LTM4618 トラッキング機能と周波数同期 を備えた 6A DC/DC µModule レギュレータ 特長 n n n n n n n n n n n n n n 概要 完全なスタンドアロン電源 広い入力電圧範囲：4.5V∼26.5V 標準6AのDC出力電流、8Aのピーク出力電流 出力電圧：0.8V∼5V 出力電圧トラッキング 最大 1.75%の全DC誤差 電流モード制御/高速過渡応答 フェーズロック可能な固定周波数：250kHz∼780kHz 周波数同期機能を搭載 選択可能なBurst Mode®動作 パワーグッド電圧インジケータ 出力過電圧保護 出力電流フォールドバック制限 9mm⊠15mm⊠4.32mm LGA パッケージ LTM®4618は9mm╳15mm╳4.32mm LGAパッケージの6A出 力スイッチング・モードD C/D C電源で、スイッチング・コント ローラ、パワーFET、インダクタの他、すべてのサポート部品を パッケージに搭載しています。LTM4618は4.5V∼26.5Vの入力 電圧で動作し、出力電圧は1本の外付け抵抗を使用して0.8V ∼5Vの範囲で設定できます。高効率設計により、6Aの連続 電流（ピーク電流は8A）を供給します。必要なのは、数個の 入力コンデンサと出力コンデンサのみです。 高いスイッチング周波数と電流モード・アーキテクチャにより、 安定性を損なうことなく、入力負荷の変動に対する高速過渡 応答が可能です。このデバイスは、周波数同期に加えて、電源 レールのシーケンス制御のための出力電圧トラッキングをサ ポートしています。軽負荷時にはBurst Mode動作とパルス・ス キップ・モードのいずれかを選択できます。 フォールト保護機能には、過電圧保護、過電流保護、および 短絡保護用のフォールドバック電流制限などがあります。 アプリケーション n n n n n n n テレコムおよびネットワーク機器 サーバ ストレージ・カード ATCAカード 産業用機器 ポイントオブロード・レギュレーション 医療システム LTM4618は鉛フリーで、RoHSに準拠しています。 L、LT、LTC、LTM、Linear Technology、Linear のロゴ、Burst Mode および µModule はリニ アテクノロジー社の登録商標です。LTpowerCAD はリニアテクノロジー社の商標です。他の 全ての商標はそれぞれの所有者に所有権があります。 標準的応用例 入力が6V∼26.5Vの2.5V/6A DC/DCパワーµModule® 効率および電力損失と負荷電流 95 3.0 EFFICIENCY 2.5 CIN MODE/PLLIN INTVCC EXTVCC VIN FREQ COMP TK/SS 0.1µF LTM4618 RUN VOUT PGOOD SGND COUT VFB 28.7k VOUT 2.5V/6A 2.0 85 1.5 80 1.0 POWER LOSS (W) VIN 6V to 26.5V EFFICIENCY (%) 90 POWER LOSS PGND 4618 TA01 75 70 12VIN TO 2.5VOUT 24VIN TO 2.5VOUT 0 1 2 4 3 LOAD CURRENT (A) 5 6 0.5 0 4618 TA01b 4618fa 1 LTM4618 絶対最大定格 ピン配置 （Note 1） VIN、SW .........................................................................–0.3V～28V INTVCC、RUN、EXTVCC、PGOOD .......................................–0.3V～6V COMP、VFB ...................................................................–0.3V～2.7V MODE/PLLIN、TK/SS、 FREQ ........................................................................–0.3V～INTVCC VOUT .................................................................................. 0.8V～5V 内部動作温度範囲（Note 2）................................... –40°C～125°C 保存温度範囲...........................................................–55°C～125°C ピーク・パッケージ・ボディ温度............................................ 250°C TOP VIEW SW 7 VIN 6 PGND 5 EXTVCC SGND/PGND MODE/ PLLIN FREQ RUN 4 3 VOUT 2 1 A B C D E F G H J K L M INTVCC TK/SS COMP VFB PGOOD LGA PACKAGE 84-LEAD (15mm × 9mm × 4.32mm) ΘJA = 16°C/W, ΘJCtop = 15°C/W, ΘJCbottom = 4°C/W, WEIGHT = 2.3g, θJB + θBA = 16°C/W, θBA = BOARD-TO-AMBIENT RESISTANCE, θ VALUES DEFINED PER JESD51-12 発注情報 無鉛仕上げ 製品マーキング* パッケージ 温度範囲 LTM4618EV#PBF LTM4618V 84-Lead (15mm × 9mm × 4.32mm) LGA –40°C to 125°C LTM4618IV#PBF LTM4618V 84-Lead (15mm × 9mm × 4.32mm) LGA –40°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。*温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。 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。 この製品はトレイでのみ供給されます。詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/packaging/ をご覧下さい。 電気的特性 l は全内部動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA＝25℃（Note 2）、VIN = 12V、 「標準的応用例」 の図21による。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VIN(DC) Input DC Voltage (Note 5) VOUT(DC) Output Voltage Total Variation with Line and Load CIN = 10µF ×2, RFB = 28.0kΩ COUT = 100µF ×3 X7R Ceramic MODE/PLLIN = 0V, VFREQ = 2.4V VIN = 6V to 26.5V, IOUT = 0A to 6A (Note 4) 入力の仕様 VIN(UVLO) Undervoltage Lockout Thresholds IINRUSH(VIN) Input Inrush Current at Start-Up VINTVCC Rising VINTVCC Falling IOUT = 0A, CIN = 10µF ×2, COUT = 100µF ×3 VOUT = 2.5V VIN = 12V VIN = 26.5V MIN TYP MAX UNITS 26.5 V l 4.5 l 2.476 2.52 2.557 V 2.00 1.85 2.20 2.00 2.35 2.15 V V 0.3 0.2 A A 4618fa 2 LTM4618 電気的特性 l は全内部動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA＝25℃（Note 2）、VIN = 12V、 「標準的応用例」 の図21による。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN IQ(VIN) Input Supply Bias Current VIN = 12V, VOUT = 2.5V, IOUT = 0A VIN = 26.5V, VOUT = 2.5V, IOUT = 0A Shutdown, RUN = 0, VIN = 26.5V 26 20 80 IS(VIN) Input Supply Current VIN = 12V, VOUT = 2.5V, IOUT = 6A VIN = 26.5V, VOUT = 2.5V, IOUT = 6A 1.430 0.675 INTVCC Internal VCC Voltage VIN = 12V, VRUN > 2V, No Load VEXTVCC EXTVCC Switchover Voltage EXTVCC Ramping Positive VLDO External EXTVCC Voltage Drop INTVCC = 20mA, VEXTVCC = 5V VEXTVCC Hysteresis EXTVCC Hysteresis l TYP 4.8 5 4.5 4.7 50 MAX UNITS mA mA µA A A 5.2 V V 100 200 mV mV 出力の仕様 IOUT(DC) Output Continuous Current Range VIN = 12V, VOUT = 2.5V (Note 4) ΔVOUT(LINE) VOUT Line Regulation Accuracy VOUT = 2.5V, VIN from 6V to 26.5V IOUT = 0A ΔVOUT(LOAD) VOUT Load Regulation Accuracy VIN = 12V, VOUT = 2.5V, 0 to 6A (Note 4) VOUT(AC) Output Ripple Voltage IOUT = 0A, COUT = 100µF ×3 X5R Ceramic VIN = 12V, VOUT = 2.5V VIN = 26.5V, VOUT = 2.5V 10 12 mV mV fS Output Ripple Voltage Frequency IOUT = 2A, VIN = 12V, VOUT = 2.5V, VFREQ = INTVCC 780 kHz ΔVOUT(START) Turn-On Overshoot COUT = 100µF ×3 X5R Ceramic VOUT = 2.5V, IOUT = 0A VIN = 12V VIN = 26.5V 20 20 mV mV 0.75 0.70 ms ms tSTART Turn-On Time 0 6 A l 0.02 0.04 %/V l 0.3 0.6 % COUT = 100µF ×3 X5R Ceramic, VOUT = 2.5V, IOUT = 0A, TK/SS Capacitor = 0.01µF VIN = 12V VIN = 26.5V ΔVOUTLS Peak Deviation for Dynamic Load Load: 0% to 50% of Full Load COUT = 100µF ×3 X5R Ceramic, VOUT = 2.5V VIN = 12V 15 mV tSETTLE Settling Time for Dynamic Load Step Load: 0% to 50% of Full Load COUT = 100µF ×3 X5R Ceramic, VOUT = 2.5V VIN = 12V 10 µs 11 11 A A Output Current Limit COUT = 100µF ×3 X5R Ceramic VIN = 6V, VOUT = 2.5V VIN = 26.5V, VOUT = 2.5V VFB Error Amplifier Feedback Voltage IOUT = 0A, VOUT = 2.5V IFB Error Amplifier Feedback Current (Note 3) VOVL Feedback Voltage Lockout ITK/SS IOUT(PK) 制御セクション 0.792 0.788 0.8 0.8 Measured at VFB 0.84 Soft-Start Charge Current VTK/SS = 0V 0.9 1.3 DFMAX Maximum Duty Factor In Dropout (Note 3) 97 % tON(MIN) Minimum On-Time (Note 3) 90 ns fNOM Nominal Frequency VFREQ = 1.2V 450 500 550 kHz fLOW Lowest Frequency VFREQ = 0V 210 250 290 kHz l 0.808 0.808 V V –10 –50 nA 0.86 0.88 V 1.7 µA 4618fa 3 LTM4618 電気的特性 l は全内部動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA＝25℃（Note 2）、VIN = 12V、 「標準的応用例」 の図21による。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS fHIGH Highest Frequency VFREQ ≥ 2.4V, INTVCC 700 780 860 kHz VIH(MODE/PLLIN) Synchronous Clock High Level VIL(MODE/PLLIN) Synchronous Clock Low Level RMODE/PLLIN MODE/PLLIN Input Resistance IFREQ FREQ Pin Sinking Current Sourcing Current fMODE/PLLIN > fOSC fMODE/PLLIN < fOSC VRUN RUN Pin On Threshold RUN Rising VRUN Hysteresis RUN Pin Hysteresis RFBHI Resistor Between VOUT and VFB Pins 2.0 V 0.8 V 250 kΩ –13 13 µA µA 1.1 1.22 1.35 V 60.1 60.4 60.7 kΩ 0.1 0.3 V ±2 µA –10 10 % % 120 mV PGOOD出力 VPGL PGOOD Voltage Low IPGOOD = 2mA IPGOOD PGOOD Leakage Current VPGOOD = 5V VPG PGOOD Trip Level VFB with Respect to Set Regulated Voltage VFB Ramping Negative VFB Ramping Positive 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 響を与える可能性がある。 Note 2：LTM4618 は TJ が TA にほぼ等しいパルス負荷条件でテストされる。LTM4618E は 0℃ ～ 125℃の内部動作温度範囲で性能仕様に適合することが保証されている。–40℃～ 125℃ の全内部動作温度範囲での仕様は、設計、特性評価および統計学的なプロセス・コントロー ルとの相関で確認されている。LTM4618I は全内部動作温度範囲で性能仕様に適合すること –5 5 –7.5 7.5 が保証されている。これらの仕様を満たす最大周囲温度は、基板レイアウト、パッケージの 定格熱抵抗および他の環境要因と関連した特定の動作条件によって決まることに注意。 Note 3：ウェハ・レベルでのみ全数テストされる。 Note 4：異なる VIN、VOUT および TA の「出力電流のディレーティング」曲線を参照。 Note 5：6V 未満の入力電圧では、VIN、INTVCC および EXTVCC を一緒に接続する。LTM4618 は 5V 入力で動作するが、VIN、INTVCC および EXTVCC を一緒に接続する必要がある。 4618fa 4 LTM4618 標準的性能特性 12VINでの効率と負荷電流（CCM） 95 90 90 EFFICIENCY (%) 95 EFFICIENCY (%) 100 85 80 5V TO 0.8VOUT 5V TO 1.2VOUT 5V TO 1.5VOUT 5V TO 2.5VOUT 5V TO 3.3VOUT 75 70 0 1 2 4 3 LOAD CURRENT (A) 90 85 80 12V TO 1.2VOUT 12V TO 1.5VOUT 12V TO 2.5VOUT 12V TO 3.3VOUT 12V TO 5VOUT 75 5 6 70 0 1 2 4 3 LOAD CURRENT (A) 4618 G01 100 24VINでの効率と負荷電流（CCM） 95 EFFICIENCY (%) 5VINでの効率と負荷電流（CCM） 100 5 85 80 75 6 70 24V TO 2.5VOUT 24V TO 3.3VOUT 24V TO 5VOUT 0 1 3 2 4 LOAD CURRENT (A) 4618 G02 異なるモード設定での効率と 負荷電流（12Vから3.3V） 5 6 4618 G03 1.2V過渡応答 1.5V過渡応答 VIN = 12V 90 VOUT = 3.3V EFFICIENCY (%) 80 70 60 50 IOUT 1A/DIV IOUT 1A/DIV VOUT 50mV/DIV VOUT 50mV/DIV 40 4618 G05 30 20 BURST PULSE SKIP CCM 10 0 0.01 0.1 LOAD CURRENT (A) 4618 G06 50µs/DIV VIN = 12V AND VOUT = 1.2V AT 3A/µs LOAD STEP COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 100µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 220µF SANYO POSCAP 50µs/DIV VIN = 12V AND VOUT = 1.5V AT 3A/µs LOAD STEP COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 100µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 220µF SANYO POSCAP 3.3V過渡応答 5V過渡応答 1 4618 G04 2.5V過渡応答 IOUT 1A/DIV IOUT 1A/DIV IOUT 1A/DIV VOUT 50mV/DIV VOUT 50mV/DIV VOUT 100mV/DIV 4618 G07 50µs/DIV VIN = 12V AND VOUT = 2.5V AT 3A/µs LOAD STEP COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 100µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 220µF SANYO POSCAP 4618 G08 50µs/DIV VIN = 12V AND VOUT = 3.3V AT 3A/µs LOAD STEP COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 100µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 220µF SANYO POSCAP 4618 G09 50µs/DIV VIN = 12V AND VOUT = 5V AT 3A/µs LOAD STEP COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 100µF 6.3V CERAMIC CAPACITOR 1× 220µF SANYO POSCAP 4618fa 5 LTM4618 標準的性能特性 スタートアップ、IOUT = 0A スタートアップ、IOUT = 6A VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV IIN 0.2A/DIV IIN 0.5A/DIV 20ms/DIV VIN = 12V AND VOUT = 2.5V COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC, 1× 100µF 6.3V CERAMIC AND 1× 220µF SANYO POSCAP CSOFT-START = 0.1µF 4618 G10 20ms/DIV VIN = 12V AND VOUT = 2.5V COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC, 1× 100µF 6.3V CERAMIC AND 1× 220µF SANYO POSCAP CSOFT-START = 0.1µF 短絡保護、IOUT = 0A 短絡保護、IOUT = 6A VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV IIN 1A/DIV IIN 1A/DIV 100µs/DIV VIN = 12V AND VOUT = 2.5V COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC, 1× 100µF 6.3V CERAMIC AND 1× 220µF SANYO POSCAP 4618 G11 4618 G12 100µs/DIV VIN = 12V AND VOUT = 2.5V COUT = 2× 22µF 6.3V CERAMIC, 1× 100µF 6.3V CERAMIC AND 1× 220µF SANYO POSCAP 4618 G13 4618fa 6 LTM4618 ピン機能 と、出力がシャットダウンします。RUNピンには1µAのプルアッ プ電流源が備わっており、この電流源は、RU Nピンの電圧が 1.5Vに達してさらに上に追従するにつれ、10µAまで増加しま す。したがて、通常動作ではこのピンをフロート状態のままに することができます。このピンには最大6Vを印加することが できます。U V LO機能では分圧器を使うことができます。 「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。 NC（A1）：NC。フロート状態のままにします。 FREQ（A2） ：周波数選択ピン。内部ローパス・フィルタがこのピン に接続されています。このピンからSGNDへの電圧により周波 数を選択することができます。設定用抵抗分割器を使って動 作周波数を設定することができます。提案されている動作周 波数範囲は400k H z∼780k H zですが、必要な構成を実現す るために、インダクタのリップル電流を評価した後で250kHzと いう低い動作周波数を設定することも可能です。 「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。 S GND（B3、C2およびC3）：信号グランド・ピン。全てのアナ ログ回路と低電力回路のリターン・グランド・パス。1箇所で P G N Dに接続します。詳細については「アプリケーション情 報」を参照してください。 MODE/PLLIN（A3）：モードの選択または外部同期用ピン。こ のピンをI N T V C Cに接続すると、パルス・スキップ・モードが イネーブルされます。このピンを L に接続すると、強制連続 モード動作がイネーブルされます。このピンをフロートさせる と、Burst Mode動作がイネーブルされます。ピンにクロックを 与えると、コントローラは強制連続モードの動作に強制され、 内部発振器に同期します。クロックを同期させる場合、設定 用DC電圧を取り去る必要があります。 COMP（C1）：電流制御スレッショルドおよびエラーアンプの 補償点。モジュールはほとんどの入力/出力電圧範囲に対して 内部で補償されています。 EXTV CC（C4）：外部電圧入力。内部INTVCC LDOを迂回し て、内部回路とMOSFETドライバに電力を供給します。5V電 源を利用できれば、内部LDOがディスエーブルされ、特に入 力電圧が高いとき電力損失が減少します。 「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。 P GND（バンク2：A4、B4、D4∼D7、E1∼E7、F1∼F7、G1∼ G7、H1∼H7、J5∼J7、K5、K7、L5∼L7、M5∼M7）：入力リ ターンと出力リターンの両方の電源グランド・ピン。 V IN（バンク1：A5∼A7、B5∼B7、C5∼C7）：電源入力ピン。 これらのピンとPGN Dピンの間に入力電圧を与えます。入力 デカップリング・コンデンサはV I NピンとPGN Dピンの間に直 接配置することを推奨します。 V F B（D1）：エラーアンプの負入力。このピンは内部で60.4k Ω の精密抵抗を介してV OU Tに接続されています。V F Bピンと SGN Dピンの間に抵抗を追加して、異なった出力電圧をプロ グラムすることができます。詳細については「アプリケーション 情報」を参照してください。 T K/S S（B1）：出力電圧トラッキングおよびソフトスタート・ピ ン。1.3µAの内部ソフトスタート電流がソフトスタート・コンデ ンサを充電します。 「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。 P GOOD（D2）：出力電圧パワーグッド・インジケータ。オープ ン・ドレインのロジック出力で、出力電圧がレギュレーション・ ポイントの 7.5%以内にないと、グランドに引き下げられま す。 RUN（B2）：実行制御ピン。このピンの電圧が1.35Vを超える とモジュールがオンします。このピンを1.1Vより下に強制する INT V C C（D3）：内部5Vレギュレータの出力。このピンは5V内 部レギュレータのデカップリングを追加するために使います。 7 BANK 2 PGND BANK 1 VIN 6 SW 5 SGND/PGND 4 3 CNTRL BANK 3 VOUT 2 1 A B C D E F G H J K L M 4618fa 7 LTM4618 ピン機能 V OUT（バンク3：J1∼J4、K1∼K4、L1∼L4、M1∼M4）：電源 の出力ピン。これらのピンとPGN Dピンの間に出力負荷を接 続します。出力デカップリング・コンデンサはこれらのピンと PGNDピンの間に直接配置することを推奨します。 SW（K6）：回路のスイッチング・ノード。このピンはスイッチン グ周波数をチェックするのに使われます。このピンはフロー ト状態のままにします。抵抗-コンデンサのスナバをSWから PGNDに接続して、スイッチング・ノードの高周波リンギングを 除去することができます。 「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。 簡略ブロック図 ≤6V VIN TIE VIN, INTVCC AND EXTVCC TOGETHER INTERNAL FILTER + 1.5µF EXTVCC INTVCC MODE/PLLIN VIN 4.5V TO 26.5V CIN PGND SW M1 1.5µH TK/SS CSS POWER CONTROL RUN PGOOD COMP M2 + 10µF VOUT 2.5V/6A COUT PGND INTVCC INTERNAL COMP 60.4k FREQ VFB RFB 28k INTERNAL FILTER SGND 4618 F01 図1．LTM4618の簡略ブロック図 デカップリングの要件 TA = 25℃。図1の構成設定を使用。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS CIN External Input Capacitor Requirement (VIN = 4.5V to 26.5V, VOUT = 2.5V) IOUT = 6A COUT External Output Capacitor Requirement (VIN = 4.5V to 26.5V, VOUT = 2.5V) IOUT = 6A MIN TYP 10 MAX UNITS µF 200 µF 4618fa 8 LTM4618 動作 電源モジュールの概要 LTM4606はスタンドアロン非絶縁型スイッチング・モードDC/ D C電源です。入力と出力にわずかの外部コンデンサを使っ て、最大6AのDC電流出力を供給することができます。このモ ジュールは、4.5V∼26.5Vの入力電圧から、外付け抵抗によっ てプログラム可能な0.8VDC∼5.0VDCの精密に安定化された 出力電圧を供給します。標準的応用回路を図21に示します。 6V以下の入力の場合、V I N、I NTVCCおよびEXTVCCを一緒 に接続します。 LT M4618は固定周波数電流モード・レギュレータと高速ス イッチング・スピードの内蔵パワーMOSFETデバイスを一体化 しています。標準スイッチング周波数は750kHzです。 電流モード制御と内部帰還ループ補償により、広い範囲の出 力コンデンサで（全てがセラミックの出力コンデンサであって も）、LT M4618モジュールは十分な安定性のマージンと十分 な過渡性能を備えています。 電流モード制御により、各サイクルごとの高速電流制限およ び短絡状態での電流フォールドバックが実現されます。RU N ピンを1.1Vより下にすると、両方のMOSFETをオフしてコント ローラをシャットダウン状態に強制します。TK/SSピンは、起 動時の出力電圧のランプと電圧トラッキングをプログラムする のに使うことができます。 「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。 LT M4618は全ての動作条件で安定するように内部で補償さ れています。LTpowerCAD TMが過渡と安定性の解析のため に提供されています。V F Bピンはグランドに接続された1個の 外部抵抗を使って出力電圧をプログラムするのに使います。 同期制御を使ってマルチフェーズ動作を簡単に採用すること ができます。 MODE/PLLINピンを使って選択可能なBurst Mode動作また はパルス・スキップ動作により、軽負荷でも高い効率を達成す ることができます。 「標準的性能特性」のセクションに軽負荷 動作での効率のグラフが与えられています。 4618fa 9 LTM4618 アプリケーション情報 LT M4618の標準的応用回路を図21に示します。外付け部品 の選択は主に最大負荷電流と出力電圧によって決まります。 VIN から VOUT への降圧比 与えられた入力電圧にしたがって、実現可能なV I NからVOUT への最大降圧比には制約があります。制約の1つは最小オン 時間tON(MIN)です。これはLTM4618が動作可能な最小時間で す。この動作オン時間が下の式に示されている最小オン時間 より大きいことを確認してください。電流の制限については、 このデータシートの「熱に関する検討事項と出力電流のディ レーティング」のセクションを参照してください。t ON(MI N)は約 90nsなので、ガードバンドを与えて110nsとします。 V tON(MIN) < OUT VIN • ƒ LTM4618モジュールは低ACインピーダンスのDCソースに接 続します。1個の1.5µFの入力セラミック・コンデンサがモジュー ル内に含まれています。追加の入力コンデンサは最大6Aレベ ルの大きな負荷ステップが必要な場合にだけ必要です。さら に大きな入力バルク容量には、47µF∼100µFの表面実装アル ミ電解バルク・コンデンサを使うことができます。このバルク 入力コンデンサは、長い誘導性のリード、トレースまたはソー スの容量不足によって入力のソース・インピーダンスが損なわ れる場合にだけ必要です。低インピーダンスのパワー・プレー ンが使われる場合、この47µFコンデンサは不要です。 降圧コンバータの場合、スイッチングのデューティ・サイクルは 次のように推定することができます。 D= 出力電圧のプログラミング PW Mコントローラには0.8Vの内部リファレンス電圧が備わっ ています。ブロック図に示されているように、60.4kの内部帰 還抵抗がVOUTピンをV FBピンに接続しています。V FBピンか らSGNDに抵抗R FBを追加して出力電圧を設定します。 VOUT = 0.8V • 入力コンデンサ 60.4k + RFB RFB 表1．VFB抵抗と様々な出力電圧 VOUT (V) 0.8 1 1.2 1.5 1.8 2.5 3.3 5 RFB (kΩ) Open 243 121 69.8 48.7 28.7 19.1 11.5 VOUT VIN インダクタの電流リップルを考慮しないと、入力コンデンサの RMS電流は次のように推定することができます。 ICIN(RMS) = IOUT(MAX) η • D • (1– D) 上の式で、ηは電源モジュールの推定効率です。1個の10µFセ ラミック入力コンデンサの標準的RMSリップル電流定格は2A なので、ワーストケースで6Aの最大電流でのRMS入力電流は 約3Aです。低インダクタンスのプレーンを使ってデバイスに給 電する場合、6A負荷の出力には2個の10µFセラミック・コンデ ンサで十分で、外部の入力バルク・コンデンサは不要です。複 数のLTM4618パワー・モジュールを位相をずらして並列に接 続することにより、入力のR MSリップル電流をキャンセルする ことができるので、入力コンデンサの使用個数を減らすこと ができます。詳細は「アプリケーションノート77」で説明されて います。 4618fa 10 LTM4618 アプリケーション情報 LT M4618は低出力電圧リップル・ノイズ用に設計されていま す。C OU Tとして定義されているバルク出力コンデンサは、出 力電圧リップルと過渡の要件を満たすのに十分低い等価直 列抵抗（ESR）のものを選択します。C OUTには低ESRのタン タル・コンデンサ、低ESRのポリマー・コンデンサまたはセラ ミック・コンデンサを使うことができます。標準的出力容量は 100µF∼300µFです。出力リップルや動的過渡スパイクをさら に減らす必要がある場合、システム設計者が出力フィルタの 追加を要求するかもしれません。異なる出力電圧と、3A/µsの 過渡での電圧の垂下やオーバーシュートを最小に抑えるため の出力コンデンサの一覧を表4に示します。表は過渡性能を 最適化する合計等価ESRと合計バルク容量の最適値を与え ます。表4のマトリックスでは安定性の判定基準が考慮されて おり、リニアテクノロジーからµModule Power Design Toolが安 定性の解析のために提供されています。 マルチフェーズ動作は 位相数の関数として実効出力リップルを減少させます。 「アプ リケーションノート77」ではこのノイズの減少と出力リップル電 流のキャンセルについて説明されていますが、出力容量を安 定性と過渡応答の関数として注意深く検討します。リニアテク ノロジーのµModule Power Design Toolは、位相のN倍の増加 に伴う出力リップルの減少を計算することができます。 モードの選択とフェーズロック・ループ LT M4618は、高効率Bu rst Mode動作、固定周波数パルス･ スキップ動作、または強制連続導通モードに入るようにイ ネーブルすることができます。強制連続動作を選択するに は、MODE/PLLI Nピンをグランドに接続します。パルス・ス キップ・モード動作を選択するには、MODE/PLLI Nピンを INTVCCに接続します。Burst Mode動作を選択するには、この ピンをフロートさせます。 LTM4618にはフェーズロック・ループ（PLL）が備わっており、 MODE/PLLINピンに接続された外部クロック・ソースに内部 発振器を同期させることができます。レギュレータのRU Nピ ンがイネーブルされる前に、外部クロックを与える必要があり ます。 周波数の選択 LT M4618のコントローラのスイッチング周波数はD C電圧を 使って選択することができます。MODE/PLLINピンが外部ク ロック・ソースによってドライブされない場合、図21に示され ているように抵抗分割器を接続することにより、FREQピンを 使ってコントローラの動作周波数を250k Hz∼780k Hzにプロ グラムすることができます。400k Hzより低い周波数で動作す る際は、インダクタのリップル電流が妥当な値になるようにし てください。標準的周波数は750k H zです。ただし、最小オン 時間に達する場合、ターンオン時間を増やすため、低い周波 数に設定する必要があります。そうしないと、かなりのパルス・ スキップが生じ、それに応じてリップル電流と電圧リップルが 大きくなる可能性があります。 900 800 SWITCHING FREQUENCY (kHz) 出力コンデンサ 700 600 500 400 300 200 100 0 0 0.5 1 1.5 FREQ PIN VOLTAGE (V) 2 2.5 4618 F03 図3． スイッチング周波数とFREQピンの 電圧の関係 周波数同期 MODE/PLLINピンによりLTM4618を外部クロック（250kHz∼ 780k Hz）に同期させることができ、内部フェーズロック・ルー プによってLTM4618は入力クロックの位相にもロックすること ができます。400k Hzより低い周波数で動作する際は、インダ クタのリップル電流が妥当な値になるようにしてください。イン ダクタのリップル電流が負荷電流の50%を超えないことを推奨 します。FREQピンにはPLLの内部ループ・フィルタが備わって います。RU Nピンがイネーブルされる前に、外部クロックを与 える必要があります。LTM4618のINTVCCからクロック・ソース に給電しているアプリケーションでは、クロック・ソースのため にI NTVCCをアクティブにするために、RU Nピンをイネーブル する必要があります。この状況では（図22を参照）、TK/SSピ ンに約0.22µFのコンデンサを使って、100msかけてレギュレー タをソフトスタートすることができます。これにより、レギュレー タのインダクタ・リップル電流がピークになる前に、レギュレー タが正しい周波数に同期することができます。 4618fa 11 LTM4618 アプリケーション情報 LTM4618は、 H レベルが2.0Vより高く、 L レベルが0.8Vより 低い入力クロックを使って、400kHz∼780kHzに同期させるこ とができます。動作範囲の下限は、インダクタのリップル電流 を制限するために400kHzに設定されています。同期の例につ いては、 「標準的応用例」のセクションを参照してください。 LTM4618の最小オン時間は約90nsに制限されています。オン 時間はガードバンドを加えて110nsにします。オン時間は次の ように計算することができます。 tON(MIN) = 1 VOUT • FREQ VIN ソフトスタートとトラッキング LT M4618はコンデンサを使って自己でソフトスタートを行 うか、または外部電源の出力をトラッキングする能力があり ます。モジュールを自己によるソフトスタートに構成するとき は、コンデンサをそのTK/SSピンに接続します。モジュールが シャットダウン状態のとき、TK/SSピンがアクティブにグランド に引き下げられます。 RUNピンの電圧が1.22Vを超えるとモジュールが起動します。 次いで、1.3µAのソフトスタート電流がそのソフトスタート・コン デンサの充電を開始します。ソフトスタートまたはトラッキング はコントローラの最大出力電流を制限することによってでは なく、T K/SSピンのランプ・レートに従って出力ランプ電圧を 制限することによって実現されることに注意してください。滑 らかなソフトスタートまたはトラッキングを保証するため、電流 フォールドバックはこのフェーズの間ディスエーブルされます。 ソフトスタートまたはトラッキングの範囲は、T K/SSピンの0V ∼0.8Vの電圧範囲として定義されます。合計ソフトスタート時 間は次のように計算できます。 t SOFT-START = 0.8V • CSS 1.3µA 出力電圧のトラッキングはT K/SSピンを使って外部でプログ ラムすることができます。マスタの電圧は、スレーブの帰還分 割器と同じ外部抵抗分割器によって分圧され、同時トラッキ ングを実装します。LT M4618は上側の帰還抵抗に精確な内 部60.4k抵抗を使います。同時トラッキングの例を図4に示し ます。 R1 VOUT(SLAVE) = 1+ • VTRACK R2 VTRACKはスレーブのTK/SSピンに与えられるトラック・ランプ です。V T R ACKの制御範囲は0V∼0.8です。スレーブの出力を 設定するのに使われる抵抗値と同じ値でマスタの出力が分圧 されると、スレーブはその最終値に達するまでマスタを同時ト ラッキングします。 マスタはスレーブのレギュレーション・ポイン トからその最終値まで上昇を続けます。 レシオメトリック・モードのトラッキングは、分圧器の異なった 抵抗値を選択して出力のトラッキング比を変えることにより、 実現することができます。トラッキングがうまく動作するには、 マスタ出力がスレーブ出力より大きくなければなりません。マ スタとスレーブのデータが与えられると、それらを使って、同時 トラッキングまたはレシオメトリック・トラッキングのための正 しい抵抗値を実装することができます。 VIN 5V MODE/PLLIN INTVCC EXTVCC VIN FREQ CIN COMP MASTER R1 OUTPUT 60.4k VOUT 22pF LTM4618 TK/SS R2 28.7k COUT VFB RUN VOUT(SLAVE) 2.5V/6A PGOOD SGND 28.7k PGND 4618 F04 図4． 出力電圧の同時トラッキング MASTER OUTPUT SLAVE OUTPUT OUTPUT VOLTAGE TIME 4618 F05 図5． 同時トラッキングの特性 4618fa 12 LTM4618 アプリケーション情報 スロープ補償 モジュールは全ての出力電圧に対して既に内部で補償されて います。LTpowerCADを利用して、制御ループをさらに最適化 することができます。 RUN ピン RUNピンには1µAのプルアップ電流源が備わっており、このピ ンがフロート状態のときデバイスをイネーブルします。分圧器 を使って、RU Nピンを使ったUVLO機能を実現することがで きます。図21を参照してください。 フォールト状態：電流制限と過電流フォールドバック LTM4618には電流モード・コントローラが備わっており、定常 状態の動作時だけでなく、過渡においても本来的にサイクル ごとにインダクタ電流を制限します。 過負荷状態が発生したとき電流をさらに制限するため、 LTM4618にはフォールドバック電流制限機能が備わっていま す。出力が40%以上低下すると、最大出力電流はその最大電 流リミット値の約25%に徐々に低下します。 熱に関する検討事項と出力電流のディレーティング データシートの「ピン配置」のセクションに示されている熱 抵抗はJESD51-9で定義されているパラメータに従っており、 有限要素解析（F EA）ソフトウェア・モデリング・ツールで使 用することを目的にしています。このツールは、サーマル・モ デリング、シミュレーションと、ハードウェア・テスト・ボードに 実装されたµModu leレギュレータ・パッケージに対して行わ れたハードウェア評価との相関の結果を利用しています。こ のテスト・ボードも、JESD51-9（ Test Boards for Area Array Surface Mount Package Thermal Measurements ）で定義 されています。これらの熱係数を示す意図は、J ESD 51-12 （ Guidelines for Reporting and Using Electronic Package Thermal Information ）に示されています。 多くの設計者は、様々な電気的および物理的環境の動作条 件での実際のアプリケーションにおけるµModuleレギュレー タの熱性能を予測するのに、ラボの装置およびデモボードの ようなテスト手段の使用を選択して、FEAの作業を補足する ことができます。FEAソフトウェアなしでは、 「ピン配置」のセ クションに示されている熱抵抗はそれ自体としては熱性能の 目安として役立ちません。代わりに、特定のアプリケーション での利用に関係した洞察と目安を与えるような方法で、データ シートに与えられているディレーティング曲線を使うことがで き、熱性能を特定のアプリケーションに関係づけるように適 応させることができます。 「ピン配置」のセクションには、JESD 51-12で明確に定義さ れている4つの熱係数が示されています。これらの係数の定 義を引用して、または言い換えて下に示します。 , 接合部から周囲までの熱抵抗）は、1立方フィートの • θ JA（ 密閉された筐体内で測定された、接合部から自然対流す る周囲の空気までの熱抵抗です。この環境は、自然対流 により空気が移動しますが、 「静止空気」と呼ばれること があります。この値は、JESD 51-9で定義されているテスト ボードに実装したデバイスを使って決定されます。このテス トボードは実際のアプリケーションまたは実現可能な動作 条件を反映するものではありません。 • θJCbottom（接合部から製品のケースの底部までの熱抵抗） は、部品の全電力損失がパッケージの底部を通って流れ 出す場合の接合部から基板までの熱抵抗です。標準的 µModuleレギュレータでは、熱の大半がパッケージの底部 から流れ出しますが、周囲の環境に流れ出す熱流も常に 存在します。その結果、この熱抵抗値はパッケージの比較 には役立ちますが、このテスト条件は一般にユーザーのア プリケーションに合致しません。 • θ JC t o p（接合部から製品のケースの頂部までの熱抵抗） は、部品のほぼ全電力損失がパッケージの頂部を通って 流れ出す状態で決定されます。標準的µModuleレギュレー タの電気的接続はパッケージの底部なので、接合部からデ バイスの頂部に熱の大半が流れるようにアプリケーション が動作することは稀です。θ JCbot tomの場合のように、この 値はパッケージの比較には役立ちますが、このテスト条件 は一般にユーザーのアプリケーションに合致しません。 • θ J B（接合部からプリント回路基板までの熱抵抗）は、熱 の大部分がµModuleレギュレータの底部を通って基板に 流れ出す場合の接合部から基板までの熱抵抗であり、実 際には、θJCbot tomと、デバイスの底部から半田接合部を通 り、基板の一部を通る熱抵抗の和です。基板温度は、両 面2層基板を使って、パッケージから規定された距離をお いて測定されます。この基板はJESD 51-9に記述されてい ます。 4618fa 13 LTM4618 アプリケーション情報 前述の熱抵抗を図解したものを図6に示します。青色の抵抗 はµModuleレギュレータ内部に含まれており、緑色の抵抗は µModuleレギュレータの外部です。 実際には、JESD 51-12または「ピン配置」のセクションで定義 されている4種類の熱抵抗パラメータの個々のものまたはサブ グループは、µModuleレギュレータの通常の動作条件を再現 または表現するものではないことに注意してください。たとえ ば、基板に実装された実際のアプリケーションでは、標準規 格がθJCtopおよびθJCbottomをそれぞれ定義しているように、デ バイスの全電力損失（熱）の100%がµModuleレギュレータの 頂部だけを通って、または底部だけを通って熱的に伝わるこ とは決してありません。実際には、電力損失はパッケージから 両方の方向に熱的に放散します。もちろん、ヒートシンクやエ アフローがないと、熱の大半は基板に向かって流れます。 SIP（System-In-Package）モジュール内部では、電力損失を生 じる複数のパワーデバイスや部品が存在し、その結果、部品 やダイの異なる接合部を基準にした熱抵抗は、パッケージの 全電力損失に対して正確にリニアではないことに注意してく ださい。この複雑さを（モデリングの簡単さを犠牲にすること なく、しかも実用的な現実性を無視せずに）調和させるため、 制御された環境室でのラボ・テストとともにFEAソフトウェア・ モデリングを使うアプローチが取られ、このデータシートで与 えられている熱抵抗値の定義と相関が得られました。 （1）最初に、F EAソフトウェアを使い、全ての素材の正しい 係数および電力損失源の精確な定義を使ってµModuleレギュ レータおよび規定されたPCBの機械的形状を精確に作成し ます。 （2）このモデルは、JSED51-9と矛盾しないソフトウェア で定義されたJ EDECの環境をシミュレートして、 （J EDECで 定義されている熱抵抗値の計算を可能にする）電力損失によ る熱の流れと、異なったインタフェースでの温度の測定値を 予測します。 （3）モデルとFEAソフトウェアを使って、ヒートシ ンクとエアフローを与えたµModuleレギュレータを評価します。 （4）これらの熱抵抗の値を計算して評価し、ソフトウェア・モ デルの様々な動作条件をシミュレートした後、徹底したラボ での評価により、制御された環境チャンバ内部で熱電対を使 い、デバイスをシミュレートされた電力損失と同じ電力損失で 動作させて、シミュレートされた条件を再現します。このプロ セスと必要な作業の結果、このデータシートの別のセクショ ンに示されているディレーティング曲線が得られました。これ らの実験室でのテストが行われ、µModuleパッケージ・モデ ルとの相関がとられた後、θ J Bとθ BAが足し合わされ、適正に 定義された環境チャンバ内のエアフローやヒートシンクなしの µModuleパッケージ・モデルと非常によく相関がとれました。こ のθJB＋θ BAの値は「ピン配置」のセクションに示されており、 エアフローや頂部に実装したヒートシンクがない状態では、電 力損失のほぼ100%が接合部から基板を通って周囲に流れる ので、この値はθJAの値に精確に等しくなります。 接合部から周囲までの熱抵抗（JESD 51-9で定義されている基板） 接合部からケース （頂部） までの 熱抵抗 接合部 ケース （頂部） から 周囲までの熱抵抗 接合部から基板までの熱抵抗 接合部からケース （底部） までの熱抵抗 ケース （底部） から 基板までの熱抵抗 At 基板から周囲までの 熱抵抗 4618 F06 µModuleデバイス 図6．JESD51-12の熱抵抗係数の図解 4618fa 14 LTM4618 アプリケーション情報 図7と図8の1.5Vと3.3Vの電力損失曲線を図9∼図16の負荷 電流ディレーティング曲線と一緒に使って、様々なヒートシン クおよびエアフロー条件でのLTM4618のおおよそのθ JA熱抵 抗を計算することができます。電力損失曲線は室温で得られ ており、周囲温度に従って増加係数を使って増加させます。 これらの近似係数は次のとおりです。40℃で1、50℃で1.05、 60℃で1.1、70℃で1.15、80℃で1.2 、90℃で1.25、100℃で1.3、 110℃で1.35、125℃で1.4です。ディレーティング曲線は、6Aか ら始まる出力電流と、40℃の周囲温度でプロットされていま す。出力電圧は1.5Vと3.3Vです。これらは熱抵抗の相関をと るため、低い方と高い方の出力電圧範囲を含むように選択さ れています。サーマルモデルは恒温室を使ったいくつかの温 度測定とサーマルモデル解析から得られます。エアフローあ りとエアフローなしの条件で周囲温度を上げながら接合部 温度をモニタします。周囲温度の変化に伴う電力損失の増加 はディレーティング曲線に取り込まれています。周囲温度の上 昇に伴い、出力電流つまり電力を減らしながら、接合部を最 大120℃に維持します。周囲温度が上昇するにつれ、出力電 流の減少によりモジュール内部の損失が減少します。モニタ された120℃の接合部温度から周囲動作温度を差し引いた 温度は、どれだけのモジュール温度の上昇が許されるかを規 定します。一例として、図11では、エアフローやヒートシンクな しで、負荷電流は約85℃で約5Aにディレーティングされ、12V 2.0 から1.5V/5A出力の電力損失は約1.7Wです。1.7Wの損失は、 12Vから1.5Vへの5Aでの電力損失曲線から得られる約1.4W の室温での損失、および85℃の周囲温度での1.2の増加係数 を使って計算されます。115℃の接合部温度から85℃の周囲 温度を差し引き、その差の30℃を1.7Wで割ると17℃/Wのθ JA 熱抵抗になります。表2はこれと非常に近い16℃/Wの値を規 定しています。表2と表3はエアフローとヒートシンクのありとな しの1.5V出力と3.3V出力の等価熱抵抗を与えます。様々な条 件で得られた表2と表3の熱抵抗に、周囲温度の関数として 計算された電力損失を掛けて、周囲温度を超える温度上昇 （したがって最大接合部温度）を求めることができます。室 温での電力損失は「標準的性能特性」のセクションの効率曲 線から求め、上の周囲温度の増加係数を使って調整すること ができます。プリント回路基板は厚さ1.6mmの4層基板です。 外側の2層には2オンス銅、内側の2層には1オンス銅が使われ ています。PCBの寸法は95mm×76mmです。BGAヒートシンク を表3に示します。 安全性に関する検討事項 LTM4618モジュールではV INとVOUTが絶縁されていません。 内部にヒューズはありません。必要なら、各ユニットを致命的 損傷から保護するため、最大入力電流の2倍の定格の低速溶 断ヒューズを使う必要があります。 3.0 5VIN 12VIN 12VIN 24VIN 2.5 POWER LOSS (W) POWER LOSS (W) 1.5 1.0 2.0 1.5 1.0 0.5 0.5 0 0 1 2 4 3 LOAD CURRENT (A) 5 6 4618 F07 図7．1.5VOUTの電力損失 0 0 1 3 2 4 LOAD CURRENT (A) 5 6 4618 F08 図8．3.3VOUTの電力損失 4618fa 15 LTM4618 6 6 5 5 5 4 3 2 1 0 0LFM 200LFM 400LFM 70 75 LOAD CURRENT (A) 6 LOAD CURRENT (A) LOAD CURRENT (A) アプリケーション情報 4 3 2 1 0 80 85 90 95 100 105 110 115 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 75 2 0 80 85 90 95 100 105 110 115 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 4618 F09 5 5 5 1 0 75 4 3 2 1 0LFM 200LFM 400LFM 70 LOAD CURRENT (A) 6 LOAD CURRENT (A) 6 2 80 85 90 95 100 105 110 115 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 0 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 図13．12VINから3.3VOUT、 ヒートシンクなし 6 6 5 5 4 3 2 65 2 0 0LFM 200LFM 400LFM 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 70 75 80 85 90 95 100 105 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 4618 F14 図14．12VINから3.3VOUT、 ヒートシンク付き 4 3 2 1 0LFM 200LFM 400LFM 60 3 4618 F13 LOAD CURRENT (A) LOAD CURRENT (A) 図12．12VINから1.5VOUT、 ヒートシンク付き 0 80 85 90 95 100 105 110 115 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 4 1 0LFM 200LFM 400LFM 4618 F12 1 75 図11．12VINから1.5VOUT、 ヒートシンクなし 6 3 70 4618 F11 図10．5VINから1.5VOUT、 ヒートシンク付き 4 0LFM 200LFM 400LFM 4618 F10 図9．5VINから1.5VOUT、 ヒートシンクなし LOAD CURRENT (A) 3 1 0LFM 200LFM 400LFM 70 4 0 0LFM 200LFM 400LFM 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 4618 F16 4618 F15 図15．24VINから3.3VOUT、 ヒートシンクなし 図16．24VINから3.3VOUT、 ヒートシンク付き 4618fa 16 LTM4618 アプリケーション情報 表2．1.5V出力 ディレーティング曲線 電力損失曲線 VIN (V) 図9、図11 エアフロー（LFM） 図7 5, 12 0 ヒートシンク なし ΘJA ( C/W) 16 図9、図11 5, 12 図7 200 なし 12.2 図9、図11 5, 12 図7 400 なし 11.2 0 BGAヒートシンク 15.2 200 BGAヒートシンク 11.6 図10、図12 図7 5, 12 図10、図12 図7 5, 12 図10、図12 5, 12 図7 400 BGAヒートシンク 10.7 VIN (V) 電力損失曲線 エアフロー（LFM） ヒートシンク ΘJA ( C/W) 表3．3.3V出力 ディレーティング曲線 図13、図15 図8 12, 24 図13、図15 図8 12, 24 図13、図15 図8 12, 24 図14、図16 図8 12, 24 図14、図16 図8 12, 24 なし 15 なし 200 図8 12, 24 図14、図16 0 11.2 400 なし 10.2 0 BGAヒートシンク 14.2 200 BGAヒートシンク 10.6 400 BGAヒートシンク 9.7 使用されたヒートシンク：Aavid の #375424B000346 の 15 ╳ 9 バージョン 表4．出力電圧応答と部品のマトリックス （図21を参照）0Aから3Aへの負荷ステップ VOUT (V) 1 1 1 1.2 1.2 1.2 1.5 CIN (CERAMIC) CIN (BULK) COUT1 (CERAMIC) COUT2 (BULK) COMP C2 (pF) FREQ (kHz) 22µF × 2 68µF 100µF × 4 None None 100 400 38 100µF × 2 220µF None None 400 35 68µF 100µF 470µF None None 400 68µF 100µF × 4 None None 47 400 100µF × 2 220µF None None 400 37 68µF 100µF 470µF None None 400 68µF 100µF × 3 None None 47 500 100µF 220µF None None 500 40 22µF × 2 22µF × 2 22µF × 2 22µF × 2 22µF × 2 22µF × 2 68µF 68µF DROOP P-P DEVIATION (mV) (mV) RECOVERY TIME (µs) LOAD STEP (A/µs) RFB (kΩ) 76 35 3 242 70 35 3 242 30 60 35 3 242 40 80 30 3 121 74 35 3 121 27 54 35 3 121 48 96 36 3 68.1 80 36 3 68.1 1.5 22µF × 2 68µF 1.5 22µF × 2 68µF 100µF 470µF None None 500 30 60 40 3 68.1 68µF 100µF × 3 None None 47 500 52 104 36 3 48.7 1.8 22µF × 2 1.8 22µF × 2 68µF 100µF 220µF None None 500 45 90 35 3 48.7 1.8 22µF × 2 68µF 100µF × 4 None None 47 500 50 100 35 3 48.7 None None 47 500 65 130 38 3 28 22µF × 2 68µF 100µF × 4 None None None 600 75 150 35 3 28 68µF 100µF 220µF None None 600 60 120 45 3 28 68µF 100µF × 2 2.5 2.5 2.5 3.3 3.3 5 22µF × 2 22µF × 2 22µF × 2 22µF × 2 22µF × 2 68µF 100µF × 3 None None 22 600 90 180 36 3 19.1 68µF 100µF × 2 None None 47 600 80 160 40 3 19.1 68µF 100µF None None 47 600 150 300 40 3 11.5 4618fa 17 LTM4618 アプリケーション情報 VISHAY INLP1616BZERR22M01 0.22µH π FILTER VIN 6V TO 26.5V 10µF ×2 CIN 10µF ×2 VIN C1 0.1µF R1 R2 ≥ 1.22V VIN • R1+ R2 INTVCC VIN COMP MODE/PLLIN EXTVCC FREQ VOUT LTM4618 VFB TK/SS RUN SGND PGND PGOOD C2 47pF VOUT COUT 3.3V/6A 100µF ×3 19.1k SW 4618 F17 RSNUB 1.2Ω 0805 R2 CSNUB 470pF 0805, 50V 図17．6V∼26.5Vの入力、 3.3V/6Aのデザイン、 CISPR25の伝導EMI およびCISPR22の放射EMIの基準を満たすソリューション 10dB/µV PER DIV 150kHz 100MHz VIDEO BANDWIDTH 4618 F18 図18．VIN：26.5V、 VOUT：3.3V、 IOUT：5A、 πフィルタ （20µFから0.22µH Vishay （1616BZ）、 さらに20µFへ）、CISPR25の伝導エミッション 55 CISPR22 CLASS A 45 35 25 15 5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 FREQUENCY (MHz) AMPLITUDE (dBµV/m) AMPLITUDE (dBµV/m) 55 45 CISPR22 CLASS B 35 25 15 5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 FREQUENCY (MHz) 4618 F19a 4618 F19b 図19．VIN：26.5V、 VOUT：3.3V、 IOUT：5A、 πフィルタ （20µFから0.22µH Vishay （1616BZ）、 さらに20µFへ）、CISPR22の放射エミッション 4618fa 18 LTM4618 アプリケーション情報 EMI のセクション LTM4618は、CISPR22のAとBの放射EMI、およびCISPR25の 伝導EMIに関して評価されています。CISPR25の伝導EMIテ ストは、図17に示されているような入力πフィルタを使って行 われました。高周波数の減衰およびEMI制限ガードバンドを 改善するため、オプションとしてRCスナバ回路がSWピンから PGNDピンに使われています。26.5V入力から3.3V出力（5A負 荷）の場合のCISPR25の伝導エミッションのプロットを図18 に示します。いくつかの条件が評価され、図18の結果は最悪 条件で得られました。入力のπフィルタはレギュレータの入力 からの反射ノイズを減衰するのに使われ、電力レギュレータが （入力パワーコネクタのような）基板への入力パワーフィード に接続されるときに主に利用されます。レギュレータ・デザイ ンがシステム・ボードの中央に置かれていると、基板の余分な 全容量と誘導性プレーンが反射エミッションに対するフィル タとして作用するので、入力のπフィルタは不要かもしれませ ん。システム・ボードにノイズに敏感な回路が搭載されていて、 レギュレータに給電している電圧レールと同じ電圧レールか ら給電されている場合、入力のπフィルタは効果的であり、レ ギュレータのノイズが、システム・ボード上のノイズに敏感な回 路に害を与えるのを防ぎます。CISPR22のBの放射EMIのプ ロットを図19に示します。入力のπフィルタは、反射ノイズが入 力電源ケーブルに伝播して、放射EM Iの問題を引き起こさな いように減衰させるのに使われています。RCスナバ回路がSW ピンからPGN Dピンにオプションとして使われており、高い周 波数の減衰とEMI制限ガードバンドを改善します。プレースホ ルダにより1.2Ωと470pFのR SN U BとC SN U Bの部品を受け入れ ることができます。これらの部品はおそらく不要ですが、その まま使用するか調節して、高速スイッチング経路の寄生要素 によるスイッチ・ノードのリンギングを減衰させることにより、 高周波数での放射制限ガードバンドを改善することができま す。良い結果を得るには、推奨されているレイアウト・ガイドラ インに従い、X5RまたはX7Rの良質のセラミック・コンデンサ を使用することが重要です。 レイアウトのチェックリスト / 例 LTM4618は高度に一体化されているので、PCボードのレイア ウトが非常に簡単で容易です。ただし、電気的性能と熱的性 能を最適化するにはいくつかのレイアウト上の配慮が依然と して必要です。 • V I N、P G N DおよびV OU Tを含む高電流経路には大きな PCB銅エリアを使います。PCBの導通損失と熱ストレスを 最小に抑えるのに役立ちます。 • テスト中にモニタするため、信号ピンにテスト・ポイントを置 くことができます。 • 入力と出力の高周波用セラミック・コンデンサをV I N 、 PGNDおよびVOUTの各ピンに隣接させて配置し、高周波 ノイズを最小に抑えます。 • ユニットの下に専用の電源グランド・レイヤを配置します。 • ビアの導通損失を最小に抑え、モジュールの熱ストレスを 減らすため、トップ・レイヤと他の電源レイヤの間の相互接 続に多数のビアを使います。 • 充填ビアでない限り、パッドの上に直接ビアを置かないで ください。 • 信号ピンに接続された部品には、別のSGNDグランド銅領 域を使います。SGNDとPGNDをユニットの下で接続します。 推奨レイアウトの良い例を図20に示します。 VIN PGND 7 6 5 4 3 CNTRL 2 1 A B C D E F G H J CNTRL K L M COUT COUT PGND VOUT 4618 F20 図20．推奨PCBレイアウト例 4618fa 19 LTM4618 標準的応用例 31.6k VIN 6V TO 26.5V VIN CIN 10µF ×2 C1 0.1µF R1 R2 ≥ 1.22V VIN • R1+ R2 UVLO FUNCTION INTVCC VIN COMP EXTVCC FREQ MODE/PLLIN VOUT LTM4618 28.7k PGOOD SGND VOUT COUT 2.5V/6A 100µF ×3 C2 47pF VFB TK/SS RUN 10k PGND 4618 F21 R2 図21．6V∼26.5V入力、2.5V/6Aの標準的デザイン、 500kHz動作 CLOCK SYNC 0° PHASE VIN 6V TO 26.5V CIN1 10µF C3 ON/OFF 0.47µF R5 165k C5 0.1µF PGOOD VIN COMP MODE/PLLIN LTM4618 TK/SS RUN SGND FREQ VOUT VFB INTVCC PGND EXTVCC C4 47pF R4 14.3k VOUT 2.5V/12A COUT 100µF ×4 V+ OUT1 LTC6908-1 OUT2 GND SET MOD 2-PHASE OSCILLATOR クロックに同期させ、 レギュレータを約100msでソフトスタートさせる 100ms • 2 • 1.3µA C3 = 0.8V CLOCK SYNC 180° PHASE CIN2 10µF PGOOD VIN COMP MODE/PLLIN LTM4618 VOUT VFB TK/SS RUN FREQ SGND INTVCC PGND EXTVCC 4618 F22 図22．並列接続した2個のLTM4618による2.5V/12Aのデザイン 4618fa 20 ISOLATED INTERMEDIATE BUS R1 19.1k TK/SS COMP CIN2 10µF RUN TK/SS COMP C7 100µF 35V OPT VFB VOUT FREQ R2 19.1k C2 22pF R1 11.5k C1 47pF COUT2 100µF ×2 R9 28.7k R8 60.4k R11 48.7k R10 60.4k VOUT1 VOUT2 3.3V/6A COUT1 100µF VOUT1 5V/6A VOUT1 4-PHASE OSCILLATOR V+ SET U5 MOD DIV LTC6902 PH GND OUT1 OUT4 OUT2 OUT3 CIN4 10µF ON/OFF CIN3 10µF C8 0.1µF RUN TK/SS COMP VFB INTVCC PGND EXTVCC LTM4618 VOUT FREQ CLOCK SYNC 4 MODE/PLLIN SGND VFB INTVCC PGND EXTVCC LTM4618 VOUT FREQ CLOCK SYNC 3 MODE/PLLIN SGND PGOOD VIN RUN TK/SS COMP PGOOD VIN 図23．4フェーズ、 4出力 （5V、3.3V、 2.5V、 および1.8V）、 トラッキング付き INTVCC PGND EXTVCC LTM4618 MODE/PLLIN CLOCK SYNC 2 INTVCC PGND EXTVCC VFB VOUT FREQ CLOCK SYNC 1 LTM4618 SGND PGOOD VIN + MODE/PLLIN SGND PGOOD VIN C6 ON/OFF 0.22µF RUN CIN1 10µF VIN 6V to 26.5V R5 60.4k VOUT1 48V INPUT R6 68.1k R4 48.7k C4 47pF R3 28.7k C3 47pF 4618 F23 COUT4 100µF ×3 VOUT4 1.8V/6A VOUT3 2.5V/6A COUT3 100µF ×3 LTM4618 標準的応用例 4618fa 21 LTM4618 パッケージの写真 パッケージ ピン配置表 （ピン機能によって整理） ピン名 ピン名 ピン名 ピン名 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 N/C FREQ MODE/PLLIN PGND VIN VIN VIN D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VFB PGOOD INTVCC PGND PGND PGND PGND G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 VOUT VOUT VOUT VOUT PGND SW PGND B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 TK/SS RUN SGND PGND VIN VIN VIN E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 VOUT VOUT VOUT VOUT PGND PGND PGND C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 COMP SGND SGND EXTVCC VIN VIN VIN F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 PGND PGND PGND PGND PGND PGND PGND J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 VOUT VOUT VOUT VOUT PGND PGND PGND M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 VOUT VOUT VOUT VOUT PGND PGND PGND 4618fa 22 4 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。 1.270 2.540 0.315 0.315 0.000 推奨PCBレイアウトの上面図 1.270 パッケージの上面図 9.00 BSC 2.540 Y X 6.985 5.715 4.445 3.175 1.905 0.635 0.000 0.635 1.905 3.175 4.445 5.715 6.985 15.00 BSC aaa Z 3.95 – 4.05 eee S X Y 0.27 – 0.37 サブストレート DETAIL B 4.22 – 4.42 パッド#1の識別マークの詳細はオプションだが、 示された領域内になければならない。 パッド#1の識別マークはモールドまたは マーキングにすることができる 4 記号 aaa bbb eee 許容誤差 0.15 0.10 0.05 6. パッドの総数：84 5. 主データZはシーティング・プレーン ランドの指定はJESD MO-222による 3 2. 全ての寸法はミリメートル 注記： 1. 寸法と許容誤差はASME Y14.5M-1994による DETAIL A 0.630 ±0.025 SQ. 83x DETAIL B モールド キャップ Z 3.810 aaa Z (Reference LTC DWG # 05-08-1842 Rev A) bbb Z パッド“A1” のコーナー 3.810 LGA パッケージ 84ピン （15mm 9mm 4.32mm） トレイのピン1 の斜角 部品のピン “A1” 0.22×45° の 面取りが3箇所 13.97 BSC 7 DETAIL A 4 3 1.27 BSC パッケージの底面図 7.620 BSC 5 2 1 M L K J H G F E D C B A 3 パッド NOTEを参照 直径 (0.630) パッド1 LGA 84 0409 REV A トレイ内のパッケージの収納方向 LTMXXXXXX µModule 6 LTM4618 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。 4618fa 23 LTM4618 標準的応用例 5V入力、2.5V/6Aのデザイン、 500kHz動作 31.6k VIN 5V 4.5V ≤ VIN ≤ 6V VIN R2 ≥ 1.22V VIN • R1+ R2 UVLO FUNCTION CIN 10µF ×2 C1 0.1µF R1 INTVCC VIN COMP MODE/PLLIN LTM4618 VOUT VFB TK/SS RUN EXTVCC FREQ PGOOD SGND 10k C2 47pF VOUT COUT 2.5V/6A 100µF ×3 28.7k PGND 4618 TA02 R2 関連製品 製品番号 説明 注釈 LTM4603 出力：0.6V∼5V、15mm 15mm 2.8mm LGAパッケージ 6A DC/DCµModuleレギュレータ、PLLおよび 入力：4.5V∼20V、 出力トラッキング/マージニング機能付き LTM4604A 4A DC/DC µModuleレギュレータ 入力：2.375V∼5.5V、 出力：0.8V∼5V、 トラッキング LTM4608A 8A DC/DC µModuleレギュレータ 入力：2.7V∼5.5V、 出力：0.6V∼5V、PLL、 トラッキング LTM4612 36VIN DC/DC µModuleレギュレータ 入力：4.5V∼36V、 出力：3.3V∼15V、PLL、 トラッキング、 マージニング LTM4619 デュアル4A DC/DC µModuleレギュレータ 4.5V∼26.5V、 デュアル出力：0.8V∼5V、PLL、 トラッキング LTM8025 36VIN、3A DC/DC µModuleレギュレータ 3.6V ≤ VIN ≤ 36V、0.8V ≤ VOUT ≤ 24V、9mm 15mm 4.32mm LGAパッケージ 4618fa 24 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 LT 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