LTC3533 2A、広入力範囲の 同期整流式昇降圧 DC/DCコンバータ 特長 出力電圧を上回る/下回る、 あるいは等しい入力電圧で の安定化出力 ■ 1.8V∼5.5Vの入力電圧範囲、 1.8V∼5.25Vの出力電圧範囲 ■ 0.8Aの連続出力電流：VIN > 1.8V ■ 2Aの連続出力電流：VIN > 3V ■ 1個のインダクタ ■ 同期整流：最大96％の効率 ■ プログラム可能なBurst Mode®動作：IQ = 40µA ■ シャットダウン時の出力切断 ■ プログラム可能な周波数：300kHz∼2MHz ■ シャットダウン電流：<1µA ■ 熱特性が改善された小型14ピン （3mm 4mm 0.75mm） DFNパッケージ ■ アプリケーション ■ ■ ■ ■ ■ ■ GSMモデム ハンドヘルド機器 デジタルカメラ スマート電話 メディア・プレーヤ ミニチュア・ハード・ディスク・ドライブ電源 概要 LTC®3533は出力電圧を上回るまたは下回る入力電圧で も、また出力電圧に等しい入力電圧でも動作する、広入力 電圧範囲、高効率の固定周波数昇降圧DC/DCコンバータ です。このデバイスはあらゆる動作モードの間を滑らか に移行する方式を採用しているので、出力電圧が入力電 圧の範囲内にある1セル・リチウムイオン/ポリマまたは 複数セル・アルカリ/NiMHアプリケーションに最適です。 このデバイスはプログラム可能なBurst Mode動作、最小 1.8Vの広いVINおよびVOUT範囲、高い出力電流を特長と しています。最大2MHzのスイッチング周波数が外付け抵 抗で設定されます。Burst ModeスレッショルドはBURST ピンとGNDの間に接続された1本の抵抗で設定されます。 この他に、1µAのシャットダウン電流、短絡保護、プログ ラム可能なソフトスタート、電流制限、サーマル・シャッ トダウンなどを特長としています。LTC3533は熱特性が 改善された14ピン（3mm 4mm 0.75mm）DFNパッケージ で供給されます。 、LT、LTC、LTMおよびBurst Modeはリニアテクノロジー社の登録商標です。 他のすべ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 2.2µH SW1 SW2 PVIN PVOUT VIN VOUT 340k 47pF LTC3533 OFF ON RUN/SS RT 10µF 6.49k FB VC 107k 330pF 100µF 4.7pF SGND PGND 90 80 70 60 50 Burst Mode OPERATION VIN = 2.9V VIN = 2.2V 40 VIN = 3.9V 30 20 BURST 33.2k VOUT 3.3V 1.5A EFFICIENCY (%) VIN 2.4V TO 4.2V 効率 100 10 0.1µF 200k 200k 0 0.1 3533 TA01 1 100 1000 10 OUTPUT CURRENT (mA) 10000 3533 TA01b 3533f 1 LTC3533 絶対最大定格 パッケージ/発注情報 （Note 1） VIN、PVINの電圧 .................................................... 0.3V∼6V VOUT、PVOUTの電圧 ............................................... 0.3V∼6V SW1、 SW2の電圧 DC ...................................................................... 0.3V∼6V パルス < 100ns .................................................... 0.3∼7V VC、FB、 RUN/SS、 BURSTの電圧 .............................. 0.3∼6 V 動作温度範囲（Note 2）................................... 40℃∼85℃ 最高接合部温度（Note 3）............................................ 125℃ 保存温度範囲 ................................................. 65℃∼125℃ TOP VIEW RT 1 BURST 2 SGND 3 SW1 4 PGND 5 10 VIN PGND 6 SW2 7 9 PVOUT 8 VOUT 14 VC 13 FB 12 RUN/SS 15 11 PVIN DE PACKAGE 14-LEAD (4mm × 3mm) PLASTIC DFN TJMAX = 125°C, θJA = 43°C/W, θJC = 4.3°C/W EXPOSED PAD (PIN 15) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB ORDER PART NUMBER DE PART MARKING LTC3533EDE 3533 Order Options Tape and Reel: Add #TR Lead Free: Add #PBF Lead Free Tape and Reel: Add #TRPBF Lead Free Part Marking: http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ より広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社へお問い合わせください。 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値。注記がない限り、 VIN = 3.6V、 VOUT = 3.3V。 PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS Input Operating Range ● 1.8 5.5 V Output Voltage Adjust Range ● 1.8 5.25 V Feedback Voltage ● 1.196 1.22 1.244 V Feedback Input Current VFB = 1.22V 1 50 nA Quiescent Current – Burst Mode Operation VC = 0V, VBURST = 0V (Note 4) 40 50 µA Quiescent Current – Shutdown VRUN = 0V, Not Including Switch Leakage 0.1 1 µA Quiescent Current – Active VC = 0V, BURST = 3.6V (Note 4) 700 1100 µA Input Current Limit ● 3.5 Peak Current Limit Reverse Current Limit 4.5 A 7 A 0.5 A NMOS Switch Leakage Switches B and C 0.1 5 µA PMOS Switch Leakage Switches A and D 0.1 10 µA NMOS Switch On Resistance Switches B and C 60 mΩ PMOS Switch On Resistance Switches A and D 80 mΩ Maximum Duty Cycle Boost (% Switch C On) Buck (% Switch A On) 90 % % Minimum Duty Cycle ● ● ● 80 100 0 % 3533f 2 LTC3533 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値。注記がない限り、 VIN = 3.6V、 VOUT = 3.3V。 PARAMETER CONDITIONS Frequency Accuracy RT = 33.2k ● MIN TYP MAX 0.7 1 1.3 UNITS MHz Error Amp AVOL 80 dB Error Amp Source Current –20 µA Error Amp Sink Current 250 µA 1 V Burst Threshold Burst Input Current VBURST = 5.5V, VIN = 5.5V RUN/SS Threshold When IC is Enabled When EA is at Maximum Boost Duty Cycle RUN/SS Input Current VRUN = 5.5V 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： LTC3533EDEは、0℃∼85℃で性能仕様に適合することが保証されている。 40℃∼ 85℃の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。 ● 0.4 8 µA 0.7 1.3 1.4 V V 0.01 1 µA Note 3：このデバイスには短時間の過負荷状態の間デバイスを保護するための過熱保護機能 が備わっている。過熱保護機能がアクティブなとき接合部温度は125 Cを超える。規定された 最高動作接合部温度を超えた動作が継続するとデバイスの劣化または故障が生じるおそれ がある。 Note 4：電流測定は出力がスイッチングしていないときにおこなわれる。 3533f 3 LTC3533 注記がない限り、 TA = 25℃。 消費電流とVIN （固定周波数モード） Burst Modeの消費電流 4.0 2.0 MHz VIN QUIESCENT CURRENT (µA) VIN QUIESCENT CURRENT (mA) 3.5 3.0 1.5 MHz 2.5 1.0 MHz 2.0 1.5 0.5 MHz 1.0 NO SWITCHING 5 45 4 40 3 35 30 25 20 15 10 0.5 5 0.0 2.5 0 3.0 3.5 4.0 VIN (V) 4.5 5.0 ピーク電流制限と温度 50 CURRENT LIMIT CHANGE (%) 標準的性能特性 5.5 2.5 3.0 3.5 4.0 VIN (V) 4.5 50 0 100 125 150 175 200 RBURST (kΩ) 225 –3 –5 –55 –35 –15 5.5 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) 3533 G03 平均入力電流制限と温度 5 4 1.82 3 CHANGE FROM 25°C (%) MINIMUM START VOLTAGE (V) LOAD CURRENT (mA) 5.0 1.84 ENTER Burst Mode OPERATION –2 最小起動電圧と温度 RBURST 200 100 0 –1 3530 G02 自動Burst Modeのスレッショルドと LEAVE Burst Mode OPERATION 1 –4 3533 G01 150 2 1.80 1.78 1.76 1.74 1.72 1 0 –1 –2 –3 –4 1.70 –45 –25 –5 250 2 15 35 55 75 TEMPERATURE (°C) 3533 G04 95 115 –5 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) 3533 G05 周波数変化と温度 3533 G06 昇圧モードに入る前の スイッチ・ピン 帰還電圧と温度 1.076 1.2250 1.074 FEEDBACK VOLTAGE (V) FREQUENCY (MHz) 1.072 1.070 1.068 1.066 1.064 1.062 1.060 1.2200 SW1 2V/DIV 1.2150 SW2 2V/DIV 1.058 1.056 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) 3533 G07 1.2100 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) 3533 G08 50ns/DIV VIN = 2.9V VOUT = 3.3V AT 500mA 3533 G09 3533f 4 LTC3533 標準的性能特性 注記がない限り、 TA = 25℃。 昇降圧モードに入る スイッチ・ピン 昇降圧モードのスイッチ・ピン 1A負荷での出力リップル SW1 2V/DIV SW1 2V/DIV VIN = 2.7V VIN = 3.3V SW2 2V/DIV SW2 2V/DIV 50ns/DIV VIN = 3.3V VOUT = 3.3V AT 500mA 3533 G10 VIN = 4.2V 50ns/DIV VIN = 4.2V VOUT = 3.3V AT 500mA 固定周波数モードの負荷過渡応答、 無負荷から1.5A 3533 G11 1µs/DIV VOUT = 3.3V, 20mV/DIV COUT = 100µF CERAMIC 3533 G12 自動Burst Modeの負荷過渡応答、 無負荷から600mA VOUT 100mV/DIV VOUT 100mV/DIV IL 0.5A/DIV LOAD 0.5A/DIV 100µs/DIV VIN = 3.6V VOUT = 3.3V COUT = 100µF X5R CERAMIC 100µs/DIV VIN = 3.6V VOUT = 3.3V COUT = 100µF X5R CERAMIC + 100µF LOW ESR TANTALUM 3533 G13 Burst Mode動作から 固定周波数モードへの過渡 Burst Mode動作 VOUT 50mV/DIV VOUT 50mV/DIV INDUCTOR CURRENT 0.5A/DIV INDUCTOR CURRENT 0.5A/DIV 20µs/DIV COUT = 100µF CERAMIC 3533 G14 3533 G15 200µs/DIV COUT = 100µF CERAMIC 3533 G16 3533f 5 LTC3533 ピン機能 RT（ピン1） ：内部発振器の周波数をプログラムします。抵 抗をRTからグランドに接続します。 f(kHz) = 33,170/RT (kΩ) BURST （ピン2） ：自動Burst Modeのスレッショルドの設定 PVOUT（ピン9） ：同期整流器の出力。フィルタのコンデンサ をPVOUTからPGNDに接続します。セラミック・バイパス・ コンデンサをできるだけPVOUTピンとPGNDピンに近づ けて配置することを推奨します。 に使います。抵抗とコンデンサを並列にこのピンからグ ランドに接続します。部品の値の選択に関しては、 「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。 Burst Mode動作のマニュアル制御では、このピンを接地 してBurst Mode動作を強制するか、またはVINに接続して 固定周波数PWMモードを強制します。 VIN（ピン10） ：入力電源ピン。デバイスの内部回路用VCC。 SGND（ピン3） ：デバイスの信号グランド。 せ。加えられた電圧が0.4Vより低いとデバイスはシャッ トダウンします。デバイスをイネーブルするには>1.4Vに 接続し、誤差アンプがソフト・スタートによってクランプ されないようにするには>1.6Vに接続します。シャットダ ウンのコマンド信号からこのピンに接続されたRCによ りVCの立上り時間が制限されてソフト・スタート機能が 実現されます。 SW1（ピン4 ） ：内部スイッチのAとBが接続されているス イッチ・ピン。インダクタをSW1からSW2に接続します。 効率をいくらか改善するため、オプションでショット キー・ダイオードをSW1からグランドに接続することが できます。EMIを最小に抑えるためにトレース長を短く してください。 PGND1、 PGND2（ピン5、 6） ：内部NMOSパワー・スイッチの 電源グランド。 SW2（ピン7 ） ：内部スイッチのCとDが接続されているス イッチ・ピン。効率をいくらか改善するため、オプション でショットキー・ダイオードをSW2からV OUT に接続す ることができます。出力電圧が4.3Vを超えるアプリケー ションでは、SW2ピンが過度の電圧を示さないようにす るため、このショットキー・ダイオードが必要です。EMI を最小に抑えるためにトレース長を短くしてください。 VOUT（ピン8） ：PVOUTの電圧検出ピンおよびPVOUTから給 電される内部回路の入力電源ピン。フィルタのコンデン サをVOUTからGNDに接続します。セラミック・バイパス・ コンデンサをできるだけVOUTピンとGNDピンに近づけ て配置することを推奨します。 PVIN（ピン11） ：パワーVIN電源ピン。10µFのセラミック・コ ンデンサをできるだけPVINピンとPGNDピンに近づけて 配置することを推奨します。 RUN/SS（ピン 12 ） ：イネーブルとソフトスタートの組合 FB（ピン13） ：帰還ピン。抵抗分割器のタップをここに接続 します。出力電圧は1.8V∼5.25Vの範囲で調節できます。 帰還リファレンス電圧は標準で1.22Vです。 VOUT = 1.22 • R1+ R2 R2 V C（ピン 14 ） ：誤差アンプの出力。このピンからFBにRC ネットワークを接続して、ループを補償します。部品選択 のガイドラインとして「帰還ループを閉じる」のセクショ ンを参照してください。Burst Mode動作時、V C は内部で ホールド回路に接続されています。 露出パッド（ピン15） ：デバイスのサブストレート・グラン ド。PCBへの電気的接続と十分な熱接触の両方を与える ため、このピンをPCBのグランドに半田付けする必要が あります。 3533f 6 LTC3533 ブロック図 SW1 VOUT SW D SW B GATE DRIVERS AND ANTI-CROSS CONDUCTION –0.5A SW C – SW A ISENSE AMP + VIN 1.8V TO 5.5V SW2 REVERSE CURRENT LIMIT R1 + + SUPPLY CURRENT LIMIT + + ERROR AMP – – – 4.5A UVLO + RT VC + R2 OSC SLEEP BURST MODE OPERATION CONTROL BURST 0 = BURST MODE 1 = FIXED FREQUENCY CLAMP PWM COMPARATORS FB – – 1.6V RT PWM LOGIC AND OUTPUT PHASING 1.22V RUN GND RUN/SS RSS VIN CSS 3533 BD 動作 LTC3533は広範囲のハンドヘルド型電子機器に高効率、 低ノイズの電力を供給します。LTC独自のトポロジーが 使われているので、出力スイッチの位相を適切に調整す ることにより、出力電圧に比べて高い、低い、または等し い入力電圧を使用することができます。VCに現われる誤 差アンプの出力電圧によりスイッチの出力デューティ・ サイクルが決まります。V C はフィルタされた信号なの で、スイッチング周波数よりはるか下の周波数も除去さ れます。同期スイッチはRDS（ON）が小さくゲート電荷が少 ないので、高い効率で高周波パルス幅変調制御を実現し ます。Burst Mode動作に入ってLTC3533の消費電流がわず か40µAに下がる軽負荷時に高い効率が得られます。 低ノイズ固定周波数動作 発振器 動作周波数は、次式に従って、RTからグランドに接続した外 部抵抗によってプログラムされます。 f(kHz) = 33,170/RT(k) 3533f 7 LTC3533 動作 誤差アンプ 誤差アンプは電圧モードのアンプです。ループ補償用部 品は、コンバータを安定化するため、このアンプの周囲 （FBからVC）に配置します。帯域幅を改善するには、追加 のRCフィードフォワード・ネットワークを帰還分割器の 上側の抵抗の両端に配置することができます。RUN/SSピ ンの電圧は誤差アンプの出力（VC）をクランプして、ソフ ト・スタート機能を実現します。 電源電流の制限 LTC3533には連続して動作する2つの異なった電源電流 制限回路があり、それぞれVINと逆方向に変化する内部で 固定されたスレッショルドがあります。 最初の回路は電流制限アンプで、ピーク入力電流が4.5A （標準）を超えると、電流をFBにソースして出力電圧を下 げます。この方法により、入力電流をクランプする閉ルー プが与えられます。短絡時や起動時のように、V OUTがグ ランドに近い状態の間、このスレッショルドは750mAに 切り下げられ、フォールドバック機能を与えます。この電 流制限機能が有効に働くには、FBからグランドのテブナ ン抵抗を100kより大きくします。 ピーク入力電流が7A（標準）を超えると、2番目の回路（高 速ピーク電流制限コンパレータ）がPMOSスイッチAを オフします。このコンパレータの出力への遅延は標準で 50nsです。 4スイッチ制御 4つの内部スイッチがインダクタ、VIN、VOUTおよびGND にどのように接続されているかを簡略化して図1に示し ます。LTC3533の動作領域を制御電圧（VC）の関数として 図2に示します。 V C の大きさに依存して、LTC3533は降圧モード、昇降圧 モード、昇圧モードのいずれかで動作します。4つのパ ワー・スイッチは適切に位相が制御されますので、動作 モード間の移行は連続的に滑らかに行われ、ユーザーに は見えません。VINがVOUTに近づくと降圧/昇圧領域に入 り、そこでは4スイッチ領域の導通時間は通常150nsです。 図1と図2を参照しながらそれぞれの動作領域について説 明します。 降圧領域（VIN > VOUT） このモードの間スイッチDは常にオンしており、スイッ チCは常にオフしています。制御電圧（V C ）が電圧V1よ り高いと、スイッチAはスイッチングを開始します。ス イッチAのオフ時間のあいだ同期スイッチBは周期の残 りの部分でオンになります。スイッチAとスイッチBは通 常の同期式降圧レギュレータと同様に交互に動作しま す。制御電圧が上昇するにつれ、降圧モードのコンバー タの最大デューティ・サイクルが（次式で与えられる） DMAX_BUCKに達するまでスイッチAのデューティ・サイ クルが増加します。 DMAX_BUCK = 100 – D4SW % 逆電流制限 ここで、D4 SW は4スイッチ領域のデューティ・サイクル 固定周波数動作の間、LTC3533は強制連続導通モード （％）です。 で動作します。逆電流制限コンパレータは出力からス イッチDを通って流れるインダクタ電流をモニタしま す。この負のインダクタ電流が標準500mAを超えると、 ��� LTC3533はスイッチDをオフします。 ���� 昇圧 PVIN PVOUT 11 9 ���� 昇圧 PMOS A SW1 3 PMOS D L1 SW2 ���� ��������� Aオン、Bオフ PWM CDがスイッチング ���������� Dオン、Cオフ PWM ABがスイッチング NMOS C 3533 F01 図1. 出力スイッチの簡略図 降圧/昇圧領域 4つのスイッチによるPWM ������� 降圧 7 NMOS B 昇圧領域 降圧領域 ��������� �� デューティ・ サイクル �������� 制御電圧 （VC） 図2. スイッチの制御と制御電圧VC 3533f 8 LTC3533 動作 D4SW = (150ns • f) • 100 % ここで、fは動作周波数 （Hz） です。 この点を超えると「4スイッチ」領域（つまり降圧/昇圧領 域）に達します。 降圧/昇圧、つまり4スイッチ領域（VINがVOUTにほぼ等しい） 制御電圧（VC）が電圧V2を超えるとスイッチ・ペアADは デューティ・サイクルD MAX_BUCK の間オン状態を保ち、 スイッチ・ペアACがフェーズインを開始します。V C が 電圧V3で昇降圧範囲の端に達すると、スイッチ・ペアAC はスイッチ・ペアBDを完全にフェーズアウトして、昇圧 フェーズがデューティ・サイクルD4SWで開始されます。4 スイッチ領域が開始される入力電圧（VIN）は次式で与え られます。 VIN = VOUT(1 – D) = VOUT(1 – 150ns • f) V 4スイッチ領域の終点は次式で与えられます。 VIN = VOUT V 1− (150ns • f) ここで、fは動作周波数（Hz） です。 昇圧領域（VIN < VOUT） このモードの間スイッチAは常にオンしており、スイッ チBは常にオフしています。制御電圧（V C ）が電圧V3よ り高いと、スイッチ・ペアCDは交互にスイッチして昇圧 された出力電圧を供給します。この動作は同期式昇圧レ ギュレータでは一般的です。コンバータの最大デュー ティ・サイクルは標準90％に制限されており、VCがV4を 超えるとこのリミット値に達します。 Burst Mode動作 Burst Mode動作により、LTC3533の軽負荷時の消費電流が 減少し、全体の変換効率が改善され、 バッテリの寿命が延び ます。Burst Mode動作時、LTC3533は出力が安定化されるま で出力にエネルギーを供給し、安定化されたらスリープ・モー ドに入ります。スリープ・モードでは出力はオフしており、消費 電流はわずか40µAに低下します。 このモードでは、 出力リップ ル電圧の周波数成分は負荷電流に依存して変化し、一般に ピーク・トゥ・ピークで約2％になります。Burst Mode動作のリッ プルは出力容量を大きくすることにより、 わずかに減らすことが できます。 Burst Mode動作のリップルを減らす別の方法として、 VOUT帰還分割器ネットワークの上側の抵抗の両端に （タイプ IIIの補償のように）小さなフィードフォワード・コンデンサを接 続します。 デバイスが出力にエネルギーを供給している間にピーク・ス イッチ電流は標準で450mAに増加し、 インダクタ電流はサイク ルごとにゼロ電流で終了します。 このモードでの標準最大平 均出力電流は以下の式で与えられます。 IMAX(BURST)BUCK ≈ 225mA; VOUT < VIN IMAX(BURST)BOOST ≈ 225mA • (VIN/VOUT); VOUT > VIN 入力と出力はサイクルの大半で相互に接続されるので、 IMAX（BURST）BUCK-BOOST ≈ 350mA;VOUT ≈ VINとなります。 1mA未満での効率は主に消費電流によって支配されま す。Burst Mode動作の効率は次式で与えられます。 効率 � � � ����� ���� � ����� ここで、ηはBurst Mode動作時には標準90％です。 プログラム可能な自動Burst Mode動作 Burst Mode動作は、自動制御することも、1つの信号ピン を使ってデジタル方式で制御することもできます。自動 モードでは、LTC3533はプログラムされたスレッショル ドでBurst Mode動作に入り、負荷需要が増加すると固定 周波数動作に戻ります。モードの移行が生じる負荷電流 は、以下の式に従って、1個の外部抵抗をBURSTピンから グランドに接続してプログラムします。 ����������動作に入る：������ � ����������動作から出る：������ � �� ������ �� ������ ここで、RBURSTの単位はkΩ、IBURSTはアンペアを単位に した負荷移行電流です。1MΩより大きなRBURSTの値は使 わないでください。 3533f 9 LTC3533 動作 自動動作では、フィルタ・コンデンサもBURSTからグラ ンドに接続します。コンデンサの最小値の式は次のとお りです。 CBURST(MIN) ≥ COUT • VOUT 60, 000 ここで、CBURST（MIN）とCOUTの単位はµFです。 Burst Mode動作時に負荷トランジェントによりFBがレ ギュレーション値から4％以上低下すると、LTC3533は 直ちに固定周波数モードに切り替わり、内部プルアップ が短時間BURSTに与えられ、C BURST を急速に充電しま す。これにより、出力が安定化されると直ちにデバイスが Burst Mode動作に再度移行するのを防ぎます。 マニュアルBurst Mode動作 Burst Mode動作をマニュアル制御する場合、BURSTに接 続したRCネットワークを省くことができます。固定周 波数モードを強制するには、BURSTをVINに接続します。 Burst Mode動作を強制するには、BURSTを接地します。 Burst Mode動作をマニュアル操作する場合、BURSTに接 続される回路は最大2mAをシンクすることができるよう にします。 大きな動的負荷に対して最適過渡応答を得るには、動作 モードをホスト・プロセッサによってデジタル方式で制 御します。負荷が突如増加する前に固定周波数動作を強 制することにより、出力電圧の垂下を最小に抑えること ができます。強制Burst Mode動作時（BURSTピンは接地） の負荷電流が供給可能な電流を超えると、出力電圧が垂 下し始め、LTC3533は自動的にBurst Mode動作から抜け出 して固定周波数モードに移行し、VOUTが上昇することに 注意してください。安定化が達成されると、 （ユーザーが BURSTを接地することにより依然Burst Mode動作を強制 しているので）LTC3533は再度Burst Mode動作に移行し、 このサイクルが繰り返され、約4％の出力リップルが生じ ます。 Burst Mode動作から固定周波数への過渡応答 Burst Mode動作では、補償ネットワークは使われず、VCは 誤差アンプから切り離されます。Burst Mode動作が長く 続くと、外部部品やPCボードのリーク電流によって補償 コンデンサが充電（または放電）することがあり、その結 果、固定周波数モードの動作に戻るとき、同じ負荷電流で あっても大きな出力過渡が生じることがあります。これ を防ぐため、LTC3533にはアクティブ・クランプ回路が内 蔵されており、Burst Mode動作の間、VCの電圧を最適電圧 に保ちます。これにより、固定周波数モード動作に戻ると き、どんな出力過渡でも最小に抑えます。最適過渡応答の ため、制御ループの帯域幅を広げ、出力のLCフィルタの2 ポール応答を過ぎてからロールオフさせるには、タイプ IIIの補償も推奨します （「帰還ループを閉じる」を参照）。 ソフトスタート ソフト・スタート機能はシャットダウン機能と組み合わ されています。RUN/SSピンが1V（標準）より上に引き上 げられるとLTC3533はイネーブルされますが、誤差アン プのデューティ・サイクルはVCによってクランプされま す。この機能の詳細なダイアグラムを図3に示します。外 付け部品のRSSとCSSによりRUN/SSの電圧がゆっくりラ ンプし、ソフト・スタート機能を実現します。VCがクラン プされないようにするため、RUN/SSを1.6Vより上に上げ る必要があります。 VIN RUN/SS VC 3533 F03 図3 3533f 10 LTC3533 アプリケーション情報 部品の選択 ここで、f = スイッチング周波数（Hz） 1 RT VC 14 2 BURST FB 13 3 SGND RUN/SS 12 4 SW1 PVIN 11 5 PGND VIN 10 6 PGND PVOUT 9 7 SW2 VOUT 8 GND ΔIL = 最大許容インダクタ・リップル電流 VIN （MIN）= 最小入力電圧 VIN （MAX）= 最大入力電圧 VOUT = 出力電圧 VIN VOUT MULTIPLE VIAS 3533 F04 図 4. 推奨部品配置。高電流の流れるトレースは短く、幅を広く する。FBピンとVCピンのトレース面積を小さくする。バッテリへ のリード線を短くする。PVOUTとPVINのセラミック・コンデンサを デバイスのピンに近づけて配置する インダクタの選択 LTC3533は高い周波数で動作するので、小型表面実装イ ンダクタを使用できます。インダクタのリップル電流は 一般に最大インダクタ電流の20％∼40％に設定されま す。与えられたリップルに対してインダクタンスの項は 以下のように与えられます。 LBOOST > LBUCK > VIN(MIN)2 • ( VOUT − VIN(MIN) ) f • ∆IL • VOUT2 VOUT • ( VIN(MAX ) − VOUT ) f • ∆IL • VIN(MAX ) 高効率を得るには、高周波用コア材を使ったフェライト・ インダクタを選択して、コア損失を減らします。I 2R損失 を減らすため、インダクタはESR（等価直列抵抗）が小さ く、飽和せずにピーク・インダクタ電流を流すことができ るものにします。モールド型チョークコイルやチップ・イ ンダクタのコアは一般に4A∼6Aの範囲のピーク・インダ クタ電流を担うのに十分ではありません。放射ノイズを 抑えるには、シールドされたインダクタを使用します。イ ンダクタの製造元については表1を参照してください。 出力コンデンサの選択 出力フィルタ・コンデンサのバルク値はサイクルごとに コンデンサの充電によって生じるリップルを減らすよう に設定します。充電による定常リップルは以下の式で与 えられます。 %Ripple _ Boost = %Ripple _ Buck = IOUT(MAX ) •( VOUT − VIN(MIN) ) • 100 COUT • VOUT2 • f ( VIN(MAX ) − VOUT ) • 100 8L COUT • VIN(MAX ) • f 2 % % H ここで、COUT = 出力フィルタ・コンデンサ(F) H IOUT(MAX) = 最大出力負荷電流 出力容量はコンバータの過渡応答の要求条件を満たすため、 通常は最小値より何倍も大きくします。 表1. インダクタの製造元 SUPPLIER PHONE FAX WEB SITE Coilcraft (847) 639-6400 (847) 639-1469 www.coilcraft.com CoEv Magnetics (800) 227-7040 (650) 361-2508 www.circuitprotection.com/magnetics.asp Murata (814) 237-1431 (800) 831-9172 (814) 238-0409 www.murata.com Sumida USA: (847) 956-0666 Japan: 81(3) 3607-5111 USA: (847) 956-0702 Japan: 81(3) 3607-5144 www.sumida.com TDK (847) 803-6100 (847) 803-6296 www.component.tdk.com TOKO (847) 297-0070 (847) 699-7864 www.tokoam.com 3533f 11 LTC3533 アプリケーション情報 目安として、所期の過渡応答を維持するには、コンバータ のユニティゲインの帯域幅に対する動作周波数の比だけ 出力容量を上の計算値から増やす必要があります。 リップルの他の成分は出力コンデンサのESR（等価直列 抵抗）によって生じます。出力電圧リップルを下げるに は低ESRのコンデンサを使います。表面実装アプリケー ションには、太陽誘電またはTDKのセラミック・コンデン サ、AVXのTPSシリーズのタンタル・コンデンサまたは三 洋電機のPOSCAPを推奨します。問合せ先については表2 を参照してください。 入力コンデンサの選択 PVINはデバイスの電源電圧なので、少なくとも4.7µFの低 ESRセラミック・バイパス・コンデンサをPVINとGNDの近 くに置くことを推奨します。コンバータからバッテリや 他の電源への浮遊抵抗を最小に抑えることも重要です。 オプションのショットキー・ダイオード 同期スイッチのBとDのそれぞれの両端にショットキー・ ダイオードを接続する必要はありませんが、 接続すればブ レイク・ビフォア・メイク時間（標準15ns）中の電圧降下が 小さくなり、 そのため効率が改善されます。 MBRM120T3あ るいは同等の表面実装ショットキー・ダイオードを使用し てください。 通常の整流ダイオードは回復時間が遅くて効 率が低下するので使用しないでください。 出力電圧 < 1.8V LTC3533は最低400mVの出力電圧の降圧コンバータとし て動作可能です。ショットキー・ダイオードを使わなくて も動作するように、このデバイスは最小1.8Vで規定され ています。同期スイッチDはPVOUTから電力を供給され、 低い出力電圧ではR DS（ ON）が増加するので、出力への導 通経路を与えるためSW2からVOUTにショットキー・ダイ オードが必要です。Burst Mode動作は1V（標準）より低い 出力電圧では禁じられていることに注意してください。 出力電圧 > 4.3V 4.3Vを超える出力電圧にはSW2からV OUT にショット キー・ダイオードが必要です。ピンとトレースの寄生イン ダクタンスによるSW2のピーク電圧を減らすため、この ダイオードはピンにできるだけ近づけて配置する必要が あります。 入力電圧 > 4.5V 過負荷や短絡状態を生じるおそれのある、入力電圧が 4.5Vを超えるアプリケーションでは、SW1ピンとGNDの 間に2Ω/1nFの直列スナバが必要です。ショットキー・ダイ オードもSW1とPVINの間にできるだけピンに近づけて追 加します。もっと高い入力電圧では、VINのバイパスがさ らに重要になります。したがって、セラミック・バイパス・ コンデンサもできるだけPV INピンとGNDピンの近くに 必要です。 動作周波数の選択 動作周波数を高くすると、インダクタおよび入力と出力 のフィルタ・コンデンサを小さくすることができるので、 基板の面積と部品の高さが減少します。ただし、動作周波 数を高くすると、以下の式で与えられる、4個のスイッチ のゲート電荷によりデバイス全体の消費電流も増加しま す。 降圧：IQ =（600e 12・VIN・f ）mA 昇圧：IQ = [800e 12・ （VIN ＋ VOUT） ・f ] mA 昇降圧：IQ = （1400e [ 12・VIN ＋ 400e 12・VOUT） ・f ] mA ここで、f = スイッチング周波数（Hz） です。 したがって、周波数 は、最適効率と最小のソリューション・サイズの間を妥協させ て選択します。 表2. コンデンサの製造元 SUPPLIER PHONE FAX WEB SITE AVX (803) 448-9411 (803) 448-1943 www.avxcorp.com Sanyo (619) 661-6322 (619) 661-1055 www.sanyovideo.com Taiyo Yuden (408) 573-4150 (408) 573-4159 www.t-yuden.com TDK (847) 803-6100 (847) 803-6296 www.component.tdk.com 3533f 12 LTC3533 アプリケーション情報 帰還ループを閉じる LTC3533には電圧モードのPWM制御回路が内蔵されてい ます。出力利得の制御は動作領域（降圧、昇圧、昇降圧）に 従って変化しますが、通常は15を超えることはありませ ん。 � ������ � ���� � � �� � � � � � � ���� （降圧モードの場合） � ������ � ���� � f UG = ��� � � ���� � � � � � ���� �� （昇圧モードの場合） ここで、 Lの単位はヘンリー、COUTの単位はファラッドです。 出力フィルタのゼロは次式で与えられます。 f FILTER _ ZERO = 1 2 • π • RESR • COUT Hz 1 Hz 2 • π • R1• CP1 ほとんどのアプリケーションでは出力フィルタのコンデ ンサを小さくできるように過渡応答の改善を必要としま す。帯域幅を上げるにはタイプIIIの補償が必要であり、2 つのゼロを与えて、出力フィルタの2ポール応答を補償し ます。図6を参照すると、ポールとゼロの位置は以下の式 で与えられます。 � ����� � ここで、RESRは出力コンデンサの等価直列抵抗です。 昇圧モードで面倒なのは右半平面（RHP）のゼロで、次式 で与えられます。 f RHPZ = 簡単なタイプIの補償ネットワークを組み込んでループを 安定化することができますが、代償として帯域幅が減少 し、 過渡応答速度が低下します。 タイプIの補償を使って適 切な位相マージンを保証するには、 ループはLCのダブル・ ポールより1桁下の周波数でクロスオーバーする必要があ ります。図5を参照して、タイプIの補償を備えた誤差アン プのユニティゲイン周波数は次式で与えられます。 VIN2 Hz 2 • π • IOUT • L • VOUT ループ利得は一般にRHPのゼロの周波数より前でロール オフします。 � � � � � ���� � ��� ��� �� （これは非常に低い周波数です） � �� � � � � �� � ��� � �� � ����� � � � � � ��� ��� � � ����� � �� � � � � �� � ��� � ����� � ここで、 抵抗の単位はオーム、 容量の単位はファラッドです。 VOUT + ERROR AMP – VOUT 1.22V R1 FB 11 – 1.22V CP1 R2 3533 F05 図5. タイプIの補償を備えた誤差アンプ R1 CZ1 FB 12 VC 12 VC + ERROR AMP 11 CP1 RZ R2 CP2 3533 F06 図6. タイプIIIの補償を備えた誤差アンプ 3533f 13 LTC3533 標準的応用例 高効率、高電流LEDドライバ 3.3µH 11 VIN 3V TO 4.2V 10 OFF ON 12 4 7 SW1 SW2 PVIN PVOUT VIN VOUT 9 ILED = 1A 8 4.7µF LTC3533 RUN/SS FB RT VC 13 1nF 1 10µF BURST 14 SGND PGND 44.2k 3 5 100k 2 47pF 95.3k 6 100k 301k 3533 TA02 1MHz、 リチウムイオン・バッテリから3.6V/2A、 パルスによる、 マニュアル・モードの制御 6.8µH 11 VIN 3V TO 4.2V 10 OFF ON 12 1 10µF 4 7 SW1 SW2 PVIN PVOUT VIN VOUT LTC3533 RUN/SS FB RT VC BURST 64.9k SGND PGND 3 5 6 9 8 388k 220pF 13 14 2.2k VOUT 3.6V AT 2A 15k 470pF 200µF 2 FIXED BURST FREQUENCY 200k 3533 TA03 3533f 14 LTC3533 パッケージ寸法 DEパッケージ 14ピン・プラスチックDFN (4mm 3mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1708 Rev A) 0.70 ±0.05 3.60 ±0.05 1.70 ±0.05 2.20 ±0.05 (2 SIDES) PACKAGE OUTLINE 0.25 ± 0.05 0.50 BSC 3.30 ±0.05 (2 SIDES) 推奨する半田パッ ドのピッチと寸法 RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS 4.00 ±0.10 (2 SIDES) R = 0.05 TYP 3.00 ±0.10 (2 SIDES) 8 R = 0.115 TYP 0.40 ± 0.10 14 1.70 ± 0.05 (2 SIDES) PIN 1 NOTCH R = 0.20 OR PIN 1 ピン1のトップ・マーキング TOP MARK （NOTE 6を参照） ピン1のノッチR = 0.20 0.35 × 45° または0.35 45 の面取り CHAMFER (SEE NOTE 6) 0.200 REF 0.75 ±0.05 0.00 – 0.05 (DE14) DFN 0905 REV A 7 1 0.25 ± 0.05 0.50 BSC 3.30 ±0.05 (2 SIDES) BOTTOM露出パッ VIEW—EXPOSED ドの底面 PAD NOTE: 注記 ： DRAWING PROPOSED TO BE MADE VARIATION OF VERSION (WGED-3) IN JEDEC 1.1.図はJEDECパッケージ ・アウトラインMO-229のバージョンのバリエーション(WGED-3)として提案 PACKAGE OUTLINE MO-229 2. 図は実寸とは異なる DRAWING NOT TO SCALE 3.2.すべての寸法はミリメートル ALL DIMENSIONS ARE INドの寸法にはモールドのバリを含まない。 MILLIMETERS 4.3.パッケージ底面の露出パッ モールドのバリは(もしあれ 4.ば)各サイドで0.15mmを超えないこと DIMENSIONS OF EXPOSED PAD ON BOTTOM OF PACKAGE DO NOT INCLUDE MOLD FLASH. MOLD FLASH, IF PRESENT, SHALL NOT EXCEED 0.15mm ON ANY SIDE 5. 露出パッ ドは半田メッキとする EXPOSED PAD SHALL BE SOLDER PLATED 6.5.網掛けの部分はパッケージのトッ プとボトムのピン1の位置の参考に過ぎない 6. SHADED AREA IS ONLY A REFERENCE FOR PIN 1 LOCATION ON THE TOP AND BOTTOM OF PACKAGE 3533f リニアテクノロジー社は、同社の提供する情報は正確で信頼できるものと考えていますが、 その利用に関して責任は負いません。 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。 15 LTC3533 関連製品 製品番号 説明 600mA（ISW）、1.2MHz同期式昇圧DC/DCコンバータ LTC3400/ LT3400B LTC3401/LT3402 1A/2A（ISW）、3MHz同期式昇圧DC/DCコンバータ 注釈 VIN：0.85V∼5V、 VOUT （MAX）= 5V、 IQ = 19µA/300µA、 ISD < 1µA、 ThinSOTパッケージ VIN：0.5V∼5V、 VOUT （MAX）= 6V、 IQ = 38mA、 ISD < 1µA、 MSパッケージ LTC3405/ LTC3405A 300mA（IOUT）、1.5MHz同期式昇圧DC/DCコンバータ VIN：2.7V∼6V、 VOUT （MIN）= 0.8V、 IQ = 20µA、 ISD ≤ 1µA、 MS10パッケージ LTC3406/ LTC3406B 600mA（IOUT）、1.5MHz同期式昇圧DC/DCコンバータ LTC3407 600mA（IOUT）、1.5MHzデュアル同期式昇圧DC/DCコンバータ LTC3411 1.25A（IOUT）、4MHz同期式昇圧DC/DCコンバータ LTC3412 2.5A（IOUT）、4MHz同期式昇圧DC/DCコンバータ LTC3421 3A（ISW）、3MHz同期式昇圧DC/DCコンバータ LTC3425 5A（ISW）、8MHz、 マルチフェーズ同期式昇圧DC/DCコンバータ LTC3429 600mA（ISW）、500kHz同期式昇圧DC/DCコンバータ LTC3440 600mA（IOUT）、2MHz同期式昇降圧DC/DCコンバータ LTC3441 1.2A（IOUT）、1MHz同期式昇降圧DC/DCコンバータ LTC3442/ LTC3443 1.2A（IOUT）、600kHz同期式昇降圧DC/DCコンバータ、 LTC3442（1MHz）、 LTC3443（600kHz） LTC3444 500mA（IOUT）、 同期式昇降圧DC/DCコンバータ LTC3530 600mA（IOUT）、2MHz同期式昇降圧DC/DCコンバータ VIN：1.8V∼5.5V、VOUT：1.8V∼5.25V、 IQ = 40µA、ISD < 1µA、10ピンMSOPパッケージ、 3mm 3mm DFN LTC3532 500mA（IOUT）、2MHz同期式昇降圧DC/DCコンバータ VIN：2.4V∼5.5V、 VOUT：2.4V∼5.5V、 IQ = 35µA、 ISD < 1µA、 10ピンMSOPパッケージ、 3mm 3mm DFN VIN：2.5V∼5.5V、 VOUT （MIN）= 0.6V、 IQ = 20µA、 ISD ≤ 1µA、 ThinSOTパッケージ VIN：2.5V∼5.5V、 VOUT （MIN）= 0.6V、 IQ = 40µA、 ISD ≤ 1µA、 MSパッケージ VIN：2.5V∼5.5V、 VOUT （MIN）= 0.8V、 IQ = 60µA、 ISD ≤ 1µA、 MSパッケージ VIN：2.5V∼5.5V、 VOUT （MIN）= 0.8V、 IQ = 60µA、 ISD ≤ 1µA、 MSパッケージ VIN：0.5V∼4.5V、 VOUT （MAX）= 5.25V、 IQ = 12µA、 ISD < 1µA、 QFNパッケージ VIN：0.5V∼4.5V、 VOUT （MAX）= 5.25V、 IQ = 12µA、 ISD < 1µA、 QFNパッケージ VIN：0.5V∼4.4V、 VOUT ：5V、 （MAX） IQ = 20µA、 ISD < 1µA, ThinSOTパッケージ VIN：2.5V∼5.5V、 VOUT ：2.5V∼5.5V、 （MAX） IQ = 25µA、 ISD < 1µA、 MS、DFNパッケージ VIN：2.5V∼5.5V、 VOUT ：2.4V∼5.5V、 （MAX） IQ = 25µA、 ISD < 1µA、 DFNパッケージ VIN：2.4V∼5.5V、 VOUT ：2.4V∼5.25V、 （MAX） IQ = 28µA、 ISD < 1µA、 DFNパッケージ VIN：2.7V∼5.5V、 VOUT = 0.5V∼5V、 DFNパッケージ、 内部補償 Thin SOTはリニアテクノロジー社の商標です。 3533f 16 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秀和紀尾井町パークビル8F TEL 03-5226-7291 FAX 03-5226-0268 www.linear-tech.co.jp ● ● 0207 • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2007