LTC4160/LTC4160-1 USB On-The-Goおよび 過電圧保護付き スイッチング・パワーマネージャ 特長 概要 双方向スイッチング・レギュレータにより、 USBポートからの制限された電力を最適利用し、 USB On-The-Go向けに5V出力を供給 ■ 過電圧保護による損傷防止 ■ 内蔵の180mΩ理想ダイオードとオプションの外付け 理想ダイオード・コントローラが、入力電源の制限時や 使用不可時に低損失パワーパスをシームレスに提供 ■ バッテリ消耗時の瞬時オン動作 ■ フル機能のリチウムイオン/ポリマー･バッテリ･チャージャ ■ Bat-Track™適応出力制御による効率的な充電 ■ 入力電流制限：1.2A （最大） ■ 熱制限付き充電電流：1.2A （最大） ■ バッテリ・フロート電圧：4.2V （LTC4160）、4.1V（LTC4160-1） ■ 低電圧バッテリから電力供給時の消費電流：8μA ■ 20ピン3mm×4mm×0.75mm QFNパッケージ LTC®4160/LTC4160-1は、高効率パワーマネージメントおよび リチウムイオン/ポリマー・バッテリ・チャージャICです。 これら のデバイスはどちらも、 自動的に負荷を優先する双方向スイッ チングPowerPath™コントローラ、 バッテリ・チャージャ、理想ダ イオードを搭載しています。 ■ LTC4160/LTC4160-1の双方向スイッチング・レギュレータは、 損失と発熱を最小限に抑えながら、USBポートから得られる 電力の大部分を負荷に送ります。 このため、小スペースでの熱 制約が緩和されます。 これらのデバイスは、USBとの互換性を もたせるための高精度な入力電流制限、効率的な充電を行 うためのBat-Track出力制御を特長としています。 さらに、USB On-The-Goアプリケーション向けに5V/500mAを発生すること も可能です。 過電圧回路により、1個の外付けNチャネルMOSFETと1本の 抵抗を使用するだけで、USB/ACアダプタ入力の高電圧によ る損傷からLTC4160/LTC4160-1を保護します。 アプリケーション メディア・プレーヤおよびパーソナル・ナビゲーション機器 ■ デジタル・カメラ、 PDA、 スマートフォン ■ LTC4160/LTC4160-1は3mm 4mm 0.75mm QFN表面実装 パッケージで供給されます。 L、LT、LTC、LTM、Linear Technology、Burst Mode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。PowerPathとBat-Track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。6522118、6404251を含む米国特許によって保護されて います。他にも特許申請中。 標準的応用例 5.5 USB ON-THE-GO VOUT = BAT = 3.8V 3.3µH VBUS USB 5.0 VBUS = 4.75V 4.5 4.0 3.5 6.2k オプションの 過電圧保護 SYSTEM LOAD 750 VOUT BAT OVSENS CLPROG 0.1µF PROG 3.01k VBUS CURRENT 500 10µF OVGATE USB 2.0規格は、 高電力機器はこの領域で 動作しないことを 要求している バッテリおよびVBUSの 電流と負荷電流 SW LTC4160/ LTC4160-1 10µF IVBUS = 500mA VBUS (V) USB On-The-Goおよび過電圧保護付き 高効率パワーマネージャ/バッテリ・チャージャ + Li-Ion CURRENT (mA) USB OTG VBUSの電圧と VBUSの電流 250 BATTERY CURRENT (CHARGING) 0 VBUS = 5V BAT = 3.8V 5x MODE –250 1k BATTERY CURRENT (DISCHARGING) 41601 TA01a 3.0 0 100 200 300 400 500 VBUS CURRENT (mA) 600 700 41601 TA01b –500 0 200 600 800 400 LOAD CURRENT (mA) 1000 41601 TA01c 41601fa 1 LTC4160/LTC4160-1 ピン配置 （トランジェント）t < 1ms、 VBUS デューティ・サイクル < 1% ......................................−0.3V～7V VBUS （スタチック）、BAT、VOUT、NTC、ENOTG、 ID、 ENCHARGER、VBUSGD、FAULT、CHRG......................−0.3V～6V ILIM0、IILIM1 .................... −0.3V～Max （VBUS、VOUT、BAT） ＋0.3V IOVSENS...............................................................................10mA ICLPROG ................................................................................3mA ICHRG、IVBUSGD、IFAULT.........................................................50mA IPROG ....................................................................................2mA ILDO3V3 ...............................................................................30mA ISW、IBAT、IVOUT、IVBUS .............................................................2A 動作温度範囲..................................................... −40℃～85℃ 最大接合部温度.............................................................. 125℃ 保存温度範囲................................................... −65℃～125℃ CLPROG LDO3V3 NTCBIAS NTC TOP VIEW 20 19 18 17 OVGATE 1 16 ILIM1 OVSENS 2 15 ILIM0 VBUSGD 3 14 SW 21 GND FAULT 4 13 VBUS 12 VOUT ID 5 11 BAT 9 10 IDGATE 8 CHRG 7 PROG ENOTG 6 ENCHARGER 絶対最大定格 （Notes 1、2、3） UDC PACKAGE 20-LEAD (3mm × 4mm) PLASTIC QFN TJMAX = 125°C, θJA = 43°C/W EXPOSED PAD (PIN 21) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB 発注情報 鉛フリー仕様 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 LTC4160EUDC#PBF LTC4160EUDC#TRPBF LFXY 20-Lead (3mm × 4mm) Plastic QFN –40°C to 85°C LTC4160EUDC-1#PBF LTC4160EUDC-1#TRPBF LFXZ 20-Lead (3mm × 4mm) Plastic QFN –40°C to 85°C LTC4160EPDC#PBF LTC4160EPDC#TRPBF FDRT 20-Lead (3mm × 4mm) Plastic UTQFN –40°C to 85°C（廃品） LTC4160EPDC-1#PBF LTC4160EPDC-1#TRPBF FDST 20-Lead (3mm × 4mm) Plastic UTQFN –40°C to 85°C（廃品） 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。 非標準の鉛ベース仕様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。 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（Note 2）。注記がない限り、VBUS = 5V、BAT = 3.8V、 RCLPROG = 3.01k。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS PowerPathスイッチング･レギュレータ - 降圧モード VBUS Input Supply Voltage IBUS(LIM) Total Input Current 1x Mode 5x Mode 10x Mode Suspend Mode IVBUSQ (Note 4) Input Quiescent Current 1x Mode 5x, 10x Modes Suspend Mode 7 20 0.050 mA mA mA 1x Mode 5x Mode 10x Mode Suspend Mode 211 1170 2377 9.6 mA/mA mA/mA mA/mA mA/mA hCLPROG (Note 4) Ratio of Measured VBUS Current to CLPROG Program Current 4.35 l l l l 82 440 900 0.32 5.5 90 480 955 0.43 100 500 1000 0.5 V mA mA mA mA 41601fa 2 LTC4160/LTC4160-1 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（Note 2）。注記がない限り、VBUS = 5V、BAT = 3.8V、RCLPROG = 3.01k。 SYMBOL PARAMETER IVOUT(POWERPATH) VOUT Current Available Before Discharging Battery CONDITIONS 1x Mode, BAT = 3.3V 5x Mode, BAT = 3.3V 10x Mode, BAT = 3.3V Suspend Mode VCLPROG CLPROG Servo Voltage in Current Limit Switching Modes Suspend Mode VUVLO VBUS Undervoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold VDUVLO VBUS To BAT Differential Undervoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold VOUT VOUT Voltage 1x, 5x, 10x Modes, 0V < BAT ≤ 4.2V, IVOUT = 0mA, Battery Charger Off USB Suspend Mode, IVOUT = 250µA fOSC Switching Frequency MIN TYP 0.26 121 667 1217 0.34 MAX UNITS 0.43 mA mA mA mA 1.183 100 3.95 4.3 4 V mV 4.35 200 50 V V mV mV 3.5 4.5 BAT + 0.3 4.6 4.7 4.7 V V 1.8 2.25 2.7 MHz RPMOS_POWERPATH PMOS On-Resistance RNMOS_POWERPATH NMOS On-Resistance 0.18 Ω 0.3 Ω IPEAK_POWERPATH Peak Inductor Current Clamp 1x Mode (Note 5) 5x Mode (Note 5) 10x Mode (Note 5) 1 1.6 3 A A A RSUSP Suspend LDO Output Resistance Closed Loop 10 Ω VBUS Output Voltage VOUT Input Voltage PowerPathスイッチング･レギュレータ - 昇圧モード （USB On-The-Go） 0 ≤ IVBUS ≤ 500mA, VOUT > 3.2V 4.75 5.25 V 2.9 4.2 V IVBUS Output Current Limit 680 mA IPEAK Peak Inductor Current Limit (Note 5) 1.8 A IOTGQ VOUT Quiescent Current VOUT = 3.8V, IVBUS = 0mA (Note 6) 1.6 mA VCLPROG Output Current Limit Servo Voltage 1.15 V VOUTUVLO VOUT UVLO – VOUT Falling VOUT UVLO – VOUT Rising tSCFAULT Short Circuit Fault Delay PMOS Switch Off VOVCUTOFF Overvoltage Protection Threshold With 6.2k Series Resistor VOVGATE OVGATE Output Voltage tRISE OVGATE Time To Reach Regulation VFLOAT BAT Regulated Output Voltage l 550 2.5 2.6 2.8 2.9 7.2 V V ms 過電圧保護 バッテリ・チャージャ 6.1 6.42 6.7 V VOVSENS < VOVCUTOFF VOVSENS > VOVCUTOFF 1.88 • VOVSENS 0 12 V V OVGATE CLOAD = 1nF 1.25 ms LTC4160 l 4.179 4.165 4.2 4.2 4.221 4.235 V V LTC4160-1 l 4.079 4.065 4.1 4.1 4.121 4.135 V V 1120 185 1219 206 1320 223 mA mA 3.8 6 µA 8 12 µA ICHG Constant Current Mode Charger Current RPROG = 845Ω, 10x Mode RCLPROG ≤ 2.49k RPROG = 5k, 5x or 10x Mode IBAT Battery Drain Current VBUS > VUVLO, Suspend Mode, IVOUT = 0µA VBUS = 0V, IVOUT = 0µA (Ideal Diode Mode) 41601fa 3 LTC4160/LTC4160-1 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（Note 2）。注記がない限り、VBUS = 5V、BAT = 3.8V、RCLPROG = 3.01k。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX VPROG PROG Pin Servo Voltage VPROG_TRKL PROG Pin Servo Voltage in Trickle Charge BAT < VTRKL 0.1 V VC/10 C/10 Threshold Voltage at PROG 100 mV hPROG Ratio of IBAT to PROG Pin Current 1030 mA/mA 1 UNITS V ITRKL Trickle Charge Current BAT < VTRKL VTRKL Trickle Charge Threshold Voltage BAT Rising 100 ∆VTRKL Trickle Charge Hysteresis Voltage ∆VRECHRG Recharge Battery Threshold Voltage Threshold Voltage Relative to VFLOAT –75 –100 –125 mV tTERM Safety Timer Termination Period Timer Starts when VBAT = VFLOAT 3.9 4.3 5.4 Hour tBADBAT Bad Battery Termination Time BAT < VTRKL 0.4 0.5 0.6 Hour (Note 7) 0.1 0.115 2.7 2.85 mA 3 135 0.085 V mV hC/10 End of Charge Current Ratio RON_CHG Battery Charger Power FET On-Resistance (Between VOUT and BAT) 0.18 mA/mA Ω TLIM Junction Temperature in Constant Temperature Mode 110 °C NTC VCOLD Cold Temperature Fault Threshold Voltage VHOT Rising Threshold Hysteresis 75 76.5 1.5 78 %NTCBIAS %NTCBIAS Hot Temperature Fault Threshold Voltage Falling Threshold Hysteresis 33.4 34.9 1.8 36.4 %NTCBIAS %NTCBIAS VDIS NTC Disable Threshold Voltage Falling Threshold Hysteresis 0.7 1.7 50 2.7 %NTCBIAS mV INTC NTC Leakage Current NTC = NTCBIAS = 5V –50 50 nA VFWD Forward Voltage Detection VBUS = 0V, IVOUT = 10mA IVOUT = 10mA RDROPOUT Internal Diode On-Resistance, Dropout IVOUT = 200mA IMAX_DIODE Diode Current Limit VLDO3V3 Regulated Output Voltage RCL_LDO3V3 Closed-Loop Output Resistance 2.7 Ω ROL_LDO3V3 Dropout Output Resistance 23 Ω VIL Logic Low Input Voltage VIH Logic High Input Voltage IPD1 ILIM0, ILIM1, ENOTG, ENCHARGER Pull-Down Current 1.8 µA IPU1 ID Pull-Up Current 2.5 µA VVBUSGD Output Low Voltage IVBUSGD = 5mA, VBUS = 5V 65 100 mV VCHRG, VFAULT Output Low Voltage ICHRG = IFAULT = 5mA, VOUT = 3.8V 100 150 mV ICHRG, IVBUSGD, IFAULT Leakage Current VCHRG = VVBUSGD = VFAULT = 5V 1 μA 理想ダイオード 2 15 mV mV 0.18 Ω 2 A 常時オン3.3V LDO電源 0mA < ILDO3V3 < 20mA 3.1 3.3 3.5 V ロジック （ILIM0、ILIM1、 ID、 ENOTG、 ENCHARGER） 0.4 1.2 V V 状態出力 （CHRG、VBUSGD、FAULT） 41601fa 4 LTC4160/LTC4160-1 電気的特性 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：LTC4160E/LTC4160E-1は0℃～85℃の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℃～85℃の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。 Note 3：LTC4160E/LTC4160E-1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温 度保護機能が備わっている。過温度保護機能がアクティブなとき接合部温度は125℃を超え る。規定された最大動作接合部温度を超えた動作が継続すると、 デバイスの信頼性を損なう おそれがある。 Note 4：合計入力電流は、 消費電流、IVBUSQ、 およびVCLPROG/RCLPROG • (hCLPROG＋1)で与えられ る測定電流の和である。 Note 5：このデバイスの電流制限機能は、 ICを短時間の、 または間欠的なフォールト状態に対 して保護することを目的としている。規定された最大ピン電流定格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 6：双方向スイッチャの消費電流はV BUSにブートストラップされ、 アプリケーションでは (VBUS/VOUT) • 1/効率だけVOUTに反射する。全消費電流はVOUTピンへの電流と反射された電流 の和である。 Note 7：hC/10は、 示されているPROG抵抗を使って測定された最大充電電流に対する割合とし て表わされる。 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 USBで制限された負荷電流とバッテリ電圧 （バッテリ・チャージャはディスエーブル） 160 VBUS = 5V 5x MODE 800 LOAD CURRENT (mA) LOAD CURRENT (mA) 600 500 400 300 200 100 80 60 40 2.7 3.0 0 4.2 3.9 3.6 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) 2.7 USBで制限された バッテリ充電電流とバッテリ電圧 3.0 3.3 3.9 3.6 BATTERY VOLTAGE (V) 0 400 300 200 VBUS = 5V 5x MODE RPROG = 1k 100 2.7 3.0 3.9 3.6 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) 140 1000 120 VBUS = 5V BAT = 3.8V 5x MODE RCLPROG = 3.01k BATTERY CURRENT RPROG = 1k (DISCHARGING) 750 100 80 60 40 20 4.2 41601 G04 0 200 0 600 800 400 LOAD CURRENT (mA) 1000 41601 G03 バッテリおよびVBUSの 電流と負荷電流 VBUS CURRENT CURRENT (mA) 500 –500 4.2 USBで制限された バッテリ充電電流とバッテリ電圧 CHARGE CURRENT (mA) CHARGE CURRENT (mA) BATTERY CURRENT (CHARGING) 41601 G02 600 0 250 –250 41601 G01 700 VBUS CURRENT 500 120 20 100 0 750 VBUS = 5V 1x MODE 140 700 バッテリおよびVBUSの 電流と負荷電流 CURRENT (mA) 900 USBで制限された負荷電流とバッテリ電圧 （バッテリ・チャージャはディスエーブル） VBUS = 5V 1x MODE RPROG = 1k 2.7 3.0 3.9 3.6 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) BATTERY CURRENT (CHARGING) 500 250 VBUS = 5V BAT = 3.8V 10x MODE RCLPROG = 3.01k RPROG = 2k 0 –250 4.2 41601 G05 –500 0 250 BATTERY CURRENT (DISCHARGING) 750 1000 1250 500 LOAD CURRENT (mA) 1500 41601 G06 41601fa 5 LTC4160/LTC4160-1 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 理想ダイオードのV-I特性 4.25 0.20 0.6 INTERNAL IDEAL DIODE ONLY 0.4 0.2 0 VBUS = 5V 0.04 0 0.12 0.16 0.08 FORWARD VOLTAGE (V) 4.7 4.3 4.1 400 200 3.9 2.50 4.2 3.5 0 3.40 3.45 3.50 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 VOUT (V) 2.7 2.7 3.0 3.6 3.9 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) 2.50 4.2 95 90 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 5x, 10x MODE 70 60 600 800 400 LOAD CURRENT (mA) 1000 41601 G12 RCLPROG = 3.01k RPROG = 1k 1x MODE 80 75 70 65 5x MODE 60 40 30 200 0 85 50 41601 G13 VBUS = 5V RCLPROG = 3.01k RPROG = 2k 外部負荷なしのバッテリ充電効率と バッテリ電圧（PBAT/PVBUS） 1x MODE 0mA BAT = 2.8V 41601 G11 80 IVOUT 500mA/DIV BAT = 3.4V 2.75 90 20µs/DIV 3.50 3.25 100 VBUS = 5V VOUT = 3.65V CHARGER OFF 10x MODE 3.75 PowerPathスイッチング・ レギュレータの効率と負荷電流 VOUT 50mV/DIV AC-COUPLED BAT = 4V 4.00 41601 G10 PowerPathスイッチング・ レギュレータの過渡応答 41601 G09 4.25 BATTERY VOLTAGE 2.9 1000 4.50 3.00 3.1 100 600 800 400 LOAD CURRENT (mA) VOUT電圧と負荷電流 （バッテリ・チャージャはイネーブル） 1x MODE 3.3 200 0 41601 G08 5x MODE 3.7 VBUS = 5V RCLPROG = 3.01k RPROG = 2k 2.75 VBUS = 5V IVOUT = 0µA RCLPROG = 3.01k RPROG = 1k 4.5 VOUT (V) BATTERY CURRENT (mA) 3.6 3.9 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) BAT = 2.8V 3.50 3.00 VOUT電圧とバッテリ電流 （バッテリ・チャージャは オーバープログラムされている） RCLPROG = 3.01k RPROG = 2k 5x MODE 300 3.0 BAT = 3.4V 3.75 3.25 INTERNAL IDEAL DIODE WITH SUPPLEMENTAL EXTERNAL VISHAY Si2333 PMOS 0 2.7 0.20 バッテリ充電電流とVOUT電圧 500 0.10 0.05 41601 G07 600 0.15 BAT = 4V 4.00 INTERNAL IDEAL DIODE VOUT (V) RESISTANCE (Ω) CURRENT (A) 0.8 4.50 0.25 INTERNAL IDEAL DIODE WITH SUPPLEMENTAL EXTERNAL VISHAY Si2333 PMOS VOUT (V) 1.0 VOUT電圧と負荷電流 （バッテリ・チャージャは ディスエーブル） 理想ダイオードの抵抗と バッテリ電圧 55 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1000 41601 G14 50 2.7 3.0 3.9 3.6 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) 4.2 41601 G15 41601fa 6 LTC4160/LTC4160-1 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 VBUS消費電流とVBUS電圧 （一時停止） BAT = 3.8V 40 VOUT (V) 30 5.0 0.5 4.5 0.4 4.0 3.5 20 3.0 10 0 0 1 2 3 4 BUS VOLTAGE (V) 5 2.5 6 0.1 0 0.3 0.4 0.2 LOAD CURRENT (mA) 41601 G16 バッテリの流出電流と バッテリ電圧 VBUS = 0V 6 5 4 3 VBUS = 5V (SUSPEND MODE) 2 0 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 400 THERMAL REGULATION 300 200 BATTERY VOLTAGE (V) 0 –40 –20 4.2 QUIESCENT CURRENT (µA) QUIESCENT CURRENT (mA) 5x MODE 15 10 1x MODE 5 100 120 0.997 0.996 –40 35 10 TEMPERATURE (°C) 60 85 41601 G22 –15 60 85 41601 G21 バッテリの流出電流と温度 VBUS = 5V 10 50 40 30 20 0 –40 35 10 TEMPERATURE (°C) 12 8 6 4 2 10 –15 41601 G18 0.998 60 20 0.5 0.999 一時停止時のVBUS消費電流と 温度 70 0.3 0.4 0.2 LOAD CURRENT (mA) 1.000 41601 G20 VBUS = 5V 0 –40 20 40 60 80 TEMPERATURE (°C) 41601 G19 VBUS消費電流と温度 25 0 0.1 1.001 RPROG = 2k 100 1 0 正規化されたバッテリ・チャージャの フロート電圧と温度 500 7 0.2 41601 G17 BATTERY CURRENT (µA) BATTERY CURRENT (µA) 8 600 IVOUT = 0mA 0.3 0 0.5 バッテリ充電電流と温度 CHARGE CURRENT (mA) 9 VBUS = 5V BAT = 3.3V RCLPROG = 3.01k 0.1 VBUS = 5V BAT = 3.3V RCLPROG = 3.01k NORMALIZED FLOAT VOLTAGE QUIESCENT CURRENT (µA) 50 一時停止時のVBUS電流と 負荷電圧 VBUS CURRENT (mA) 60 一時停止時のVOUT電圧と 負荷電流 –15 10 35 TEMPERATURE (°C) 60 85 41601 G23 0 –40 BAT = 3.8V VBUS = 0V –15 10 35 TEMPERATURE (°C) 60 85 41601 G24 41601fa 7 LTC4160/LTC4160-1 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 OTG昇圧の消費電流と バッテリ電圧 OTG昇圧のVBUS電圧と負荷電流 VOUT = BAT QUIESCENT CURRENT (mA) 2.5 100 5.0 90 VBUS (V) 1.5 80 VBUS = 4.75V 4.5 2.0 OTG昇圧の効率と負荷電流 5.5 4.0 EFFICIENCY (%) 3.0 IVBUS = 500mA 3.5 1.0 2.5 4.2 3.9 3.6 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) 50 0 200 300 400 500 LOAD CURRENT (mA) 100 600 41601 G25 90 500mA LOAD 80 100mA LOAD 2.0 1.7 3.9 3.6 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) 22µF ON VBUS, NO OVP 1.9 22µF ON VBUS, LOAD THROUGH OVP 4.2 3.0 70 60 50 40 30 20 VOUT = BAT ILOAD = 500mA 1.6 2.7 VOUT = BAT 80 2.1 1.8 75 3.0 22µF ON VBUS, 22µF AND LOAD THROUGH OVP 2.2 TIME (ms) EFFICIENCY (%) 95 70 2.7 100 2.4 2.3 10 3.9 3.6 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) 4.2 0 2.7 3.0 3.9 3.6 3.3 BATTERY VOLTAGE (V) 41601 G29 41601 G28 OTG昇圧の電流源負荷での OTG昇圧の過渡応答 1000 OTG昇圧のBurst Mode電流 スレッショルドとバッテリ電圧 起動時間とバッテリ電圧 85 10 100 LOAD CURRENT (mA) 1 41601 G27 OTG昇圧の電流源負荷での VOUT = BAT 90 30 700 41601 G26 OTG昇圧の効率とバッテリ電圧 100 VOUT = BAT = 4.2V VOUT = BAT = 3.8V VOUT = BAT = 3.4V VOUT = BAT = 3V 40 LOAD CURRENT (mA) 3.0 60 VOUT = BAT = 4.2V VOUT = BAT = 3.8V VOUT = BAT = 3.4V VOUT = BAT = 3V 3.0 0.5 2.7 70 起動とバッテリ電圧 4.2 41601 G30 OTG昇圧のBurst Mode動作 VBUS 50mV/DIV AC COUPLED VBUS 50mV/DIV AC COUPLED IVBUS 200mA/DIV VSW 1V/DIV 0mA IVBUS 200mA/DIV VBUS 2V/DIV 0V 0mA VOUT = 3.8V 20µs/DIV 41601 G31 VOUT = 3.8V ILOAD = 500mA 200µs/DIV 41601 G32 0V VOUT = 3.8V ILOAD = 10mA 50µs/DIV 41601 G33 41601fa 8 LTC4160/LTC4160-1 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25℃。 3.3V LDOの出力電圧と負荷電流 （VBUS = 0V） BAT = 3.9V, 4.2V BAT = 3.4V BAT = 3.5V ILDO3V3 5mA/DIV BAT = 3.6V 3.2 発振器周波数と温度 2.30 2.25 FREQUENCY (MHz) OUTPUT VOLTAGE (V) 3.4 3.3V LDOのステップ応答 （5mAから15mA） 0mA 3.0 2.8 BAT = 3V BAT = 3.1V BAT = 3.2V BAT = 3.3V 2.6 5 15 0 20 10 LOAD CURRENT (mA) VLDO3V3 20mV/DIV AC COUPLED BAT = 3.8V 2.15 VOUT = 5V VOUT = 4.2V VOUT = 3.6V VOUT = 3V VOUT = 2.7V 2.10 41601 G35 20µs/DIV 2.20 2.05 –40 25 –15 35 10 TEMPERATURE (°C) 60 41601 G36 41601 G34 OVP接続時の波形 OVP切断時の波形 85 上昇時OVPスレッショルドと温度 6.47 VBUS 5V/DIV OVGATE 6.46 OVP THRESHOLD (V) 2V/DIV OVGATE 5V/DIV VBUS OVP INPUT VOLTAGE 5V TO 10V STEP 5V/DIV 0V 250µs/DIV 41601 G37 41601 G38 500µs/DIV 6.45 6.44 6.43 6.42 –40 48 12 OVSENS CONNECTED TO INPUT THROUGH 10 6.2k RESISTOR QUIESCENT CURRENT (µA) OVGATE (V) 6 4 2 0 VOVSENS = 5V 42 39 36 33 0 2 4 6 INPUT VOLTAGE (V) 8 41601 G40 30 –40 –15 35 10 TEMPERATURE (°C) 60 85 41601 G39 電流と電圧（プルダウン状態） 45 8 35 10 TEMPERATURE (°C) VBUSGD、 CHRG、 FAULTピンの OVSENS消費電流と温度 VBUSGD, CHRG, FAULT PIN CURRENT (mA) OVGATEとOVSENS –15 60 85 41601 G41 120 VBUS = 5V BAT = 3.8V 100 VBUSGD 80 60 FAULT, CHRG 40 20 0 0 1 3 4 5 2 VBUSGD, CHRG, FAULT PIN VOLTAGE (V) 41601 G42 41601fa 9 LTC4160/LTC4160-1 ピン機能 OVGATE （ピン1） ：過電圧保護ゲート出力。OVGATEは外部N チャネルMOSFETのゲート・ピンに接続します。 トランジスタの ソースをV BUSに接続し、 ドレインを製品のDC入力コネクタに 接続します。過電圧状態が存在しないと、 このピンはMOSFET を完全にエンハンスするのに十分なオーバードライブを発生 することができる内部チャージポンプに接続されます。過電圧 状態が検出されると、OVGATEは直ちにGNDに引き下げら れ、LTC4160/LTC4160-1へのダメージを防ぎます。OVGATE はOVSENSと連携して動作し、 この保護を与えます。 OVSENS （ピン2） ：過電圧保護検出入力。OVSENSは6.2k抵抗 を通して入力電源コネクタおよび外部NチャネルMOSFETの ドレインに接続します。 このピンの電圧がVOVCUTOFFを超える と、OVGATEピンがGNDに引き下げられ、MOSFETをディス エーブルし、LTC4160/LTC4160-1を保護します。OVSENSピン は、 ピン電圧を6Vに保つため、過電圧過渡の間電流をシャン トします。 VBUSGD （ピン3） ：ロジック出力。 これはオープン・ドレイン出力 で、VBUSがVUVLOおよびVDUVLOより上であることを表示しま す。表示するにはプルアップ抵抗またはLEDがVBUSGDに必 要です。 FAULT（ ピン 4 ） ：ロジック出力。 これはオープン・ドレイン出 力で、 チャージャがイネーブルされているとき不良バッテリ・ フォールトを表示するか、 または双方向PowerPathスイッチン グ・レギュレータが昇圧モード （On-The-Go） のときVBUSの短 絡状態を表示します。 表示するにはプルアップ抵抗またはLED がFAULTに必要です。 ID（ピン5 ） ：ロジック入力。 このピンは、USB On-The-Goアプ リケーションのために、双方向スイッチング・レギュレータが VOUTの電圧を昇圧してVBUSピンに5V出力を与えることを独 立に可能にします。 ホストがVBUSをパワーダウンしないと、 こ のピンをUSBマイクロABリセプタクルのIDピンに直接接続し ます。 アクティブ L です。2.5μAの内部プルアップ電流源が備 わっています。 ENOTG （ピン6） ：ロジック入力。 このピンは、USB On-The-Goア プリケーションのために、双方向スイッチング・レギュレータが V OUTの電圧を昇圧してVBUSピンに5V出力を与えることを独 立に可能にします。 アクティブ H です。1.8μAの内部プルダウ ン電流源が備わっています。 ENCHARGER（ピン 7 ） ：ロジック入力。 このピンはバッテリ・ チャージャをイネーブルします。 アクティブ L です。1.8μAの内 部プルダウン電流源が備わっています。 PROG （ピン8） ：充電電流設定および充電電流モニタ用ピン。 1%抵抗をPROGからグランドに接続すると充電電流がプログ ラムされます。定電流モードで十分な入力電力を利用できる と、 このピンは1Vにサーボ制御されます。 このピンの電圧は、 次式に従って、常に実際の充電電流を表します。 IBAT = VPROG • 1030 RPROG HRG （ピン9） ：ロジック出力。 これはオープン・ドレイン出力で、 バッテリが充電中であるか否かを表示します。表示するにはプ ルアップ抵抗またはLEDがCHRGに必要です。 IDGATE （ピン10） ：理想ダイオード・アンプの出力。 このピンは、 VOUTとBATの間の理想ダイオードとして使われる、 オプション の外部PチャネルMOSFETのゲートを制御します。外部の理 想ダイオードは内部の理想ダイオードと並列に動作します。P チャネルMOSFETのソースをVOUTに接続し、 ドレインをBAT に接続します。外部理想ダイオードMOSFETを使わない場合、 IDGATEはフロートさせたままにします。 BAT （ピン11） ：1セル・リチウムイオン・バッテリ・ピン。利用可能 なVBUS電源に依存して、BATのリチウムイオン・バッテリは理 想ダイオードを通してVOUTに電流を供給するか、 またはバッ テリ・チャージャを介してVOUTから充電されます。 V OUT （ピン12 ） ：降圧モードのPowerPathスイッチング・レギュ レータの出力電圧およびバッテリ・チャージャの入力電圧。携 帯製品の大半はVOUTから給電します。LTC4160/LTC4160-1 は利用可能な電力をV OUTの外部負荷と内部のバッテリ・ チャージャの間で分割します。優先順位は外部負荷に与えら れ、余分の電力は全てバッテリの充電に使われます。BATから VOUTに接続されている理想ダイオードにより、 負荷がVBUSか ら割り当てられた電力を超えても、 またはVBUSの電源が取り 去られても、VOUTへの給電が保証されます。On-The-Goモー ドでは、 このピンはSWピンを介してV BUSに電力を供給しま す。VOUTは低インピーダンスの多層セラミック・コンデンサを 使ってバイパスします。 41601fa 10 LTC4160/LTC4160-1 ピン機能 V BUS （ピン13 ） ：電力ピン。 このピンはUSBポートやDC出力の ACアダプタなどのDCソースから制御された電流を引き出し て、SWピンを介してV OUT へ電力を供給します。On-The-Go モードでは、 このピンは外部負荷に電力を供給します。V BUS は低インピーダンスの多層セラミック・コンデンサを使ってバ イパスします。 SW（ピン14） ：SWピンは双方向スイッチング・レギュレータを 介してVBUSとVOUTの間で電力を転送します。 インダクタの値 と電流定格に関しては、 「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。 ILIM0、 ILIM1 （ピン15、16） ：ILIM0とILIM1は、降圧モードの双方向 PowerPathスイッチング・レギュレータのVBUS入力電流制限を 制御します。表1を参照してください。 それぞれ1.8μAの内部プ ルダウン電流源を備えています。 CLPROG（ピン17 ） ：USB電流制限のプログラミングとモニタ 用ピン。CLPROGからグランドに接続した1%抵抗によって VBUSピンから引き出される、 またはソースされる電流の上限 が決まります。双方向PowerPathスイッチング・レギュレータ のPMOSスイッチがオンしているとき、VBUS電流の精確な一 部（hCLPROG）がCLPROGピンに送られます。 スイッチング・レ ギュレータは、CLPROGピンが降圧モードで1.18V、昇圧モー ドで1.15Vに達するまで電力を供給します。スイッチング・レ ギュレータが降圧モードのとき、平均入力電流を安定化する のにCLPROGが使われます。 ユーザーからの入力によってい くつかのVBUS電流制限の設定を利用できます。 それらは一般 に500mAと100mAのUSB規格に対応します。 スイッチング・レ ギュレータが昇圧モードのとき （USB On-The-Go）、平均出力 電流を680mAに制限するのにCLPROGが使われます。 フィル タ処理のために、多層セラミック平均化コンデンサまたはRC ネットワークがCLPROGに必要です。 LDO3V3（ピン18 ） ：3.3V LDOの出力ピン。 このピンは安定化 された常時オン3.3V電源電圧を与えます。LDO3V3はV OUT から電力供給を受けます。 これはウォッチドッグ・マイクロプロ セッサやリアルタイム・クロックなどの軽負荷に使うことができ ます。1μFのコンデンサがLDO3V3からグランドに必要です。 LDO3V3出力を使わない場合、VOUTに接続してディスエーブ ルします。 NTCBIAS （ピン19） ：NTCサーミスタのバイアス出力。NTC動作 を望むなら、 バイアス抵抗をNTCBIASとNTCの間に接続し、 NTCサーミスタをNTCとGNDの間に接続します。NTC動作を ディスエーブルするには、NTCをGNDに接続し、NTCBIASは オープンのままにします。 NTC （ピン20） ：サーミスタ・モニタ回路への入力。NTCピンは、 一般にバッテリと一緒にパッケージに収められた負温度係数 サーミスタに接続され、充電するにはバッテリの温度が高す ぎたり低すぎたりしないか判定します。 バッテリの温度が範囲 外にあると、 有効範囲に再度戻るまで充電が停止されます。 低 ドリフトのバイアス抵抗がNTCBIASからNTCに必要であり、 サーミスタがNTCからグランドに必要です。NTC動作をディス エーブルするには、NTCをGNDに接続し、NTCBIASはオープ ンのままにします。 GND （露出パッド・ピン21） ：グランド。露出パッドは、LTC4160/ LTC4160-1の直下に配置した複数のビアを使って、 プリント回 路基板の2番目の層の連続したグランド・プレーンに接続しま す。 41601fa 11 2 1 4 3 FAULT VBUSGD OVSENS OVGATE 17 CLPROG VCLPROG 6V FAULT BAD CELL OTG SHORT CIRCUIT + – BAT 5.1V 16 ILIM1 VBUS VOLTAGE CONTROLLER VBUSGD 0.2V 4.6V – + AVERAGE VBUS CURRENT LIMIT CONTROLLER 4.3V SUSPEND LDO + – OVERVOLTAGE PROTECTION ×2 ILDO/M 100mV –+ ISWITCH/N – + オプションの 外部過電圧 保護抵抗 –+ + – VBUS 15 ILIM0 6 ENOTG CONTROL LOGIC PWM AND GATE DRIVE 5 ID VOUT VOLTAGE CONTROLLER 7 +– 0.3V ENCHARGER NTC FAULT RECHRG LOW BAT 3.6V VRECHRG 21 GND 2.9V 100mV VOUT 4HRS – + 15mV OmV IDEAL DIODE 3.3V – + NTC ENABLE OVERTEMP + – 3V3 LDO UNDERTEMP VFLOAT IBAT/1000 1V BATTERY CHARGER – + + – 13 – + + + – + – オプションの外部 過電圧保護 NチャネルMOSFET + – + – + – + – + – 12 + – USBまたは ACアダプタへ 0.1V 20 19 9 8 41601 BD NTC NTCBIAS CHRG PROG BAT 11 IDGATE 10 12 VOUT LDO3V3 18 14 SW NTC T + 1セル・ リチウムイオン オプションの 外部理想 ダイオード PチャネルMOSFET システム負荷へ LTC4160/LTC4160-1 ブロック図 41601fa LTC4160/LTC4160-1 動作 はじめに LTC4160/LTC4160-1は高効率双方向スイッチング・パワーマ ネージャおよびリチウムイオン/ポリマー・バッテリ・チャージャ です。電力損失を最小に抑え、熱条件の制約を緩和しながら、 利用可能な電力を最適利用するように設計されています。先 進的PowerPathアーキテクチャにより、 バッテリが全く動作しな くても、最終製品への電源の優先順位管理により、外部電圧 印加後直ちに最終製品のアプリケーションに確実に給電され るようにします。 降圧コンバータとして機能するとき、LTC4160/LTC4160-1の 双方向スイッチング・レギュレータは、USB、ACアダプタ、 また は他の5V電源から電力を取り、最終製品のアプリケーショ ンに電力を供給し、Bat-Trackを使って効率的にバッテリを充 電します。電力が保存されるので、LTC4160/LTC4160-1は、 VOUTの負荷電流がUSBポートによって引き出される電流を 超えることを可能にし、許容されるUSB電力をバッテリの充電 に最大限利用します。USBとの互換性のため、 スイッチング・レ ギュレータには高精度平均入力電流制限が備わっています。 双方向スイッチング・レギュレータとバッテリ・チャージャは通 信を行って、平均入力電流がUSBの規定を決して超えないよ うにします。 さらに、双方向スイッチング・レギュレータは5V同期整流式昇 圧コンバータとしても動作可能で、追加の外部部品を必要と することなく、VOUTから電力を取り、最大500mAをVBUSに供 給します。 これにより、USBデュアル・ロール・トランシーバを備 えたシステムは、USB On-The-Goデュアル・ロール機器として 機能することができます。真の出力切断と平均出力電流制限 機能が短絡保護のために含まれています。 LTC4160/LTC4160-1には、外部PチャネルMOSFETと一緒に 使う理想ダイオード・コントローラと内部180mΩ理想ダイオー ドの両方が備わっています。BATからVOUTへの理想ダイオー ドが、V BUSの電力が足りなくても、 またはV BUSに電力が無く ても、常に十分な電力がVOUTで利用できるよう保証します。 常時オンLDOがV OUTで利用可能な電力から安定化された 3.3Vを供給します。消費電流が非常に小さなこのLDOは常に オンしており、最大20mAを供給するのに使うことができます。 LTC4160/LTC4160-1は、外部NチャネルMOSFETと一緒に動 作して、高電圧の偶発的印加による入力への損傷を防ぐよう に設計されている過電圧保護回路も備えています。 最後に、一時停止中のUSBポートにデバイスが接続されてい るときのバッテリ流出を防ぐため、VBUSからVOUTに接続され たLDOが低電力USB一時停止電流を最終製品アプリケー ションに供給します。 双方向PowerPathスイッチング･レギュレータ - 降圧モード VBUSからVOUTに供給される電力は、降圧モードの2.25MHz 固定周波数双方向スイッチング・レギュレータによって制御さ れます。VOUTは外部負荷とバッテリ・チャージャの組合せをド ライブします。USBの最大負荷仕様を満たすため、 スイッチン グ・レギュレータには、平均入力電流がCLPROGでプログラム されているレベルより下になるようにする、測定および制御シ ステムが備わっています。 合計負荷によってスイッチング・レギュレータがプログラムされ た入力電流制限を超えることがなければ、VOUTはバッテリ電 圧の約0.3V上をトラッキングします。 バッテリ・チャージャ両端 の電圧をこの低いレベルに保つことにより、バッテリ・チャー ジャで失われる電力が最小に抑えられます。降圧モードの電 力の流れを図1に示します。 スイッチング・レギュレータがプログラムされた入力電流リミッ トに達するほど外部負荷とバッテリ充電電流の合計が十分 大きいと、外部負荷を満たすのにちょうど必要な量だけバッ テリ・チャージャが充電電流を減らします。バッテリ充電電流 が許容USB電流を超えるように設定されていても、USBの平 均入力電流の規定には違反しません。 バッテリ・チャージャは 必要に応じてその電流を減らします。 さらに、V OUTの負荷電 流がVBUSからのプログラムされた電力を超えると、バッテリ・ チャージャがイネーブルされているときでも、 負荷電流は理想 ダイオードを通してバッテリから引き出されます。 CLPROGからの電流はVBUS電流の精確な一部です。 プログ ラミング抵抗と平均化コンデンサがCLPROGからGNDに接 続されていると、CLPROGの電圧はスイッチング・レギュレータ の平均入力電流を表します。入力電流がプログラムされたリ 41601fa 13 LTC4160/LTC4160-1 動作 ミットに近づくと、CLPROGが1.18Vに達して、 スイッチング・レ ギュレータが供給する電力は一定に保たれます。 入力電流制限はI LIM0ピンとI LIM1ピンによってプログラムさ れます。入力電流制限には、USB一時停止リミットの500μAか らACアダプタ・アプリケーションの1Aまでの範囲に、4つの可 能な設定があります。 これらの設定のうちの2つは、100mAと 500mAのUSBアプリケーションに使うことが特に意図されて います。ILIM0とILIM1を使った電流制限の設定については、表 1を参照してください。 表1．ILIM0とILIM1を使ったUSB電流制限の設定 USBの設定 ILIM1 ILIM0 0 0 1倍モード （USB 100mAに制限） 0 1 10倍モード （ACアダプタ1Aに制限） 1 0 低電力一時停止（USB 500μAに制限） 1 1 5倍モード （USB 500mAに制限） スイッチング・レギュレータが起動すると、 平均入力電流は次式 に従ってCLPROGプログラミング抵抗によって制限されます。 IVBUS = IVBUSQ + TO USB OR WALL ADAPTER ここで、IVBUSQはLTC4160/LTC4160-1の消費電流、VCLPROG は電流制限のCLPROGサーボ電圧、R CLPROGはプログラミ ング抵抗の値、h CLPROGはCLPROGに供給されるサンプル 電流に対するV BUSで測定される電流の比です。h CLPROG 、 VCLPROGおよびIVBUSQの値については、 「電気的特性」 の表 を参照してください。 ワーストケースの回路の許容誤差でも、 RCLPROGが3.01k以上である限り、 100mAモードまたは500mA モードでUSBの平均入力電流の規定に違反しません。 電流制限状態でない間、スイッチング・レギュレータのBatTrack機能はVOUTをBATの電圧より約300mV上に設定しま す。 ただし、BATの電圧が3.3Vより下で、負荷要件によってス イッチング・レギュレータがその電流リミットを超えることがな ければ、図2に示されているように、VOUTは固定3.6Vに安定化 されます。 この瞬時オン動作により、携帯型製品は、電源が入 ると、 バッテリが充電されるのを待たずに直ちに動作すること ができます。 負荷がVBUSの電流リミットを超えると、VOUTは無 負荷時電圧とバッテリ電圧のわずか下の間の （図2の網掛け 領域によって示されている）範囲になります。 VCLPROG • hCLPROG + 1 RCLPROG ( ) 13 3.5V TO (BAT + 0.3V) TO SYSTEM LOAD 14 SW VBUS PWM AND GATE DRIVE VBUS VOLTAGE CONTROLLER CLPROG 17 1.18V – + BATTERY CHARGER AVERAGE VBUS INPUT CURRENT LIMIT CONTROLLER 1V + – 5V 12 – + + – ISWITCH/N VOUT VFLOAT IDEAL DIODE OmV 15mV – + + – 10 IDGATE IBAT/1000 OVGATE – + + – 2 OVSENS OVERVOLTAGE PROTECTION 6V + + – ×2 1 0.3V 3.6V +– 11 BAT VOUT VOLTAGE CONTROLLER 8 PROG USB INPUT BATTERY POWER + SINGLE CELL Li-Ion 41601 F01 図1．電力経路のブロック図 USB/ACアダプタから利用できる電力 41601fa 14 LTC4160/LTC4160-1 動作 非常に低いバッテリ電圧の場合、 バッテリ・チャージャは負荷 のように振る舞い、入力電力が制限されているので、 その電 流はVOUTを3.6Vの 「瞬時オン」電圧より下に引き下げる傾向 があります。VOUTがこのレベルより下に下がるのを防ぐため、 低電圧回路がVOUTが下がりつつあることを自動的に検出し てバッテリ充電電流を必要に応じて減らします。 この減少によ り、 できるだけ多くのバッテリ充電電流を供給しながらも、負 荷の電流と電圧が常に優先されることが保証されます。 「アプ リケーション情報」 セクションの 「バッテリ・チャージャのオー バープログラミング」 を参照してください。 電圧レギュレーションのループ補償はV OUTの容量によって 制御されます。 ループの安定性に10μFの多層セラミック・コン デンサが必要です。 この値を超えて容量を追加すると過渡応 答が改善されます。 内部の低電圧ロックアウト回路はV BUSをモニタし、V BUSが 4.30Vを超えて上昇し、 バッテリ電圧より約200mV上に上昇す るまでスイッチング・レギュレータをオフ状態に保ちます。両方 の条件が満たされると、VBUSGDが L になり、 スイッチング・ レギュレータがオンします。VBUSが4.00Vより下まで下がると、 またはバッテリ電圧の50mV以内にまで下がると、UVLOのヒ ステリシスによりVBUSGDが H に強制され、 レギュレータが オフします。 これが起きると、VOUTのシステム電力は理想ダイ オードを通してバッテリから引き出されます。 4.5 4.2 VOUT (V) 3.9 3.6 NO LOAD 300mV 3.3 3.0 2.7 2.4 2.4 2.7 3.0 3.6 3.3 BAT (V) 3.9 4.2 41601 F02 図2．VOUTとBAT 双方向PowerPathスイッチング･レギュレータ - 昇圧モード USB On-The-Goアプリケーションでは、双方向PowerPath スイッチング・レギュレータは昇圧コンバータとして機能し、 VOUTからVBUSに電力を供給します。VOUTからの電力は理想 ダイオードを介してバッテリから供給されます。昇圧コンバー タとして、双方向スイッチング・レギュレータはVBUSに5Vを発 生し、少なくとも500mAを供給する能力があります。USB OnThe-Goは外部制御ピン （ENOTGまたはID） のどちらかによっ てイネーブルすることができます。昇圧モードの電力の流れを 図3に示します。 低電圧ロックアウト回路はVOUTをモニタし、V OUTが2.3Vを 超えて上昇するまで昇圧変換を抑止します。入力電源を利 用できるときVBUSを逆ドライブしないように、昇圧モードがイ ネーブルされた時点でVBUSが既に4.3Vより高いと、VBUSの 低電圧ロックアウト回路が昇圧変換を抑止します。 スイッチン グレギュレータは内部PMOSスイッチのボディ・ダイオードに 電流が流れないようにして真の出力切断ができるようにも設 計されています。 これにより、短絡時またはシャットダウンの間 VBUSをゼロボルトにすることができ、VOUTから電流は流れま せん。 電圧レギュレーションのループはVBUSの容量によって補償さ れます。 ループの安定性に4.7μFの多層セラミック・コンデンサ が必要です。 この値を超えて容量を追加すると過渡応答が改 善されます。VBUS電圧の負荷レギュレーションは最大500mA の出力電流まで約3%です。軽負荷では、 スイッチング・レギュ ® レータはBurst Mode 動作になります。 レギュレータはVBUSが 5.1Vに達するまでVBUSに電力を供給し、 その後NMOSスイッ チとPMOSスイッチはオフします。 レギュレータはVBUSが5.1V より下に下がると電力を再度VBUSに供給します。 スイッチング・レギュレータはピーク・インダクタ電流制限と平 均出力電流制限の両方を備えています。 ピーク電流モード・ アーキテクチャはサイクルごとにピーク・インダクタ電流を制限 します。 ピーク電流リミットはVBUS/2Ωから最大1.8Aに等しい ので、 突如短絡が生じると、 電流リミットは低い値にフォールド バックします。昇圧モードでは、 プログラミング抵抗と平均化コ ンデンサがCLPROGからGNDに接続されていると、CLPROG の電圧はスイッチング・レギュレータの平均出力電流を表し ます。CLPROGに3.01kの抵抗が接続されていると、双方向ス イッチング・レギュレータの出力電流リミットは680mAです。 出力電流がこのリミットに近づくにつれ、CLPROGは1.15Vに サーボ制御され、VBUSは急速にVOUTに低下します。VBUSが VOUTに近いと、PMOSスイッチがオンしているときのインダク タ電流の負勾配が、NMOSスイッチがオンしているときのイン ダクタ電流の上昇に釣り合うのに十分でないことがあります。 41601fa 15 LTC4160/LTC4160-1 動作 TO USB OR WALL ADAPTER 13 3.5V TO (BAT + 0.3V) TO SYSTEM LOAD 14 SW VBUS PWM AND GATE DRIVE VBUS VOLTAGE CONTROLLER CLPROG 17 1.18V BATTERY CHARGER AVERAGE VBUS OUTPUT – CURRENT LIMIT CONTROLLER 1V + – 5.1V 12 – + + – ISWITCH/N VOUT VFLOAT IDEAL DIODE OmV 15mV – + + – 10 IDGATE + IBAT/1000 OVGATE – + + – 6V 2 OVSENS OVERVOLTAGE PROTECTION + + – ×2 1 0.3V 3.6V +– 11 BAT VOUT VOLTAGE CONTROLLER 8 PROG + SINGLE CELL Li-Ion BATTERY POWER 41601 F03 図3．PowerPathのブロック図（USB On-The-Go） VBUSがVOUT＋180mVを超えて上昇するとPMOSスイッチが イネーブルされ、V OUT＋70mVより下に下がるとディスエー ブルされ、電流制限状態でないときインダクタ電流が暴走す るを防ぎます。PMOSスイッチが7.2msより長くディスエーブル されるとスイッチャはオフし、FAULTピンが L になり、短絡 フォールトが宣言されます。昇圧モードを再度イネーブルする には、IDが H の状態でENOTGピンを L にしてから H に サイクルさせるか、 またはENOTGを接地した状態で、IDピンを H にしてから L にサイクルさせる必要があります。 BATからVOUTへの理想ダイオード LTC4160/LTC4160-1には、 それぞれ外部理想ダイオードのコ ントローラとともに、 内部理想ダイオードが備わっています。 内 部と外部の両方の理想ダイオードは常にオンしており、V OUT がBATより下に下がると直ちに応答します。 負荷電流が双方向スイッチング・レギュレータの許容電力を 超えて増加すると、追加電力が理想ダイオードを通してバッテ リから引き出されます。 さらに、VBUSへの電力 （USBまたはAC アダプタ）が取り去られると、 アプリケーションの電力は全て 理想ダイオードを介してバッテリから供給されます。理想ダイ オードは、双方向スイッチング・レギュレータに必要な保存用 の容量だけで、VOUTが垂下するのを防ぎます。 内部理想ダイ オードは、VOUTの電圧がBATの電圧より約15mV（VFWD）低 いと大きな内蔵PチャネルMOSFETトランジスタをアクティブ にする高精度アンプで構成されています。 2200 VISHAY Si2333 OPTIONAL EXTERNAL IDEAL DIODE 2000 1800 1600 CURRENT (mA) このため、 インダクタ電流が暴走し、CLPROGの電圧が上昇し ます。CLPROGが1.2Vに達すると、同期PMOSのスイッチング が停止し、 そのゲートにVOUTが静的に印加されます。 これによ り、電流がV BUSピンから流れ出している間のインダクタ電流 の負勾配が十分になります。CLPROGが1.15Vまで下がると、 PMOSはスイッチングを再度開始します。 LTC4160/ LTC4160-1 IDEAL DIODE 1400 1200 1000 800 600 ON SEMICONDUCTOR MBRM120LT3 400 200 0 0 60 120 180 240 300 360 420 480 FORWARD VOLTAGE (mV) (BAT – VOUT) 41601 F04 図4．理想ダイオードのV-I特性 41601fa 16 LTC4160/LTC4160-1 動作 アンプの線形範囲内では、理想ダイオードの小信号抵抗は非 常に低く、順方向電圧降下を15mV近くに保ちます。 もっと高 い電流レベルでは、MOSFETは完全な導通状態になります。 内部理想ダイオードを補完するには、外部PチャネルMOSFET をB ATからV O U T に追 加することができます。LT C 4 1 6 0 / LTC4160-1のIDGATEピンは外部PチャネルMOSFETのゲー トをドライブして、理想ダイオードを自動的に制御します。外部 PチャネルMOSFETのソースをVOUTに接続し、 ドレインをBAT に接続します。IDGATEピンは1nFの負荷をドライブすることが でき、 オン抵抗が30mΩ以下の外部PチャネルMOSFETを制 御することができます。 一時停止LDO LTC4160/LTC4160-1がUSB一時停止モードに構成されて いると、双方向スイッチング・レギュレータはディスエーブルさ れ、一時停止LDOがVOUTピンに電力を供給します （VBUSへ の電力が利用可能であると仮定しています）。 このLDOは一 時停止されているUSBポートに携帯製品が接続されていると き、バッテリが切れるのを防ぎます。 このLDOは4.6Vに安定 化され、双方向スイッチング・レギュレータがディスエーブルさ れたとき （一時停止されたとき） だけアクティブになります。一 時停止されたLDOはVBUSの電流のスケール変更したコピー をCLPROGピンに送り、 このピンはこのモードで約100mVに サーボ制御されます。USBの規定に従って、低電力一時停止 の規定値を超えないようにLDOへの入力を電流制限する必 要があります。VOUTの負荷が一時停止電流制限を超えると、 追加電流がバッテリから内部理想ダイオードを介して供給さ れます。 3.3V常時オンLDO電源 LTC2460には常に給電されている低消費電流の低損失レ ギュレータが備わっています。 このLDOはシステムのプッシュ ボタン・コントローラ、 スタンバイ・マイクロコントローラ、 リアル タイム・クロックなどに電力を供給するのに使うことができま す。 この常時オンLDOは最大20mAを供給するように設計さ れており、補償用に少なくとも1μFの多層セラミック・バイパス・ コンデンサが必要です。 このLDOはVOUTから給電されますの で、VOUTが3.3V近くまで下がるにつれ、20mAより小さな負荷 でドロップアウト状態に入ります。LDO3V3出力を使わないな ら、VOUTに接続してディスエーブルします。 バッテリ・チャージャ LTC4160/LTC4160-1は自動再充電、安全タイマによる自動 終了、低電圧トリクル充電、不良セル検出および温度範囲外 充電一時停止のためのサーミスタ・センサ入力付き定電流 /定電圧バッテリ・チャージャを備えています。チャージャは ENCHARGERピンを使ってディスエーブルすることができます。 バッテリの前調整 バッテリの充電サイクルを開始するとき、 バッテリ・チャージャ はまずバッテリが深放電しているか判定します。 バッテリ電圧 がVTRKL（標準2.85V） より低いと、 自動トリクル充電機能によ り、 バッテリ充電電流がプログラムされた値の10%に設定され ます。低電圧が0.5時間以上継続すると、 バッテリ・チャージャ は自動的に終了し、バッテリが応答しないことをCHRGピンと FAULTピンを通して表示します。 バッテリ電圧が2.85Vを超えると、 チャージャはフルパワーの 定電流モードで充電を開始します。バッテリに供給される電 流は1030/RPROGに達しようと試みます。利用可能な入力電力 と外部負荷状態に依存して、バッテリ・チャージャはプログラ ムされた最大レートで充電できることも、 できないこともありま す。外部負荷がバッテリ充電電流よりも常に優先されます。 同 様に、USB電流制限のプログラミングは常に守られ、余剰電 力だけがバッテリの充電に利用できます。 システム負荷が軽い とき、 バッテリ充電電流が最大になります。 充電終了 バッテリ・チャージャは安全タイマを内蔵しています。 バッテリ の電圧が予めプログラムされたフロート電圧に達すると、 バッ テリ・チャージャはバッテリ電圧を安定化し、充電電流は自然 に減少します。バッテリがフロート電圧に達したことをバッテ リ・チャージャが検出すると、4時間の安全タイマがスタートし ます。安全タイマの時間が経過した後バッテリの充電は打ち 切られ、電流は供給されません。 自動再充電 バッテリ・チャージャは終了後オフ状態に留まり、 バッテリから は数マイクロアンペアの電流しか流れません。携帯製品が十 分長い時間この状態に留まると、バッテリがいつかは自己放 電します。 バッテリが常に満充電されているように、 チャージャ 41601fa 17 LTC4160/LTC4160-1 動作 のフロート電圧より標準100mV下の再充電スレッショルドよ り下にバッテリ電圧が下がると、充電サイクルが自動的に開 始されます。 バッテリ電圧が再充電スレッショルドより下に下 がったとき安全タイマが作動中だと、 それは再度ゼロにリセッ トされます。再充電スレッショルドより下への短時間の低下に よって安全タイマがリセットするのを防ぐため、 バッテリ電圧は 1msより長く再充電スレッショルドより下に下がらなければな りません。 さらに、VBUS UVLOが L になり、続いて H になる と （たとえば、VBUSが取り去られ、再度接続されると）、 または バッテリ・チャージャがENCHARGERピンによってオン/オフさ れると、充電サイクルと安全タイマが再スタートします。 充電電流 充電電流はPROGからグランドに接続された1個の抵抗を 使ってプログラムされます。バッテリ充電電流の1/1030が、 1.000Vにサーボ制御しようとするPROGピンに送られます。 こう して、 バッテリ充電電流はPROGの電流の1030倍に達しようと します。 プログラム抵抗と充電電流は以下の式を使って計算 します。 ICHG = VPROG • 1030 RPROG 定電流充電モードまたは定電圧充電モードのどちらでも、 PROGピンの電圧はバッテリに供給される実際の充電電流に 比例します。 したがって、実際の充電電流は、 いつでもPROGピ ンの電圧をモニタして、次の式を使って求めることができます。 IBAT = VPROG •1030 RPROG 多くの場合、利用可能な入力電力が制限されており、 また VOUTから給電されるシステム負荷が優先されるため、実際の バッテリ充電電流（IBAT） はICHGより低くなります。 バッテリ・チャージャのアルゴリズムを次ページの 「バッテリ・ チャージャのフローチャート」 に示します。 充電状態の表示 CHRGピンとFAULTピンを使ってバッテリ・チャージャの状態 を表示することができます。2つの可能な状態がCHRGで表さ れます。充電中と充電停止です。 オープン・ドレイン出力である CHRGピンは、人間とのインタフェースのために電流制限抵 抗を通して表示用LEDをドライブするか、 またはマイクロプロ セッサとのインタフェースのために単にプルアップ抵抗をドライ ブすることができます。 充電が開始されると、CHRGが L に引き下げられ、通常の充 電サイクルの間 L に保たれます。充電が完了すると、つまり BATピンがフロートに達し、充電電流がプログラムされた値 の1/10に低下すると、CHRGピンは H になります。LTC4160/ LTC4160-1がV BUS入力電流制限状態にあると、CHRGピン はC/10スレッショルドに応答しません。 これにより、バッテリ・ チャージャが利用可能な電力の不足による誤った充電終了 を表示するのを防ぎます。 バッテリ・チャージャがアクティブなときのCHRGピンとFAULT ピンの可能な状態を表2に示します。 表2．CHRGピンとFAULTピンを使った充電状態の読取り 状態 CHRG FAULT 充電中/NTCフォールト Low High 充電停止中 High High バッテリ不良 High Low NTCフォールトは、バッテリ温度が範囲から外れている間充 電を停止しますが、CHRGピンまたはFAULTピンを使って表 示されません。 充電に対してバッテリが応答しないと （つまり、その電圧が 2.85Vより下に0.5時間留まっていると） 、 CHRGピンが H にな り、FAULTピンが L になって不良バッテリ・フォールトを表示 します。 LTC4160/LTC4160-1は3端子PowerPath製品で、バッテリ充 電よりもシステム負荷が常に優先されることに注意してくださ い。過度のシステム負荷により、不良バッテリのタイムアウト時 間内にトリクル充電のスレッショルド電圧より上にバッテリを 充電するには電力が十分ではないことがあります。 この場合、 バッテリ・チャージャは誤って不良バッテリを表示します。 この 場合、 システムのソフトウェアで負荷を減らし、 バッテリ・チャー ジャをリセットして再試行させることができます。 41601fa 18 LTC4160/LTC4160-1 動作 バッテリ・チャージャのフローチャート チャージャを パワーオン/イネーブル イベント・タイマをクリア CHRGを L にアサート NTCが範囲外 YES NO BAT < 2.85V バッテリの状態 BAT > VFLOAT – ε 2.85V < BAT < VFLOAT – ε NO 100V/RPROG （C/10のレート） で充電 1030V/RPROGの レートで充電 固定電圧 で充電 （VFLOAT） 充電禁止 イベント・タイマを始動 イベント・タイマを停止 イベント・タイマを始動 イベント・タイマを停止 タイマ > 30分 タイマ > 4時間 YES YES 充電禁止 充電停止 NO IBAT < C/10 NO YES BATがVRECHRGを 通って上昇 FAULTでバッテリ・ フォールトを表示 YES CHRG Hi-Z CHRG Hi-Z NO BAT > 2.85V YES NO BATがVRECHRGを 通って低落 NO YES BAT < VRECHRG NO YES 41601 FLOW 41601fa 19 LTC4160/LTC4160-1 動作 FAULTピンは、双方向スイッチング・レギュレータがOnThe-Goモードのとき、V BUSに短絡状態が発生しているか 否かを表示するのにも使われます。短絡状態が検出される と、FAULTが低インピーダンスになります。ENOTGピンまた はVBUSGDピンを使ってどのフォールトが起きたか決める ことができます。FAULTが L になったときENOTGまたは VBUSGDが L であれば、不良バッテリ・フォールトが起きて います。 どちらのピンも H であれば、VBUSに短絡が起きてい ます。 NTCサーミスタ バッテリの温度は負温度係数（NTC） サーミスタをバッテリ・ パックの近くに配置して測定します。 この機能を利用するには、NTCサーミスタ （R NTC） をNTCピン とグランドの間に接続し、バイアス抵抗（R NOM） をNTCBIAS からNTCに接続します。RNOMは、選択したNTCサーミスタの 25℃での値（R25） に等しい値の1% 200ppm抵抗にします。 LTC4160/LTC4160-1はNTCサーミスタの抵抗がR25の値の 0.54倍、 つまり100kサーミスタの場合約54kまで低下すると充 電を一時停止します。Vishayの曲線1のサーミスタの場合、 こ れは約40℃に相当します。バッテリ・チャージャが定電圧（フ ロート） モードならば、 サーミスタが有効温度に戻ったことを 示すまで安全タイマも一時停止します。温度が下がるにつれ、 NTCサーミスタの抵抗が増加します。LTC4160/LTC4160-1は NTCサーミスタの値がR25の値の3.25倍に増加したときも充 電を一時停止するように設計されています。Vishayの曲線1の 100kサーミスタの場合、 この抵抗（325k） は約0℃に相当しま す。NTCピンを接地すると全てのNTC機能がディスエーブルさ れます。 サーマル・レギュレーション LTC4160/LTC4160-1または周囲の部品への熱的ダメージ を防ぐため、 ダイ温度が約105℃に上昇すると内部の熱帰還 ループがプログラムされた充電電流を自動的に減らします。 サーマル・レギュレーション手法は高電力動作や高い周囲 温度条件による過度の温度上昇からLTC4160/LTC4160-1 を保護し、ユーザーが特定の回路基板デザインの電力処 理能力の限界を押し広げることを可能にします。LTC4160/ LTC4160-1の熱制御ループの利点は、特定のアプリケーショ ンの最悪条件ではチャージャが自動的に電流を減らす保証 があるので、特定のアプリケーションに対して充電電流を （最 悪条件ではなく）実際の条件に従って設定することができるこ とです。 過電圧保護 LTC4160/LTC4160-1は、2つの外部部品（NチャネルMOSFET と6.2k抵抗） を使うだけで、VBUSへの過電圧の偶発的印加か ら自己を保護することができます。最大安全過電圧の大きさ は選択された外部MOSFETとそのブレークダウン電圧に依存 します。 過電圧保護回路は2つのピンで構成されます。 まず、OVSENS は、外部抵抗を通して外部から加わる電圧を測定するのに使 われます。次に、OVGATEは、外部MOSFETのゲート・ピンをド ライブするのに使われる出力です。OVSENSが6Vより下のと き、 内部チャージポンプがOVGATEを約1.88 • OVSENSにド ライブします。 これによりNチャネルMOSFETがオンしてVBUS への低インピーダンス接続を与え、LTC4160/LTC4160-1に給 電します。 フォールトにより、 または不適当なACアダプタの使 用によりOVSENSが6Vを超えると、OVGATEがGNDに引き下 げられます。 これにより、外部MOSFETがディスエーブルされ、 下流の回路を保護します。電圧が再度6Vより下に下がると、 外部MOSFETがイネーブルされます。 OVGATEのチャージポンプ出力の出力ドライブ能力は制限さ れています。 このピンのリーク電流は動作に悪影響を与える可 能性があるので、 リーク電流を防ぐように注意します。 抵抗の電力損失定格の計算、推奨部品の表、 および逆電圧 保護に関しては、 「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。 シャットダウン・モード USBスイッチング・レギュレータは、V BUSがV UVLOより上で、 LTC4160/LTC4160-1がUSB一時停止モードではないとき、常 にイネーブルされます。 理想ダイオードは常にイネーブルされており、 ディスエーブルす ることはできません。 41601fa 20 LTC4160/LTC4160-1 アプリケーション情報 双方向PowerPathスイッチング・レギュレータの CLPROG抵抗とコンデンサの選択 「双方向PowerPathスイッチング・レギュレータ - 降圧モード」 のセクションで説明されているように、CLPROGピンの抵抗に より平均VBUS入力電流のリミットが決まります。降圧モード では、 スイッチング・レギュレータのVBUS入力電流リミットを、 1倍モード （USB 100mA）、5倍モード （USB 500mA） または10 倍モードのどれかに設定することができます。V BUS入力電流 には2つの成分（V OUTをドライブするのに使われる電流とス イッチング・レギュレータの消費電流） が含まれています。合計 平均入力電流が確実にUSBの既定値より下に留まるようにす るため、入力電流の両方の成分について検討します。 「電気的 特性」 の表には、電流制限のプログラミング精度とともに全て できるだけ の設定の消費電流の標準値も与えられています。 500mAまたは100mAの規定に近づけるため、 精密抵抗を使い ます。次式を思い出してください。 IVBUS = IVBUSQ＋VCLPROG/RCLPPROG •（hCLPROG＋1）. スイッチング・レギュレータが平均入力電流を決められるよう に、抵抗と並列に平均化コンデンサが必要です。 このコンデン サは電流リミットに達したときの帰還ループの支配的ポール も与えます。安定性を保証するため、CLPROGのコンデンサは 0.1μF以上にします。 双方向PowerPathスイッチング・レギュレータの インダクタの選択 PowerPathスイッチング・レギュレータのVBUS電圧範囲とVOUT 電圧範囲は両方ともかなり狭いので、LTC4160/LTC4160-1は 3.3μHの特定のインダクタンス値で設計されています。 このアプ リケーションに適している小型インダクタをいくつか表3に示し ます。 表3．LTC4160/LTC4160-1に推奨するPowerPathインダクタ INDUCTOR L MAX IDC MAX DCR SIZE IN mm TYPE (μH) (A) (Ω) (L x W x H) MANUFACTURER LPS4018 3.3 2.2 0.08 3.9 x 3.9 x 1.7 Coilcraft www.coilcraft.com D53LC DB318C 3.3 3.3 2.26 1.55 0.034 0.070 5 x 5 x 3 Toko 3.8 x 3.8 x 1.8 www.toko.com WE-TPC Type M1 3.3 1.95 0.065 4.8 x 4.8 x 1.8 Wurth Electronik www.we-online.com CDRH6D12 3.3 CDRH6D38 3.3 2.2 3.5 0.063 0.020 6.7 x 6.7 x 1.5 Sumida 7 x 7 x 4 www.sumida.com 双方向PowerPathスイッチング・レギュレータの VBUSとVOUTのバイパス・コンデンサの選択 LTC4160/LTC4160-1と一緒に使われるコンデンサの種類と 容量により、 レギュレータ制御ループの安定性および入力電 圧リップルなど、いくつかの重要なパラメータが定まります。 LTC4160/LTC4160-1は双方向スイッチング・レギュレータを V BUSとV OUTの間に使うので、V BUSの電流波形には高周波 成分が含まれます。等価直列抵抗（ESR） の低い多層セラミッ ク・コンデンサ （MLCC） を使ってV BUSをバイパスすることを 強く推奨します。 タンタル・コンデンサやアルミ・コンデンサは ESRが大きいので推奨しません。VBUSのコンデンサの値によ り、与えられた負荷電流に対する入力リップルの大きさが直 接支配されます。 このコンデンサのサイズを大きくすると入力 リップルが小さくなります。 USBデバイスの突入電流制限の仕様はVBUSのバイパス・コン デンサを5Vまで充電するのに必要な合計クーロン数を使っ て計算されます。USB On-The-Goデバイスの最大突入電流の 電荷は33μCです。 これにより、 リニアなコンデンサを仮定する と、V BUSの容量には6.5μFのリミットが置かれます。 ただし、 ほ とんどのセラミック・コンデンサの容量はバイアス電圧によっ て変化します。突入電流制限の仕様を満たすため、平均容量 が0V∼5Vのバイアス電圧範囲にわたって6.5μFを下回る必 要があります。村田製作所のGRM21BR71A106KE51Lなど、 0805パッケージの10μFコンデンサはVBUSバイパス・コンデン サに適しています。 ノイズ性能と安定性をさらに良くするため、 もっと大きな容量が必要であれば、過電圧保護回路を使うと き、 それをVBUSに直接接続します。 この追加容量は2ミリ秒の 間ソフト接続され、突入電流を制限し、VBUSの過度の過渡電 圧低下を防ぎます。 過渡負荷状態の間大きなV OUT 電圧ステップを防ぐため、 MLCCを使ってVOUTをバイパスすることも推奨します。 出力コ ンデンサはスイッチング・レギュレータの補償に使われます。 ESRが低く、少なくとも10μFのものがVOUTに必要です。容量 を追加すれば負荷過渡性能と安定性が改善されます。 MLCCは一般にESR性能が並外れています。密な基板レイア ウトと切れ目の無いグランド・プレーンをMLCCと組み合わせ ると非常に良い性能が得られEMI放射が低く抑えられます。 41601fa 21 LTC4160/LTC4160-1 アプリケーション情報 いくつかの種類の絶縁材のMLCCを利用できますが、 それぞ れ特性が大きく異なります。 たとえば、X7RのMLCCは電圧と 温度に対する安定性が最も優れています。X5RのMLCCの パッキング密度は明らかに高いのですが、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のMLCCはパッキ ング密度が最高ですが、 その容量が電圧に対して極端な非 直線性を示しますので注意して使う必要があります。回路内 のセラミック・コンデンサの実際の容量は、回路で想定される 小さなAC信号とDCバイアスを使って測定します。多くのメー カーは1V RMSのACテスト信号を使って電圧に対する容量を 規定していますので、 その結果、 アプリケーションでコンデン サが示す容量より大きくなっています。 ユーザーはアプリケー ションに近似した動作条件を使って測定を行うか、 または メーカーに実際の容量を問い合わせて、選択したコンデンサ がアプリケーションの要求する最小容量を満たしているか判 断します。 過電圧保護 図5に示されているように、2つの追加部品（抵抗R1とNチャネ ルMOSFETのMN1） を使って、VBUSを過電圧によるダメージ から保護することができます。MN1に適したデバイスを表4に 示します。 PART # BVDSS RON PACKAGE Si1472DH 30V 57mΩ SC70-6 Si2302ADS 20V 60mΩ SOT-23 Si2306BDS 30V 47mΩ SOT-23 Si2316DS 30V 50mΩ SOT-23 IRLML2502 20V 50mΩ SOT-23 FDN372S 30V 50mΩ SOT-23 NTLJS4114N 30V 35mΩ WDFN6 MN1 VBUS C1 R1 LTC4160/ LTC4160-1 OVGATE OVSENS 41601 F05 図5．過電圧保護 逆電圧保護 図6に示されているように、LTC4160/LTC4160-1は逆電圧の 印加に対しても容易に保護することができます。D1とR1は正 過電圧発生時にMP1に現れる最大V GSを制限するのに必 要です。D1のブレークダウン電圧は確実にMP1のBVGSより 下である必要があります。図6に示されている回路は、MN1の BVDSSまでの順方向電圧保護およびMP1のBVDSSまでの 逆電圧保護を与えます。 USB/WALL ADAPTER MP1 MN1 D1 VBUS C1 LTC4160/ LTC4160-1 表4．過電圧保護回路に推奨するNチャネルMOSFE USB/WALL ADAPTER R1は6.2kの抵抗で、最大過電圧の間消費される電力に対 して定格が規定されている必要があります。過電圧状態で は、OVSENSピンは6Vにクランプされます。R1は結果とし て生じる電力を消費するのに適した大きさにする必要があ ります。たとえば、1/10W 6.2kの抵抗はその両端に最大で √（ P M A X • 6 . 2 k Ω ）= 2 5 Vを印 加することができます。 OVSENSが6Vでは、 この抵抗が耐えることができる最大過電 圧の大きさは31Vです。1/4W 6.2kの抵抗では、 この値が45V に増加します。OVSENSの絶対最大電流定格は10mAなの で、保護には68Vの上限が課せられます。 R1 R2 VBUS POSITIVE PROTECTION UP TO BVDSS OF MN1 VBUS NEGATIVE PROTECTION UP TO BVDSS OF MP1 OVGATE OVSENS 41601 F06 図6．両極性電圧保護 バッテリ・チャージャのオーバープログラミング USBの高電力仕様はUSBポートから最大2.5Wを引き出すこと を許しています。LTC4160/LTC4160-1の降圧モードの双方向 スイッチング・レギュレータはVBUSの電圧をBATの電圧のちょ うど上に変換し、他方、電力をCLPROGでプログラムされた 量より下に制限します。USBの規定には無関係に、バッテリ・ チャージャが最大安全充電電流を供給するように （PROGピ ンを使って） プログラムします。 プログラムされたレートでバッ テリを充電するのに利用できる電流が不十分だと、VOUTのシ ステム負荷が満たされ、V BUS電流リミットが満たされるまで 充電電流が減少します。利用可能な電流以上にチャージャを 41601fa 22 LTC4160/LTC4160-1 アプリケーション情報 プログラムしても、平均入力電流リミットが破られることはあり ません。 それは単に、バッテリ・チャージャが利用可能な全電 力を使って、 チャージャ内部での電力損失を小さく抑え、 でき るだけ速くバッテリを充電できるようにするだけです。 バッテリ・チャージャの安定性に関する検討事項 LTC4160/LTC4160-1のバッテリ・チャージャには定電圧制御 ループと定電流制御ループの両方が備わっています。定電圧 ループはバッテリが低インピーダンスのリードで接続されてい るときは補償なしでも安定しています。 ただし、 リードが長すぎ ると、十分大きな直列インダクタンスが加わり、BATからGND に少なくとも1μFのバイパス・コンデンサが必要になることがあ ります。 容量が大きくESRが小さいMLCCは、定電圧ループの位相 マージンを下げるので、不安定性を生じる可能性があります。 22μFまでのコンデンサをバッテリと並列に使用することができ ますが、 それより大きなコンデンサは0.2Ω∼1Ωの直列抵抗で デカップリングします。 さらに、バッテリが接続されていないとき発振を抑えるため、 0.3Ωの抵抗に直列に接続された100μFのコンデンサがBATか らGNDに必要です。 定電流モードでは、バッテリ電圧ではなくPROGピンが帰還 ループを構成します。PROGピンのどんな容量によっても追加 のポールが生じますので、 このピンの容量を最小に抑える必 要があります。PROGピンに追加の容量がなければ、最大25k までのプログラム抵抗の値でチャージャは安定です。 ただし、 このノードに容量が追加されると、最大許容プログラム抵抗 が減少します。PROGピンのポール周波数は100kHzより高く します。 したがって、PROGピンに寄生容量（CPROG） がある場 合、次式を使ってRPROGの最大抵抗値を計算します。 RPROG ≤ 1 2π • 100kHz • CPROG 代わりのNTCサーミスタとバイアス LTC4160/LTC4160-1は、接地されたサーミスタとバイアス抵 抗がNTCに接続されていると、温度条件を満たした充電を行 います。 サーミスタの室温抵抗（R25） に等しい値のバイアス抵 抗を使うと、上端と下端の温度がそれぞれ約40℃と0℃に予 めプログラムされます （Vishayの曲線1のサーミスタを想定）。 上端と下端の温度のスレッショルドはバイアス抵抗の値を修 正するか、 または第二の調整抵抗を回路に追加して調節する ことができます。バイアス抵抗だけを調節すると、上端または 下端のスレッショルドのどちらかを修正できますが、両方を 修正することはできません。他方のトリップ・ポイントはサーミ スタの特性によって決まります。調整抵抗に加えてバイアス抵 抗を使うと、上端と下端の両方の温度のトリップ・ポイントを 独立にプログラムすることができますが、上端と下端の温度ス レッショルドの間の差を小さくすることはできないという制約 があります。各手法の例を下に示します。 NTCサーミスタは抵抗/温度変換表に示されている温度特性 をもっています。以下の例で使われているVishay-Daleのサー ミスタNTHS0603N011-N1003Fの公称値は100kで、Vishayの 曲線1の抵抗/温度特性に従います。 下の説明では、以下の表記を使います。 R25 = 25℃でのサーミスタの値 RNTC|COLD = 低温トリップ・ポイントでのサーミスタの値 RNTC|HOT = 高温トリップ・ポイントでのサーミスタの値 rCOLD = RNTC|COLDのR25に対する比 rHOT = RNTC|HOTのR25に対する比 RNOM = 主サーミスタ・バイアス抵抗（図7を参照） R1 = オプションの温度範囲調整抵抗（図8を参照） LTC4160/LTC4160-1の温度条件評価のためのトリップ・ポイ ントは、高温スレッショルドの場合0.349 • NTCBIAS、低温ス レッショルドの場合0.765 • NTCBIASに内部でプログラムされ ています。 41601fa 23 LTC4160/LTC4160-1 アプリケーション情報 したがって、高温トリップ・ポイントは次のとき設定されます。 RNTCHOT RNOM + RNTCHOT • NTCBIAS = 0.349 • NTCBIAS 低温トリップ・ポイントは次のとき設定されます。 RNTC COLD RNOM + RNTC COLD • NTCBIAS = 0.765 • NTCBIAS これらの式をRNTC|COLDとRNTC|HOTについて解くと、以下のよ うになります。 RNTC|HOT = 0.536 • RNOM および RNTC|COLD = 3.25 • RNOM RNOMをR25に等しいと置くと、上の式からrHOT = 0.536および rCOLD = 3.25となります。 これらの比をVishayの 「抵抗/温度曲 線1」 の表と対比すると、約40℃の高温トリップ・ポイントと約 0℃の低温トリップ・ポイントが得られます。 高温と低温のトリッ プ・ポイントの差は約40℃です。 R25と異なるバイアス抵抗（RNOM） を使って、高温と低温のト リップ・ポイントをどちらの方向にでも動かすことができます。 サーミスタの非直線性により、温度スパンはいくらか変化しま す。以下の式を使ってバイアス抵抗の新しい値を計算すること ができます。 r RNOM = HOT • R25 0.536 rCOLD RNOM = • R25 3.25 ここで、rHOTとrCOLDは望みの高温と低温のトリップ・ポイント での抵抗比です。 これらの式は関連していることに注意してく ださい。 したがって、2つのトリップ・ポイントの片方だけを選択 することが可能で、他方はICに組み込まれているデフォルトの 比によって決まります。高温トリップ・ポイントを60℃にしたい 場合の例を検討します。 Vishayの曲線1の抵抗/温度特性から、rHOTは60℃で0.2488で す。上の式を使って、RNOMを46.4kに設定します。RNOMのこの 値では、r COLDは1.436で、低温トリップ・ポイントは約16℃で す。 この場合、 スパンは前の40℃ではなく44℃であることに注 意してください。 これは、絶対温度が上昇するにつれ、 サーミス タの 「温度利得」 が減少するためです。 高温と低温のトリップ・ポイントは、図8に示されているように、 追加のバイアス抵抗（R1） を使って独立にプログラムすること ができます。以下の式を使って、RNOMとR1の値を計算するこ とができます。 rCOLD – rHOT • R25 2.714 R1 = 0.536 • RNOM – rHOT • R25 RNOM = たとえば、 Vishayの曲線1のサーミスタを使ってトリップ・ポイン トを0℃と45℃に設定するには次のように選択します。 RNOM = 3.266 – 0.4368 • 100k = 104.2k 2.714 最も近い1%値は105kです。 R1 = 0.536 • 105k – 0.4368 • 100k = 12.6k 最も近い1%値は12.7kです。最終的ソリューションは図8に示 されており、上端のトリップ・ポイントは45℃、下端のトリップ・ ポイントは0℃になります。 NTCBIAS 0.765 • NTCBIAS RNOM 100k NTC T LTC4160/LTC4160-1 NTC BLOCK 3 – TOO_COLD + 4 RNTC 100k – 0.349 • NTCBIAS TOO_HOT + + NTC_ENABLE 0.1V – 41601 F07 図7．標準的NTCの構成設定 41601fa 24 LTC4160/LTC4160-1 アプリケーション情報 NTCBIAS 0.765 • NTCBIAS RNOM 105k NTC 電圧が低く、電流ソース能力だけ備えていると、VBUSは5.1V に安定化されます。外部電源はV BUSに電流をソースしませ ん。 LTC4160/LTC4160-1 NTC BLOCK 3 – TOO_COLD + 4 R1 12.7k T RNTC 100k – 0.349 • NTCBIAS TOO_HOT + + 電流をシンクすることもできるレギュレーション電圧が5.1Vよ り低い電源の場合、双方向スイッチング・レギュレータはVBUS を5.1Vにしようと試み、外部電源に電流をソースします。外部 電源がVBUSをVOUT＋70mVより上に保つ限り、双方向スイッ チング・レギュレータは最大680mAを電源にソースします。 VBUSがVOUT＋70mVより低い電圧に保たれると、短絡タイマ が7.2ms後にスイッチング・レギュレータをオフします。次いで FAULTピンが L になり、短絡電流フォールトを表示します。 活線挿入とUSBの突入電流制限 過電圧保護回路は、OVGATEがNチャネルMOSFETを完全 にエンハンスするのに必要な時間を長くすることにより突入 電流を制限します。 これはケーブル内の電流が急速に立ち上 るのを防ぎ、V BUSの共振オーバーシュートを減衰させます。 LTC4160/LTC4160-1をラボの電源に接続するとき、過電圧保 護回路が使われていないと、VBUSに電圧オーバーシュートが 観測されることがあります。 このオーバーシュートは電源から VBUSへの長いリード線のインダクタンスによって生じます。電 源からVBUSへのワイヤを撚り線にすると、 これらの長いリード 線の寄生インダクタンスが大幅に減少し、VBUSを安全なレベ ルに保ちます。USBケーブルは一般に近接した電力リード線 で製造されているので、寄生インダクタンスは低くなります。 VBUSバイパス・コンデンサとUSB On-The-Goのセッション・ リクエスト・プロトコル 2つのOn-The-Goデバイスが接続される場合、 デバイスがマイ クロAプラグまたはマイクロBプラグのどちらに接続されるかに 従って、一方はAデバイスになり他方はBデバイスになります。 AデバイスはBデバイスに給電し、 ホストとして起動します。 バッ テリ寿命を延ばすには、BUSが使われていないときAデバイス はVBUSをパワーダウンすることができます。AデバイスがVBUS をパワーダウンしている場合、Bデバイスはセッション・リクエ スト・プロトコル （SRP） を使って、Aデバイスに対して、VBUSを パワーアップし、新しいセッションを開始するよう要求すること ができます。SRPはデータラインのパルスとVBUSのパルスで構 成されています。Bデバイスは最初にD＋データラインとDデー タラインにパルスを与える必要があります。 データラインのパ ルスにAデバイスが応答しない場合だけ、Bデバイスは次いで V BUSにパルスを与える必要があります。Aデバイスは一方の パルス方式にだけ応答する必要があります。VBUSを決してパ ワーダウンしないUSB AデバイスはSRPに応答する必要があ りません。 活線挿入とUSB On-The-Go On-The-GoがイネーブルされるときVBUSに4.3Vを超える電圧 が加わっていると、双方向スイッチング・レギュレータはV BUS をドライブしようとはしません。USB On-The-Goがイネーブル されてから外部電源がV BUSに接続されると、外部電源の属 性に依存して、3つのうちの1つが起きます。外部電源のレギュ レーション電圧が5.1Vより高いと、双方向スイッチング・レ ギュレータはスイッチングを停止し、VBUSは外部電源のレギュ レーション電圧に保たれます。外部電源のレギュレーション VBUSにパルスを与える場合、AデバイスのVBUS容量の制限に より、BデバイスはパワーダウンされたOn-The-Goデバイスとパ ワーダウンされた標準ホストを区別することができます。6.5μF を超えることがないOn-The-Go AデバイスにVBUSが接続され ていると、BデバイスはVBUSを2.1V∼5.25Vに上昇させる電流 パルスを送ります。On-The-Go Aデバイスは、 デバイスがVBUS のパルスに応答する能力があれば、 電流パルスがVBUSを2.1V より上に上昇させると直ちにVBUSをドライブする必要があり ます。 NTC_ENABLE 0.1V – 41601 F08 図8．修正したNTCの構成設定 41601fa 25 LTC4160/LTC4160-1 アプリケーション情報 ウンされたOn-The-Go Aデバイスとパワーダウンされた標準 的ホストを区別できるVBUSパルスを発生するか選択すること ができます。On-The-Go Aデバイスと標準的ホストのバイパス 容量の相違により、LTC4160/LTC4160-1のV BUSピンに6.5μF の容量よりいくらか大きな容量が接続されたとしても、適切な パルスを発生することができます。 この同じ電流パルスは、VBUSが少なくとも96μFあるはずの標 準的ホストに接続されていると、VBUSを2Vより高く上げること はありません。標準的ホストの96μFは4.75V∼5.25VのVBUS では最小の容量を表します。SRPのパルスがVBUSを2Vより大 きくドライブすることはないので、 これらの電圧レベルで見られ る容量を、特にMLCCが使われると、96μFより大きくすること ができます。 したがって、電流パルスの振幅と持続時間を決め る際、96μFは標準的ホスト・バイパス容量の下限を表します。 容量がもっと大きいと、特定の電流パルスに対してVBUSが上 昇する最大レベルが単に下がるだけです。 基板レイアウトの検討事項 LTC4160/LTC4160-1のパッケージ裏面の露出パッドは、PC ボードのグランドにしっかり半田付けする必要があります。 こ れはパッケージの主グランド・ピンで、制御回路とNチャネル MOSFETスイッチの両方のリターン経路として機能します。 Aデバイスとして機能するLTC4160/LTC4160-1を使ったOnThe-Goデバイスを図9に示します。過電圧保護回路を使うと き、LTC4160/LTC4160-1のVBUSピンに容量を追加することが できます。 この追加容量のため、Bデバイスはパワーダウンされ た過電圧保護付きLTC4160/LTC4160-1と、 パワーダウンされ た標準的ホストを見分けることができないことがあります。 さら に、SRPパルスがVBUSをその4.3VのUVLOスレッショルドより 上に上昇させると、LTC4160/LTC4160-1は入力電源が利用 可能であると想定してVBUSをドライブしようとしません。 した がって、LTC4160/LTC4160-1を使ったOn-The-Goデバイスが データラインのパルスに応答するようにすることを推奨します。 さらに、高周波数のスイッチング回路なので、入力コンデン サ、 インダクタおよび出力コンデンサをできるだけLTC4160/ LTC4160-1に近づけ、LTC4160/LTC4160-1とその全ての外部 高周波部品の下に切れ目の無いグランド・プレーンを置くこと が不可欠です。V BUS 電流のような高周波電流は、基板上面 の入射経路の直下の鏡像経路に沿って、 グランド・プレーン を流れる傾向があります。 グランド・プレーンにその層の別のト レースによるスリットやカットがあると、電流はスリットの周辺 に沿って流れるように強制されます。高周波電流が自然な最 小面積経路を通って流れることが許されないと、余分な電圧 が生じて放射エミッションが起きます （図11を参照）。内部グ ランド・プレーンに直接達する一群のビアをパッケージの接地 された裏面の直下に置きます。寄生インダクタンスを最小に抑 えるため、 グランド・プレーンはPCボードのトップ・プレーンに できるだけ近いプレーン （レイヤ2） にします。 図10のように、LTC4160/LTC4160-1を使ったOn-The-Goデバ イスがBデバイスになる場合、VBUSパルスに続いてデータライ ンにパルスを送ってAデバイスにセッションをリクエストする 必要があります。On-The-Goデバイスの設計者は、LTC4160/ LTC4160-1のVBUSピンにどれだけの容量を置いて、 パワーダ OVP (OPTIONAL) OVSENS LTC4160/ LTC4160-1 ENOTG ON-THE-GO TRANSCEIVER ON-THE-GO POWER MANAGER OVGATE VBUS CA <6.5µF WITHOUT OVP CB <6.5µF D– D+ ON-THE-GO TRANSCEIVER B DEVICE A DEVICE 41601 F11 図9．AデバイスとしてのLTC4160/LTC4160-1 41601fa 26 LTC4160/LTC4160-1 アプリケーション情報 OVP (OPTIONAL) OVSENS LTC4160/ LTC4160-1 ENOTG OVGATE VBUS CA CB <6.5µF FOR OTG DEVICES <6.5µF WITHOUT OVP >96µF FOR STANDARD HOST D– ON-THE-GO TRANSCEIVER D+ B DEVICE STANDARD USB HOST OR ON-THE-GO POWER MANAGER STANDARD OR ON-THE-GO TRANSCEIVER A DEVICE 41601 F12 図10．BデバイスとしてのLTC4160/LTC4160-1 PCボードをレイアウトするときは、以下のチェックリストを使用 してLTC4160/LTC4160-1が正しく動作するようにします。 1. パッケージの露出パッド （ピン21） は大きなグランド・プレー ンに直接接続して熱インピーダンスと電気的インピーダン スを最小に抑えます。 41601 F11 図11．高周波グランド電流はそれらの入射経路に沿って流れる。 グランド・プレーンの切れ込みは大きなループ面積を生じる。 大きなループ面積は経路のインダクタンスを大きくし、 システム・ノイズが高くなる。 外部の理想ダイオード・コントローラのIDGATEピンのドライ ブ電流は極端に制限されています。PCボードの近隣のトレー スへのリークを最小に抑えるよう注意する必要があります。 こ のピンからの100nAのリークにより約10mVの追加オフセット が理想ダイオードに生じます。 リークを最小に抑えるには、PC ボード上のトレースを （一般にIDGATEより1V以上高くはな い）VOUTに接続したメタルで取り囲んでガードすることができ ます。 2. VBUSをそれぞれのデカップリング・コンデンサに接続するト レースはできるだけ短くします。 これらのコンデンサのGND 側はデバイスのグランド・プレーンに直接接続します。 この コンデンサは内部パワーMOSFETとそれらのドライバに AC電流を供給します。 これらのコンデンサからLTC4160/ LTC4160-1へのインダクタンスを最小に抑えることが重要 です。 3. PowerPathスイッチング・レギュレータのインダクタとVOUTの 出力コンデンサの間の接続をできるだけ短くします。可能な らいつでもフィル領域を使います。出力コンデンサのGND 側はデバイスのサーマル・グランド・プレーンに直接接続し ます。 4. SWをそれぞれのインダクタに接続するスイッチング・パ ワー・トレースを最小にして、放射EMIと寄生カップリングを 最小に抑えます。 41601fa 27 LTC4160/LTC4160-1 標準的応用例 部品数の少ないUSB On-The-Goおよび低バッテリ・スタートアップ付きパワーマネージャ/バッテリ・チャージャ USB ON-THE-GO 13 USB WALL ADAPTER C1 10µF 0805 1 2 15 16 TO µC 6 7 5 19 VBUS SW OVGATE VOUT OVSENS IDGATE BAT ILIM0 ILIM1 ENOTG GND LTC4160/LTC4160-1 ENCHARGER VBUSGD ID CHRG NTCBIAS FAULT NTC CLPROG 20 C2 0.1µF 0402 C1: MURATA GRM21BR7A106KE51L C3: TAYIO YUDEN JMK212BJ226MG L1: COILCRAFT LPS4018-332LM PROG 17 8 3.01k 1k LDO3V3 14 L1 3.3µH SYSTEM LOAD 12 C3 22µF 0805 10 11 21 Li-Ion + 3 9 4 18 41601 TA02 部品数の少ないUSB On-The-Go付きスイッチング・バッテリ・チャージャ USB ON-THE-GO 13 USB WALL ADAPTER C1 10µF 0805 1 2 15 TO µC 16 6 7 5 19 VBUS SW OVGATE VOUT OVSENS IDGATE LDO3V3 ILIM0 GND ILIM1 ENOTG VBUSGD ID CHRG NTCBIAS FAULT CLPROG 20 C1: MURATA GRM21BR7A106KE51L C3: TAYIO YUDEN JMK212BJ226MG L1: COILCRAFT LPS4018-332LM L1 3.3µH 12 C3 22µF 0805 10 18 21 LTC4160/LTC4160-1 ENCHARGER NTC 14 C2 0.1µF 0402 PROG 17 8 3.01k 1k BAT 3 9 4 11 SYSTEM LOAD + Li-Ion 41601 TA03 41601fa 28 LTC4160/LTC4160-1 標準的応用例 USB On-The-Go、 過電圧保護および低バッテリ・スタートアップ付き高効率パワーマネージャ/バッテリ・チャージャ M1 USB WALL ADAPTER USB ON-THE-GO 13 C1 22µF 0805 R1 6.2k SW VOUT 1 2 15 16 TO µC 6 7 5 19 C1, C3: TAYIO YUDEN JMK212BJ226MG L1: COILCRAFT LPS4018-332LM M1: FAIRCHILD FDN372S M2: SILICONIX Si2333DS R1: 1/10 WATT RESISTOR R2: VISHAY CURVE 1 VBUS IDGATE OVGATE BAT OVSENS ILIM0 GND L1 3.3µH SYSTEM LOAD 12 1k 10 M2 11 21 + Li-Ion C3 22µF 0805 1k 1k LTC4160/LTC4160-1 ILIM1 ENOTG ENCHARGER VBUSGD ID CHRG NTCBIAS FAULT 100k NTC PROG CLPROG 20 T 14 C2 0.1µF 0402 R2 100k 17 8 3.01k 1k LDO3V3 3 9 4 18 RTC 1µF 41601 TA04 USB On-The-Go、 過電圧および逆電圧保護付き高効率スイッチング・バッテリ・チャージャ USB WALL ADAPTER M1 USB ON-THE-GO M2 13 C1 22µF 0805 R1 6.2k SW VOUT 1 2 15 16 TO µC 6 C1, C3: TAYIO YUDEN JMK212BJ226MG L1: COILCRAFT LPS4018-332LM M1: SILICONIX Si2333DS M2: FAIRCHILD FDN372S R1: 1/10 WATT RESISTOR R2: VISHAY CURVE 1 VBUS 7 5 19 100k IDGATE OVGATE LDO3V3 OVSENS ILIM0 GND R2 100k L1 3.3µH 12 10k 10 C3 22µF 0805 18 21 10k 10k LTC4160/LTC4160-1 ILIM1 ENOTG VBUSGD ENCHARGER ID CHRG NTCBIAS FAULT NTC CLPROG 20 T 14 C2 0.1µF 0402 PROG 17 8 3.01k 1k BAT 3 9 TO µC 4 11 + Li-Ion SYSTEM LOAD 41601 TA05 41601fa 29 LTC4160/LTC4160-1 パッケージ UDCパッケージ （3mm 4mm） 20ピン・プラスチックQFN （Reference LTC DWG # 05-08-1742 Rev Ø） 0.70 ±0.05 3.50 ± 0.05 2.10 ± 0.05 2.65 ± 0.05 1.50 REF 1.65 ± 0.05 パッケージの 外形 0.25 ±0.05 0.50 BSC 2.50 REF 3.10 ± 0.05 4.50 ± 0.05 推奨する半田パッドのピッチと寸法 半田付けされない領域には半田マスクを使用する 3.00 ± 0.10 0.75 ± 0.05 R = 0.05 TYP 1.50 REF 19 ピン1のノッチ R = 0.20または 0.25 45 の面取り 20 0.40 0.10 1 ピン1の トップ・マーキング （NOTE 6） 4.00 ± 0.10 2 2.50 REF 2.65 ± 0.10 1.65 ± 0.10 (UDC20) QFN 1106 REV Ø 0.200 REF 0.00 – 0.05 0.25 ± 0.05 R = 0.115 TYP 0.50 BSC 底面図―露出パッド NOTE： 1. 図はJEDECのパッケージ外形ではない 2. 図は実寸とは異なる 3. 全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 41601fa 30 LTC4160/LTC4160-1 改訂履歴 （Rev Aよりスタート） REV 日付 A 10/10 概要 ページ番号 データシートから、PDCパッケージを削除し、UDCパッケージ情報を追加 「発注情報」 セクションに LTC4160EPDCとLTC4160EPDC-1を廃品として明示 1～32 2 41601fa 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。 31 LTC4160/LTC4160-1 標準的応用例 自動USB On-The-Goおよび過電圧保護付きパワーマネージャ/バッテリ・チャージャ J1 MICRO-AB M1 VBUS D– 13 C1 22µF 0805 R1 6.2k D+ USB ON-THE-GO SW VOUT 1 ID 2 GND 15 TO USB TRANSCEIVER VBUS TO µC 16 5 7 C1, C3: TAYIO YUDEN JMK212BJ226MG J1: HIROSE ZX62-AB-5PA L1: COILCRAFT LPS4018-332LM M1: FAIRCHILD FDN372S M2: SILICONIX Si2333DS R1: 1/10 WATT RESISTOR 6 19 IDGATE OVGATE BAT OVSENS ILIM0 GND 14 L1 3.3µH SYSTEM LOAD 12 10k 10 M2 11 21 + Li-Ion C3 22µF 0805 10k 10k LTC4160/LTC4160-1 ILIM1 ID VBUSGD ENCHARGER CHRG ENOTG FAULT NTCBIAS NTC CLPROG 20 VBUS POWERS UP WHEN ID PIN HAS LESS THAN 10Ω TO GND (MICRO-A PLUG CONNECTED) C2 0.1µF 0402 PROG 17 8 3.01k 1k LDO3V3 3 9 TO µC 4 18 RTC 1µF 41601 TA06 関連製品 製品番号 説明 注釈 LTC3556 リチウムイオン/ポリマー・チャージャ、 デュアル降圧および昇降圧DC/DCを 搭載したスイッチングUSBパワーマネージャ USBポートから利用可能な電力を最大化、Bat-Track、瞬時オン動作、 充電電流：最大1.5A、< 50mΩオプション付き180mΩ理想ダイオード、 3.3V/25mA常時オンLDO、2個の400mA降圧レギュレータ、 1個の1A昇降圧レギュレータ、4mm 5mm 28ピンQFNパッケージ LTC3576/ LTC3576-1 USB On-The-Goおよびトリプル降圧 USBポートから利用可能な電力を最大化、Bat-Track、USB On-The-Go用5V昇圧、 DC/DC付きスイッチングUSBパワーマネージャ 瞬時オン動作、充電電流：最大1.5A、< 50mΩオプション付き180mΩ理想ダイオード、 外部高電圧降圧レギュレータ用コントローラ、最大68Vまでの過渡に対する保護、 3.3V/20mA常時オンLDO、2個の400mAおよび1個の1A降圧レギュレータ、 4.1Vフロート電圧（LTC3576-1）、4mm 6mm 38ピンQFNパッケージ LTC3586/ LTC3586-1 リチウムイオン/ポリマー・チャージャ、 デュアル降圧、昇降圧および昇圧DC/DCを 搭載したスイッチングUSBパワーマネージャ USBポートから利用可能な電力を最大化、Bat-Track、瞬時オン動作、 充電電流：最大1.5A、< 50mΩオプション付き180mΩ理想ダイオード、 3.3V/25mA常時オンLDO、2個の400mA同期整流式降圧レギュレータ、 1個の1A昇降圧レギュレータ、1個の600mA昇圧レギュレータ、 4.1Vフロート電圧（LTC3586-1）4mm 6mm 38ピンQFNパッケージ LTC4098/ LTC4098-1 過電圧保護付きスイッチングUSBパワー マネージャおよびバッテリ・チャージャ USBポートから利用可能な電力を最大化、Bat-Track、瞬時オン動作、 充電電流：最大1.5A、< 50mΩオプション付き180mΩ理想ダイオード、 外部高電圧降圧レギュレータ用コントローラ、68Vまでの過渡に対する保護、 4.1Vフロート電圧（LTC4098-1）、4mm 3mm 20ピンUTQFNパッケージ LTC4099 過電圧保護付きI2C制御USBパワー マネージャおよびバッテリ・チャージャ USBポートから利用可能な電力を最大化、Bat-Track、瞬時オン動作、 充電電流：最大1.5A、< 50mΩオプション付き180mΩ理想ダイオード、 外部高電圧降圧レギュレータ用コントローラ、68Vまでの過渡に対する保護、 状態読み出し付き入力/充電電流およびフロート電圧のI2C制御、 4mm 3mm 20ピンQFNパッケージ パワーマネージメント 41601fa 32 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 1010 REV A • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2009