LTC3128 入力電流制限精度の高い 3A モノリシック昇降圧スーパー キャパシタ・チャージャ/バランサ 概要 特長 n n n n n n n n n n n 最大 3Aまでプログラム可能な高精度（ 2%）平均入力 電流制限 コンデンサの最大電圧制限値をプログラム可能 アクティブな充電バランス調整により、容量が不揃いの コンデンサを高速充電 1 個のコンデンサも積層コンデンサも充電 入力電圧範囲：1.73V ∼ 5.5V 出力電圧範囲：1.8V ∼ 5.5V 充電時の VOUT からの静止電流：<2μA シャットダウン時の出力切断： シャットダウン時のIQ は1µA 未満 パワーグッド・コンパレータ 電源障害インジケータ 熱特性の改善された20ピン （4mm×5mm×0.75mm） QFN パッケージおよび 24ピンTSSOP パッケージ LTC®3128は効率の高い昇降圧 DC/DCスーパーキャパシタ・ チャージャです。このデバイスは、出力電圧より高い、低い、ま たは等しい入力電圧で効率的に動作します。LTC3128は、プ ログラム可能な高精度平均入力電流制限、アクティブな充電 バランス調整、およびプログラム可能な最大コンデンサ電圧 の各機能を内蔵しています。LTC3128はこれらの機能を兼ね 備えているので、バックアップ電源システムの大容量コンデン サを安全に充電して保護するのに最適です。入力電流制限値 および最大コンデンサ電圧は、それぞれ 1 本の抵抗を使用し て設定します。平均入力電流はプログラム可能な0.5A ∼ 3A の範囲で高精度に制御され、個々の最大コンデンサ電圧は 1.8V ∼ 3.0Vの範囲で設定できます。 LTC3128のその他の特長は、Burst Mode® 動作時のVOUT か らの静止電流が2μA未満、高精度のパワーグッド・インジケー タと電源障害インジケータ、および過熱過負荷保護回路です。 LTC3128は、熱特性が改善された高さの低い20ピン （4mm 5mm 0.75mm）QFNパッケージおよび24ピンTSSOPパッケー ジで供給されます。 アプリケーション n n n n スーパーキャパシタ・ベースのバックアップ電源 メモリのバックアップ サーバ、RAID、RFシステム 産業、通信、コンピュータ処理用の各機器 L、LT、LTC、LTM、Burst Mode、Linear Technologyおよびリニアのロゴはリニアテクノロジー 社の登録商標です。PowerPath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 広い入力電圧範囲（設定された入力電流は 3A）、4.2V 出力 出力コンデンサ・スタックの充電波形 3.3µH SW1 1.7V TO 5.5V UP TO 3.0A 10µF 10µF SW2 VOUT = 4.2V RSENP VOUTP RSENS VOUTS LTC3128 VIN MID RUN PFI FB PFO PGOOD MAXV PROG GND 127k 1.87M C1a 940mF C1b 940mF 470pF 3.57k VOUT 2.0V/DIV C1 MID 2.0V/DIV IIN 2.0A/DIV ILOAD 2.0A/DIV 301k 3128 TA01 2 SECONDS/DIV 3128 TA01b C1: Murata DMF3Z5R5H474M3DTA0 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 1 LTC3128 絶対最大定格 （Note 1） VIN、RSENP、VOUTP、MIDの電圧 .............................–0.3V ～ 6V RSENS、VOUTS の電圧 ..............................................–0.3V ～ 6V RSENSのDC 電流 ................................................................ –4A SW1、SW2のDC 電圧 ..............................................–0.3V ～ 6V SW1、SW2 パルス （<100ns）電圧.............................–1.0V ～ 7V PGOOD、PFO、RUNの電圧.......................................–0.3V ～ 6V PROG、MAXV、FB、PFIの電圧 .................................–0.3V ～ 6V PGOOD、PFOのDC 電流 .................................................... 15mA 動作接合部温度範囲 （Note 2、4）......................................................... –40°C ～ 125°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ～ 150°C リード温度（半田付け、10 秒） FE パッケージのみ .......................................................300°C ピン配置 TOP VIEW 23 SW2 20 19 18 17 GND 3 22 NC 21 VOUTP SW2 24 SW2 2 SW1 1 GND NC SW1 SW2 TOP VIEW SW1 1 16 VOUTP SW1 4 RSENP 2 15 VOUTP RSENP 5 RSENS 3 14 VOUTS RSENS 6 RUN 7 PROG 8 17 PGOOD NC 9 16 FB 21 GND RUN 4 13 MID 12 PGOOD PROG 5 9 10 MAXV 8 PFI 7 VIN 11 FB PFO NC 6 UFD PACKAGE 20-LEAD (4mm × 5mm) PLASTIC QFN TJMAX = 125°C, θJA = 43°C/W EXPOSED PAD (PIN 21) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB (NOTE 5) 20 VOUTP 25 GND 19 VOUTS 18 MID NC 10 15 MAXV VIN 11 14 PFI GND 12 13 PFO FE PACKAGE 24-LEAD PLASTIC TSSOP TJMAX = 125°C, θJA = 38°C/W EXPOSED PAD (PIN 25) SHOULD BE SOLDERED TO PCB (NOTE 5) 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 LTC3128EUFD#PBF LTC3128EUFD#TRPBF 3128 パッケージ 20-Lead (4mm × 5mm) Plastic QFN –40°C to 125°C 温度範囲 LTC3128IUFD#PBF LTC3128IUFD#TRPBF 3128 20-Lead (4mm × 5mm) Plastic QFN –40°C to 125°C LTC3128EFE#PBF LTC3128EFE#TRPBF LTC3128FE 24-Lead Plastic TSSOP –40°C to 125°C LTC3128IFE#PBF LTC3128IFE#TRPBF LTC3128FE 24-Lead Plastic TSSOP –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。 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。 鉛フリー仕様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。 3128f 2 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 電気的特性 l は規定動作接合部温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値 （Note 2）。注記がない限り、VIN = 3.3V、VOUT = 4.8V。 PARAMETER CONDITIONS MIN Input Operating Range l Programmed Output Voltage Range l 1.8 FB Voltage l 0.565 TYP 1.73 FB Voltage Hysteresis 0.580 MAX UNITS 5.5 V 5.5 V 0.590 V 8.5 mV FB Input Current FB > 0.590V 0.5 2 Switching Frequency While Charging l 1.00 1.20 1.40 MHz nA Power Good Rising Threshold Voltage Measured as a % of FB Voltage l 94.50 96.75 99.00 %FB Power Good Hysteresis Measured as a % of FB Voltage 3.6 % Power Good Voltage Low IPGOOD = 5mA 200 mV Power Good Leakage Current PGOOD = 5.5V PFI Falling Threshold PFI Hysteresis Current l 0.565 VPFI < 0.565V 0.1 1 µA 0.580 0.590 V 0.2 PFI Input Current VPFI > 0.590V 0.5 PFO Voltage Low IPFO = 5mA 200 PFO Leakage Current PFO = 5.5V Maximum Capacitor Voltage – Rising RMAXV = 125k, –40°C to 125°C (Note 7) RMAXV = 125k, 0°C to 85°C (Notes 6, 7) RMAXV = 113k, –40°C to 125°C (Note 7) RMAXV = 113k, 0°C to 85°C (Notes 6, 7) µA 2 nA mV 0.1 1 µA 2.500 2.500 2.260 2.260 2.650 2.600 2.380 2.350 V V V V Maximum Capacitor Voltage Hysteresis 120 200 MAXV Pin Current 20 l l l l 2.350 2.400 2.150 2.170 mV µA VIN Quiescent Current – Sleep VRUN = 3.3V, VFB > 0.590V 14 µA VOUT Quiescent Current – Sleep VRUN = 3.3V, Not Balancing, VFB > 0.590V VRUN = 3.3V, Balancing, VFB > 0.590V 1.9 100 µA µA VIN Quiescent Current – Shutdown VRUN = 0V, Not Including SW Leakage 0.6 1 µA VOUT Quiescent Current – Shutdown VRUN = 0V, Not Including SW Leakage 0.4 1 µA VOUT Quiescent Current – Shutdown VRUN = 0V, VIN = 0V, Not Including SW Leakage 0.4 1 VIN Quiescent Current – Active VRUN = 3.3V (Note 3) 600 VIN Quiescent Current – UVLO VRUN = 1.5V, VIN = 1.5V, Not Including SW Leakage 25 VOUT Quiescent Current – UVLO VRUN = 1.5V, VIN = 1.5V, Not Including SW Leakage 1 2 µA Input Current Limit RPROG = 22.1k (Notes 3, 7) RPROG = 22.1k (Notes 3, 7) RPROG = 11k (Notes 3, 7) RPROG = 11k (Notes 3, 7) RPROG = 5.49k (Notes 3, 7) RPROG = 5.49k (Notes 3, 7) RPROG = 3.57k (Notes 3, 7) RPROG = 3.57k (Notes 3, 7) 497 497 1000 1000 2003 2003 3081 3081 504 515 1015 1035 2033 2075 3127 3185 mA mA mA mA mA mA mA mA l l l l 489 475 985 958 1973 1923 3034 2951 µA µA µA 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 3 LTC3128 電気的特性 l は規定動作接合部温度範囲の規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値 （Note 2）。注記がない限り、VIN = 3.3V、VOUT = 4.8V。 PARAMETER CONDITIONS MIN PROG Pin Gain Measured at IIN = 1A (Note 3) Internal Sense Resistor Value (Note 6) Peak Inductor Current Limit (Note 3) l 5.50 Linear Inductor Current Limit (Note 3) l 4.00 N-Channel MOSFET Leakage Switches B and C and E P-Channel MOSFET Leakage Switches A and D Switch F 0.1 0.1 N-Channel MOSFET On-Resistance Switch B Switch C Switch E (VOUT = 0V) 70 80 95 mΩ mΩ mΩ P-Channel MOSFET On-Resistance Switch A Switch D Switch F 45 40 300 mΩ mΩ mΩ MID Leakage Current VMID = 0V, VIN = 3.3V, VSW1 = 3.3V 0.1 10 µA MID Pin Regulation VOUT = 4.8V 2.400 2.496 V Active Charge Balancer Enable Threshold |VOUT/2-VMID| 60 118 l 2.304 Active Charge Balancer Hysteresis TYP MAX UNITS 52.7 µA/A 50 mΩ 6.5 9.00 5.0 6.85 A 0.1 5 µA 5 10 µA µA 60 A mV mV Active Charge Balancer Peak Current (Note 3) 400 mA Active Charge Balancer Valley Current (Note 3) 50 mA RUN Input High Threshold Voltage l RUN Input Low Threshold Voltage l RUN Input Current 1.2 RUN = 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回復不可能な損傷を与 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 2：LTC3128はTJ が TA にほぼ等しいパルス負荷条件でテストされる。LTC3128Eは、0°C ～ 85°Cの接合部温度で仕様に適合することが保証されている。–40°C ～ 125°Cの動作接合部温 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。LTC3128Iは–40°C ～ 125°Cの動作接合部温度範囲で動作することが保証され ている。 は、周囲温度（TA） および電力損失（PD） から次の式に従って計算される。TJ = 接合部温度（TJ） TA + (PD • θJA°C/W)、ここでθJA はパッケージの熱インピーダンス。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。 V 0.01 0.3 V 1 µA Note 3：電流測定は出力がスイッチングしていないときに行われる。 Note 4：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る動作が継続すると、デバイスの劣化または故障が生じる恐 れがある。 Note 5：パッケージの露出した裏面をPC 基板のグランド・プレーンに半田付けしないと、熱抵 抗が QFN パッケージでは43°C/Wよりもはるかに大きくなり、TSSOP パッケージでは38°C/Wよ りはるかに大きくなる。 Note 6：設計により保証されている。テストされない。 Note 7：この仕様の精度は、パラメータを設定するために使用される抵抗の精度に直接関係し ている。 3128f 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 効率とVOUT （IIN=1.0A） 100 90 90 70 60 VIN = 1.7V VIN = 2.4V VIN = 3.3V VIN = 4.2V VIN = 5.0V 50 40 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 VOUT (V) 4 4.5 90 80 80 70 60 40 30 0.5 5.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 VOUT (V) 4 60 50 40 30 VIN = 2.4V VIN = 3.3V VIN = 4.2V VIN = 5.0V 20 10 2.5 3 3.5 VOUT (V) 4 4.5 5 5.5 4.5 0 0.5 5.5 –0.5 2.0 –1.0 1.0 –1.5 0.5 –2.0 –45 –25 –5 15 35 55 75 TEMPERATURE (°C) 0 95 115 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 TIME (s) 3128 G05 3128 G21 VOUT と充電時間、COUT = 1F、 RESR = 20mΩ、IIN = 3.0A 4.0 4.0 3.5 3.5 3.5 VOUT (V) 4.5 4.0 VOUT (V) 5.0 3128 G22 VIN = 1.7V VIN = 2.4V VIN = 3.3V VIN = 4.2V VIN = 5.0V 1.5 4.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 TIME (s) 5.5 2.5 4.5 0 5 3.0 5.5 0.5 4.5 3.5 5.0 1.0 4 4.0 0 5.5 VIN = 1.7V VIN = 2.4V VIN = 3.3V VIN = 4.2V VIN = 5.0V 2.5 3 3.5 VOUT (V) 4.5 5.0 1.5 2 5.0 0.5 5.5 2.0 1.5 5.5 VOUT と充電時間、COUT = 1F、 RESR = 20mΩ、IIN = 2.0A 2.5 1 3128 G03 1.0 VOUT と充電時間、COUT = 1F、 RESR = 20mΩ、IIN = 1.0A VOUT (V) 5 VOUT と充電時間、COUT = 1F、 RESR = 20mΩ、IIN = 0.5A 3128 G04 3.0 VIN = 2.4V VIN = 3.3V VIN = 4.2V VIN = 5.0V 10 VOUT (V) EFFICIENCY (%) 70 NORMALIZED AVERAGE INPUT CURRENT (%) 80 2 40 平均入力電流制限と温度 （正規化値） 90 1.5 50 3128 G02 効率とVOUT （IIN=3.0A） 1 60 20 3128 G01 0 0.5 70 30 VIN = 1.7V VIN = 2.4V VIN = 3.3V VIN = 4.2V VIN = 5.0V 50 5 効率とVOUT （IIN=2.0A） 100 EFFICIENCY (%) 80 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) （IIN=0.5A） 効率とVOUT 100 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 3.0 2.5 2.0 VIN = 2.4V VIN = 3.3V VIN = 4.2V VIN = 5.0V 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 TIME (s) 3128 G23 1.5 1.0 0.5 0 VIN = 2.4V VIN = 3.3V VIN = 4.2V VIN = 5.0V 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 TIME (s) 3128 G24 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 5 LTC3128 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 VIN の静止電流とVIN （Burst Mode 動作のスリープ） 設定可能な最大 IIN とVIN 3.25 3.00 13.4 35.0 2.5 2.25 INPUT CURRENT (µA) INPUT CURRENT (µA) IIN (A) 40.0 13.2 2.75 13.0 12.8 12.6 12.4 12.2 12.0 2.00 1.75 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 3.7 4.1 4.5 4.9 5.3 VIN (V) 1.8 1.3 1.2 1.1 1.0 10.0 0.00 0.9 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4 3.8 4.2 4.6 5.0 5.4 VOUT (V) PFI の電圧と温度 （正規化値） 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 –45 –25 –5 0.00 –0.05 –0.10 –0.15 –0.20 –0.25 –0.30 –0.35 15 35 55 75 TEMPERATURE (°C) 95 115 –0.40 –45 –25 –5 PGOOD のプルダウン抵抗とVIN 0.00 40 30 20 10 0 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 3.7 4.1 4.5 4.9 5.3 VIN (V) 3128 G12 90 80 –0.05 70 –0.10 RESISTANCE (Ω) NORMALIZED PGOOD THRESHOLD (%) 90 50 95 115 3128 G11 PGOOD のしきい値と温度 （正規化値） 60 15 35 55 75 TEMPERATURE (°C) 3128 G10 PFO のプルダウン抵抗とVIN 70 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 VIN (V) 0.05 3128 G09 80 0 3128 G08 NORMALIZED PFI VOLTAGE (%) NORMALIZED FEEDBACK VOLTAGE (%) OUTPUT CURRENT (µA) 1.4 15.0 11.6 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 3.7 4.1 4.5 4.9 5.3 VIN (V) 0.00 1.5 20.0 5.00 帰還電圧と温度 （正規化値） 1.6 25.0 3128 G07 VOUT の静止電流とVOUT （Burst Mode 動作のスリープ） 1.7 30.0 11.8 3128 G06 RESISTANCE (Ω) VIN の静止電流とVIN （入力 UVLO） 13.6 –0.15 –0.20 –0.25 50 40 30 20 –0.30 –0.35 –45 –25 –5 60 10 15 35 55 75 TEMPERATURE (°C) 95 115 3128 G13 0 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 3.7 4.1 4.5 4.9 5.3 VIN (V) 3128 G14 3128f 6 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 最大コンデンサ電圧と温度 （正規化値） 設定された最小および最大 コンデンサ電圧と設定されたVOUT 0.8 6 0.6 5 PROGRAMMED MAXV (V) NORMALIZED MAXIMUM CAPACITOR VOLTAGE (%) 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C。 0.4 2.0 0 –0.2 –0.4 MAXIMUM 4 MINIMUM (–40°C TO 125°C) 3 MINIMUM (0°C TO 85°C) 2 1 –0.6 –0.8 –45 –25 –5 15 35 55 75 TEMPERATURE (°C) 95 115 0 2.7 3.1 3.5 8.9 4.3 VOUT (V) 3128 G15 4.7 5.1 5.5 3128 G16 起動波形 1.0A の入力電流制限 起動波形 3.0A の入力電流制限 VOUT 2V/DIV IIN 2A/DIV VMID 2V/DIV RUN 5V/DIV VOUT 2V/DIV VMID 5V/DIV IIN 0.5A/DIV 5.00s/DIV 3128 G17 5.00s/DIV 3128 G18 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 7 LTC3128 ピン機能 （QFN/TSSOP） SW1（ピン1、19/ピン1、4） ：内部スイッチAおよび 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。 RSENP（ピン2/ピン5） ：検出抵抗の電力出力。システムの他 の負荷をこのピンに接続します。10µF 以上のセラミック・コン デンサをRSENPとGNDにできるだけ近づけて配置します。 RSENS （ピン3/ピン6） ：検出抵抗の信号入力。このピンを、で きるだけ短く幅の広いトレースを使ってRSENPに接続します。 RUN（ピン4/ピン7） ：ロジックで制御されるシャットダウン入 力。 RUN ≥ 1.2V：通常動作 RUN ≤ 0.3V：シャットダウン PROG（ピン5/ピン8） ：平均入力電流制限のしきい値を設定 します。PROGとGNDの間に抵抗とコンデンサを接続します。 部品の値の選択に関しては、以下を参照してください。 RPROG (kΩ) = 11/ILIMIT (A) CPROG (pF) = 1600/(RPROG (kΩ)) MAXV（ピン10/ピン15） ：各コンデンサの両端の最大コンデン サ電圧を設定します。抵抗をMAXV からGNDに接続します。 部品の値の選択に関しては、以下を参照してください。1 個の コンデンサだけを充電する場合、このピンをグランドに接続し ます。 RMAXV (kΩ) = 50 • VMAXV(V) FB（ピン11/ピン16） ：出力電圧帰還ピン。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 ∼ 5.5Vの範囲で調 節できます。帰還リファレンス電圧は0.58Vです。 VOUT (V) = 0.58 • (1+R2/R1) PGOOD（ピン12/ピン17） ：パワーグッド・インジケータVOUT が設定値の96.75%より低いときに L になるオープン・ドレイ ン出力です。 MID（ピン13/ピン18） ：アクティブ充電バランサの出力。この ピンは2 個の出力コンデンサの結節点に接続します。1 個の出 力コンデンサだけを充電する場合、 「アプリケーション」 のセク ションに示されているように、 このピンはグランドに接続します。 NC （ピン6、20/ピン9、10、22） ：接続されていません。これらの ピンはグランドに接続する必要があります。 VOUTS （ピン14/ピン19） ：出力検出入力。できるだけ短いトレー スを使って、このピンをVOUT コンデンサに接続します。 VIN（ピン7/ピン11） ：入力電源ピン。ICの内部 VCC および内 部検出抵抗への高電流入力。10µF 以上のセラミック・コンデ ンサをできるだけVINとGNDに近づけて配置します。 VOUTP（ピン15、16/ピン20、21） ：同期整流器の出力。このピ ンとGNDの間に出力フィルタ・コンデンサを接続します。コン デンサの推奨事項については 「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。 PFO（ピン8/ピン13） ：電源障害出力。これはオープン・ドレイ ン出力で、モニタ中の電源がプログラムされたしきい値電圧よ り低いとき電流をシンクします。 PFI（ピン9/ピン14） ：電源障害入力。モニタされる電源から の抵抗分割器のタップをここに接続します。部品の選択に関 しては、以下を参照してください。 VPFI(FALLING) (V) = 0.58 • (1+R4/R3) VPFIHYST (V) = R4 • 0.2µA SW2（ピン17、18/ピン23、24） ：内部スイッチCおよび D が接 続されているスイッチ・ピン。SW1 からSW2にインダクタを接 続します。 GND（露出パッド・ピン21/ピン 2、3、12、露出パッド・ピン25） ： ICおよび電力グランド。電気的、熱的に十分接合させるため、 露出パッドは PCB のグランド・プレーンに半田付けする必要 があります。 3128f 8 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 ブロック図 RSENP SW1 SW2 RSENS D VIN VOUTP A R4 PEAK AMP RUN PFI 0.58V – + – + 5A C BALANCER LOGIC + – 6.5A VOUTS E B – + PROG LOGIC R2 ZERO AMP ILINEAR AMP F SW1 + – 0.56V – + 0.58V FB 20µA 0.2µA 0.58V + – + – R3 + – PFO PGOOD + – A=1 + A=1 – MID MAXV VOUT MID R1 FB 0.56V + – GND 3128 BD 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 9 LTC3128 動作 LTC3128は平均入力電流制御付きの昇降圧 DC/DCチャー ジャで、熱特性が改善された4mm 5mm 20ピンQFNパッケー ジおよび熱特性が改善された24ピンTSSOP パッケージで供 給されます。この昇降圧チャージャは、入力電圧に対して出力 電圧を高く、低くまたは等しく安定化することができる独自の スイッチング・アルゴリズムを採用しています。RDS(ON) が小さ く、ゲート電荷が小さい同期スイッチにより、高効率の変換が 行われ、蓄電素子の充電時間を最小にします。 チャージャの動作 LTC3128は固定周波数の平均入力電流 PWM 制御によって 出力コンデンサを充電します。このチャージャは、独自のスイッ チング・アルゴリズムにより、インダクタ電流およびループ特性 を不連続に変化させることなく、降圧モードと昇圧モードの 間を切り替えることができます。昇降圧チャージャのスイッチ・ トポロジを図 1に示します。2つのスイッチ （DとE）が SW2を VOUT に接続して、出力電圧の全範囲で高い効率を保ちます。 L VIN A SW1 B LTC3128 SW2 VOUT D C E なります。入力電圧がさらに低下するにつれ、設定出力電圧 を得るためにスイッチCおよび D がパルス幅変調されます。こ の時点では、コンバータは昇圧モードでだけ動作しています。 VOUT が標準 1.5Vを下回ると、 スイッチDおよび E が変調され ます。これにより、低いVOUT 電圧での効率が改善されます。 このスイッチング・アルゴリズムにより、動作モード間のシーム レスな移行が行われ、全ての動作モードで平均インダクタ電 流、インダクタ電流リップル、およびループの伝達関数の不連 続性が除去されます。これらの利点により、従来の4スイッチ 昇降圧コンバータに比べて効率と安定性が向上します。 エラーアンプと補償 LTC3128は2つの制御ループを利用します。ヒステリシスを もった電圧ループは、出力がレギュレーション状態にあるか 否かを判定し、VOUT がそのプログラムされたレベルに達する と、低静止電流のスリープ状態に入るようにLTC3128を強制 します。電圧ループは比例利得制御機能も備えており、VOUT がレギュレーション状態に近づくにつれ、充電電流を減少さ せます。これは、充電電流が大きいため、またおそらくはコンデ ンサの等価直列抵抗値 (ESR) が高いため、スリープ状態から 出たり入ったりを繰り返すチャタリングを防止するのに役立ち ます。電流ループは内部で補償されており、プログラムされて いる入力電流制限に入力電流を強制します。LTC3128は、ス リープ状態でもバランス調整中でもないとき、1.2MHzの固定 周波数で動作します。 3128 F01 電流制限動作 図 1. 昇降圧用スイッチのトポロジ LTC3128は、入力または出力に関係なく、SW1および SW2の 両方が切り替わる連続スイッチング・アルゴリズムを使います。 入力電圧が出力電圧よりかなり高いと、昇降圧コンバータは 降圧モードで動作します。サイクルごとに、スイッチBおよび C はスイッチング・サイクル全体の最小5%の間オンします。 スイッ チング・サイクルの残りの時間、スイッチD（VOUT< 標準 1.5V のときはスイッチDおよびE） は連続してオンし、スイッチCは オフしたままで、スイッチAおよびBはパルス幅変調されて必 要なデューティサイクルを与え、出力レギュレーション電圧を 保ちます。入力電圧が低下するか、出力電圧が上昇すると、ス イッチAはスイッチング・サイクルの大部分でオンしたままに LTC3128は3つの電流制限回路を備えています。主要な電流 制限は正確な平均入力電流制限回路を使い、LTC3128およ び RSENSピンに接続されている他の負荷がソースから引き 出す入力電流を、内部 50mΩ 検出抵抗を介して測定します。 LTC3128は、スリープ状態ではないとき、検出抵抗を通って 流れる入力電流を制限しようと常に試みます。RSENS から外 部へ電流が引き出されると、それに対応して、LTC3128によっ て供給される充電電流が減少します。RSENSに接続された 負荷がプログラムされた量を超えて電流を流すと、LTC3128 は充電電流をゼロに減らしますが、外部ソースから流れる 電流を制限することはできません。入力電流制限は、抵抗 RPROG をPROG からGNDに接続して設定します。この抵抗と 3128f 10 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 動作 CPROG コンデンサの値は、以下の式を使って計算することが できます。 RPROG (kΩ) = 11/ILIMIT (A) CPROG (pF) ≈ 1600/(RPROG (kΩ)) ここで、ILIMIT はアンペアで表した平均入力電流制限です。 補助線形電流制限は最大平均インダクタ電流を標準 5.0Aに 制限します。ピーク・インダクタ電流が6.5A （標準） に達すると、 スイッチAおよび C が直ちにオフし、スイッチBおよび D がオ ンします。線形電流制限とピーク電流制限は固定されており、 したがってRPROG の値によって影響を受けません。 ゼロ電流コンパレータ ゼロ電流コンパレータは出力へ供給されるインダクタ電流を モニタし、この電流が約 30mAまで下がると、全てのパワー・ スイッチをオフします。これにより、インダクタ電流の極性が反 転するのを防止して、軽負荷での効率を改善します。 シャットダウン RUNピンを0.3Vより下にするとLTC3128はシャットダウンし、 RUNピンを1.2Vより上にするとICの動作がイネーブルされま す。RUNは、絶対最大定格値よりも低い値に制限されていれ ば、VINまたはVOUTより高い値にドライブすることができます。 サーマル・シャットダウン ダイの温度が 165 C（標準） を超えると、コンバータはディス エーブルされます。全てのパワー・デバイスがオフし、両方のス イッチ・ノードが L になります。LTC3128は、ダイの温度が約 155 Cまで下がると （イネーブルされていれば）再起動します。 温度レギュレータ 非常に大きなコンデンサを高電流で充電しているときデバイス がサーマル・シャットダウンするのを防ぐため、LTC3128は温 度レギュレータを備えています。ダイの温度が 135 C（標準） を 超えると、平均電流制限が下げられ、パッケージ内で消費され る電力量を減らすのに役立ちます。電流制限は引き続き下げ られ、サーマル・シャットダウンの直前にはプログラムされた制 限値の約 30%まで下がります。ダイの温度が 135 Cを下回ると 電流制限は最高値まで戻ります。熱に関する他の検討事項に 関しては、このデータシートの 「アプリケーション情報」 の 「PCB レイアウトの検討事項」 のセクションを参照してください。 低電圧ロックアウト 入力電源電圧が 1.60V（標準） を下回ると、LTC3128はディス エーブルされ、全てのパワー・デバイスがオフします。VIN が 1.73Vを上回ると、LTC3128は動作を再開します。 電源障害インジケータ LTC3128には電源障害インジケータが備わっています。 ブロッ ク図を参照すると、 コンパレータの非反転入力は内部で0.58V のリファレンスに接続されており、反転入力はPFIピンに接続 されています。モニタされている電源からグランドに抵抗分割 器を外付けして、しきい値電圧を設定することができます。PFI の電圧が0.58Vを下回ると、PFOのオープン・ドレインのNチャ ネルMOSFET がオンし、ピンを"L"にします。このNチャネル MOSFETは、LTC3128 がシャットダウンしているときオフに強 制されます。PFI が 0.58Vを下回ると、0.2µAのヒステリシス電 流がオンし、PFIピンへ電流をシンクしてヒステリシスを与え ます。PFIピンが 0.58Vよりプログラムされたヒステリシスだけ 高い電圧を上回ると、PFOのオープン・ドレインのNチャネル MOSFET がオフします。電源障害インジケータ電圧とヒステリ シスは以下のように計算することができます。 VPFI(FALLING) (V) = 0.58 • (1 + R4/R3) VPFIHYST (V) = R4 • 0.2µA パワーグッド・インジケータ LTC3128にはパワーグッド・インジケータ・コンパレータが備 わっています。コンパレータの非反転入力はFBピンに接続さ れており、反転入力は内部で0.56Vのリファレンスに接続され ています。FBの電圧が約 0.54Vを下回ると、PGOODのオー プン・ドレインNチャネルMOSFET がオンしてこのピンを"L" にします。LTC3128 がシャットダウン状態のとき、このNチャネ ルMOSFETはオフに強制されます。 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 11 LTC3128 動作 最大コンデンサ電圧コンパレータ LTC3128は出力コンデンサ・スタックの各コンデンサの両端の 電圧をモニタします。1つのコンデンサがプログラムされた最 大コンデンサ電圧を超えると、LTC3128は出力スタックの充 電を停止し、2つのコンデンサの電圧のバランス調整を開始 します。 それらのコンデンサをバランスさせることができず、 フォ ルト状態が持続すると、出力コンデンサが自己放電してフォ ルト状態が解消するまで充電を停止します。この状態は、短 絡または損傷した出力コンデンサが存在すると生じる可能性 があります。最大コンデンサ電圧は1 個の抵抗をMAXV から GNDに接続してプログラムします。RMAXV 抵抗はMAXVピ ンに近づけて配置し、ピンの容量を減らします。標準的抵抗 値は次式を使って求めることができます。 RMAXV (kΩ) = 50 • VMAXV (V) ここで、VMAXV はコンデンサ両端の最大許容電圧です。計算 されたRMAXV の値を使うと、観察されるVMAXV は最大 6% 変化する可能性があります。最大コンデンサ電圧コンパレー タは、VOUT が約 1.5Vを超えるまでイネーブルされません。 MAXVピンをグランドに接続すると、最大コンデンサ電圧コ ンパレータとアクティブ充電バランサの両方がディスエーブル されます。1 個の出力コンデンサだけを充電し、バランス調整 が必要ない場合、MAXVピンをグランドに接続します。1 個の コンデンサを使用するときは、最大コンデンサ電圧はFBピン を使って設定します。電圧ループが出力コンデンサが過電圧 になるのを防ぎます。MIDピンは接地します。 「 標準的アプリ ケーション」 のセクションに一例が示されているので参照して ください。 アクティブ充電バランサ LTC3128には出力コンデンサ・スタックのためのアクティブ充 電バランサが備わっています。バランサは、過充電状態のコン デンサと低充電状態のコンデンサのバランスがとれたと判定 されるまで、過充電状態のコンデンサから低充電状態のコン デンサへ効率的に電荷を移します。これにより、各コンデンサ 両端の電圧を確実にプログラムされた出力電圧の1/2にする ので、コンデンサの長期信頼性が確実に高くなり、電力を消 費するバランス調整抵抗やシャント・レギュレータが不要にな ります。 アクティブ充電バランサは、MIDピンの電圧が約 1.2Vを超え るとイネーブルされます。VOUT がレギュレーション状態に達 するか、またはコンデンサの電圧の1つがプログラムされた最 大値を超えた場合だけ、LTC3128はスタックをバランスさせよ うとします。これにより、各コンデンサが過充電にならないよう に保護しながら、出力スタックをできるだけ速く充電します。こ のバランサはヒステリシスをもっており、2つのコンデンサがバ ランス状態から60mV 外れるとイネーブルされます。バランサ が各コンデンサ両端の電圧を等しくすると、バランサはディス エーブルされます。 アクティブ充電バランサはSW1とSW2の間に接続したインダ クタを使って動作し、2 個の出力コンデンサの間で効率よく電 荷を移動させます。電荷は、内部でMIDピンをSW1に接続す るスイッチを介して移動します。MIDピンをSW1に接続すると、 LTC3128は、スイッチCおよび Dを変調することによって、ボト ム・コンデンサからトップ・コンデンサに電荷を移すか、または トップ・コンデンサから電荷を下方に移すことができます。 VMID が VOUT–VMIDより60mV 大きいと、インダクタ電流が 400mAに達するまでスイッチCおよび F がオンします。スイッ チC が次にオフし、インダクタ電流が 50mAに達するまでス イッチD がオンします。このスイッチング・サイクルは、VMID = VOUT – VMID になるまで継続します。 VOUT–VMID が VMIDより60mV 大きいと、インダクタ電流が –400mAに達するまでスイッチDおよび F がオンします。スイッ チD が次にオフし、インダクタ電流が –50mAに達するまでス イッチC がオンします。このスイッチング・サイクルは、VMID = VOUT – VMID になるまで継続します。 バランサが動作する周波数はインダクタの値 (L)に依存し、次 式によって計算することができます。 fbalancer (MHz) ≈ VOUT 1.6 •L (µH) 3128f 12 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 アプリケーション情報 LTC3128の標準的アプリケーション回路は、このデータシー トの最初のページに記載されています。外付け部品の選択 は、個別のアプリケーションに必要な出力電圧、入力電流制 限、最大コンデンサ電圧、および VOUT のリップル電圧要件に よって決まります。ただし、設計プロセスの基本的ガイドライン と検討事項がこのセクションに示されています。 出力電圧の設定 ためです。昇降圧モードのピーク・トゥ・ピーク・インダクタ電流 リップルは以下の式から計算することができます。ここで、Lは マイクロヘンリーで表したインダクタンスです。 ∆I L,P−P,BUCK (A) = VOUT (VIN − VOUT ) VIN • L • 1.2 ∆I L,P−P,BOOST (A) = 出力電圧は次式に従って抵抗分割器によって設定します。 VOUT (V) = 0.58V • (1 + R2/R1) 外付け抵抗分割器は図 2に示すように出力に接続します。 LTC3128 昇降圧チャージャは入力電流モード制御を使い、 出力分割器の抵抗値はシステムの安定性には関係しません。 大きな抵抗値を使って出力漏れ電流を最小にすることができ ます。プログラムされている最大コンデンサ電圧はプログラム 可能な最大出力電圧に影響を与えます。このプログラムされ た最大出力電圧は次式によって計算することができます。 VOUT(MAX) = 2 • (VMAXV – 440mV) (–40°C ～ 125°C) VOUT(MAX) = 2 • (VMAXV – 385mV) (0°C ～ 85°C) 1.8V ≤ VOUT ≤ 5.25V R2 FB LTC3128 R1 GND VIN (VOUT − VIN ) VOUT • L • 1.2 スイッチング周波数が 1.2MHzなので、LTC3128には小型の 表面実装インダクタを使用可能です。2.2µH ∼ 4.7µHの範囲 のインダクタ値を推奨します。これらの値はインダクタ電流の リップルを低くしますが、LTC3128の安定性に悪影響を与え ることはありません。インダクタの値が小さすぎたり大きすぎた りすると、与えられたVOUT に対する安定した入力電圧範囲 が制限されます。 高周波用フェライト・コアのインダクタ材料を使用すると、安価 な鉄粉タイプを使用した場合に比較して、周波数に依存した 電力損失を減らして効率を向上させることができます。I2R 電 力損失を減らすために、インダクタはDC 抵抗値が小さく （約 20mΩ 以下）、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。一般に、モールド型チョークコイルやチッ プ・インダクタは、LTC3128に流れる9.0Aまでの最大ピーク・ インダクタ電流に対応できるだけの十分なコア面積を備えて いません。インダクタ電流は、入力電流が低くプログラムされ ていても、起動時の高い降圧比により、5Aより高くなることが あります。推奨部品とその供給元については、表 1およびリファ レンス回路を参照してください。 3128 F02 入力コンデンサの選択 図 2. 昇降圧出力電圧の設定 インダクタの選択 高効率を達成するには、昇降圧チャージャに低 DCRのインダ クタを利用します。インダクタは、飽和定格がワーストケースの 平均インダクタ電流にリップル電流の1/2を加えた値より大き いものにする必要があります。これは、起動時または降圧比が 大きいとき、インダクタ電流が、プログラムされた入力電流が もっと小さい場合でも、線形電流制限値（最小 4.0A） になる LTC3128に使用されるコンデンサの種類と値により入力電圧 リップルが決まります。VIN、RSENSおよび RSENPの各ピンを バイパスするには、等価直列抵抗値 (ESR) が小さい、少なくと も10µFの積層セラミック・コンデンサを使う必要があります。 VIN のコンデンサの値により、降圧スイッチング・サイクル時な ど、与えられた入力電流パルスに対する入力リップルの大きさ が直接制御されます。このコンデンサの値を大きくすると入力 リップルが小さくなります。 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 13 LTC3128 アプリケーション情報 表 1．推奨インダクタ メーカ 値（µH） DCR（mΩ） 最大 DC 電流（A） サイズ（mm）W Coilcraft XAL5030-222ME XAL5030-332ME XAL6030-332ME XAL6060-472ME 2.2 3.3 3.3 4.7 13.2 21.2 19.9 13.1 9.2 8.7 12.2 10.5 5.0 × 5.0 × 3.0 5.0 × 5.0 × 3.0 6.0 × 6.0 × 3.0 6.0 × 6.0 × 6.0 Coiltronics HC8-2R6-R HC8-3R5-R HC7-3R9-R HC7-4R7-R 2.6 3.5 3.9 4.7 11.4 16.5 7.9 9 10.2 8.5 10.4 9.2 10.9 × 10.9 × 4.0 10.9 × 10.9 × 4.0 13.0 × 13.8 × 5.5 13.0 × 13.8 × 5.5 Sumida CDRH10D68RT125NP-2R2NC CDRH10D38DHPNP-3R3PC CDRH127/HPNP-4R7RC 2.2 3.3 4.7 7.1 13.5 18.8 10.5 9.25 10.8 10.2 × 10.2 × 6.8 10.0 × 10.0 × 3.8 12.5 × 12.5 × 8.0 TDK VLF12060T-2R7N100 VLF12060T-3R9N9R0 2.7 3.9 5.3 7 10 9 11.7 × 12.0 × 6.0 11.7 × 12.0 × 6.0 Würth Elektronik 744311220 744325420 2.2 4.2 11.4 7.1 9 11 6.9 × 7.0 × 3.8 10.2 × 10.5 × 4.7 積層セラミック・チップ・コンデンサ （MLCC） は一般にESR 特 性が非常に優れています。密な基板レイアウトと切れ目のない グランド・プレーンをMLCCと組み合わせると、非常に良好な 性能が得られ、EMI 放射が低く抑えられます。いくつかの種類 のセラミック・コンデンサを利用できますが、それぞれ特性が 大きく異なります。例えば、X7RとX7Sのセラミック・コンデン サは電圧と温度に対する安定性が最も優れています。X5Rセ ラミック・コンデンサのパッキング密度は高いのですが、定格 電圧範囲と定格温度範囲全体での性能は劣ります。Y5Vセラ ミック・コンデンサは容量値が電圧に対して非常に強い非線 形性を示し、温度に対する安定性が劣るので推奨しません。 出力コンデンサの選択 LTC3128は最小合計出力容量が2mFより大きなスーパーキャ パシタを充電するように設計されています。一般に、容量が小 さいコンデンサほどESR が高くなります。スリープ状態に入っ たり出たりするとき、コンデンサのESRによる電圧ステップに よって生じる変調を防ぐため、LTC3128はVOUT の充電サイク ルの最後の5%の間は充電電流を減らします。スリープ直前 の充電サイクルの終わりに、入力電流はプログラムされた値の 20%まで減少します。ESRによる垂下を小さくし、プログラムさ れた出力電圧の1% 未満に保とうとすることも重要です。充電 L H 電流がゼロに減少すると、出力電圧のESR 成分がゼロになり ます。VOUT の推奨 1%の垂下に対する最大推奨 ESRは次の ように計算します。 (RESR1 +RESR2 )(Ω) ≅ VOUT 2 (20• VIN •ILIM • η) ここで、RESR1、RESR2 は各コンデンサのESR、VIN はチャー ジャへの入力電圧、ILIM はアンペアで表したプログラムされ た入力電流、ηはプログラムされた入力電流の20%で充電時 の分数で表したチャージャの効率、および VOUT はチャージャ のプログラムされた出力です。コンデンサのESR がこの計算 値より大きいと、充電終了時にスリープ状態に入ったり出たり するチャタリングがいくらか見られます。充電停止時に生じる VOUT の電圧垂下を図 3に示します。 合計出力容量値が 2mFより大きいとき、または各コンデンサ・ スタックあたり4mFより大きいとき、 LTC3128は安定です。スー パーキャパシタはセラミック・コンデンサやタンタル・コンデン サより物理的にはるかに大きいので、一般に、チャージャのす ぐ近くに配置することができません。レイアウトによるコンデン サのESR への影響を最小に抑えるには、コンデンサ相互の接 続および IC への接続のためのトレースの幅をできるだけ大き くします。MIDピンのトレースにはバランス調整時に200mA 3128f 14 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 アプリケーション情報 ここで、ISTANDBY はアンペアで表した出力の連続負荷電流、 IPULSE はISTANDBY に加わったアンペアで表したパルス負荷 電流、ILIM はアンペアで表したプログラムされた平均電流、η はLTC3128コンバータの効率、Dは負荷パルスのデューティ サイクル、および Tは秒で表した負荷パルスの周期です。大き なパルス負荷のための出力スーパーキャパシタを選択すると き、パルス電流の大きさと持続時間、および垂下電圧の仕様 によって選択します。出力電圧垂下には、 コンデンサのESRと、 サイクルごとにコンデンサに保存される電荷の両方が影響を 与えます。パルス負荷とESRによる垂下は次式によって計算し ます。 IIN 500mV/DIV VOUT 10mV/DIV 1ms/DIV 3128 F03 図 3. 充電終了時の VOUT の電圧垂下 の平均電流が流れるだけなのでそれほどクリティカルではあ りませんが、VOUT のトレースには6Aを超える電流が流れる ことがあります。デカップリング・コンデンサをできるだけICに 近づけてローカルにVOUT からMIDに、またMID からグラン ドに接続することを推奨します。積層セラミック・コンデンサは ESR が極めて低く、実装面積の小さいものが入手できるので 出力のデカップリングに最適です。ほとんどのアプリケーショ ンには10µFのデカップリング・コンデンサで十分ですが、無 制限にもっと大きな値のものを使用できます。 1 個の出力コンデンサを使用する場合、バランス調整が不要 ですが、MAXVおよびMIDピンをグランドに接続します。こ れにより、LTC3128 がバランスをとろうとするのを防ぎます。 LTC3128のヒステリシスのある電圧ループは、出力コンデンサ をFBピンによってプログラムされた電圧に安定化して、このコ ンデンサを保護します。 パルス出力負荷 大きな出力容量を使ってLTC3128の必要とする電流量を減ら すことにより、パルス負荷のアプリケーションを支えることがで きます。与えられたパルス負荷のデューティサイクルに対する最 大負荷と最小容量を以下のように計算することができます。 ILOAD(MAX)(A) = VIN •ILIM • η D• VOUT VDROOP,LOAD (V) = VIN •ILIM • η –ISTANDBY •D• T IPULSE – V OUT COUT,TOTAL (F) VDROOP,ESR (V) = VIN •ILIM • η –ISTANDBY IPULSE – V OUT • (RESR1 +RESR2 ) ここで、ISTANDBY はアンペアで表した出力の連続負荷電流、 IPULSE はISTANDBY に加わったアンペアで表したパルス負荷 電流、ILIM はアンペアで表したプログラムされた平均電流、D は負荷パルスのデューティサイクル、および Tは秒で表した負 荷パルスの周期です。 合計出力電圧垂下は次式で求められます。 VDROOP (V) = VDROOP,LOAD + VDROOP,ESR 出力電圧垂下を低く抑えるには、ESRを小さくし、容量を大き くする必要があります。LTC3128に適したスーパーキャパシタ を表 2と 「標準的応用例」 の回路図に示します。 COUT(MIN)(F) = VIN •ILIM • η D• t –I STANDBY • IPULSE – V VDROOP OUT 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 15 LTC3128 アプリケーション情報 表 2．推奨されるスーパーキャパシタとウルトラキャパシタ メーカ 値（F） ESR（mΩ） 電圧（V） Murata Electronics DMF3R5R5L334M3DTA0 DMF3Z5R5H474M3DTA0 0.33 0.47 60 40 4.2 (5.5 Peak) 4.2 (5.5 Peak) -30 to 70 -30 to 70 14.0 × 21.0 × 2.5 14.0 × 21.0 × 3.2 Tecate TPL-10/10X30F TPL-25/16X26F TPL-100/22X45F TPLE-25/16X26F TPLE-100/22X45F TPLS-400/35X60F 10 25 100 25 100 400 85 42 15 42 15 12 2.7 2.7 2.7 2.3 2.3 2.7 –40 to 65 –40 to 65 –40 to 65 –40 to 85 –40 to 85 –40 to 65 10.0 × 10.0 × 30.0 16.0 × 16.0 × 26.0 22.0 × 22.0 × 45.0 16.0 × 16.0 × 26.0 22.0 × 22.0 × 45.0 35.0 × 35.0 × 60.0 AVX BZ015A503Z_B BZ015A104Z_B 0.05 0.1 160 80 5.5 5.5 -20 to 70 -20 to 70 28.0 × 17.0 × 4.1 28.0 × 17.0 × 6.7 CAP-XX HS206F HS230 0.6 1.2 70 50 5.5 5.5 -40 to 85 -40 to 85 39.0 × 17.0 × 2.5 39.0 × 17.0 × 3.8 Cooper Bussmann A1635-2R5475-R M1325-2R5905-R HV1860-2R7107-R 4.7 9 100 25 20 10 2.5 2.5 2.7 -25 to 70 -40 to 60 -40 to 65 16.0 × 16.0 × 35.0 13.0 × 13.0 × 26.0 18.0 × 18.0 × 60.0 Illinois Capacitor 506DER2R5SLZ 357DER2R5SEZ 50 100 30 12 2.5 2.5 -40 to 70 -40 to 70 18.0 × 18.0 × 60.0 35.0 × 35.0 × 60.0 Maxwell BCAP0005 BCAP0100T01 5 100 170 15 2.7 2.7 -40 to 65 -40 to 65 10.0 × 10.0 × 20.0 22.0 × 22.0 × 45.0 Taiyo Yuden PAS2026FR2R5504 PAS0815LS2R5105 LIC2540R3R8207 0.5 1 200 55 70 50 2.5 2.5 2.2 to 3.8 -25 to 60 -25 to 70 -25 to 70 26.0 × 20.0 × 0.9 8.0 × 8.0 × 15.0 25.0 × 25.0 × 40.0 最大コンデンサ電圧とバランス調整 スーパーキャパシタの使用寿命は、定格電圧、定格温度、定 格寿命、実際の動作電圧、および動作温度によって決まりま す。スーパーキャパシタの寿命を延ばすには、動作電圧と温 度を最大定格から下げます。Illinois Capacitor1とMaxwell2 の Webサイトにはそれらのコンデンサの寿命計算のためのペー ジが用意してあります。 それぞれのコンデンサの推奨ディレーティング電圧を使うと、 寿命が延びます。出力がレギュレーション状態に達すると、 LTC3128は各コンデンサの電圧をVOUT/2に保ちます。充電 中の出力コンデンサの1つの過電圧を防ぐため、最大コンデ ンサ電圧コンパレータが連続して出力スタックをモニタしま す。1つのコンデンサがプログラムされた最大コンデンサ電圧 温度範囲（C） サイズ（mm）W L H を超えると、LTC3128は直ちにスタックの充電を停止します。 1つのコンデンサがその最大電圧を超え、MIDピンの電圧が 1.2Vより大きいと、LTC3128はコンデンサの電圧をバランスさ せます。そうでなければ、一般に外部負荷や漏れ電流によって 最大コンデンサ電圧を超えた状態が解消するまで、LTC3128 は充電を停止します。出力がレギュレーション状態のとき2つ のコンデンサが 60mV 以上バランスを外すか、または最大電 圧が生じるといつでも、LTC3128は出力コンデンサ・スタック のバランス調整を開始します。 充電中に最大コンデンサ電圧フォルトがトリガされる可能性 は、出力コンデンサがどれだけよく整合しているかで決まりま す。最大コンデンサ電圧はLTC3128を強制して充電を停止さ せることができるだけで、他の条件に依存して、コンデンサを バランスさせようと試みます。 Note 1：http://www.illinoiscapacitor.com/tech-center/life-calculators.aspx Note 2：http://www.maxwell.com/products/ultracapacitors/docs/APPLICATIONNOTE1012839_1. PDF 3128f 16 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 アプリケーション情報 特にセルのバランスがとれているとき、微小電流（標準 2µA 未 満） がVOUTから流れます。 VOUTをそのプログラムされたレギュ レーション値より上に引っ張る可能性のある電流源を制限す るように注意する必要があります。この状態ではLTC3128は レギュレーションを維持できないからです。スーパーキャパシ タに過電圧を与える外部漏れ電流の可能性がある場合、そ れらを保護する対策をとる必要があります。 PCBレイアウトに関する検討事項 LTC3128は大きな電流を高い周波数でスイッチングします。ノ イズのない安定した動作を保証するには、PCBレイアウトに 特別に注意が必要です。LTC3128の入力と出力の電力は大 きいので、かなりの量の銅およびグランド・プレーンを使った4 層 PCBを強く推奨します。そうでないと、低い周囲温度で温度 レギュレータがプログラムされた入力電流を下げ始める可能 性があり、 デバイスがサーマル・シャットダウンに入るのを防げ ないことがあります。 LTC3128の評価ボードは推奨レイアウトと部品配置を示して います。図 4 ∼図 9に部品配置と配線を示します。LTC3128の 評価ボードはリニアテクノロジーのWebサイトから入手できま す。PCBのレイアウトと使用される銅の量はLTC3128のθJA に直接影響を与えます。示されている評価ボードのレイアウト でのLTC3128のθJA は20 C/Wです。銅がもっと薄く、銅面積 がもっと小さいと、あるいは使用されるビアの数がもっと少な 図 4. LTC3128 の評価ボードの上面シルクスクリーン いと、この数値は大きくなります。以下の事項はLTC3128のレ イアウトのガイドラインを与えます。 1. 回路全体の下に切れ目のないグランド・プレーンを使う （そ の下には他のトレースがない） 2. 全てのデカップリング・コンデンサをLTC3128の近くに配 置する （これにより、寄生インダクタンスが小さくなる） 3. 各デカップリング・コンデンサのGND パッドに隣接させて 2 個ないし3 個のローカル・グランド・ビアを使う 4. LTC3128の露出パッドの下に最大数のGNDビアを配置す る （熱抵抗を減らすため） 5. グランドに接続されている各部品に隣接させてローカル GNDビアを配置する 6. FBとMAXVのノードを短く保つ （分圧抵抗をピンの近くに 配置する） LTC3128は、過熱状態による損傷からLTC3128を保護するよ うに設計されている温度レギュレータを備えています。温度レ ギュレータは入力電流制限を減少させてダイの温度が 135 C を超えるのを防ごうとしますが、それができないと、LTC3128 は最終的には165 Cでサーマル・シャットダウン状態に入りま す。LTC3128の接合部温度が再度 135 Cまで下がると、入力 電流制限は影響を受けなくなります。 図 5. LTC3128 の評価ボードの上面メタル 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 17 LTC3128 アプリケーション情報 図 6. LTC3128 の評価ボードの第 2 層メタル 図 7. LTC3128 の評価ボードの第 3 層メタル 図 8. LTC3128 の評価ボードの裏面メタル 図 9. LTC3128 の評価ボードの裏面シルクスクリーン 3128f 18 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 標準的応用例 USB 3.0（設定された入力電流は 900mA） から給電される4.8V バックアップ電源 3.3µH VOUT = 4.8V MAXV = 2.85V SW2 RSENP VOUTP RSENS VOUTS LTC3128 VIN MID RUN PFI PFO FB PGOOD PROG MAXV GND SW1 USB 3.0 4.5V TO 5.5V 900mA 10µF 10µF 142k 10µF 2.21M TO LOAD 300F 10µF 130pF 12.4k 300F 301k 3128 TA02 VOUT 1V/DIV MID 1V/DIV IIN 500mA/DIV 200 SECONDS/DIV 3128 TA02b 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 19 LTC3128 標準的応用例 停電時運転継続機能付き5.0V ∼ 3.3Vコンバータ ENA GND LTC4413 ENB STAT INB OUTB 4.7µH 1.8V TO 5.5V INPUT BUCK-BOOST CONVERTER CONTROL CIRCUIT SW1 3.3µH INA SW2 VOUTP RSENP VOUTS RSENS VIN LTC3128 RUN MID VIN 5.0V 3.0A SW1 OUTA VIN VOUT = 5.0V 10µF 2.32M 200F SHDN MODE PROG SGND PFO PGOOD MAXV 147k FB PROG 0.1µF 470pF GND 3.57k 316k 33pF 182k VC PGND 22µF ×2 47k 47µF 200F 301k TO LOAD FB 10µF 10µF VOUT = 3.3V VOUT LTC3127 10µF PFI SW2 60.4k 3300pF 3128 TA04 THIS CIRCUIT WILL PROVIDE THE 3.3V OUTPUT WHILE SUPERCAPACITORS ARE DISCHARGING FROM 5V DOWN TO 1.8V. THE LARGE DELTA FROM 5V DOWN TO 1.8V ALLOWS 87% OF STORED ENERGY IN THE SUPERCAPACITORS TO BE UTILIZED VOUT 5.0V/DIV LTC3128 VOUT 5.0V/DIV LTC3127 VOUT 2.0V/DIV LTC3128 IIN 2.0A/DIV 200 SECONDS/DIV 3128 TA04b 3128f 20 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 標準的応用例 補助コンバータ付きスーパーキャパシタ・バックアップ （設定された入力電流は 3A） TO MAIN SYSTEM LOADS, 3A MAXIMUM 3.3µH SW1 Li-Ion 2.8V TO 4.2V 3.0A 2.0M µP 10µF 10µF 499k SW2 VOUT = 4.8V RSENP VOUTP RSENS VOUTS LTC3128 VIN MID RUN 10µF TO LOAD 400F 10µF PFI FB PFO PGOOD PROG MAXV GND 142k 2.21M 301k 400F 470pF 3.57k 3128 TA03 THIS SUPERCAPACITOR BACKUP CIRCUIT WILL DRAW ONLY THE CURRENT THAT IS LEFT OVER FROM THE 3A OF INPUT CURRENT CONSUMED BY MAIN LOADS IN THE SYSTEM 3128f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 21 LTC3128 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。 UFD Package 20-Lead Plastic QFN (4mm × 5mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1711 Rev B) 0.70 ±0.05 4.50 ±0.05 1.50 REF 3.10 ±0.05 2.65 ±0.05 3.65 ±0.05 PACKAGE OUTLINE 0.25 ±0.05 0.50 BSC 2.50 REF 4.10 ±0.05 5.50 ±0.05 RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS APPLY SOLDER MASK TO AREAS THAT ARE NOT SOLDERED 4.00 ±0.10 (2 SIDES) 0.75 ±0.05 PIN 1 NOTCH R = 0.20 OR C = 0.35 1.50 REF R = 0.05 TYP 19 20 0.40 ±0.10 PIN 1 TOP MARK (NOTE 6) 1 2 5.00 ±0.10 (2 SIDES) 2.50 REF 3.65 ±0.10 2.65 ±0.10 (UFD20) QFN 0506 REV B 0.200 REF 0.00 – 0.05 R = 0.115 TYP 0.25 ±0.05 0.50 BSC BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD 注記： 1. 図は JEDEC パッケージ外形 MO-220 のバリエーション （WXXX-X） にするよう提案されている 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. 灰色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 3128f 22 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3128 LTC3128 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。 FE Package 24-Lead Plastic TSSOP (4.4mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1771 Rev B) Exposed Pad Variation AA 7.70 – 7.90* (.303 – .311) 3.25 (.128) 3.25 (.128) 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 6.60 ±0.10 2.74 (.108) 4.50 ±0.10 6.40 2.74 (.252) (.108) BSC SEE NOTE 4 0.45 ±0.05 1.05 ±0.10 0.65 BSC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT 4.30 – 4.50* (.169 – .177) 0.09 – 0.20 (.0035 – .0079) 0.50 – 0.75 (.020 – .030) 注記： 1. 標準寸法：ミリメートル ミリメートル 2. 寸法は （インチ） 3. 図は実寸とは異なる 0.25 REF 1.20 (.047) MAX 0° – 8° 0.65 (.0256) BSC 0.195 – 0.30 (.0077 – .0118) TYP 0.05 – 0.15 (.002 – .006) FE24 (AA) TSSOP REV B 0910 4. 露出パッド接着のための推奨最小 PCB メタルサイズ * 寸法にはモールドのバリを含まない。 モールドのバリは各サイドで 0.150mm （0.006"） を超えないこと 3128f 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。 23 LTC3128 標準的応用例 出力コンデンサ１個のアプリケーション （設定された入力電流は 1.5A） 3.3µH SW1 VIN 1.8V TO 5.5V 1.5A 10µF 10µF SW2 VOUT = 2.5V RSENP VOUTP RSENS VOUTS LTC3128 VIN RUN MID PFI FB PFO PGOOD MAXV PROG GND 10µF TO LOAD 1.0M 100F 7.32k 220pF 301k 3128 TA01 関連製品 製品番号 説明 LTC3225/ LTC3225-1 150mAスーパーキャパシタ･ チャージャ LTC3226 バックアップ PowerPath ™コント ローラ付き2セル・スーパーキャ パシタ・チャージャ LTC3625/ LTC3625-1 自動セル･ バランシング付き、1A 直列に接続された2 個のスーパーキャパシタを高効率で昇圧 / 降圧充電。自動セル･ 高効率 2セル・スーパーキャパシ バランシングにより、充電時のスーパーキャパシタの過電圧を防止。プログラム可能 タ・チャージャ な充電電流：最大 500mA（1 個のインダクタ）、1A（2 個のインダクタ）。VIN = 2.7V ∼ 5.5V、セルごとに2.4Vまたは2.65Vの安定化電圧を選択可能（LTC3625）。セルごと に2Vまたは2.25Vの安定化電圧を選択可能（LTC3625-1）、無負荷での低消費電流： 23µA。12ピン3mm 4mm DFN パッケージ LTC3606B 平均入力電流制限付き800mA （IOUT） 同期整流式降圧 DC/DC コンバータ 注釈 直列に接続された2個のスーパーキャパシタを低ノイズ固定周波数で充電。 自動セル･ バランシングにより、充電時のスーパーキャパシタの過電圧を防止。充電電流をプロ グラム可能（最大 150mA）。セルごとに2.4Vまたは2.65Vの安定化電圧を選択可能 （LTC3225）、セルごとに2Vまたは2.25Vの安定化電圧を選択可能（LTC3225-1）。 2mm 3mm DFN パッケージ 1 /2 自動セル・バランシング付きマルチモード・チャージャ。内蔵の2A LDOによる バックアップ電源。16ピン3mm 3mm QFN パッケージ 95%の効率、VIN：2.5V ∼ 5.5V、VOUT(MAX) = 0.6V、IQ = 420µA、ISD < 1µA、 3mm 3mm DFN-8 パッケージ 2セル直列スーパーキャパシタ・スタック用定電流 / 定電圧リニア・チャージャ。VIN： リチウムイオン/ポリマー･バッテリ、USBポート、 または2.7V∼5.5Vの電流制限電源。 充電電流：2A、自動セル･ バランシング、静止電流：20µA、シャットダウン電流：<2µA。 高さの低い12ピン3mm 3mm DFN パッケージまたは12ピンMSOP パッケージ LTC4425 電流制限理想ダイオード付き スーパーキャパシタ・チャージャ LTC3127 入力電流制限をプログラム可能な 効率：96% 、 4% 精度の平均入力電流制限、VIN：1.8V ∼ 5.5V、 VOUT = 1.8V ∼ 5.25V、IQ = 35µA、DFN パッケージ 1A 昇降圧コンバータ LTC3125 入力電流制限を調整可能な1.2A 94%の効率、VIN：1.8V ∼ 5.5V、VOUT(MAX) = 5.25V、IQ = 15µA、 （IOUT）、1.6MHz 同期整流式昇 ISD < 1µA、2mm 3mm DFN-8 パッケージ 圧 DC/DCコンバータ 3128f 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/LTC3128 LT 0314 • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2014