] はGPIO3に影響を与えません。GC[7]は、GPIO3の構成にか かわらず、アラート・イベントが発生するたびにセットされます。 GPIO3をALERTに構成する前に、GC[7]をリセットしてくだ さい。 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 17 LTC2946 アプリケーション情報 I2C のリセット CTRLBレジスタのビットCB[1:0]に[01]を書き込むことで、ホ ストがアキュムレータ・データの最後のバイト (3Fh) を読み出 した後、アキュムレータが自己リセットするようプログラムでき ます (表 4)。この機能により、LTC2946の積算データをポーリ ングした後、リセット・コマンドを発行する必要がなくなります。 リセット後、アキュムレータは積算を継続します。このような読 み取りコマンドなしでアキュムレータをリセットするには、ビッ トCB[1:0]に[10]を書き込みます。CB[1:0] = [10]の場合、ア キュムレータはリセットのままになります。CB[1:0] = [11]のと きすべてのレジスタがリセットされ、これらのビットは[00]に自 動リセットされます。 CTRLAレジスタがリセットされたとしても、ADCシーケンス 構成はI2Cリセット中も保持されます。リセット後にシーケンス 構成を変更するには、CTRLAレジスタに再書き込みします。 最小値と最大値の記憶 LTC2946は、電力の計算値を含む毎回の測定値を、対応する 各パラメータのMINおよび MAXレジスタ (表 2) に格納され た値と比較します。新しい変換値が、格納済みの最小値また は最大値を超えていた場合、MINまたはMAXレジスタを新 しい値で更新します。MINおよびMAXレジスタは、連続スキャ ン・モードとスナップショット・モードのいずれにおいても、対 応するADC 変換の最後にリフレッシュされます。MIN/MAX レジスタの格納値を超える値を、ADCレジスタにI2C バスを 介して書き込んだ場合にも、両レジスタはリフレッシュされま す。新しいピーク保持サイクルを開始するには、MINレジスタ にオール 「1」、MAXレジスタにオール 「0」 をI2C バスを介して 書き込みます。これらのレジスタは、次の対応するADC 変換 の完了時に更新されます。 LTC2946は、電力の計算値も含め、測定されるパラメータに 対するMINおよび MAXしきい値レジスタ (表 2) も備えていま MEASURED DATA THRESHOLD DATA す。電源投入時、最大しきい値はオール 「1」、最小しきい値は オール 「0」 に設定され、両方とも実質的にディスエーブルされ ます。しきい値は、I2C バスを介して、必要な任意の値に再プロ グラムできます。 フォルト・アラートとフォルトのリセット 測定値が最小しきい値を下回るか、最大しきい値を上回ると、 LTC2946はSTATUS1(表 6) レジスタ内の対応するフラグを セットし、FAULT1(表 7) レジスタにラッチします (図 6 参照)。 GPIOのステート変更など、スタックバス状態の起動、アキュム レータのオーバーフローなどのその他のイベントでは、現在の ステータスが STATUS2(表 10) レジスタに保存され、フォルト はFAULT2(表 11) レジスタにラッチされます。GPIO3ピンは、 ALERT1(表 5) および ALERT2(表 8) レジスタの適切なビット がセットされてALERT 出力として構成されている場合は、 L にプルダウンされます。アラート動作の詳細は、 「アラート応答 プロトコル」 のセクションに記載されています。 アクティブなフォルト表示は、FAULTレジスタの対応するビッ トに0を書き込むか、CTRLBレジスタのCB[5]ビットをセッ トすることでリセットできます。ビットCB[5]をセットした場 合、FAULT1またはFAULT2レジスタを読み出すと、対応す るレジスタがリセットされます。VDDとINTVCC が、それぞれ 対応するI2Cロジック・リセットしきい値を下回った場合にも FAULTレジスタの全ビットがクリアされます。STATUS1およ び STATUS2レジスタに表示される未解消のフォルトは、クリ アしてもすぐに再表示されることに注意してください。 アキュムレータ (時間、電荷、およびエネルギー) がオーバーフ ローした場合、STATUS2レジスタの対応するビットがセットさ れ、その後もセットされたままになります。STATUS2レジスタ はオーバーフロー・フォルトを表示しつづけるため、FAULT2レ ジスタのアキュムレータ・オーバーフロー・ビットはI2Cを介し てクリアしても、また表示されます。 STATUS DIGITAL COMPARATOR LOGIC LATCH FAULT ALERT RESET ENA_ALERT_RESPONSE 2946 F06 図 6.LTC2946 のフォルト・アラート生成ブロック 2946fa 18 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 アキュムレータ・オーバーフロー・フォルトをクリアするには、次 の手順を推奨します。 1. アキュムレータを読み出します。 2. その値を外部メモリに保存します。 3. ビットCB[1:0]に[10]を書き込み、アキュムレータにリセッ トを発行します。その後、ビットCB[1:0]に[00]を書き込ん で、リセットをディスエーブルします。 4. 保存した値をアキュムレータに書き戻します。 現在の値から積算を続行する必要がない場合は、手順 2およ び 4を省略できます。 SDA a6 - a0 SCL I2Cインタフェース LTC2946は、内蔵レジスタにアクセスするための、I2C/SMBus 互換のインタフェースを備えています。図 6に、I2C バスを用い た一般的なデータ伝送フォーマットを示します。 LTC2946は読み出し/ 書き込みスレーブ・デバイスとして、 SMBusのバイト読み出し、バイト書き込み、ワード読み出し、 ワード書き込みプロトコルをサポートします。更に、2バイトよ り大きいデータを読み書きできる、拡張読み出し/ 書き込みコ マンドにも対応しています。ワード読み出し/ 書き込みまたは 拡張読み出し/ 書き込みコマンドを使用する場合、バス・マス タは初期レジスタ・アドレスを発行し、内部レジスタ・アドレス・ b7 - b0 1-7 8 9 1-7 b7 - b0 8 9 1-7 8 9 S P START CONDITION ADDRESS R/W ACK DATA ACK DATA STOP CONDITION ACK 2946 F06 図 7.I2C による一般的なデータ伝送 S ADDRESS W A COMMAND 1 1 0 a3:a0 0 0 X X b5:b0 FROM MASTER TO SLAVE FROM SLAVE TO MASTER A DATA A P 0 b7:b0 0 2946 F08 A: ACKNOWLEDGE (LOW) A: NOT ACKNOWLEDGE (HIGH) R: READ BIT (HIGH) S W: WRITE BIT (LOW) S: START CONDITION P: STOP CONDITION ADDRESS W A COMMAND 1 1 0 a3:a0 0 0 X X b5:b0 A DATA A DATA A ... DATA 0 b7:b0 0 b7:b0 0 ... b7:b0 0 COMMAND X X b5:b0 A DATA A DATA A P 0 b7:b0 0 b7:b0 0 2946 F09 図 8.LTC2946 のシリアル・バスSDA バイト書き込みプロトコル S ADDRESS W A 1 1 0 a3:a0 0 0 図 9.LTC2946 のシリアル・バスSDAワード書き込みプロトコル A P S ADDRESS W A COMMAND 1 1 0 a3:a0 0 0 X X b5:b0 A S ADDRESS 0 1 1 0 a3:a0 1 0 b7:b0 1 2946 F10 図 10.LTC2946 のシリアル・バスSDA ページ書き込みプロトコル S ADDRESS W A COMMAND 1 1 0 a3:a0 0 0 X X b5:b0 R A DATA A P 2946 F11 図 11.LTC2946 のシリアル・バスSDA バイト読み出しプロトコル A S ADDRESS 0 1 1 0 a3:a0 1 0 b7:b0 0 b7:b0 1 R A DATA A DATA A P 2946 F12 図 12.LTC2946 のシリアル・バスSDAワード読み出しプロトコル S ADDRESS W A COMMAND 1 1 0 a3:a0 0 0 X X b5:b0 A S ADDRESS R A DATA A DATA ... DATA A P 0 1 1 0 a3:a0 1 0 b7:b0 0 b7:b0 ... b7:b0 1 2946 F13 図 13.LTC2946 のシリアル・バスSDA ページ読み出しプロトコル 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 19 LTC2946 アプリケーション情報 ポインタは1バイトのデータが読み書きされるごとに自動的に1 だけインクリメントします。レジスタ・アドレスが 43hに達すると、 00hにロール・オーバーし、インクリメントを継続します。STOP 条件はレジスタ・アドレス・ポインタを00hにリセットします。上 記のコマンドのデータ・フォーマットを図 7 ∼図 13に示します。 E7およびE8 (MFR_SPECIAL_ID) レジスタでは、バイト読み出 しコマンドのみ使用できることに注意してください (表 2) 。 I2Cデバイスのアドレス指定 表1に示すように、 トライステート・ピンのADR0とADR1を使っ て、9つの異なるI2C バス・アドレスを構成できます。 ADR0とADR1をINTVCC またはGNDに接続するかフロート のままにして (NC)、アドレスの下位 4ビットを構成します。低 電力シャットダウン・モード中、アドレスの選択状態は、スタン バイ電源で動作するメモリにラッチされます。アドレス・ビット のa6、a5、a4は110bに固定されており、最下位ビットはR/Wビッ トです。LTC2946は一括書き込みの共通アドレス1100_110b にも応答します。このため、バス・マスタは複数のLTC2946に、 それぞれの個別アドレス設定にかかわらず、同時に書き込む ことができます。GPIO3(ALERT) ピンがアサートされている場 合、LTC2946はARAアドレス0001_100bにも応答します。詳 細については、 「アラート応答プロトコル」 のセクションを参照 してください。アラートが発生していない場合は、ARAアドレ スに応答しません。 START 条件とSTOP 条件 I2C バスがアイドルの場合、SCLとSDAはともに H 状態にな ります。バス・マスタは、SCLを H に保持したままSDAを H から L に遷移させるSTART条件によって送信の開始を通知 します。マスタはスレーブとの通信を終了すると、SCLを H に 保持したままSDAを L から H に遷移させるSTOP 条件を 発行します。この動作によりバスは解放され、次の送信を開始 できます。 スタックバス・リセット LTC2946のI2Cインタフェースは、SCL 信号が伝送中に割り 込まれてバス・ラインが永久に L に保持されることを防ぐ、ス タックバス・リセット・タイマを備えています。このタイマは、SCL またはSDAIのいずれかが L になると動作を開始し、SCL とSDAIの両方が H にプルアップされるとリセットされます。 SCLまたはSDAIのいずれかが 33msよりも長く L に保持さ れると、スタックバス・タイマの期限が満了し、内部 I2Cインタ フェースとSDAOピンのプルダウン・ロジックがリセットされて バスを解放します。通常の通信は、次のSTARTコマンドから 再開されます。 アクノリッジ アクノリッジ信号はマスタとスレーブの間のハンドシェークに 使用され、データの最終バイトが受信されたことを知らせま す。マスタはアクノリッジ・クロック・パルスの間、必ず SDAラ インを解放します。LTC2946は、9 番目のクロック・サイクルで SDAラインを L にプルダウンすることで、データ受信に対し てアクノリッジ (肯定応答) します。スレーブが SDAを H のま まにしてアクノリッジを返さないと、マスタが STOP 条件を生成 して送信を中止する可能性があります。マスタがスレーブから データを受信しているときは、マスタが 9 番目のクロック・パル スでSDAラインをプルダウンして、データ・バイトの受信をス レーブに知らせるアクノリッジを発行する必要があります。最 終バイトを受信した後、マスタはSDAラインを H のまま (アク ノリッジを返さずに)STOP 条件を発行して通信を終了します。 書き込みプロトコル マスタは、START 条件とそれに続く7ビットのスレーブ・アドレ スおよび 0に設定されたR/Wビットによって、書き込み動作を 開始します。アドレス指定されたLTC2946 がアドレス・バイト に対してアクノリッジを返すと、マスタは書き込み先の内部レ ジスタを示すコマンド・バイトを送信します。LTC2946はこれ に対してもアクノリッジを返し、次いでコマンド・バイトの下位 6 ビットを内部レジスタ・アドレス・ポインタにラッチします。次に、 マスタはデータ・バイトを送り、LTC2946は再度アクノリッジを 返してから、レジスタ・アドレス・ポインタが指す内部レジスタ にデータを書き込みます。マスタがワード書き込みまたは拡張 書き込みコマンドによって、その後も引き続きデータ・バイトを 送信する場合、新たなデータ・バイトが LTC2946によってアク ノリッジされ、レジスタ・アドレス・ポインタが自動的に1だけイ ンクリメントした上で、上記と同様にデータが書き込まれます。 マスタが STOP 条件を送信すると、書き込み動作が終了し、レ ジスタ・アドレス・ポインタは00hにリセットされます。 読み出しプロトコル マスタは、START 条件とそれに続く7ビットのスレーブ・アドレ スおよび0にセットされたR/Wビットによって読み出し動作を 開始します。アドレス指定されたLTC2946 がアドレス・バイト に対してアクノリッジを返すと、マスタは読み出し対象の内部 2946fa 20 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 レジスタを示すコマンド・バイトを送信します。LTC2946はこれ に対してもアクノリッジを返し、次いでコマンド・バイトの下位 6 ビットを内部レジスタ・アドレス・ポインタにラッチします。次に、 マスタは反復 START 条件に続き、R/Wビットだけ今回は1に セットされ、残りは先ほどと同じ7ビットのアドレスを送ります。 LTC2946はアクノリッジを返し、要求されたレジスタの内容を 送信します。マスタが STOP 条件を送信すると伝送は終了しま す。ワード読み出しコマンドの場合のように、マスタが送信さ れたデータ・バイトに対してアクノリッジを返すと、LTC2946は 次のレジスタの内容を送ります。マスタがアクノリッジを返しつ づける限り、LTC2946はレジスタ・アドレス・ポインタのインクリ メントを継続し、データ・バイトを送信しつづけます。マスタが STOP 条件を送信すると、読み出し動作が終了し、 レジスタ・ア ドレス・ポインタは00hにリセットされます。 アラート応答プロトコル ALERT1またはALERT2レジスタ内の適切なビットがセットさ れており、GPIO3 が ALERT出力として構成されている場合、 FAULT1および FAULT2レジスタ内のフォルト・ビットのいず れかがセットされた時点でバス・アラートが生成されます。こ の機能によって、バス・マスタはどのフォルトによってアラート を生成するかを選択できます。電源投入時、両方のALERT レジスタがクリアされ (アラートは全てディスエーブル)、GPIO3 (ALERT) ピンは H になります。アラートがイネーブルされ ていれば、対応するフォルトの発生時にGPIO3(ALERT) ピン が L にプルダウンされます。バス・マスタはSMBusのアラー ト応答プロトコルに従い、アラート応答アドレス0001_100bを ブロードキャストすることで応答します。LTC2946は、これに対 して自らのアドレスを返信し、GPIO3(ALERT) ピンを解放し ます (図 14)。GPIO3(ALERT) ラインは、CB[7] がセットされ、 LTC2946 が任意のメッセージの宛先になっている場合(表 4 参照) にも解放されます。FLTレジスタが別のフォルトの発生 を示すまで、または元のフォルトがクリアされてから再度発生 するまで、GPIO3(ALERT)信号が再び L にプルダウンされ ることはありません。これは、フォルトが反復または継続して発 生しても、対応するFLTレジスタ・ビットがクリアされるまでは、 アラートが生成されないことを意味するので注意が必要です。 ALERT S RESPONSE R A ADDRESS 0001100 1 0 DEVICE ADDRESS a7:a0 ARA がブロードキャストされ、同一バスに接続されている複 数のLTC2946 がアラートを生成している場合、バス・マスタは GPIO3(ALERT) ラインが解放されるまでアラート応答プロト コルを繰り返します。標準のI2Cアービトレーションにより、優 先度が最高のデバイス (アドレス値が最小) が最初に返信し、 優先度が最低のデバイス (アドレス値が最大)が最後に返信 します。 I2C バスの光絶縁 標準のI2Cデバイスの光絶縁は、SDAピンが双方向であるこ とから複雑になります。LTC2946/LTC2946-1は、標準のI2C SDAラインをSDAI( 入力) とSDAO(出力、LTC2946) または SDAO(反転出力、LTC2946-1) に分割することで、 この問題を できるだけ軽減しています。SCLは入力専用ピンであるため、 絶縁に特別な回路を必要としません。通常の非絶縁 I2Cアプ リケーションではLTC2946を使用し、SDAIとSDAOピンを互 いに接続して標準的なI2CのSDAピンとします。 標準のオープン・ドレイン光アイソレータを使用する低速の 絶縁インタフェースでは、図 15のようにLTC2946のSDAIと SDAOピンを分割して使用できます。SDAIには受信用光アイ ソレータの出力を接続します。同時にINTVCC またはローカル な5V 電源へのプルアップ抵抗を接続します。SDAOには送信 用光アイソレータのカソードを接続します。アノードには電流 制限抵抗を直列に接続します。絶縁サイドでは入力と出力を 互いに接続し、LTC2946 が I2Cのアービトレーションに参加 できるようにする必要があります。I2C バスの最大スピードは、 通常このアプリケーションで使用される光カプラのスピードに よって制限されることに注意してください。 図 16と図 17に示すとおり、シャント・レギュレータは最大 34mAの電流を供給して光アイソレータとプルアップ抵抗を駆 動できます。SDAI/SCLのプルアップ抵抗が同一の場合の最 大負荷は次式で表されます。 1 2 ILOAD(MAX) = VCCZ(MAX) • + R5 R4 1 2 ILOAD(MAX) = 6.7V • + R5 R4 (2) A P 1 2946 F14 図 14.LTC2946 のシリアル・バスSDAアラート応答プロトコル 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 21 LTC2946 アプリケーション情報 3.3V 5V R4 10k R5 10k R6 0.82k R7 0.47k R8 0.47k R10 2k VDD SCL LTC2946 SCL SDAI µP MOCD207M SDA GND SDAO 2946 F15 GND 1/2 MOCD207M 図 15.LTC2946とマイクロコントローラ間の 10kHz I2Cインタフェースの光絶縁 GND RSHUNT 3.3V R4 1k R5 10k R6 0.47k R7 10k SDAI INTVCC VDD VDD LTC2946 VEE C2 1µF µP 1/2 MOCD207M SDA GND GND SENSE– VEE SDAO SENSE+ 1/2 MOCD207M 2946 F16 VOUT RSNS 0.02Ω 図 16.ローサイド・シャント・レギュレータから給電される低速 10kHz 光アイソレータ (図を見やすくするためにSCL は省略した) RSNS 0.02Ω VIN SENSE+ 3.3V SENSE– R4 1k R5 10k R6 1k R7 10k SDAI INTVCC VDD VDD LTC2946-1 C2 1µF µP 1/2 MOCD207M SDA SDAO GND GND 1/2 MOCD207M 2946 F17 RSHUNT 図 17.ハイサイド・シャント・レギュレータから給電される低速 10kHz 光アイソレータ (図を見やすくするためにSCL は省略した) 22 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 2946fa LTC2946 アプリケーション情報 この値と式 1 からRSHUNT を計 算できます。ここで 述 べた シャント・レギュレータ・アプリケーションには、LTC2946と LTC2946-1の両方を適用できることに注意してください。図 18 は低速の光カプラとLTC2946-1を用いた代替接続です。この 回路では、内部クランプされているSDAIピンに電流制限プル アップを適用し、SDAOピンは送信用光アイソレータの入力ダ イオードによってクランプしています。これによって、低電圧の 補助電源がない場合でもバイアスのためのINTVCC が不要に なります。クランプを適切に動作させるには、次式を満足する 必要があります。 VS(MAX) − VSDA,SCL(MIN) ISDA,SCL(MAX) VS(MAX) − 5.9V 5mA ≤ R4 ≤ ≤ R4 ≤ VS(MAX) − VSDA,SCL(MAX) ISDA,SCL(MIN) (3) VS(MAX) − 6.9V 0.5mA 例えば、36V ∼ 72Vで 動 作する電 源では、R4の 値として 13k ∼ 58k が 必 要になります。このアプリケーションでは SDAO 信号の極性が正しく設定されるように、LTC2946-1を 使用する必要があります。 LTC2946-1は、図 19に示すように、プッシュプル出力と反転 ロジックを用いることで高速の光カプラにも適用できます。受 信用光アイソレータはINTVCC から電力の供給を受けます。 データ出力はSDAIピンに直接接続し、プルアップは不要で す。INTVCC ピンから流れる電流が、このピンの最大供給能 力である10mAを超えないことを確認してください。SDAOピ ンは、送信用光カプラのカソードに接続され、電流制限抵抗 をINTVCC に接続します。送信用光カプラの出力には、ディス クリートなNチャネルMOSFETを接続して、I2C バスに必要な オープン・ドレインのプルダウンを可能にする必要があります。 最後に、低速の場合と同様に、受信用光アイソレータの入力 を出力に戻します。 3.3V VIN 48V R4 20k R5 5.6k R6 0.47k R7 2k SDAI VDD LTC2946-1 µP 1/2 MOCD207M SDAO GND SDA GND 1/2 MOCD207M 2946 F18 図 18.LTC2946-1とマイクロコントローラ間の 1.5kHz I2Cインタフェースの光絶縁(図を見やすくするためにSCL は省略した) VIN 48V C1 1µF VDD INTVCC C2 1µF R5 2k 1/2 ACPL-064L* 3.3V VCC LTC2946-1 Q1 GND SDAO BS170 R6 2k R7 2k VDD VCC GND µP ISO_SDA SDAI GND 1/2 ACPL-064L* SDA GND 2946 F19 *CMOS OUTPUT 図 19. 低電力、高速の光カプラによるI2Cインタフェースの光絶縁(図を見やすくするためにSCL は省略した) 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 23 LTC2946 アプリケーション情報 レイアウトに関する検討事項 設計例 検出抵抗 RSNSとLTC2946の間は、正確に電流を検出できる ようにケルビン接続することを推奨します (図 20)。 トレースが 適切な温度を保つようにするための1オンスの銅箔の最小推 奨トレース幅はアンプ 1 個当たり0.02インチです。より望ましい 幅はアンプ 1 個当たり0.03インチ以上です。1オンスの銅には 約530µΩ/平方のシート抵抗があることに注意してください。セ ンス抵抗の電力損失が著しく大きい超高電流アプリケーショ ンでは、ビアを多くし、金属領域を広くするなどの優れた熱管 理テクニックをPCBレイアウトに採用する必要があります。 20mΩセンス抵抗を使用するものとして、電流、電力、電荷、お よびエネルギー・レジスタに対する最下位ビットあたりの重み を計算します。 水晶発振器のクロック振幅は、CLKOUTピンの浮遊容量 や、CLKINピンとCLKOUTピン間のカップリングなどの寄 生素子に敏感です。LTC2946 から水晶発振器ネットワーク へのCLKINおよび CLKOUTトレースは実用上できる限り短 くし、負荷コンデンサを水晶の隣に配置することを推奨します (図 21 参照)。浮遊容量を最小限に抑えるため、水晶ネット ワークの近くに大きなグランド・プレーンおよびデジタル信号 を配置しないでください。 電流 = 25μV/LSB/RSNS = 1.25mA/LSB 電圧 = 25mV/LSB (SENSE+/VDD は電圧を検出) 電源 = 1.25mA/LSB • 25mV/LSB = 31.25μW/LSB 時間 = 16.39543ms/LSB (デフォルト構成目標周波数 250kHz) 電荷 = 1.25mA/LSB • 16 • 16.384ms/LSB = 327.9086μC/LSB エネルギー = 31.25μW • 65536 • 16.39543ms = 33.578mJ/LSB RSNS TO LOAD SENSE – SENSE+ VIN 1 16 2 15 3 14 1 16 4 2 15 5 3 14 17 13 X1 12 6 11 12 7 10 CLKOUT 6 11 8 7 10 8 9 4 5 17 13 2946 F20 9 C4 GND CLKIN C3 2946 F21 図 20.ケルビン接続の推奨レイアウト 図 21. 水晶発振器の推奨レイアウト 2946fa 24 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 表 1.LTC2946 のデバイス・アドレス指定 説明 デバイス・ アドレス(16 進) h a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 R/W ADR1 ADR0 Mass Write CC 1 1 0 0 1 1 0 0 X X Alert Response 19 0 0 0 1 1 0 0 1 X X LTC2946の アドレス・ピン デバイス・アドレス(2 進) 0 CE 1 1 0 0 1 1 1 X H L 1 D0 1 1 0 1 0 0 0 X NC H 2 D2 1 1 0 1 0 0 1 X H H 3 D4 1 1 0 1 0 1 0 X NC NC 4 D6 1 1 0 1 0 1 1 X NC L 5 D8 1 1 0 1 1 0 0 X L H 6 DA 1 1 0 1 1 0 1 X H NC 7 DC 1 1 0 1 1 1 0 X L NC 8 DE 1 1 0 1 1 1 1 X L L 表 2.LTC2946 のレジスタのアドレスと内容 レジスタ・ アドレス 00h 01h 02h 03h 04h 05h 06h 07h 08h 09h 0Ah 0Bh 0Ch 0Dh 0Eh 0Fh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 1Ah レジスタ名 CTRLA CTRLB ALERT1 STATUS1 FAULT1 POWER MSB2 POWER MSB1 POWER LSB MAX POWER MSB2 MAX POWER MSB1 MAX POWER LSB MIN POWER MSB2 MIN POWER MSB1 MIN POWER LSB MAX POWER THRESHOLD MSB2 MAX POWER THRESHOLD MSB1 MAX POWER THRESHOLD LSB MIN POWER THRESHOLD MSB2 MIN POWER THRESHOLD MSB1 MIN POWER THRESHOLD LSB ∆SENSE MSB ∆SENSE LSB MAX ∆SENSE MSB MAX ∆SENSE LSB MIN ∆SENSE MSB MIN ∆SENSE LSB MAX ∆SENSE THRESHOLD MSB 読み出し/ 書き込み R/W R/W R/W R R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W 内容 Operation Control Register A Operation Control Register B Selects Which Primary Faults Generate Alerts Primary Status Information Primary Fault Log Power MSB2 Data Power MSB1 Data Power LSB Data Maximum Power MSB2 Data Maximum Power MSB1 Data Maximum Power LSB Data Minimum Power MSB2 Data Minimum Power MSB1 Data Minimum Power LSB Data Maximum POWER Threshold MSB2 to Generate Alert Maximum POWER Threshold MSB1 to Generate Alert Maximum POWER Threshold LSB to Generate Alert Minimum POWER Threshold MSB2 to Generate Alert Minimum POWER Threshold MSB1 to Generate Alert Minimum POWER Threshold LSB to Generate Alert ΔSENSE MSB Data ΔSENSE LSB Data Maximum ΔSENSE MSB Data Maximum ΔSENSE LSB Data Minimum ΔSENSE MSB Data Minimum ΔSENSE LSB Data Maximum ∆SENSE Threshold MSB to Generate Alert デフォルト 18h 00h 00h 00h 00h XXh XXh XXh 00h 00h 00h FFh FFh FFh FFh FFh FFh 00h 00h 00h XXh X0h 00h 00h FFh F0h FFh 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 25 LTC2946 アプリケーション情報 1Bh 1Ch 1Dh 1Eh 1Fh 20h 21h 22h 23h 24h 25h 26h 27h 28h 29h 2Ah 2Bh 2Ch 2Dh 2Eh 2Fh 30h 31h 32h 33h 34h 35h 36h 37h 38h 39h 3Ah 3Bh 3Ch 3Dh 3Eh 3Fh 40h 41h 42h 43h E7h E8h MAX ∆SENSE THRESHOLD LSB MIN ∆SENSE THRESHOLD MSB MIN ∆SENSE THRESHOLD LSB VIN MSB VIN LSB MAX VIN MSB MAX VIN LSB MIN VIN MSB MIN VIN LSB MAX VIN THRESHOLD MSB MAX VIN THRESHOLD LSB MIN VIN THRESHOLD MSB MIN VIN THRESHOLD LSB ADIN MSB ADIN LSB MAX ADIN MSB MAX ADIN LSB MIN ADIN MSB MIN ADIN LSB MAX ADIN THRESHOLD MSB MAX ADIN THRESHOLD LSB MIN ADIN THRESHOLD MSB MIN ADIN THRESHOLD LSB ALERT2 GPIO_CFG TIME COUNTER MSB3 TIME COUNTER MSB2 TIME COUNTER MSB1 TIME COUNTER LSB CHARGE MSB3 CHARGE MSB2 CHARGE MSB1 CHARGE LSB ENERGY MSB3 ENERGY MSB2 ENERGY MSB1 ENERGY LSB STATUS2 FAULT2 GPIO3_CTRL CLK_DIV MFR_SPECIAL_ ID MSB MFR_SPECIAL_ID LSB R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R R/W R/W R/W R R Maximum ∆SENSE Threshold LSB to Generate Alert Minimum ∆SENSE Threshold MSB to Generate Alert Minimum ∆SENSE Threshold LSB to Generate Alert ADC VIN MSB Data ADC VIN LSB Data Maximum VIN MSB Data Maximum VIN LSB Data Minimum VIN MSB Data Minimum VIN LSB Data Maximum VIN Threshold MSB to Generate Alert Maximum VIN Threshold LSB to Generate Alert Minimum VIN Threshold MSB to Generate Alert Minimum VIN Threshold LSB to Generate Alert ADIN MSB Data ADIN LSB Data Maximum ADIN MSB Data Maximum ADIN LSB Data Minimum ADIN MSB Data Minimum ADIN LSB Data Maximum ADIN Threshold MSB to Generate Alert Maximum ADIN Threshold LSB to Generate Alert Minimum ADIN Threshold MSB to Generate Alert Minimum ADIN Threshold LSB to Generate Alert Selects Which Secondary Faults Generate Alerts GPIO Configuration Time Counter MSB Data3 Time Counter MSB Data2 Time Counter MSB Data1 Time Counter LSB Data Charge MSB Data3 Charge MSB Data2 Charge MSB Data1 Charge LSB Data Energy MSB Data3 Energy MSB Data2 Energy MSB Data1 Energy LSB Data Secondary Status Information Secondary Fault Log GPIO3 Control Command Clock Divider Command Manufacturer Special ID MSB Data Manufacturer Special ID LSB Data F0h 00h 00h XXh X0h 00h 00h FFh F0h FFh F0h 00h 00h XXh X0h 00h 00h FFh F0h FFh F0h 00h 00h 00h 00h XXh XXh XXh XXh XXh XXh XXh XXh XXh XXh XXh XXh 00h 00h 00h 04h 60h 01h 2946fa 26 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 表 3.CTRLAレジスタ (00h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 動作 デフォルト CA[7] ADIN Configuration [1] = ADIN Measured with Respect to INTVCC [0] = ADIN Measured with Respect to GND 0 CA[6:5] Offset Calibration Configuration Offset Calibration [11] = 1st Power-Up or Use Last Calibrated Result [10] = Once Every 128 Conversions [01] = Once Every 16 Conversions [00] = Every Conversion 00 CA[4 :3] Voltage Selection [11] = SENSE+ [10] = ADIN [01] = VDD [00] = ΔSENSE** 11 CA[2 :0] Channel Configuration [111] = [110] = [101] = [100] = [011] = [010] = [001] = [000] = 000 Snapshot Mode (Channel Defined by CA[4:3]).No Power, Energy or Charge Data Generated Voltage Measurement Once Followed by Current Measurement Indefinitely* ADIN, Voltage, Current Measurement at 1/256, 1/256 and 254/256 Duty Cycle, Respectively* ADIN, Voltage, Current Measurement at 1/32, 1/32 and 30/32 Duty Cycle, Respectively* Alternate ADIN, Voltage and Current Measurement* Voltage, Current Measurement at 1/128 and 127/128 Duty Cycle, Respectively* Voltage, Current Measurement at 1/16 and 15/16 Duty Cycle, Respectively* Alternate Voltage, Current Measurement* * ポーリング・モードにおいてCA[4:3]で定義される電圧。 ** ΔSENSE(00) を選択して、スナップ・ショット・モード (111)以外のチャネル構成を選択した場合、電圧データは常にモード変更前のVIN レジスタ内の値になる。 ポーリング・モードを使用する際は、ΔSENSEを選択しないことを推奨する。 表 4.CTRLBレジスタ (01h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 動作 デフォルト CB[7] ALERT Clear Enable Clear ALERT if Device is Addressed by the Master [1] = Enable [0] = Disable 0 CB[6] Shutdown [1] = Shutdown [0] = Power-Up 0 CB[5] Cleared on Read Control FAULT Registers Cleared on Read [1] = Cleared on Read [0] = Registers Not Affected by Reading 0 CB[4] Stuck Bus Timeout Auto Wake-Up Allows Part to Exit Shutdown Mode When Stuck-Bus Timer Is Reached [1] = Enable [0] = Disable 0 CB[3:2] Enable Accumulation [11] = Reserved [10] = Follows ACC State (GPIO2, See Table 9) ACC High, Accumulate ACC Low, No Accumulate [01] = No Accumulate [00] = Accumulate 00 CB[1:0] Auto-Reset Mode/Reset [11] = Reset All Registers [10] = Reset Accumulator (Time Counter, Charge and Energy) Registers [01] = Enable Auto-Reset [00] = Disable Auto-Reset 00 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 27 LTC2946 アプリケーション情報 表 5.ALERT1レジスタ (02h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 動作 AL1[7] Maximum POWER Alert Enables Alert When POWER > Maximum POWER Threshold [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL1[6] Minimum POWER Alert Enables Alert When POWER < Minimum POWER Threshold [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL1[5] Maximum ISENSE Alert Enables Alert When ISENSE > Maximum ISENSE Threshold [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL1[4] Minimum ISENSE Alert Enables Alert When ISENSE < Minimum ISENSE Threshold [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL1[3] Maximum VIN Alert Enables Alert When VIN > Maximum VIN Threshold [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL1[2] Minimum VIN Alert Enables Alert When VIN < Minimum VIN Threshold [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL1[1] Maximum ADIN Alert Enables Alert When ADIN > Maximum ADIN Threshold [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL1[0] Minimum ADIN Alert Enables Alert When ADIN < Minimum ADIN Threshold [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 表 6.STATUS1レジスタ (03h) :読み出し ビット レジスタ名 動作 デフォルト デフォルト S1[7] POWER Overvalue POWER > Maximum POWER Threshold [1] = POWER Overvalue [0] = POWER Not Overvalue 0 S1[6] POWER Undervalue POWER < Minimum POWER Threshold [1] = POWER Undervalue [0] = POWER Not Undervalue 0 S1[5] ISENSE Overvalue ISENSE > Maximum ISENSE Threshold [1] = ISENSE Overvalue [0] = ISENSE Not Overvalue 0 S1[4] ISENSE Undervalue ISENSE < Minimum ISENSE Threshold [1] = ISENSE Undervalue [0] = ISENSE Not Undervalue 0 S1[3] VIN Overvalue VIN > Maximum VIN Threshold [1] = VIN Overvalue [0] = VIN Not Overvalue 0 S1[2] VIN Undervalue VIN < Minimum VIN Threshold [1] = VIN Undervalue [0] = VIN Not Undervalue 0 S1[1] ADIN Overvalue ADIN > Maximum ADIN Threshold [1] = ADIN Overvalue [0] = ADIN Not Overvalue 0 S1[0] ADIN Undervalue ADIN < Minimum ADIN Threshold [1] = ADIN Undervalue [0] = ADIN Not Undervalue 0 2946fa 28 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 表 7.FAULT1レジスタ (04h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 F1[7] POWER Overvalue Fault POWER > Maximum POWER Threshold [1] = POWER Overvalue Fault Occurred [0] = No POWER Overvalue Fault Occurred 動作 0 F1[6] POWER Undervalue Fault POWER < Minimum POWER Threshold [1] = POWER Undervalue Fault Occurred [0] = No POWER Undervalue Fault Occurred 0 F1[5] ISENSE Overvalue Fault ISENSE > Maximum ISENSE Threshold [1] = ISENSE Overvalue Fault Occurred [0] = No ISENSE Overvalue Fault Occurred 0 F1[4] ISENSE Undervalue Fault ISENSE < Minimum ISENSE Threshold [1] = ISENSE Undervalue Fault Occurred [0] = No ISENSE Undervalue Fault Occurred 0 F1[3] VIN Overvalue Fault VIN > Maximum VIN Threshold [1] = VIN Overvalue Fault Occurred [0] = No VIN Overvalue Fault Occurred 0 F1[2] VIN Undervalue Fault VIN < Minimum VIN Threshold [1] = VIN Undervalue Fault Occurred [0] = No VIN Undervalue Fault Occurred 0 F1[1] ADIN Overvalue Fault ADIN > Maximum ADIN Threshold [1] = ADIN Overvalue Fault Occurred [0] = No ADIN Overvalue Fault Occurred 0 F1[0] ADIN Undervalue Fault ADIN < Minimum ADIN Threshold [1] = ADIN Undervalue Fault Occurred [0] = No ADIN Undervalue Fault Occurred 0 表 8.ALERT2レジスタ (32h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 動作 デフォルト デフォルト AL2[7] ADC Conversion Done Alert Alert When ADC Finishes a Conversion [1] = Enable [0] = Disable 0 AL2[6] GPIO1 Input Alert Alert if GPIO1 Is Low When GP[7:6] = [01] (GPIO1 Input Active Low), or GPIO1 Is High When GP[7:6] = [00] (GPIO1 Input Active High) [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL2[5] GPIO2 Input Alert Alert if GPIO2 Is Low When GP[5:4] = [01] (GPIO2 Input Active Low), or GPIO2 Is High When GP[5:4] = [00] (GPIO2 Input Active High) [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL2[4] Reserved AL2[3] Stuck-Bus Timeout Wake-Up Alert Alert if Part Exits Shutdown Mode After Stuck-Bus Timer Expires with CB[4] = 1 [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 0 AL2[2] Energy Overflow Alert Alert if Energy Register Overflow [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 29 LTC2946 アプリケーション情報 AL2[1] Charge Overflow Alert Alert if Charge Register Overflow [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 AL2[0] Time Counter Overflow Alert Alert if Time Counter Register Overflow [1] = Enable Alert [0] = Disable Alert 0 表 9.GPIO_CFGレジスタ (33h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 動作 デフォルト GP[7:6] GPIO1 Configure [11] = General Purpose Input, Active High [10] = General Purpose Input, Active Low [01] = General Purpose Output, Hi-Z [00] = General Purpose Output, Pulls Low 00 GP[5:4] GPIO2 Configure [11] = General Purpose Input, Active High [10] = General Purpose Input, Active Low [01] = General Purpose Output, GPIO = GP[1] [00] = Accumulate Input 00 GP[3:2] GPIO3 Configure [11] = General Purpose Input, Active High [10] = General Purpose Input, Active Low [01] = General Purpose Output, See Register 42h (Table 12) [00] = ALERT Output 00 GP[1] GPIO2 Output [1] = Pulls Low [0] = Hi-Z 0 GP[0] Reserved 0 2946fa 30 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 表 10.STATUS2レジスタ (40h) :読み出し ビット 名称 S2[7] Reserved S2[6] GPIO1 State S2[5] S2[4] GPIO2 State GPIO3 State 動作 デフォルト 0 GP[7] GP[6] 機能 GPIOのステート 1 0 GPIO1 Input = Active Low [1] = GPIO1 Low [0] = GPIO1 High 1 1 GPIO1 Input = Active High [1] = GPIO1 High [0] = GPIO1 Low GP[5] GP[4] 機能 GPIOのステート 0 0 GPIO2 Input = ACC [1] = ACC High [0] = ACC Low 1 0 GPIO2 Input = Active Low [1] = GPIO2 Low [0] = GPIO2 High 1 1 GPIO2 Input = Active High [1] = GPIO2 High [0] = GPIO2 Low GP[3] GP[2] 機能 GPIOのステート 1 0 GPIO3 Input = Active Low [1] = GPIO3 Low [0] = GPIO3 High 1 1 GPIO3 Input = Active High [1] = GPIO3 High [0] = GPIO3 Low 0 0 0 S2[3] ADC Busy in Snapshot Mode 0 S2[2] Energy Register Overflow Energy Register Overflow [1] = Energy Register Overflow [0] = Energy Register Not Overflow 0 S2[1] Charge Register Overflow Charge Register Overflow [1] = Charge Register Overflow [0] = Charge Register Not Overflow 0 S2[0] Time Counter Register Overflow Time Counter Register Overflow [1] = Time Counter Register Overflow [0] = Time Counter Register Not Overflow 0 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 31 LTC2946 アプリケーション情報 表 11.FAULT2レジスタ (41h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 動作 デフォルト F2[7] Reserved 1 F2[6] GPIO1 Input Fault Indicates GPIO1 Was at Active Level as a General Purpose Input [1] = GPIO1 Input Was Active [0] = GPIO1 Input Was Inactive 0 F2[5] GPIO2 Input Fault Indicates GPIO2 Was at Active Level as a General Purpose Input [1] = GPIO2 Input Was Active [0] = GPIO2 Input Was Inactive 0 F2[4] GPIO3 Input Fault Indicates GPIO3 Was at Active Level as a General Purpose Input [1] = GPIO3 Input Was Active [0] = GPIO3 Input Was Inactive 0 F2[3] Stuck-Bus Timeout Wake-Up Fault With CB[4] = 1 [1] = Part Exited Shutdown Mode After Stuck-Bus Timer Expired [0] = No Stuck Bus Timeout Wake-Up Fault Occurred 0 F2[2] Energy Register Overflow Fault Energy Register Overflow [1] = Energy Register Overflow Fault [0] = No Energy Overflow Fault 0 F2[1] Charge Register Overflow Fault Charge Register Overflow [1] = Charge Register Overflow Fault [0] = No Charge Overflow Fault 0 F2[0] Time Counter Register Overflow Fault Time Counter Register Overflow [1] = Time Counter Register Overflow Fault [0] = No Time Counter Overflow Fault 0 表 12.GPIO3_CTRLレジスタ (42h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 動作 GC[7] Alert Generated GPIO3が ALERT出力として構成されている場合、アラート生成時は“L”にプルダウンされ る。それ以外の場合、このビットはGPIO3に影響を与えない。このビットは、アラート生 成時、またはビットに1が書き込まれているときセットされる。ビットをクリアするには、 I2Cにより0を書き込む。 GC[6] GPIO3 Pull-Down Control GPIO3を汎用出力として制御 [1] = GPIO3 Pulls Low [0] = GPIO3 Hi-Z その他の構成の場合、このビットはGPIO3に影響を与えない。 Reserved Read Only GC[5:0] 表 13.CLK_DIVレジスタ (43h) :読み出し/ 書き込み ビット レジスタ名 デフォルト 0 0 00000b 動作 デフォルト 00100b CD[7:5] Reserved Read Only CD[4:0] Clock Divider Integer CLKINの入力クロック周波数をこの整数の4倍で除算することで、250kHzの目標システム・ クロックを生成する。 000b 2946fa 32 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 アプリケーション情報 表 14.レジスタのデータ・フォーマット:読み出し/ 書き込み ビット (7) ビット (6) ビット (5) ビット (4) ビット (3) ビット (2) ビット (1) ビット (0) ADC, Min/Max ADC, Min/Max ADC Threshold MSB レジスタ Data (11) Data (10) Data (9) Data (8) Data (7) Data (6) Data (5) Data (4) ADC, Min/Max ADC, Min/Max ADC Threshold LSB Data (3) Data (2) Data (1) Data (0) Read as 0 Read as 0 Read as 0 Read as 0 Power, Min/Max Power, Min/ Max Power Threshold MSB2 Data (23) Data (22) Data (21) Data (20) Data (19) Data (18) Data (17) Data (16) Power, Min/Max Power, Min/ Max Power Threshold MSB1 Data (15) Data (14) Data (13) Data (12) Data (11) Data (10) Data (9) Data (8) Power, Min/Max Power, Min/ Max Power Threshold LSB Data (7) Data (6) Data (5) Data (4) Data (3) Data (2) Data (1) Data (0) Time Counter, Charge, Energy MSB3 Data (31) Data (30) Data (29) Data (28) Data (27) Data (26) Data (25) Data (24) Time Counter, Charge, Energy MSB2 Data (23) Data (22) Data (21) Data (20) Data (19) Data (18) Data (17) Data (16) Time Counter, Charge, Energy MSB1 Data (15) Data (14) Data (13) Data (12) Data (11) Data (10) Data (9) Data (8) Time Counter, Charge, Energy MSB0 Data (7) Data (6) Data (5) Data (4) Data (3) Data (2) Data (1) Data (0) MFR_SPECIAL_ID MSB Data (15) Data (14) Data (13) Data (12) Data (11) Data (10) Data (9) Data (8) MFR_SPECIAL_ID LSB Data (7) Data (6) Data (5) Data (4) Data (3) Data (2) Data (1) Data (0) 表 15.タイマー・レジスタの最下位ビットあたりの時間 CA[6:5] 表 3 参照 CA[2:0] 表 3 参照 N XX 110 4098.5 11 10 01 00 Time / LSB = N • 011 4099.75 010, 101 4098.5098 001, 100 4098.5806 000 4099.3333 011 4099.7355 010, 101 4098.5097 001, 100 4098.5800 000 4099.3549 011 4099.6429 010, 101 4098.5092 001, 100 4098.5758 000 4099.2692 011 4099 010, 101 4098.5049 001, 100 4098.5397 000 4098.8571 4 •CLK _DIV fCLKIN or N • 4µs if internal clock used. 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 33 LTC2946 標準的応用例 エネルギーおよび電荷モニタ付き双方向電力モニタ (フォワード・パス) RSNS 0.2Ω VIN 2.7V TO 5.8V SENSE+ ADIN ADR1 LTC2946 R2 2k SCL SCL SDAI SDA ALERT GPIO3 VDD µP INT 3.3V GND GND R4 2k GPIO1 GPIO2 CLKIN R3 2k SDAO ADR0 ACCUMULATE R1 2k SENSE– INTVCC VDD C2 0.1µF 3.3V VOUT 0.5A 2946 TA10 GP OUTPUT CLKOUT C3 X1 33pF C4 33pF X1: ABLS-4.000MHz-B2-T POWER FOR REVERSE PATH = CODEADIN × CODEVDD TO BE PERFORMED BY µP CA[7] = 1, SEE TABLE 3 ローサイド検出による–48Vシステムの電力、電荷、エネルギー・モニタ (1.5kHz I2Cインタフェース) –48V RTN C1 1µF C2 0.1µF R6 12.1k R12 12.1k NC R1 20k R3 1k R2 20k 3.3V VEE VEE R5 681k R4 1k VDD R7 0.47k INTVCC ADR1 GPIO1 R8 0.47k R9 10k R10 10k R11 10k VDD SCL LTC2946 GPIO2 SCL SDAI CLKOUT VEE CLKIN GND SDA ADIN SDAO INT ADR0 ALERT GPIO3 SENSE – VEE –48V INPUT NC = NO CONNECT µP MOCD207M SENSE+ RSNS 0.02Ω GND 2946 TA03 MOCD207M VOUT CA[4:3] = 01, SEE TABLE 3 2946fa 34 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 標準的応用例 いずれかの電源が故障したとき、1つの光カプラを使用してガルバニック絶縁を実現し、 ブロッキング・ダイオードを使用してデータを保持する、 デュアルパワーの電荷およびエネルギー・モニタ V5VGEN RSNS1 0.02Ω VIN1 24V D1 BAT54 C1 1µF SENSE + VDD VOUT1 SENSE– R5 3.9Ω GPIO2 ADIN SDAO ADR0 SCL VIN1 R13 100k GREEN R14 4.7k GPO2A GREEN: VIN1 OK GP01A RED RED: VIN1 OVERLOAD 3.3V V5VGEN GP02A R6 1k GPIO3 C2 0.1µF V5VGEN R6 4.7k GPO1A LTC2946 GPIO1 INTVCC VIN1 R5 100k R7 1k HCPL-063L R8 0.47k R9 0.47k R10 10k R11 10k R12 10k VCC VDD SCL ADR1 µP SDAI GND CLKIN CLKOUT X1 C5 33pF GND KEEP SHORT! C6 33pF V5VGEN C4 0.22µF VIN2 48V D2 BAT54 SENSE + LTC2946 INTVCC R1 33.2k ADR1 ADIN R2 18.2k 3.3V VCC VOUT2 SDA CLKIN INT ALERT GND GND 2946 TA07 SDAI SCL V5VGEN SDAO C3 0.1µF R4 HCPL-063L 1k SENSE– VDD C4 1µF R3 1k RSNS2 0.02Ω R15 100k GPIO3 ADR0 GPIO1 GP01B GND GPIO2 GP02B CLKOUT NC GPO1B VIN2 V5VGEN R16 10k GREEN GREEN: VIN2 OK R17 100k GP02B VIN2 R18 10k RED RED: VIN2 OVERLOAD X1: ABLS-4.000MHz-B2-T GPO1A, GPO2A, GPO1B AND GPO2B ARE CONTROLLED BY MICROPROCESSOR WRITING COMMANDS TO LTC2946s VIA I2C 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 35 LTC2946 標準的応用例 200Vトランジェントを許容するためにINTVCC シャント・レギュレータを用いた–48V 過酷環境システムの電力、電荷、エネルギー・モニタ –48V RTN RSHUNT 2 × 5k IN SERIES R5 732k R12 100Ω Q1 PZTA42 D1 1N4148WS C2 1µF VDD R1 1k INTVCC ADR1 C1 1µF R4 1k R3 0.47k VEE R7 0.47k R8 0.47k R9 1k R10 1k R11 10k VCC VDD SCL LTC2946 SCL µP SDAI ADIN R6 15k R2 1k 3.3V GND GPIO1 FAN ON OUTPUT CLKIN GPIO2 TEMP MONITOR INPUT C3, 33pF SDA GND ADR0 HCPL-063L V EE 3.3V VCC SDAO X1 C4, 33pF INT CLKOUT GPIO3 SENSE – VEE –48V INPUT ALERT GND SENSE+ GND 2946 TA05 HCPL-063L VOUT RSNS 0.02Ω X1: ABLS-4.000MHz-B2-T CA[4:3] = 10, SEE TABLE 3 LTC2946を1つ使用した、メイン電源用電力、電荷、エネルギー・モニタ、および 2 次電源用電力モニタ RSNS1 0.02Ω VIN1 0V TO 100V SENSE+ VOUT1 5A SENSE– CLKOUT ADR0 GND CLKIN C2 0.1µF ACCUMULATE LTC2946 R1 2k NC R3 2k VDD SCL SCL SDA ALERT 3.3V INT R4 2k VDD GPIO1 INTVCC µP SDAO GPIO3 GPIO2 R2 2k SDAI ADR1 VIN2 2.7V TO 5.8V 3.3V GND GP OUTPUT 2946 TA06 ADIN RSNS 0.25Ω VOUT2 0.5A (8-BIT) CA[7] = 1, SEE TABLE 3 POWER FOR SECONDARY SUPPLY = CODEADIN × CODEVDD. TO BE PERFORMED BY µP 2946fa 36 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 標準的応用例 6V ∼ 300V のハイサイド電力、電荷、およびエネルギー・モニタ RSNS 0.02Ω VIN SENSE + VDD Z1* 5.1V C1 0.1µF R1 5.1k VOUT 3.3V SENSE– C2 1µF INTVCC R4 2k LTC2946-1 GPIO1 SCL GPIO2 SDAI FGND R3 2k R9 1k R10 1k VCC VDD µP SDA GND ACPL-064L CLKOUT FGND 3.3V VCC ADR1 M2 BS170 SDAO ADR0 CLKIN R8 0.47k SCL ADIN R2 750k R7 0.47k INT ALERT GPIO3 GND GND GND 2946 TA07 ACPL-064L FGND Q1 2N3904 M3 BSP135 R5 10k R11 100Ω Q2 MMBT6520L R6 10k M1 BSP135 Q3 2N3904 CA[7] = 1, CA[4:3] = 10, SEE TABLE 3 * DDZ9689, DIODES, INC. 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 37 LTC2946 標準的応用例 12V、50A 電力、電荷、およびエネルギー・モニタ RSNS 0.002Ω, 5W VIN 12V SENSE+ VOUT 50A SENSE– VDD R3 2k VDD SCL ADR1 SDAI SDA LTC2946 µP SDAO ALERT GPIO3 INT 3.3V GND V+ V+ OUT DIVA LTC6930-8.00 DIVB R2 2k SCL ADR0 C3 0.22µF R1 2k VADIN ADIN INTVCC C2 0.1µF ACCUMULATE 3.3V GPIO2 GPIO1 CLKIN CLKOUT R4 2k GND 2946 TA08 GP OUTPUT NC DIVC GND GND –4V ∼ –500V の広範囲負電源の電力、電荷、エネルギー・モニタ (10kHz I2Cインタフェース) RTN M1 BSP135 R5 750k R13 10k R4 1k Z1 4.7V CLKOUT R6 750k R1 2k R3 1k VDD 3.3V C1 0.1µF R2 2k VEE R7 0.47k R8 0.47k R9 10k R10 10k R11 10k VDD SCL GPIO1 LTC2946 GPIO2 SCL SDAI µP ADIN VEE CLKIN MOCD207M GND R12 6.04k SDA ADR1 SDAO INT ADR0 C2 0.1µF ALERT GPIO3 INTVCC SENSE – SENSE+ VEE RSNS 0.02Ω GND 2946 TA09 MOCD207M VOUT CA[4:3] = 10, SEE TABLE 3 2946fa 38 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 パッケージ 最新のパッケージ図面については、http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/を参照してください。 DE Package 16-Lead Plastic DFN (4mm × 3mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1732 Rev Ø) 0.70 ±0.05 3.30 ±0.05 3.60 ±0.05 2.20 ±0.05 1.70 ±0.05 PACKAGE OUTLINE 0.25 ±0.05 0.45 BSC 3.15 REF RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS APPLY SOLDER MASK TO AREAS THAT ARE NOT SOLDERED 4.00 ±0.10 (2 SIDES) R = 0.05 TYP 9 R = 0.115 TYP 0.40 ±0.10 16 3.30 ±0.10 3.00 ±0.10 (2 SIDES) 1.70 ±0.10 PIN 1 NOTCH R = 0.20 OR 0.35 × 45° CHAMFER PIN 1 TOP MARK (SEE NOTE 6) (DE16) DFN 0806 REV Ø 8 0.200 REF 1 0.23 ±0.05 0.45 BSC 0.75 ±0.05 3.15 REF 0.00 – 0.05 BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD NOTE: 1. 図は JEDEC パッケージ外形 MO-229 のバージョンのバリエーション (WGED-3) として提案 2. 図は実寸とは異なる 3. すべての寸法はミリメートル 4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない モールドのバリは (もしあれば)各サイドで 0.15mm を超えないこと 5. 露出パッドは半田メッキとする 6. 網掛けの部分はパッケージの上面と底面のピン 1 の位置の参考に過ぎない 2946fa 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 39 LTC2946 パッケージ 最新のパッケージ図面については、http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/を参照してください。 MS Package 16-Lead Plastic MSOP (Reference LTC DWG # 05-08-1669 Rev A) 0.889 ±0.127 (.035 ±.005) 5.10 (.201) MIN 3.20 – 3.45 (.126 – .136) 4.039 ±0.102 (.159 ±.004) (NOTE 3) 0.50 (.0197) BSC 0.305 ±0.038 (.0120 ±.0015) TYP 16151413121110 9 RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT 0.254 (.010) DETAIL “A” 3.00 ±0.102 (.118 ±.004) (NOTE 4) 4.90 ±0.152 (.193 ±.006) 0° – 6° TYP 0.280 ±0.076 (.011 ±.003) REF GAUGE PLANE 0.53 ±0.152 (.021 ±.006) DETAIL “A” 0.18 (.007) SEATING PLANE NOTE: 1.10 (.043) MAX 0.17 – 0.27 (.007 – .011) TYP 1234567 8 0.50 (.0197) BSC 0.86 (.034) REF 0.1016 ±0.0508 (.004 ±.002) MSOP (MS16) 0213 REV A 1. 寸法はミリメートル/(インチ) 2. 図は実寸とは異なる 3. 寸法にはモールドのバリ、突出部、 またはゲートのバリを含まない モールドのバリ、突出部、 またはゲートのバリは、各サイドで0.152mm (0.006") を超えないこと 4. 寸法には、 リード間のバリまたは突出部を含まない リード間のバリまたは突出部は、各サイドで0.152mm(0.006") を超えないこと 5. リードの平坦度(成形後のリードの底面) は最大0.102mm(0.004") であること 2946fa 40 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LTC2946 改訂履歴 REV 日付 A 3/15 概要 標準的応用例のグラフのY 軸を変更。 ISENSE(LO)– の条件を修正。 RSHUNT の式を修正。 ページ番号 1 4 16 2946fa リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は 一切負いません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料は あくまでも参考資料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。 41 LTC2946 標準的応用例 レール・トゥ・レールの電力、電荷、およびエネルギー・モニタ RSNS 0.02Ω VIN 0V TO 100V SENSE+ 2.7V TO 5.8V SENSE– R1 2k VADIN ADIN VDD R2 2k R3 2k VDD INTVCC SCL SCL ADR1 SDAI SDA C2 0.1µF LTC2946 µP SDAO ALERT GPIO3 ADR0 3.3V GND ACCUMULATE 3.3V VOUT R4 2k GPIO2 GPIO1 CLKIN CLKOUT X1 C3 33pF C4 33pF INT GND 2946 TA02 GP OUTPUT X1: ABLS-4.000MHz-B2-T 関連製品 製品番号 説明 注釈 LT 2940 電力および電流モニタ 4 象限乗算、 5%の電力精度、4V ∼ 80V 動作 LTC2941 I2C バッテリ・ガスゲージ 2.7V ∼ 5.5V 動作、1%の電荷精度 LTC2942 I C バッテリ・ガスゲージ 2.7V ∼ 5.5V 動作、1%の電荷、電圧、および温度 LTC2943 高電圧バッテリ・ガスゲージ 3.6V ∼ 20V 動作、1%の電荷、電圧、電流、および温度 LTC2945 範囲の広いI2C 電力モニタ 0V ∼ 80V 動作、12ビットADC、 0.75% TUE LTC2990 I Cインタフェース搭載のクワッド温度、電圧、電流モニタ 3V ∼ 5.5V 動作、14ビットADC LTC4150 クーロン・カウンタ/ バッテリ・ガスゲージ 2.7V ∼ 8.5V 動作、電圧から周波数へのコンバータ LTC4151 I2C 制御の高電圧電流および電圧モニタ 7V ∼ 80V 動作、12ビット分解能、 1.25% TUE LTC4215 I Cモニタ機能付き、シングル・チャネル・ホット・ スワップ™・コントローラ 8ビットADC、電流制限および突入電流を調整可能、 2.9V ∼ 15V 動作 LTC4222 I2Cモニタ機能付き、デュアル・チャネル・ホット・スワップ・ 10ビットADC、電流制限および突入電流を調整可能、 コントローラ 2.9V ∼ 29V 動作 LTC4260 I2Cモニタ機能付き、正の高電圧ホット・スワップ・ コントローラ 8ビットADC、電流制限および突入電流を調整可能、 8.5V ∼ 80V 動作 LTC4261 I2Cモニタ機能付き、負の高電圧ホット・スワップ・ コントローラ 10ビットADC、フロート・トポロジー、突入電流を調整可能 ® 2 2 2 2946fa 42 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 03-5226-7291 ● FAX 03-5226-0268 ● www.linear-tech.co.jp/LTC2946 LT 0315 REV A • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2014