LTC3350 特長 n n n n n n n n n n 概要 1 個∼ 4 個の直列スーパーキャパシタを高効率の 同期整流式降圧モードで定電流 / 定電圧充電 バックアップ時の昇圧モードにより、 スーパーキャパシタの蓄積エネルギーを大量に利用 システムの電圧 / 電流、容量、ESRをモニタする 14ビットA/Dコンバータ 過電圧保護用のアクティブなシャント・レギュレータ アクティブ・バランサ内蔵̶バランス抵抗不要 VIN：4.5V ～ 35V、VCAP(n)：コンデンサ当たり最大 5V、充電 電流 / バックアップ電流：10A 超 プログラム可能な入力電流制限により、システム負荷をコ ンデンサの充電電流より優先 デュアル理想ダイオードPowerPath ™コントローラ すべてNチャネル FETのチャージャ・コントローラおよび PowerPathコントローラ 小型 38ピン5mm×7mm QFN パッケージ アプリケーション n n 大電流スーパーキャパシタ・ バックアップ・コントローラ/ システム・モニタ LTC®3350は、1 個∼ 4 個の直列スーパーキャパシタ・スタック の充電およびモニタが可能なバックアップ・パワー・コントロー ラです。LTC3350の同期整流式降圧コントローラは、Nチャネ ルMOSFETを駆動して定電流 / 定電圧の充電に対応しており、 プログラム可能な入力電流制限回路を内蔵しています。さらに、 降圧コンバータは昇圧コンバータとして逆向きに動作し、スー パーキャパシタ・スタックからバックアップ電源レールに電力を 供給できます。バランサを内蔵しているのでバランス抵抗を外 付けする必要がありません。また、各スーパーキャパシタには過 電圧保護用のシャント・レギュレータが接続されています。 LTC3350は、システムの電圧、電流、スタック容量、スタック ESRをモニタしており、これらのデータはI2C/SMBusを介して 読み取ることができます。このデュアル理想ダイオード・コント ローラは、入力およびスーパーキャパシタからバックアップ・シ ステム電源までの低損失の電力経路にNチャネルMOSFET を使用しています。LTC3350は、高さの低い38ピンの5mm 7mm 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。特許出願中。 大電流 12Vライドスルー UPS サーバー /マス・ストレージ / 高可用性システム 標準的応用例 大電流スーパーキャパシタ・チャージャおよびバックアップ電源 ICHG (STEP-DOWN) IBACKUP VOUT VIN バックアップ動作 INFET VOUTSP VOUTSN PFI OUTFB OUTFET TGATE PBACKUP = 25W VCAP < VOUT (STEP-UP) VCAP > VOUT (DIRECT CONNECT) SW BGATE VOUT 2V/DIV VCAP 2V/DIV VOUT VIN 2V/DIV VCAP LTC3350 I2C ICAP VCAP CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 CAPRTN CAPFB 0V 10F VCAP 10F VIN 400ms/DIV BACK PAGE APPLICATION CIRCUIT 3350 TA01a 10F 10F 3350 TA01a 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 1 LTC3350 目次 特長....................................................................1 アプリケーション ...................................................1 標準的応用例 .......................................................1 概要....................................................................1 絶対最大定格........................................................3 発注情報..............................................................3 ピン配置 ..............................................................3 電気的特性...........................................................4 標準的性能特性.....................................................7 ピン機能 ............................................................ 10 ブロック図 .......................................................... 13 タイミング図 ....................................................... 14 動作.................................................................. 14 はじめに ............................................................................ 14 双方向スイッチング・コントローラ - 降圧モード ............ 14 双方向スイッチング・コントローラ - 昇圧モード ............ 15 理想ダイオード................................................................. 16 ゲート駆動電源（DRVCC）................................................ 17 低電圧ロックアウト （UVLO）............................................ 17 RT 発振器とスイッチング周波数 ...................................... 17 入力過電圧保護 .............................................................. 17 VCAP DAC .......................................................................... 17 パワーフェイル （PF） コンパレータ .................................... 17 充電状態の表示 ............................................................... 17 スーパーキャパシタ電圧バランサ .................................. 17 スーパーキャパシタ・シャント・レギュレータ ................... 18 I2C/SMBusおよび SMBALERT ........................................... 18 アナログ /デジタル・コンバータ ....................................... 18 容量とESRの測定 ........................................................... 18 モニタ状態レジスタ.......................................................... 19 チャージャ状態レジスタ .................................................. 20 制限チェックとアラーム ................................................... 20 ダイ温度センサ ................................................................. 20 汎用入力 ........................................................................... 20 アプリケーション情報 ........................................... 21 デジタル構成 .................................................................... 21 スーパーキャパシタ構成 .................................................. 21 スーパーキャパシタ・シャント・レギュレータの設定 ....... 21 入力電流と充電電流の設定 ............................................ 21 低電流充電および高電流バックアップ ........................... 22 VCAP 電圧の設定 ............................................................... 22 パワーフェイル・コンパレータの入力電圧しきい値 ...... 23 バックアップ・モードでのVOUT 電圧の設定 ..................... 23 補償 ................................................................................... 24 バックアップ・モードでの最小 VCAP 電圧 ......................... 24 スーパーキャパシタのエネルギー蓄積能力の最適化 .... 25 スーパーキャパシタの選択手順 ..................................... 26 インダクタの選択 ............................................................. 26 COUT とCCAP の容量 ........................................................... 27 パワー MOSFETの選択 ..................................................... 28 ショットキ・ダイオードの選択 .......................................... 28 上側 MOSFETドライバの電源（CB、DB）............................ 29 INTVCC/DRVCC とデバイスの電力損失 .............................. 29 最小オン時間に関する検討事項..................................... 30 理想ダイオードMOSFETの選択 ...................................... 30 PCBレイアウトに関する検討事項 ................................... 30 レジスタ・マップ ................................................... 32 レジスタの内容.................................................... 33 標準的応用例...................................................... 39 パッケージ ......................................................... 44 改訂履歴............................................................ 45 標準的応用例...................................................... 46 関連製品............................................................ 46 3350fb 2 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 絶対最大定格 ピン配置 VOUTM5 INFET VIN CAP_SLCT0 CAP_SLCT1 PFI PFO TOP VIEW 38 37 36 35 34 33 32 SCL 1 31 VOUTSP SDA 2 30 VOUTSN SMBALERT 3 29 INTVCC CAPGD 4 28 DRVCC 27 BGATE VC 5 CAPFB 6 26 BST 39 PGND OUTFB 7 25 TGATE 24 SW SGND 8 23 VCC2P5 RT 9 GPI 10 22 ICAP ITST 11 21 VCAP 20 OUTFET CAPRTN 12 CFN VCAPP5 CFP CAP4 CAP3 13 14 15 16 17 18 19 CAP1 VIN、VOUTSP、VOUTSN ..........................................–0.3V ～ 40V VCAP.......................................................................–0.3V ～ 22V CAP4-CAP3、CAP3-CAP2、CAP2-CAP1、 CAP1-CAPRTN .......................................................–0.3V ～ 5.5V DRVCC、OUTFB、CAPFB、SMBALERT、CAPGD、 PFO、GPI、SDA、SCL .............................................–0.3V ～ 5.5V BST ......................................................................–0.3V ～ 45.5V PFI ..........................................................................–0.3V ～ 20V CAP_SLCT0、CAP_SLCT1 ........................................... –0.3 ～ 3V BST ～ SW..............................................................–0.3V ～ 5.5V VOUTSP ～ VOUTSN、ICAP ～ VCAP ......................–0.3V ～ 0.3V IINTVCC.............................................................................. 100mA ICAP(1,2,3,4)、ICAPRTN ......................................................... 600mA ICAPGD、IPFO、ISMBALERT ..................................................... 10mA 動作接合部温度範囲 （Note 2、3）......................................................... –40°C ～ 125°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ～ 150°C CAP2 （Note 1） UHF PACKAGE 38-LEAD (5mm × 7mm) PLASTIC QFN TJMAX = 125°C, θJA = 34°C/W EXPOSED PAD (PIN 39) IS PGND, MUST BE SOLDERED TO PCB 発注情報 無鉛仕上げ テープ・アンド・リール 製品マーキング パッケージ LTC3350EUHF#PBF LTC3350EUHF#TRPBF 3350 38-Lead（5mm×7mm）Plastic QFN LTC3350IUHF#PBF LTC3350IUHF#TRPBF 3350 38-Lead（5mm×7mm）Plastic QFN 温度範囲 –40°C to 125°C –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。 無鉛仕上げの製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。 テープアンドリールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/をご覧ください。 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 3 LTC3350 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 の値 （Note 2）。 注記がない限り、VIN = VOUT = 12V、VDRVCC = VINTVCC。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS スイッチング・レギュレータ VIN Input Supply Voltage IQ Input Quiescent Current (Note 4) VCAPFBHI Maximum Regulated VCAP Feedback Voltage l 4.5 35 l 1.188 1.176 1.200 1.200 1.212 1.224 0.628 0.638 0.647 V 50 nA 4 VCAPDAC Full Scale (1111b) VCAPFBLO Minimum Regulated VCAP Feedback Voltage VCAPDAC Zero Scale (0000b) ICAPFB CAPFB Input Leakage Current VCAPFB = 1.2V VOUTFB Regulated VOUT Feedback Voltage VOUTFB(TH) OUTFET Turn-Off Threshold Falling Threshold V mA V V l –50 l 1.188 1.176 1.200 1.200 1.212 1.224 V V 1.27 1.3 1.33 V IOUTFB OUTFB Input Leakage Current VOUTFB = 1.2V l –50 50 nA VOUTBST VOUT Voltage in Step-Up Mode VIN = 0V l 4.5 35 V VUVLO INTVCC Undervoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold l l 3.85 4.3 4 4.45 V V VDRVUVLO DRVCC Undervoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold l l 3.75 4.2 3.9 4.35 V V VDUVLO VIN – VCAP Differential Undervoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold l l 145 55 185 90 225 125 mV mV VOVLO VIN Overvoltage Lockout Rising Threshold Falling Threshold l l 37.7 36.3 38.6 37.2 39.5 38.1 V V VVCAPP5 Charge Pump Output Voltage Relative to VCAP, 0V ≤ VCAP ≤ 20V 5 V 入力電流検出アンプ VSNSI Regulated Input Current Sense Voltage (VOUTSP – VOUTSN) l 31.36 31.04 32.00 32.00 32.64 32.96 mV mV l 31.36 31.04 32.00 32.00 32.64 32.96 mV mV 充電電流検出アンプ VSNSC Regulated Charge Current Sense Voltage (ICAP – VCAP) VCMC Common Mode Range (ICAP, VCAP) VCAP = 10V 0 VPEAK Peak Inductor Current Sense Voltage VREV Reverse Inductor Current Sense Voltage Step-Down Mode IICAP ICAP Pin Current Step-Down Mode, VSNSC = 32mV Step-Up Mode, VSNSC = 32mV 20 V l 51 58 65 mV l 3.867 7 10 mV 30 135 µA µA エラーアンプ gMV VCAP Voltage Loop Transconductance 1 mmho gMC Charge Current Loop Transconductance 64 μmho gMI Input Current Loop Transconductance 64 μmho gMO VOUT Voltage Loop Transconductance 400 μmho 発振器 fSW Switching Frequency RT = 107k l 495 490 500 500 505 510 kHz kHz Maximum Programmable Frequency RT = 53.6k 1 MHz Minimum Programmable Frequency RT = 267k 200 kHz 3350fb 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 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 の値 （Note 2）。 注記がない限り、VIN = VOUT = 12V、VDRVCC = VINTVCC。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS DCMAX Maximum Duty Cycle Step-Down Mode Step-Up Mode MIN TYP MAX UNITS 97 87 98 93 99.5 % % ゲート・ドライバ RUP-TG TGATE Pull-Up On-Resistance RDOWN-TG TGATE Pull-Down On-Resistance RUP-BG BGATE Pull-Up On-Resistance RDOWN-BG BGATE Pull-Down On-Resistance tr-TG TGATE 10% to 90% Rise Time CLOAD = 3.3nF tf-TG TGATE 10% to 90% Fall Time tr-BG BGATE 10% to 90% Rise Time tf-BG BGATE 10% to 90% Fall Time tNO Non-Overlap Time 2 Ω 0.6 Ω 2 Ω 0.6 Ω 18 25 ns CLOAD = 3.3nF 8 15 ns CLOAD = 3.3nF 18 25 ns CLOAD = 3.3nF 8 15 ns tON(MIN) 50 ns 85 ns INTVCC リニア・レギュレータ VINTVCC Internal VCC Voltage 5.2V ≤ VIN ≤ 35V 5 ∆VINTVCC Load Regulation IINTVCC = 50mA –1.5 V –2.5 % PowerPath/ 理想ダイオード VFTO Forward Turn-On Voltage 65 mV VFR Forward Regulation 30 mV VRTO Reverse Turn Off –30 mV tIF(ON) INFET Rise Time INFET – VIN > 3V, CINFET = 3.3nF 560 µs tIF(OFF) INFET Fall Time INFET – VIN < 1V, CINFET = 3.3nF 1.5 µs tOF(ON) OUTFET Rise Time OUTFET – VCAP > 3V, COUTFET = 3.3nF 0.13 µs tOF(OFF) OUTFET Fall Time OUTFET – VCAP < 1V, COUTFET = 3.3nF 0.26 µs パワーフェイル・コンパレータ VPFI(TH) PFI Input Threshold (Falling Edge) VPFI(HYS) PFI Hysteresis IPFI PFI Input Leakage Current VPFI = 0.5V VPFO PFO Output Low Voltage ISINK = 5mA IPFO PFO High-Z Leakage Current VPFO = 5V l 1.147 l –50 1.17 1.193 30 mV 50 200 nA mV 1 l V μA PFI Falling to PFO Low Delay 85 ns PFI Rising to PFO High Delay 0.4 μs CAPGD VCAPFB(TH) CAPGD Rising Threshold as % of Regulated VCAP Feedback Voltage Vcapfb_dac = Full Scale (1111b) VCAPFB(HYS) CAPGD Hysteresis at CAPFB as a % of Regulated VCAP Feedback Voltage Vcapfb_dac = Full Scale (1111b) VCAPGD CAPGD Output Low Voltage ISINK = 5mA ICAPGD CAPGD High-Z Leakage Current VCAPGD = 5V l 90 92 94 1.25 % 200 l % mV 1 μA 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 5 LTC3350 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 の値 （Note 2）。 注記がない限り、VIN = VOUT = 12V、VDRVCC = VINTVCC。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS アナログ /デジタル・コンバータ VRES Measurement Resolution 16 VGPI General Purpose Input Voltage Range IGPI General Purpose Input Pin Leakage Current Buffered Input RGPI GPI Pin Resistance Buffer Disabled Unbuffered Buffered 0 0 Bits 5 3.5 1 2.5 V V μA MΩ 測定システム誤差 VERR Measurement Error (Note 5) VIN = 0V VIN = 30V 100 1.5 mV % VOUTSP = 5V VOUTSP = 30V 100 1.5 mV % VCAP = 0V VCAP = 10V 100 1.5 mV % VGPI = 0V, Unbuffered VGPI = 3.5V, Unbuffered 2 1 mV % VCAP1 = 0V VCAP1 = 2V 2 1 mV % VCAP2 = 0V VCAP2 = 2V 2 1 mV % VCAP3 = 0V VCAP3 = 2V 2 1 mV % VCAP4 = 0V VCAP4 = 2V 2 1 mV % VSNSI = 0mV VSNSI = 32mV 200 2 µV % VSNSC = 0mV VSNSC = 32mV 200 2 µV % CAP1 ∼ CAP4 RSHNT Shunt Resistance 0.5 DVCAPMAX Maximum Capacitor Voltage with Shunts Enabled 2 or More Capacitors in Stack ITST Voltage RTST = 121Ω Ω 3.6 V 1.209 V ピンの設定 VITST 1.185 1.197 2 I C/SMBus – SDA、SCL、SMBALERT IIL,SDA,SCL Input Leakage Low –1 1 µA IIH,SDA,SCL Input Leakage High –1 1 µA VIH Input High Threshold 1.5 VIL Input Low Threshold 0.8 V fSCL SCL Clock Frequency 400 kHz tLOW Low Period of SCL Clock 1.3 µs tHIGH High Period of SCL Clock 0.6 µs tBUF Bus Free Time Between Start and Stop Conditions 1.3 µs tHD,STA Hold Time, After (Repeated) Start Condition 0.6 µs V 3350fb 6 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 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 の値 （Note 2）。 注記がない限り、VIN = VOUT = 12V、VDRVCC = VINTVCC。 SYMBOL PARAMETER tSU,STA Setup Time After a Repeated Start Condition CONDITIONS MIN 0.6 TYP MAX UNITS µs tSU,STO Stop Condition Set-Up Time 0.6 µs tHD,DATO Output Data Hold Time 0 tHD,DATI Input Data Hold Time 0 ns tSU,DAT Data Set-Up Time 100 ns tSP Input Spike Suppression Pulse Width VSMBALERT SMBALERT Output Low Voltage ISINK = 1mA ISMBALERT SMBALERT High-Z Leakage Current VSMBALERT = 5V 900 ns 50 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：LTC3350はTJ が TA にほぼ等しいパルス負荷条件でテストされる。LTC3350Eは0°C ～ 125°Cの接合部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°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。LTC3350Iは–40°C ～ 125°Cの動作接合部温度範囲で保証されてい る。これらの仕様を満たす最大周囲温度は、基板レイアウト、パッケージの定格熱インピーダ ンス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。接合部温度 ） は周囲温度（T（ ） および電力損失（P（ ） から次式に従って計算される。 （T（°C） J A °C） D W） TJ = TA ＋(PD • θJA) ns 200 mV 1 l μA Note 3：LTC3350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。過熱保護機能が動作しているとき接合部温度は125°Cを超える。規定された 最大動作接合部温度を超えた状態で動作が継続すると、デバイスの信頼性を損なう恐れが ある。 Note 4：動作時の電源電流は、 スイッチング周波数で供給されるゲート電荷によって増加する。 「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。 Note 5：測定誤差とは、実際に測定された値と理想値の間の差の大きさのことである。VSNSI は、VOUTSPとVOUTSNの間の電圧であり、入力電流を表す。VSNSC は、ICAPとVCAPの間の電 圧であり、充電電流を表す。VSNSI および VSNSC の誤差は、μVで表される。これらの電圧を検出 抵抗 RSNSI および RSNSC でそれぞれ割ることにより、等価電流に変換できる。 ここで、UHF パッケージの場合 θJA は34°C/W。 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C、アプリケーション回路 4。 スーパーキャパシタの バックアップ動作 高電圧電解バックアップ動作 PBACKUP = 25W VOUT 2V/DIV VCAP2 を使用したシャント動作 5 PBACKUP = 25W 4 CURRENT (A) VCAP 5V/DIV VCAP 2V/DIV VOUT 5V/DIV VIN 5V/DIV 0V VIN 2V/DIV 0V 400ms/DIV BACK PAGE APPLICATION CIRCUIT 3350 G01 VSHUNT = 2.7V 20ms/DIV APPLICATION CIRCUIT 6 3350 G02 3 ICHARGE 2 1 ICAP2 0 –1 2.64 2.65 2.66 2.67 2.68 VCAP2 (V) 2.69 2.70 2.71 3350 G03 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 7 LTC3350 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C、アプリケーション回路 4。 IIN および ICHARGE とVIN CURRENT (A) 3.5 ICHARGE 2.9 2.3 5.00 3.75 3.75 2.50 IIN(MAX) = 2A IOUT = 0A VIN = 12V VIN = 24V VIN = 35V 1.25 IIN 1.7 11 21 16 26 VIN (V) 31 0 36 ICHARGE とVCAP 5.00 ICHARGE (A) IOUT = 1A VCAP = 6V 125°C 25°C –40°C ICHARGE とVCAP ICHARGE (A) 4.1 0 4 2 6 IIN 1.25 2.25 100 75 6.75 50 0 3.00 IIN(MAX) = 2A IOUT = 0A VIN = 12V VIN = 24V VIN = 35V 0 1.8 IOUT (A) 3.6 5.4 3350 G07 VCAP と温度 100 5.000 75 4.994 50 VCAP = 2V VCAP = 3V VCAP = 4V 25 7.190 capfb_dac = 15 ICHARGE = 2A –6 28 62 TEMPERATURE (°C) 96 130 3350 G10 0 10–3 10–1 IOUT (A) 100 101 3350 G11 3350 G09 4.988 VCAP = 2V VCAP = 3V VCAP = 4V 4.981 APPLICATION CIRCUIT 5 10–2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 vcapfb_dac (CODE) 昇圧モードでの 負荷レギュレーション VOUT (BOOST) (V) EFFICIENCY (%) VCAP (V) 7.195 7.185 –40 3.00 7.2 昇圧モードでの効率 7.205 ICHARGE = 2A 4.25 3350 G08 7.210 8 5.50 VCAP (V) 7.200 6 VCAP とvcapfb_dac 8.00 25 1.50 4 3350 G06 VCAP (V) EFFICIENCY (%) CURRENT (A) 2.50 0.75 2 3350 G05 IIN(MAX) = 2A VIN = 12V VIN = 24V VIN = 35V 0 0 VCAP (V) 充電効率とVCAP ICHARGE 0 0 8 VCAP (V) IIN および ICHARGE とIOUT 3.75 IIN(MAX) = 2A IOUT = 1A VIN = 12V VIN = 24V VIN = 35V 1.25 3350 G04 5.00 2.50 4.975 10–3 APPLICATION CIRCUIT 5 10–2 10–1 IOUT (A) 100 101 3350 G12 3350fb 8 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 標準的性能特性 注記がない限り、TA = 25 C、アプリケーション回路 4。 IQ とVIN、パルス・スキップ 5480 10.0 VGPI = 1V 5475 7.5 IDRVCC (mA) 4.75 CODE 5470 4.60 5465 4.45 10 15 25 20 VIN (V) 30 35 5455 –40 –6 28 62 96 0 3 1.5 4.5 3350 G14 INTVCC と充電電流 6 3350 G15 INTVCC と温度 5.000 VIN = 12V 4.938 4.938 4.875 4.813 4.750 0 130 IL (A) 3350 G13 5.000 VCAP = 4V 125°C 25°C –40°C APPLICATION CIRCUIT 5 TEMPERATURE (°C) INTVCC (V) 4.30 5.0 2.5 5460 125°C 25°C –40°C INTVCC (V) IQ (mA) DRVCC 電流と昇圧インダクタ電流 GPIコードと温度 4.90 4.813 125°C 25°C –40°C 0 1 2 3 4.875 4 4.750 –40 ICHARGE (A) –6 28 62 96 130 TEMPERATURE (°C) 3350 G16 3350 G17 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 9 LTC3350 ピン機能 SCL（ピン1） ：I2C/SMBusシリアル・ポートのクロック・ピン。 SDA （ピン2） ：I2C/SMBusシリアル・ポートの双方向データ・ピン。 SMBALERT （ピン3） ：割り込み出力。このオープンドレイン出力 は、アラームしきい値を超えると L に引き下げられ、デバイス が SMBus ARAに対してアクノリッジを応答するまで L のま まになります。 CAPGD（ピン4） ：コンデンサのパワーグッド。このオープンドレ イン出力は、CAPFB がレギュレーション・ポイントの92% 未満 に低下すると L に引き下げられます。 VC（ピン5） ：制御電圧ピン。これは、充電電流、入力電流、 スー パーキャパシタ・スタック電圧、および出力電圧制御ループ用 の補償ノードです。VCとSGNDの間にRCネットワークを接 続します。このピンの公称電圧範囲は1V ∼ 3Vです。 CAPFB（ピン6） ：コンデンサ・スタックの帰還ピン。このピンは、 定電圧レギュレーション用の帰還ループを閉じます。VCAP および SGND 間の外付け抵抗分割器のセンタータップを CAPFBに接続して、最終的なスーパーキャパシタ・スタックの 電圧を設定します。充電中に同期整流式コントローラが定電 圧モードにある場合、このピンの電圧はVCAP DACの出力と 公称で等しくなります。 OUTFB（ピン7） ：昇圧モード帰還ピン。このピンは、昇圧モー ドで同期整流式コントローラを使用して入力電源障害が発生 したときに、VOUT の電圧レギュレーションの帰還ループを閉 じます。VOUTおよびSGND間の外付け抵抗分割器のセンター タップをOUTFBに接続して、入力電源を使用できない場合 の最小バックアップ電源レール電圧を設定します。このピンの 電圧は、バックアップ中に同期整流式コントローラが電流制 限状態でない場合、公称で1.2Vになります。昇圧モードをディ スエーブルするには、OUTFBをINTVCC に接続します。 SGND（ピン8） ：信号グランド。全ての小信号用部品および補 償部品はこのピンに接続し、このピン自体はPGNDに一点接 続します。このピンは、コンデンサ・スタックの下側プレートに もケルビン接続します。 RT（ピン9） ：タイミング抵抗。同期整流式コントローラのスイッ チング周波数は、抵抗 RT をこのピンからSGNDに接続するこ とによって設定します。この抵抗は常に必要です。抵抗が存在 しない場合、同期整流式コントローラは起動しません。 GPI（ピン10） ：汎用入力。このピンの電圧は、A/Dコンバータ によって直接デジタル化されます。高インピーダンス入力の場 合は、内部バッファを選択し、A/Dコンバータを駆動するため に使用できます。GPIピンを負温度係数（NTC）サーミスタに 接続し、スーパーキャパシタ・スタックの温度をモニタできま す。低ドリフトのバイアス抵抗をINTVCCとGPIの間に接続し、 サーミスタをGPIとグランドの間に接続する必要があります。 使用しない場合は、GPIをSGNDに接続してください。デジタ ル化されたこのピンの電圧は、meas_gpiレジスタで読み出す ことができます。 ITST（ピン11） ：容量テスト電流の設定ピン。この電流は、容量 を測定するために、コンデンサ・スタックを正確な速度で部分 的に放電するのに使用されます。このピンは、容量の測定時 に1.2Vにサーボ制御されます。このピンとSGNDの間に抵抗 RTST を接続し、テスト電流を設定します。RTST は、121Ω 以上 である必要があります。 CAPRTN （ピン12） ：コンデンサ・スタックのシャント・リターン・ ピン。このピンは、 シャント抵抗を介して、 スタック内の第 1スー パーキャパシタの接地された下側プレートに接続します。 CAP1（ピン13） ：第 1スーパーキャパシタ・ピン。第 1スーパー キャパシタの上側プレートおよび第 2スーパーキャパシタの 下側プレートを、シャント抵抗を介してこのピンに接続します。 CAP1とCAPRTN は、第 1スーパーキャパシタの両端の電圧 を測定するため、およびスーパーキャパシタの前後の電流を シャントしてバランスを調整し、過電圧を防ぐために使用さ れます。このピンとCAPRTNの間の電圧はデジタル化され、 meas_vcap1レジスタで読み出すことができます。 CAP2（ピン14） ：第 2スーパーキャパシタ・ピン。第 2スーパー キャパシタの上側プレートおよび第 3スーパーキャパシタの 下側プレートを、シャント抵抗を介してこのピンに接続します。 CAP2とCAP1は、第 2スーパーキャパシタの両端の電圧を測 定するため、およびスーパーキャパシタの前後の電流をシャン トしてバランスを調整し、過電圧を防ぐために使用されます。 使用しない場合は、このピンをCAP1に短絡します。このピン とCAP1の間の電圧はデジタル化され、meas_vcap2レジスタ で読み出すことができます。 3350fb 10 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 ピン機能 CAP3（ピン15） ：第 3スーパーキャパシタ・ピン。第 3スーパー キャパシタの上側プレートおよび第 4スーパーキャパシタの 下側プレートを、シャント抵抗を介してこのピンに接続します。 CAP3とCAP2は、第 3スーパーキャパシタの両端の電圧を測 定するため、およびスーパーキャパシタの前後の電流をシャン トしてバランスを調整し、過電圧を防ぐために使用されます。 使用しない場合は、このピンをCAP2に短絡します。このピン とCAP2の間の電圧はデジタル化され、meas_vcap3レジスタ で読み出すことができます。 CAP4（ピン16） ：第 4スーパーキャパシタ・ピン。第 4スーパー キャパシタの上側プレートを、シャント抵抗を介してこのピン に接続します。CAP4とCAP3は、スーパーキャパシタの電圧 を測定するため、およびスーパーキャパシタの前後の電流を シャントしてバランスを調整し、過電圧を防ぐために使用され ます。使用しない場合は、このピンをCAP3に短絡します。この ピンとCAP3の間の電圧はデジタル化され、meas_vcap4レジ スタで読み出すことができます。ITSTピンによって設定された 容量テスト電流は、このピンから流れます。 CFP（ピン17） ：VCAPP5チャージポンプ・フライング・コンデン サの正端子。0.1μFのコンデンサをCFPとCFNの間に配置し ます。 CFN（ピン18） ：VCAPP5チャージポンプ・フライング・コンデン サの負端子。0.1μFのコンデンサをCFPとCFNの間に配置し ます。 VCAPP5（ピン19） ：チャージポンプの出力。内部チャージポン プが、このピンの電圧をVCAP＋INTVCC に駆動します。この 電圧は、OUTFETゲート駆動および充電電流検出アンプの ハイサイド・レールとして使用されます。0.1μFのコンデンサを VCAPP5とVCAPの間に接続します。 OUTFET（ピン20） ：出力理想ダイオードのゲート駆動出力。こ のピンは、VOUTとVCAP の間の理想ダイオードとして使用され る外付けNチャネルMOSFETのゲートを制御します。 このゲー ト駆動は、内部チャージポンプ出力VCAPP5 から電力を受け 取ります。NチャネルMOSFETのソースはVCAPピンに接続 し、ドレインはVOUTSNピンに接続する必要があります。出力 理想ダイオードMOSFETを使用しない場合は、OUTFETをフ ロートさせたままにします。 VCAP（ピン21） ：スーパーキャパシタ・スタック電圧および充 電電流検出アンプの負入力。このピンをスーパーキャパシタ・ スタックの上部に接続します。このピンの電圧はデジタル化さ れ、meas_vcapレジスタで読み出すことができます。 ICAP（ピン22） ：充電電流検出アンプの正入力。ICAPピンと VCAPピンは、制御ループとESR 測定システムに瞬時電流信 号を提供するために、検出抵抗 RSNSC の両端の電圧を測定 します。最大充電電流は、32mV/RSNSC です。 VCC2P5（ピン23） ：内蔵 2.5Vレギュレータの出力。このレギュ レータは、内部ロジック回路に電力を供給します。最小 1μF の低 ESRタンタル・コンデンサまたはセラミック・コンデンサを 使って、このピンをグランドにデカップリングします。 SW（ピン24） ：スイッチ・ノードのインダクタへの接続ピン。ブー トストラップ・コンデンサCB の負端子をこのピンに接続します。 このピンの電圧は、上側 NチャネルMOSFETゲート駆動のた めのソースのリファレンス電圧としても使用されます。 降圧モー ドでは、このピンの電圧振幅は、グランドよりも （外付け） ダイ オードの順方向電圧降下分だけ低い電圧からVOUT までで す。昇圧モードでの電圧振幅は、グランドから、VOUTよりもダ イオードの順方向電圧降下分だけ高い電圧までです。 TGATE（ピン25） ：上側のゲート・ドライバ出力。このピンは、 外付け上側 NチャネルMOSFET 用のフローティング・ゲート・ ドライバの出力です。このピンの電圧振幅は、グランドから VOUT ＋DRVCC までです。 BST（ピン26） ：TGATEドライバの電源入力。ブートストラッ プ・コンデンサCB の正端子をこのピンに接続します。このピン は、DRVCCよりもダイオードの電圧降下分だけ低い電圧から VOUT ＋DRVCC まで振幅します。 BGATE（ピン27） ：下側のゲート・ドライバ出力。このピンは、外 付け下側 NチャネルMOSFETをPGNDとDRVCC の間で駆 動します。 DRVCC（ピン28） ：下側ゲート・ドライバの電力レール。INTVCC または外部電源に接続します。最小 2.2μFの低 ESRタンタル・ コンデンサまたはセラミック・コンデンサを使って、このピンを グランドにデカップリングします。このピンの電圧が 5.5Vを超 えないようにしてください。 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 11 LTC3350 ピン機能 INTVCC（ピン29)：内蔵 5Vレギュレータの出力。このピンを DRVCC に接続した場合、制御回路とゲート・ドライバは、この 電源から給電されます。DRVCC に接続しない場合、最小 1μF の低 ESRタンタル・コンデンサまたはセラミック・コンデンサを 使用して、このピンをグランドにデカップリングします。 VOUTSN（ピン30） ：入力電流制限アンプの負入力。VOUTSP とVOUTSNの間に検出抵抗 RSNSI を接続して、入力電流制 限を設定します。最大入力電流は、32mV/RSNSI です。この検 出抵抗の両端に接続されたRCネットワークを使用して、ルー プ補償を変更できます。入力電流制限をディスエーブルする には、このピンをVOUTSPに接続します。 VOUTSP（ピン31） ：バックアップ・システムの電源電圧および 入力電流制限アンプの負入力。VOUTSPピンとVOUTSNピ ンの間の電圧は、入力電流の安定化に使用されます。このピ ンは、デバイスの電源としても機能します。このピンの電圧はデ ジタル化され、meas_voutレジスタで読み出すことができます。 VOUTM5（ピン32） ：VOUT – 5Vレギュレータ。このピンは、 VOUT を5V 下回る電圧に安定化されるか、VOUT が 5V 未満 である場合はグランドに安定化されます。このレールは、入力 電流検出アンプに電力を供給します。1μF 以上のコンデンサ を使用して、このピンをVOUT にデカップリングします。 INFET（ピン33） ：入力理想ダイオードのゲート駆動出力。こ のピンは、VINとVOUT の間の理想ダイオードとして使用さ れる外付けNチャネルMOSFETのゲートを制御します。こ のゲート駆動は、内部チャージポンプから電力を受け取りま す。NチャネルMOSFETのソースをVIN に接続し、ドレインを VOUTSPに接続します。入力理想ダイオードMOSFETを使用 しない場合は、INFETをフロートさせたままにします。 VIN（ピン34） ：外部 DC 電源入力。0.1μF 以上のコンデンサを 使用して、このピンをグランドにデカップリングします。このピ ンの電圧はデジタル化され、meas_vinレジスタで読み出すこ とができます。 CAP_SLCT0、CAP_SLCT1 （ピン35、36） ：CAP_SLCT0とCAP_ SLCT1は、使用するスーパーキャパシタの数を設定します。 「ア プリケーション情報」 のセクションの表 1を参照してください。 PFI（ピン37） ：パワーフェイル・コンパレータ入力。このピンの 電圧が 1.17V 未満に低下した場合、PFO が L に引き下げら れ、昇圧モードがイネーブルされます。 PFO （ピン38） ：パワーフェイル状態出力。このオープンドレイン 出力は、電源に障害が発生したときに L に引き下げられます。 PGND （露出パッド・ピン39） ：電源グランド。定格熱性能を実 現するため、露出パッドは、LTC3350の直下に配置した複数 のビアにより、プリント回路基板の第 2 層の連続したグランド・ プレーンに接続する必要があります。このピンをSGNDピンに 接続する必要があります。 3350fb 12 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 ブロック図 34 33 31 INFET VIN 32 VOUTSP 30 VOUTM5 20 VOUTSN 17 OUTFET + – – + +– INTVCC –5V LDO 30mV 6 7 5 9 29 23 CAPFB VREF OUTFB VCAP + – D/A vcapfb_dac[3:0] Vcapfb_dac VCAPP5 CHARGE PUMP x37.5 + – + – + – ICAP IREF BST ICHG TGATE VC SW RT BIDIRECTIONAL SWITCHING CONTROLLER OSC INTVCC BGATE VREF BANDGAP 22 26 25 24 28 CAP4 2.5V LDO 21 DRVCC VOUTSP 5V LDO VCC2P5 19 30mV IIN VREF CFM –+ + – – VREF +x37.5 18 CFP 27 16 INTVCC 4 + – CAPGD BALANCER Vcapfb_dac 38 PFI + – VREF PFO A/D MULTIPLEXER 37 LOGIC 35 36 3 2 1 10 8 CAP3 CAPFB INTVCC VREF SHUNT CONTROLLER IIN ICHG VCAP VOUT VIN CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 CAPRTN DTEMP BALANCER BALANCER SHUNT CONTROLLER CAP2 SHUNT CONTROLLER CAP1 15 14 13 CAP_SLCT0 BALANCER CAP_SLCT1 SMBALERT + – SDA SCL GPI SHUNT CONTROLLER – + CAPRTN 12 VREF ITST 11 GPIBUF SGND PGND 39 3350 BD 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 13 LTC3350 タイミング図 I2C バス上の F/S モード・デバイスのタイミングの定義 SDA tLOW tf tSU(DAT) tr tHD(SDA) tf tBUF tr tSP SCL S tHD(SDA) tHD(DAT) tHIGH tSU(STA) Sr tSU(STO) P S 3350 TD S = START, Sr = REPEATED START, P = STOP 動作 はじめに LTC3350は、高度に統合されたバックアップ電力コントローラ およびシステム・モニタです。このデバイスは、プログラム可能 な双方向スイッチング・コントローラ、入力および出力理想ダイ オード、スーパーキャパシタのシャント/ バランサ、パワーフェイ ル・コンパレータ、14ビットA/Dコンバータ、および I2C/SMBus を特徴とし、状態をレポートします。 VIN が外部でプログラム可能なPFIしきい値電圧よりも高い 場合、同期整流式コントローラは降圧モードで動作し、スー パーキャパシタ・スタックを充電します。プログラム可能な入力 電流制限は、入力が対応できる最大充電電流でスーパーキャ パシタが自動的に充電されるのを保証します。VIN が PFIしき い値を下回った場合、同期整流式コントローラは、スーパー キャパシタ・スタックからVOUT に電力を供給するために、昇圧 コンバータとして逆向きに動作します。 2つの理想ダイオード・コントローラは、外付けMOSFETを駆 動して、VIN および VCAP からVOUT までの低損失電力経路を 提供します。これらの理想ダイオードは、双方向コントローラと 共にシームレスに動作し、VIN をバックドライブすることなく、 スーパーキャパシタからVOUT に電力を供給します。 LTC3350は、システムの電圧、電流、およびダイ温度をモニタ します。汎用入力 （GPI） ピンは、その他のシステム・パラメータ を測定したり、サーミスタ測定を実装するために提供されてい ます。さらに、LTC3350は、スーパーキャパシタ・スタックの容 量と抵抗を測定できます。この機能は、スーパーキャパシタの 健全性をVCAP 電圧の測定値と共に示し、蓄積された全エネ ルギーと供給可能な最大電力に関する情報を提供します。 双方向スイッチング・コントローラ - 降圧モード 双方向スイッチング・コントローラは、スーパーキャパシタの 直列スタックを充電することを目的にしています （図 1）。充電 は、スーパーキャパシタが最大充電電圧に達するまで定電流 で継続されます。最大充電電圧は、CAPFBのサーボ電圧お よび VCAPとCAPFBの間の抵抗分割器によって決まります。 最大充電電流は、インダクタと直列に接続された検出抵抗 RSNSC の値によって決まります。充電電流ループは、検出抵抗 の両端の電圧を32mVにサーボ制御します。充電が開始され ると、ソフトスタート・ランプによって充電電流がゼロ電流から 最大電流まで2msで増加します。VCAP 電圧はmeas_vcapレ ジスタから、充電電流はmeas_ichrg レジスタから、それぞれ 読み出すことができます。 LTC3350は、1 個∼ 4 個のスーパーキャパシタの直列スタック のバランスを調整し、過電圧保護を提供します。内部コンデン サ電圧バランサにより、外付けバランス抵抗が不要になりま す。過電圧保護は、内部スイッチおよび各スーパーキャパシタ の両端の外付け抵抗を使用するシャント・レギュレータによっ て提供されます。 3350fb 14 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 動作 VIN VOUT (TO SYSTEM) RSNSI INFET VIN INPUT CURRENT CONTROLLER VOUTSP VOUTSN – + LTC3350 +– 30mV + – VREF + – IIN TGATE BIDIRECTIONAL SWITCHING CONTROLLER CHARGE CURRENT CONTROLLER CAPACITOR VOLTAGE CONTROLLER BGATE STEP-DOWN MODE + – IREF ICHG + – ICAP + – 37.5 VCAP D/A RSNSC + VREF vcapfb_dac[3:0] CAPFB VC + + + 3350 F01 図 1．電力経路のブロック図 - VIN から使用できる電力 LTC3350は、降圧モードでスイッチング・コントローラに流れ る入力電流を制限することによって、 （VIN が固定されている 場合に）定電力充電を提供します。この入力電流制限によっ て充電電流を低減し、入力検出抵抗 RSNSI の両端の電圧を 32mVに制限します。システムの負荷とスーパーキャパシタの 充電電流の合計が、スイッチング・コントローラの設定された 入力電流制限に達するほど大きい場合、入力電流制限ルー プが、外部負荷に十分な電力を供給するのに必要な分だけ 充電電流を正確に減らします。充電電流が許容入力電流を 超えるように設定されている場合でも、入力電流は制限を超 えません。スーパーキャパシタ・チャージャは、必要に応じて 電流を減らします。なお、デバイスの静止電流とゲート駆動 電流は、入力電流の測定値には含まれません。入力電流は、 meas_iinレジスタから読み出すことができます。 双方向スイッチング・コントローラ - 昇圧モード 双方向スイッチング・コントローラは、入力電力を使用できな いときに昇圧コンバータとして機能し、スーパーキャパシタか らVOUT に電力を供給します （図 2）。PFIコンパレータは、昇 圧モードをイネーブルします。VOUT のレギュレーションは、 VOUTとOUTFBの間の抵抗分割器によって設定します。昇圧 モードをディスエーブルするには、OUTFBをINTVCC に接続 します。 昇圧モードは、出力理想ダイオードと併せて使用することが できます。VOUT のレギュレーション電圧は、スーパーキャパシ タ・スタックの電圧よりも低く設定できます。入力電力の喪失 時に、スーパーキャパシタ・スタックから出力理想ダイオードを 介してVOUT に電力が供給されます。負荷電流がスーパーキャ パシタ・スタックを放電するに従って、VCAPとVOUT が低下し ます。OUTFBの電圧が 1.3Vを下回ると出力理想ダイオード が遮断され、VOUT が、VCAPよりもPNダイオードの電圧降下 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 15 LTC3350 動作 VCAP < VOUT VOUT (TO SYSTEM) OUTPUT VOLTAGE CONTROLLER VOUTSN LTC3350 – + VCAP > VOUT OUTFB VREF +– – + OUTFET 30mV BIDIRECTIONAL SWITCHING CONTROLLER STEP-UP MODE TGATE RSNSC + BGATE + ICAP + VCAP + 3350 F02 VC 図 2．電力経路のブロック図 - 電力のバックアップ 分 （約700mV） だけ低い電圧に低下します。出力理想ダイオード が遮断されたときにOUTFBが1.2V未満になると、同期整流式 コントローラが即座にオンになります。出力理想ダイオードが遮 断されたときにOUTFBが1.2Vを超えていると、OUTFBが1.2V に低下するまでの間、負荷電流が出力理想ダイオードNチャネ ルMOSFETのボディ・ダイオードに流れます。同期整流式コント ローラは、 オンになったときにOUTFBを1.2Vに安定化させ、 スー パーキャパシタがグランドに放電される間、VOUT を維持します。 昇圧モードでの同期整流式コントローラは、VCAP が VOUTよ りも100mVを超えて低下すると、非同期的に動作します。同 期整流式コントローラは、VCAP が VOUTよりも200mV 低下す ると、同期的に動作します。 理想ダイオード LTC3350は、外付けNチャネルMOSFETを駆動する理想ダイ オー・コントローラを2つ備えています。これらの理想ダイオー ドは高精度アンプで構成されており、VOUT の電圧が VIN また はVCAP の電圧よりも約30mV（VFWD）低いときに、常にNチャ ネルMOSFETのゲートを駆動します。アンプのリニア範囲内 では、理想ダイオードの小信号抵抗は極めて低く、順方向電 圧低下を約 30mVに維持します。これよりも高い電流レベル では、MOSFETは完全に導通します。 入力理想ダイオードは、バックアップ・モードのときに、スー パーキャパシタが VIN をバックドライブするのを防ぎます。高 速オフ・コンパレータは、VIN が VOUTよりも30mV 低くなると、 NチャネルMOSFETを遮断します。PFIコンパレータも、電源 に障害が発生したときにMOSFETを遮断します。 出力理想ダイオードは、VIN を使用できないときにスーパー キャパシタが VOUT に給電するための電力経路を提供しま す。出力理想ダイオードは、高速オフ・コンパレータに加えて、 VOUT が VCAPよりも65mV 低下したときに外付けMOSFETを オンにする高速オン・コンパレータも備えています。 出力理想ダ イオードは、OUTFB がレギュレーション電圧のすぐ上になっ たときに遮断され、同期整流式コントローラが昇圧モードで VOUT に給電できるようにします。 3350fb 16 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 動作 ゲート駆動電源（DRVCC） 下側ゲート・ドライバは、DRVCC ピンから給電されます。この ピンは、通常、INTVCC ピンに接続されます。外部 LDOを使 用して各デート・ドライバに給電し、デバイス内の電力損失を 最小限に抑えることもできます。詳細は、 「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。 低電圧ロックアウト （UVLO） 内部低電圧ロックアウト回路は、INTVCC ピンとDRVCC ピン の両方をモニタします。スイッチング・コントローラは、INTVCC の電圧が 4.3Vを超え、DRVCC の電圧が 4.2Vを超えるまで、 オフのままになります。INTVCC の電圧が 4Vを下回った場合、 またはDRVCC の電圧が 3.9Vを下回った場合、UVLOのヒス テリシスによってコントローラがオフになります。 VOUTSNがスーパーキャパシタの電圧よりも185mV高くなり、 VIN が PFIしきい値を超えるまで、充電はイネーブルされませ ん。VOUTSN がスーパーキャパシタの電圧から90mV 以内に 低下するか、 VIN がPFIしきい値を下回ると、充電はディスエー ブルされます。 RT 発振器とスイッチング周波数 RTピンは、スイッチング周波数の設定に使用します。このピン とグランドの間に抵抗 RT を接続し、次式に従ってスイッチン グ周波数を設定します。 53.5 fSW (MHz ) = R T (kΩ ) RT は、meas_capレジスタでレポートされるコンデンサの測定 値のスケール係数も設定します。これについては、このデータ シートの 「容量とESRの測定」 のセクションで説明しています。 入力過電圧保護 LTC3350は、入力に過電圧保護を備えています。VIN が 38.6V を超えた場合、スイッチング・コントローラは両方のスイッチを オフに保ちます。VIN が37.2Vを下回ると、 コントローラはスイッ チングを再開します。 VCAP DAC CAPFBのサーボ・ポイントの帰還リファレンスは、内部の4 ビット・デジタル/アナログ・コンバータ （DAC） を使用して設 定できます。リファレンス電圧は、0.6375V ∼ 1.2Vの範囲で 37.5mV 刻みで設定できます。DACは、デフォルトでフルスケー ル （1.2V） に設定され、 vcapfb_dacレジスタによって設定します。 スーパーキャパシタは、古くなるとともに容量を失います。最 初にVCAP DACを低く設定することによって、古くなったとき のスーパーキャパシタの最終的な充電電圧を増やすことがで き、スーパーキャパシタの全使用期間にわたって、蓄積される バックアップ・エネルギーを一定レベルに維持できます。 パワーフェイル （PF） コンパレータ LTC3350は、高速パワーフェイル （PF） コンパレータを内蔵し ています。このコンパレータは、入力電圧 VIN が外部で設定さ れたしきい値電圧を下回った場合に、デバイスを充電モード からバックアップ・モードに切り替えます。バックアップ・モー ドでは、入力理想ダイオードが遮断され、スーパーキャパシタ は、出力理想ダイオードを経由して直接負荷に給電するか、 昇圧モードの同期整流式コントローラを経由して負荷に給電 します。 PFコンパレータのしきい値電圧は、外付け抵抗分割器によっ てPFIピンを通じて設定します。PFコンパレータの出力は、 オー プンドレインNMOSトランジスタのゲートも駆動し、PFOピン を通じて状態をレポートします。入力電力が使用可能な場合、 PFOピンは高インピーダンスになります。VIN が PFコンパレー タのしきい値を下回ると、PFOはグランドに引き下げられます。 PFコンパレータの出力は、chrg_statusレジスタのchrg_pfoビッ トから読み出すこともできます。 充電状態の表示 LTC3350は、オープンドレインNMOSトランジスタを介して スーパーキャパシタの状態をレポートするコンパレータを CAPGDピンに備えています。このピンは、CAPFBピンの電 圧が VCAP DACの設定の8% 以内に上昇するまで、グランド に引き下げられます。CAPFBピンがこのしきい値を超えると、 CAPGDピンが高インピーダンスになります。 このコンパレータの出力は、chrg_statusレジスタのchrg_cappg ビットから読み出すこともできます。 スーパーキャパシタ電圧バランサ LTC3350は、アクティブ・スタック・バランサを内蔵しています。 このバランサは、全てのスーパーキャパシタの電圧が互いに 約 10mVの範囲内になるように、ゆっくりとバランス調整しま す。これにより、各スーパーキャパシタの電圧をできるだけ低 く維持して必要な合計スタック電圧を達成することによって、 スーパーキャパシタの寿命を最大化します。いずれか 2つの スーパーキャパシタ間の電圧差が約 10mVを超えると、全て 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 17 LTC3350 動作 のスーパーキャパシタの電圧が10mVの範囲内に収まるまで、 よび 「モニタ状態レジスタ」 を参照） 。 LTC3350は、 SMBus ARA 最大の電圧を持つスーパーキャパシタが抵抗性バランサに （アラート応答アドレス） に応答した場合にのみ、SMBALERT よって約 10mAで放電されます。 ピンをデアサートします。SMBus ARAは、SMBALERT へ の応答に使用されるSMBusプロトコルです。ホストはARA スーパーキャパシタ・シャント・レギュレータ （0b0001100）から読み出し、SMBALERTをアサートしている 各デバイスは、それぞれのアドレスを使用して応答を開始しま バランス調整に加えて、各スーパーキャパシタを充電時に過 す。応答中の各デバイスは、最小のアドレスを持つデバイスの 電圧から保護する必要があります。スタック内の各スーパー キャパシタは、製造時の許容誤差や使用期間の違いのため、 みが応答するように調整されます。デバイスは、そのアドレスを 使用して応答した場合にのみ、SMBALERT 信号を解放しま 正確に同じ容量を持っていません。このため、充電電流が同 す。複数のデバイスが SMBALERT 信号をアサートしている場 じでも、スーパーキャパシタの電圧は異なる速度で上昇しま 合、ARA からの複数の読み出しが必要になります。詳細につ す。この不一致が重大である場合、または各スーパーキャパ いては、SMBusの仕様を参照してください。 シタが最大電圧の近くで充電されている場合、他のスーパー キャパシタをまだ充電している間に、一部のスーパーキャパシ このインタフェースを介してアクセスできるレジスタの詳細に タの電圧上昇を制限することが必要になります。プログラム可 ついては、このデータシートの 「レジスタ・マップ」 および 「レジ 能なシャント電圧に電圧が近づいているスーパーキャパシタ スタの内容」 のセクションを参照してください。 の前後で、最大 500mAの電流をシャントできます。このシャン ト電流によって、このスーパーキャパシタの充電速度が、他の アナログ /デジタル・コンバータ スーパーキャパシタよりも減少します。あるスーパーキャパシタ LTC3350は、14ビット・シグマ-デルタ型アナログ /デジタル・コ が引き続きシャント電圧に近づいている場合は、充電電流が ンバータ （ADC） を内蔵しています。このコンバータは、測定さ 減少します。これによって、他のスーパーキャパシタを引き続き れる全てのチャネルの間で自動的に多重化されます。その結 充電しながら、このスーパーキャパシタを過電圧から保護しま 果は、I2C/SMBusポートを介してアクセスできるレジスタに格 す。ただし、充電速度は減少します。シャント電圧は、vshuntレ 納されます。ADCによって測定される11 本のチャネルがあり、 ジスタで設定できます。最大 3.6Vのシャント電圧を183.5μV 各チャネルの測定には、それぞれ約 1.6ms かかります。システ 刻みで設定できます。シャント・レギュレータをディスエーブル ムの電圧と電流に関する状態情報を提供することに加え、こ するには、vshuntをゼロ （0x0000） に設定します。デフォルト値 れらの測定値の一部は、LTC3350によってスタック内のスー は0x3999です。この値によって、2.7Vのシャント電圧が得ら パーキャパシタのバランス調整、保護、および測定に使用され れます。 ます。 I2C/SMBus および SMBALERT LTC3350は、I C/SMBusポートを内蔵しています。このポート を使用してLTC3350と通信し、テレメトリ・データを設定した り読み出したりできます。このポートは、ワード読み出しとワー ド書き込みという2つのSMBusフォーマットをサポートしてい ます。これらのフォーマットの詳細については、SMBusの仕 様を参照してください。このポートを介してアクセスできるレジ スタは、8ビット・アドレス・バス上で構成されており、各レジス タは16ビット幅です。SMBusワード読み出し/ワード書き込 みフォーマットの 「コマンド・コード」 （またはサブアドレス） は、 各レジスタの8ビット・アドレスです。LTC3350のアドレスは、 0b0001001です。 2 SMBALERTピンは、イネーブルされた制限を超えた場合、ま たはイネーブルされた状態イベントが発生した場合、アサート され （ L に引き下げられ） ます （「制限チェックとアラーム」 お アナログ /デジタル変換の結果は、符号付きの2の補数として 16ビット・レジスタに格納されます。 この数値の下位2ビットは、 サブビットです。これらのビットは、信号変換で信頼して使用 するにはノイズが大きすぎるADC出力ですが、複数のサンプ ルを平均化する場合は、含めることができます。 ADCの測 定 値は、meas_vcap1、meas_vcap2、meas_vcap3、 meas_vcap4、meas_gpi、meas_vin、meas_vcap、meas_vout、 meas_iin、meas_ichg、meas_dtempの各レジスタに直接格納 されます。 容量とESR の測定 LTC3350は、スーパーキャパシタ・スタックの容量と等価直列 抵抗（ESR） を測定する機能を備えています。この測定は、シス テムに対する影響を最小限に抑えて行われ、スーパーキャパ シタのバックアップ・システムがオンラインである間に実行する 3350fb 18 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 動作 ことができます。この測定では、スーパーキャパシタ・スタック がわずかな量（200mV） で放電されます。このテスト中に入力 電源に障害が発生した場合、デバイスはバックアップ・モード に移行し、テストは終了します。 容量のテストが実行されるのは、各スーパーキャパシタの充 電が完了したときのみです。テストでは、チャージャが一時的 にディスエーブルされ、スーパーキャパシタが 200mVの高精 度電流によって放電されます。この放電の時間が測定され、 その測定結果がレジスタmeas_capに格納されて、容量の計 算に使用されます。レポートされる数値は、スタック全体の容 量に比例しています。ctl_regレジスタのctl_cap_scaleビットを 使用して、2 種類のスケールを設定することができます。ctl_ cap_scaleを0に設定した場合（スーパーキャパシタ・スタック の値が大きい場合）、次の式を使用してmeas_capの値をファ ラッド単位に変換します。 CSTACK = RT • 336µF •meas _ cap R TST ctl_cap_scaleを1に設定した場合（スーパーキャパシタ・スタッ クの値が小さい場合） 、次の式を使用してmeas_capの値をファ ラッド単位に変換します。 CSTACK = RT • 3.36µF •meas _ cap R TST 容量とESRの測定は、何らかの原因によって完了しない場合 があります。容量の測定が完了しない場合はmon_cap_failed ビット、ESRの測定が完了しない場合はmon_esr_failedビット が設定されます。容量テストは、電源に障害が発生した場合、 または200mVの放電によってCAPGDコンパレータがトリップ した場合に失敗します。容量テストが失敗した場合、ESRテス トも失敗します。ESRテストでは、電流を供給するチャージャ が使用され、この電流を使用した場合と使用しない場合の スーパーキャパシタ・スタックの電圧が測定されます。ESR が RSNSC の1024倍よりも大きい場合、 ESRの測定は失敗します。 ESRの測定は適応的に行います。つまり、以前の測定で得ら れた既知のESRを使用して、テスト電流を設定します。システ ムから最も高精度な値を取得するには、最初に起動したとき に、容量とESRの初期テストを複数回実行します。最初の数 回の測定では、不正確な結果が得られるか、測定が失敗する 可能性があります。測定をさらに重ねることによって、正確な 測定結果が得られるようになります。 モニタ状態レジスタ 上の2つの式において、RT はRTピンの抵抗、RTST はITSTピ ンの抵抗です。 ESRテストは、容量テストの直後に実行されます。スイッチン グ・コントローラが複数回オンとオフに切り替えられます。その 際に、充電電流とスタックの電圧の変化が測定されます。これ らの測定値は、充電電流検出抵抗に関するESRの計算に使 用されます。この測定結果は、meas_esrレジスタに格納されま す。meas_esrにレポートされた値は、次の式を使用してオーム 単位に変換できます。 RESR = ジスタのctl_strt_capesrビットを設定する必要があります。この ビットは、測定が開始されると、自動的にクリアされます。cap_ esr_perレジスタをゼロ以外の値に設定した場合、cap_esr_per レジスタに設定された時間の経過後に測定が繰り返されま す。cap_esr_perレジスタの各 LSBは、10 秒を表します。 RSNSC •meas _ esr 64 ここで、RSNSC はインダクタと直列に接続された充電電流検 出抵抗です。 容量とコンデンサのESRの測定は、他の測定のように自動的 には実行されません。これらの測定を開始するには、ctl_regレ LTC3350は、容量とESRのモニタリング・システムの状態を示 す状態ビットが格納されるモニタ状態レジスタ （mon_status） を備えています。これらのビットは、容量とESRの測定中に特 定のイベントが発生したときに、スーパーキャパシタ・モニタに よって設定およびクリアされます （「容量とESRの測定」 のセク ションを参照）。 このレジスタに対応するmsk_mon_statusレジスタがあります。 これらのビットのいずれかに1 が書き込まれると、msk_mon_ statusレジスタの対応するビットに立ち上がりエッジが発生し たときに、SMBALERTピンが L に引き下げられます。これに よって、容量またはESRの測定が完了するのを待機するとき のLTC3350のポーリングを減らすことができます。 mon_statusレジスタとmsk_mon_statusレジスタの詳細につい ては、このデータシートの 「レジスタの内容」 のセクションを参 照してください。 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 19 LTC3350 動作 チャージャ状態レジスタ LTC3350のチャージャ状態レジスタ （chrg_status） には、 チャー ジャ、 スイッチャ、 シャント、 およびバランサの状態に関するデー タが格納されます。このレジスタの詳細については、このデー タシートの 「レジスタの内容」のセクションを参照してくださ い。 制限チェックとアラーム LTC3350は、I2C/SMBusのプログラム可能な制限値に対して 各測定値をチェックする制限チェック機能を備えています。こ の機能はオプションであり、全ての制限はデフォルトでディス エーブルされています。制限チェックは、システムのモニタを簡 略化し、LTC3350の測定データを継続的にポーリングしなく て済むようにするために設計されています。 測定されたパラメータが、イネーブルされた制限の設定範囲 外になった場合、alarm_regレジスタの関連するビットが H に設定され、SMBALERTピンが L に引き下げられます。こ れによって、制限値を超えたことが I2C/SMBusホストに伝えら れます。その後、アラーム・レジスタを読み出して、どの制限値 を超えたかを確定することができます。 1つのADCは11 本のチャネルによって共有され、同じチャネ ルの連続する測定間の時間間隔は約 18msです。連続する ADC 測定間の遷移状態では、これらのパラメータは設定され たレベルを超えることができ、アラームは設定されません。 LTC3350 が SMBus ARAに応答すると、SMBALERTピンが 解放されます。デバイスは、別の制限が実行されるまで、この ピンを再び L に引き下げません。超えられた制限をリセット するには、clr_alarmsレジスタの対応するビットに1を書き込ん でクリアする必要があります。 LTC3350の多くのレジスタが、制限チェックに使用されます。 個々の制限は、msk_alarmsレジスタでイネーブルまたはディス エーブルされます。イネーブルされたアラームの測定値が、そ のアラームに設定されたレベルを超えると、アラームが設定さ れます。そのアラームは、clr_alarmsレジスタの該当するビット に1を書き込むことによってのみクリアできます。設定済みのア ラームと、まだクリアされていないアラームは、全てalarm_reg レジスタで読み出すことができます。 される過電流（OC） アラームがあります。充電電流には、ichg_ uc_lvlレジスタで設定される低電流アラームがあります。 ダイ温度センサ LTC3350は、ADCによってモニタされるダイ温度センサを内 蔵しており、このセンサの値はデジタル化されてmeas_dtemp レジスタに格納されます。ダイ温度に対してアラームを設定す るには、dtemp_cold_lvlレジスタまたはdtemp_hot_lvlレジス タ （あるいは、その両方） を設定し、msk_alarmsレジスタで各 アラームをイネーブルします。meas_dtempレジスタ内のコード を C 単位に変換するには、次の式を使用します。 TDIE （°C）= 0.028 • meas_dtemp – 251.4 汎用入力 汎用入力 （GPI） ピンを使用して、その他のシステム・パラメータ を測定できます。このピンの電圧は、ADCによって直接デジタ ル化されます。高インピーダンス入力の場合、内部バッファを 選択し、ADCの駆動に使用できます。このバッファは、ctl_reg レジスタのctl_gpi_buffer_enビットを設定することによってイ ネーブルされます。このバッファを使用すると、入力電圧範囲 は0V∼3.5Vに制限されます。 このバッファを使用しない場合、 入力電圧範囲は0V ∼ 5Vになりますが、 このピンからADCの 入力段に約 0.4μA/ボルトの電流が流れます。ADCの入力は、 約 1MHzで動作するスイッチトキャパシタ・アンプです。そのた め、この電流は約 1MHzの周波数で流れます。このピンの電 流は、バッファをイネーブルして入力電圧範囲を減らし、オフ セットを増やすことによって除去できます。 gpi_uv_lvlレジスタとgpi_ov_lvlレジスタを使用してレベルを 設定し、このピンの電圧に対してアラームを適用できます。こ れらのアラームは、msk_alarmsレジスタのmsk_gpi_uvビット および msk_gpi_ovビットを使用してイネーブルします。 スーパーキャパシタ・スタックの温度をモニタするには、GPIピ ンを負温度係数（NTC） サーミスタに接続します。低ドリフトの バイアス抵抗をINTVCCとGPIの間に接続し、サーミスタを GPIとグランドの間に接続する必要があります。使用しない場 合は、GPIをSGNDに接続してください。 測定される個々の電圧には、全て対応する低電圧（UV） ア ラーム・レベルと過電圧（OV） アラーム・レベルが存在します。 個々のスーパーキャパシタの電圧は、全て同じアラーム・レベ ル （cap_ov_lvlレジスタおよび cap_uv_lvlレジスタで設定） と 比較されます。入力電流測定には、iin_oc_lvlレジスタで設定 3350fb 20 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 アプリケーション情報 デジタル構成 LTC3350は豊富なデジタル機能を備えていますが、基本的な 用途に必要なのは、いくつかの機能のみです。2.7Vのデフォ ルトのシャント電圧以外の値が必要な場合、vshuntレジスタ によってシャント電圧を設定します。コンデンサ電圧帰還リ ファレンスは、デフォルトで1.2Vに設定されます。この値は、 vcapfb_dacレジスタで変更できます。 他の全てのデジタル機能は、オプションであり、モニタリング に使用されます。ADCは自動的に実行され、変換値が各レ ジスタ （meas_vcapなど） に格納されます。容量とESRの測定 は、要求した場合にのみ実行されますが、必要に応じて反復 するようにスケジュールを設定できます （ctl_strt_capesrおよび cap_esr_per）。測定される各パラメータには、プログラム可能 な制限（vcap_uv_lvl、vcap_ov_lvlなど） があり、これらの制限 をイネーブルするとアラームおよびSMBALERTをトリガするこ とができます。これらのアラームは、デフォルトではディスエー ブルされます。 スーパーキャパシタ構成 LTC3350は、1 個から4 個までのスーパーキャパシタと共に使 用できます。4 個未満のスーパーキャパシタを使用する場合、 各スーパーキャパシタをCAPRTNとCAP4の間に配置し、未 使用のCAPピンを、使用する最上位のCAPに接続する必要 があります。例えば、3 個のスーパーキャパシタを使用する場 合は、CAP4をCAP3に接続します。2 個のスーパーキャパシタ のみを使用する場合は、CAP4とCAP3の両方をCAP2に接 続します。使用するスーパーキャパシタの数は、CAP_SLCT0 ピンとCAP_SLCT1ピンに設定する必要があります。表 1に示 すように、 これらのピンをVCC2P5に接続すると1に設定され、 グランドに接続するとゼロに設定されます。これらのピンに設 定された値は、I2C/SMBusを介してnum_capsレジスタから読 み出すことができます。 表1 CAP_SLCT1 CAP_SLCT0 num_caps レジスタの値 スーパー キャパシタの数 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 2 3 1 1 3 4 スーパーキャパシタ・シャント・レギュレータの設定 VSHUNT は、I2C/SMBusインタフェースを介して設定され、初 期起動時にはデフォルトで 2.7Vに設定されます。VSHUNT は、 スーパーキャパシタの電圧が VSHUNT に近づいたときに、その 前後のシャントをオンにすることによって、 個別のスーパーキャ パシタの電圧を制限します。CAPRTN、CAP1、CAP2、CAP3、 およびCAP4を、内部シャントのバラストとして機能する抵抗 を介してスーパーキャパシタに接続する必要があります。シャ ント電流は、おおよそVSHUNT をシャント抵抗値の2 倍で割っ た値になります。VSHUNT が 2.7Vの場合、500mAのシャント 電流を得るには、2.7Ωの抵抗を使用します。シャント電流の デューティ・サイクルは、最大 75%です。1つのシャント抵抗で 消費される電力は、おおよそ次の値になります。 PSHUNT ≈ 2 3VSHUNT 16RSHUNT これに基づいて、各抵抗のサイズを選択してください。シャント をディスエーブルする場合は、RSHUNT を100Ωにします。 シャント電流は、スイッチャが供給できる電流よりも少ないた め、シャントがスーパーキャパシタを保護できるようにするた めに、内蔵ロジックによって充電電流が自動的に減少します。 このため、いずれかのシャントがアクティブになると、充電速 度が大幅に低下します。この理由により、VSHUNT をできるだ け高く設定し、充電サイクル中にシャントがアクティブになる 可能性を少なくする必要があります。理想的には、起こり得る スーパーキャパシタの不一致によってシャントがオンになら ないように、VSHUNT を十分高く設定します。そうすることで、 チャージャの動作が最大の充電電流で維持され、充電時間 が短縮します。シャントがオンにならなければ、充電サイクル がすばやく完了し、最終的にバランサによって各スーパーキャ パシタの電圧が均一になります。シャント設定を使用して、テ スト、保存などの目的でスーパーキャパシタを放電することも できます。 入力電流と充電電流の設定 最大入力電流は、VOUTSPピンとVOUTSNピンの間の抵抗 RSNSI によって決まります。最大充電電流は、インダクタと直列 に接続された検出抵抗 RSNSC の値によって決まります。入力 電流ループと充電電流ループは、これらの検出抵抗の両端の 電圧を32mVにサーボ制御します。したがって、最大入力電流 と最大充電電流は、次のようになります。 IIN(MAX) = 32mV RSNSI ICHG(MAX) = 32mV RSNSC 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 21 LTC3350 アプリケーション情報 ピーク・インダクタ電流制限 IPEAK は、最大充電電流よりも 80% 高くなり、次の値に等しくなります。 IPEAK = から4Aに増えるに従って、チャージャの入力電流が 2A から 0Aまで減少します。 以下の式を使用して、充電入力電流をシステム負荷電流の関 数として決定できます。 58mV RSNSC 入力電流制限にはデバイスの静止電流とゲート駆動電流が 含まれないことに、注意してください。デバイスに流れる合計 電流は、IIN(MAX) ＋IQ ＋IG になります。ここで、IQ は非スイッ チング時の静止電流、IG はゲート駆動電流です。 低電流充電および高電流バックアップ LTC3350は、低充電電流や高バックアップ電流を必要とする アプリケーションに対応できます。このようなアプリケーション では、RSNSI を使用して目的の充電電流を設定します。バック アップ時にさらに高い電流が必要な場合は、RSNSC を使用し て設定できます。入力電流制限は、スーパーキャパシタの充 電時に、充電電流制限よりも優先されます。一方、充電電流 制限は、バックアップ動作のための十分な電流能力を提供し ます。 充電電流は、低いVCAP （つまり、低いデューティ・サイクル） で はICHG(MAX) に制限されます。VCAP が上昇すると、スイッチン グ・コントローラの入力電流が IIN(MAX) に達するまで増加しま す。入力電流はIIN(MAX) で維持され、充電電流はVCAP がさ らに上昇するに従って減少します。 アプリケーションによっては、入力電流制限値の一部のみを 使用してスーパーキャパシタを充電することが必要になる場 合があります。図 3に示すように、直列に配置された2つの入 力電流検出抵抗を使用して、これを実現できます。VOUTSP をRSNSI1 の正端子にケルビン接続し、VOUTSNをRSNSI2 の 負端子にケルビン接続します。チャージャへの入力電流が RSNSI1とRSNSI2 に流れる間、負荷電流が RSNSI1 に流れます。 入力電流制限値は次式のとおりです。 32mV = RSNSI1 • ILOAD＋ (RSNSI1 ＋RSNSI2) • IINCHG 例えば、スーパーキャパシタの充電には2Aの入力電流のみ が必要ですが、システムの負荷とチャージャの組み合わせに は、最大 4Aの合計電流を電源から流すことができるとします。 RSNSI1 = RSNSI2 = 8mΩと設定すると、負荷とチャージャの合 計に対しては4Aの電流制限が設定され、チャージャに対して は2Aの電流制限が設定されます。無負荷時に、チャージャに は最大 2Aの入力電流を流すことができます。負荷電流が 0A IINCHG = RSNSI1 32mV – •I RSNSI1 +RSNSI2 RSNSI1 +RSNSI2 LOAD RSNSI1 の負端子とRSNSI2 の正端子の接触抵抗およびこれら を接続するトレースの抵抗は、入力電流制限を変動させます。 この誤差を最小化するには、2つの入力電流検出抵抗を、そ れらの間で大きいPCB パッド領域を使用して、互いに近づけ て配置します。 これは、 これら2つの検出抵抗を接続するトレー スからシステム負荷電流が流れるためです。 なお、 バックアップ電流は、RSNSI2を流れます。RSNSI2パッケー ジのサイズを、電力損失に対処するために、適切に選択してく ださい。 VOUT (TO SYSTEM) ILOAD VIN RSNSI1 RSNSI2 VIN INFET VOUTSP IINCHG VOUTSN TGATE LTC3350 BGATE 3350 F03 図3 VCAP 電圧の設定 LTC3350のVCAP 電圧は、図 4に示すように、外付け帰還抵 抗分割器によって設定します。安定化出力電圧は次式で求め られます。 R VCAP = 1+ FBC1 CAPFBREF RFBC2 ここで、CAPFBREFはVCAP DACの出力であり、vcapfb_dac レジスタで設定されます。CAPFBラインは、SWラインなどの ノイズ源から離して配線するように十分注意してください。 3350fb 22 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 アプリケーション情報 VIN VCAP RFBC1 LTC3350 RPF1 CAPFB PFI RFBC2 VDD RPF2 LTC3350 RPF3 3350 F04 図 4．VCAP 電圧帰還分割器 PFO MP1 MN1 パワーフェイル・コンパレータの入力電圧しきい値 入力電圧しきい値（この値を下回るとパワーフェイル状態ピン PFOがパワーフェイル状態を示し、LTC3350双方向コントロー ラが昇圧モードに切り替わる） は、次式のように、VIN ピンから PFIピンを経由してSGNDに接続した抵抗分割器を使用して 設定します。 R VIN = 1+ PF1 VPFI(TH) RPF2 ここ で、VPFI(TH) は1.17Vで す。RPF1とRPF2 の 標 準 値 は、 40k ∼ 1Mの範囲内です。図 5を参照してください。 入力電圧が次式の値を超えると、パワーフェイル状態ピン PFO が高インピーダンスになり、双方向コントローラが降圧 モードに切り替わります。 R VIN = 1+ PF1 VPFI(TH) + VPFI(HYS) RPF2 ( ) ここで、VPFI(HYS) はPFIコンパレータのヒステリシスであり、 30mVに等しくなります。 VIN LTC3350 3350 F06 図 6．ヒステリシスを追加したPFIしきい値電圧分割器 NチャネルMOSFETとPチャネルMOSFETの対を搭載した 1 個のパッケージ （Si1555DL、Si1016CXなど）を使用して、 MN1とMP1を実装できます。MN1のゲート電圧がグランドに なったときに、MN1のドレイン漏れ電流によってしきい値にオ フセットが生じることがあります。この漏れ電流の影響を最小 限に抑えるには、RPF1、RPF2、および RPF3 を1k ∼ 100kの範 囲内にします。 バックアップ・モードでの VOUT 電圧の設定 昇圧モードでのコントローラの出力電圧は、図7に示すように、 外付け帰還抵抗分割器によって設定します。安定化出力電圧 は次式で求められます。 R VOUT = 1+ FBO1 1.2V RFBO2 OUTFBラインは、SWラインなどのノイズ源から離して配線す るように十分注意してください。 RPF1 PFI VOUT RPF2 LTC3350 3350 F05 図 5．PFIしきい値電圧分割器 OUTFB PFIの電圧が 1.17Vを下回ったときにRPF2と並列に接続され た追加抵抗 RPF3 のスイッチを入れることによって、ヒステリシ スをさらに追加できます （図 6を参照）。VIN の下降時しきい 値は変わりませんが、VIN の上昇時しきい値は、次のようにな ります。 R R VIN = 1+ PF1 + PF1 VPFI(TH) + VPFI(HYST) RRP2 RPF3 ( VREF – + VC RFO (OPT) RFBO1 CFO (OPT) RFBO2 CFBO1 RC (OPT) CC 3350 F07 図 7．VOUT 電圧分割器と補償ネットワーク ) 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 23 LTC3350 アプリケーション情報 補償 入力電流ループ、充電電流ループ、VCAP 電圧ループ、および VOUT 電圧ループは、全てVCノードからグランドに接続され た1nF∼10nFのコンデンサを必要とします。出力理想ダイオー ドを使用して低い電圧（8V 未満）でバックアップする場合、 VCで8.2nF ∼ 10nFのコンデンサを使用します。出力理想ダイ オードを使用しない場合は、VCで4.7nF ∼ 10nFのコンデン サを使用することを推奨します。バックアップ電圧が非常に高 い （15Vを超える）場合は、1nF ∼ 4.7nFのコンデンサを使用す ることを推奨します。 VOUT 電圧ループは、VCノードのコンデンサに加えて、入力 電源障害の発生時に安定性を確保し、トランジェント応答を 改善するために、位相リード・コンデンサCFBO1 を必要としま す （図 7）。次式のように上側分割器の抵抗と位相リード・コン デンサの値の積を使用して、約 2kHzでゼロが生じるようにし ます。 RFBO1 • CFBO1 ≈ 1 2π ( 2kHz ) ピンの寄生容量の影響を最小限に抑えるために、CFBO1 が 100pF以上になるようにRFBO1 を選択します。位相リード・コン デンサによってVOUT のトランスコンダクタンス・アンプの入力 に大きなリップルが発生するため、VOUT の分割器とOUTFB ピンの間にRCローパス・フィルタを追加して、電圧リップル・ スパイクを除去することが必要になる可能性があります。同期 整流式コントローラのスイッチング周波数でのフィルタ時定数 を、次式によって特定します。 RFO •CFO = 1 2πfSW ここで、ピンの寄生容量の影響を最小限に抑えるために、CFO > 10pFとします。VOUT のレギュレーション電圧が低い （約 5V ∼ 6V） バックアップ・アプリケーションの場合、1k ∼ 3kの 追加抵抗 RC をVCコンデンサと直列に接続して、安定性とト ランジェント応答を改善できます。 バックアップ・モードでの最小 VCAP 電圧 バックアップ・モードでは、 出力理想ダイオードまたは昇圧モー ドで動作する同期整流式コントローラを経由して、スーパー キャパシタから出力に電力が供給されます。 出力理想ダイオードは、スーパーキャパシタからVOUT までの 低損失電力経路を提供します。スーパーキャパシタの最小内 部（開放回路）電圧は、システムが動作するのに必要な最小 VOUT に、出力理想ダイオードに起因する電圧降下およびス タック内の各スーパーキャパシタの等価直列抵抗 RSC に起因 する電圧降下を加えた値に等しくなります。 例：システムは、動作するため、およびバックアップ時に1Aの 電流を流すために、5Vを必要とします。スタック内には4 個の スーパーキャパシタがあり、45mΩのRSC がそれぞれに接続さ れています。出力理想ダイオードの順方向レギュレーション電 圧は、30mV（OUTFET RDS(ON) < 30mΩ） です。スーパーキャ パシタの最小開放回路電圧は、次のようになります。 VCAP(MIN) = 5V＋0.030V＋(1A • 4 • 45mΩ) = 5.21V 昇圧モードで同期整流式コントローラを使用すると、 スーパー キャパシタを、システムが動作するのに必要な最小 VOUTより も非常に低い電圧まで放電することができます。スーパーキャ パシタ・スタックが最小内部（開放回路）電圧で供給できる電 力量は、出力と昇圧コンバータに給電するために必要な電力 量よりも大きい必要があります。 次の最大電力転送ルールに従います。 PCAP(MIN) = VCAP(MIN)2 4 •n •RSC > PBACKUP η 上の式において、ηは昇圧モードでの同期整流式コントロー ラの効率、nはスタック内のスーパーキャパシタの数です。 例：システムは、動作するため、およびバックアップ時に1Aの 電流を流すために、5Vを必要とします。スタック内には4 個の スーパーキャパシタがあり （n = 4）、45mΩのRSC がそれぞれ 接続されています。コンバータの効率は90%です。スーパー キャパシタの最小開放回路電圧は、次のようになります。 VCAP(MIN) = 4 • 4 • 45mΩ • 5V •1A = 2.0V 0.9 この場合、スーパーキャパシタ・スタックの端子に発生する電 圧は、最大電力転送ルールに従って、この電圧の半分（1V） に なります。 なお、最小 VCAP 電圧は、ピーク・インダクタ電流制限（最大 充電電流の180%） と昇圧モードでの最大デューティ・サイクル （約 90%） によっても制限されます。 3350fb 24 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 アプリケーション情報 スーパーキャパシタのエネルギー蓄積能力の最適化 ここで、 ほとんどのシステムでは、スーパーキャパシタは1つ以上の 4R •P γ MAX = 1+ 1– SC2 BACKUP and, DC/DCコンバータにバックアップ電力を供給します。DC/DC nVCELL(MAX) コンバータは、スーパーキャパシタに定電力負荷を与えます。 4R •P スーパーキャパシタが最大電圧に近い場合、負荷にわずかな γ Min = 1+ 1– SC2 BACKUP nVCELL(MIN) 電流が流れます。スーパーキャパシタが放電されるに従って、 スーパーキャパシタから流れる電流が増加して、負荷に供給 RSCはスタック内の1個のスーパーキャパシタの等価直列抵抗 される電力を一定に維持します。バックアップ・モードで必要 です。なお、最大電力転送ルールによって最小セル電 なエネルギー量は、この定バックアップ電力 （PBACKUP） とバッ （ESR） 圧が次のよ うに制限されます。 クアップ時間（tBACKUP） の積になります。 バックアップに使用可能なスーパーキャパシタ・スタックに蓄 積されるエネルギーは、次のようになります。 ( 1 nC V 2 – V2 2 SC CELL(MAX) CELL(MIN) ) ここで、CSC、VCELL(MAX)、および VCELL(MIN) は、それぞれス タック内の1 個のスーパーキャパシタの容量、最大電圧、お よび最小電圧です。スタックの最大電圧は、VCAP(MAX) = n • VCELL(MAX) です。スタックの最小電圧は、VCAP(MIN) = n • VCELL(MIN) です。 このエネルギーの一部は、 スーパーキャパシタ・スタックのESR での導通損失として失われます。バックアップ電力要件が高い 場合、スタックの固有のESRでの導通損失が増加します。 必要な容量は、CSC に関する次の式を解くことで求めることが できます。 VCELL(MIN) = VCAP(MIN) n ≥ 4RSC •PBACKUP n 特定のバックアップ・エネルギー量に対する容量のサイズを 最小にするために、スタックの最大電圧 VCELL(MAX) を増や すことができます。ただし、最大電圧は2.7Vに制限されてお り、最大電圧を増やすことによって許容できないほどスーパー キャパシタの寿命が短くなる場合があります。 代替案は、寿命が妥当な長さになる電圧で VCELL(MAX) を維 持し、スタック内のスーパーキャパシタの利用率を増やすこと です。スーパーキャパシタの利用率（αB） は、次のように定義 できます。 αB = 2 2 – VCELL(MIN) VCELL(MAX) 2 VCELL(MAX) γ MAX • VCELL(MAX) 4R •P 1 2 2 PBACKUP • tBACKUP = nCSC γ MAX • VCELL(MAX) – γ MIN • VCELL(MIN) – SC BACKUP ln 4 n γ MIN • VCELL(MIN) 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 25 LTC3350 アプリケーション情報 同期整流式コントローラを昇圧モードで使用する場合、利用 率を最大化するために、スーパーキャパシタを、最大電力転 送ルールで設定された電圧まで下げて動作させることができ ます。その場合の最小電圧は、次のようになります。 VCELL(MIN) = 4RSC •PBACKUP nη ここで、 ηは昇圧コンバータの効率（約90%∼96%） です。バッ クアップの式（γMAX および γMIN） の場合は、PBACKUP の代わ りにPBACKUP/ηを使用します。その場合、バックアップに必要 なエネルギーは、次の式によって決まります。 7. 適切なスーパーキャパシタが見つからない場合は、容量 を増やす、セル電圧を高くする、スタック内のスーパーキャ パシタの数を増やす、または利用率を減らすことによって （あるいは、これらを全て行って）、引き続きスーパーキャ パシタを見つけます。 8. 必ず、スーパーキャパシタのESRと容量および最大充電 電流定格の経年劣化を考慮します。スーパーキャパシタ の供給メーカー・リストを表 2に示します。 表 2．スーパーキャパシタの供給メーカー AVX www.avx.com Bussman www.cooperbussman.com PBACKUP 1 2 tBACKUP ≤ nCSC • VCELL(MAX) • η 2 CAP-XX www.cap-xx.com Illinois Capacitor www.illcap.com αB + αB 1– α 1+ αB B – ln 2 2 1– αB Maxwell www.maxwell.com NESS CAP www.nesscap.com Tecate Group www.tecategroup.com 上の式を使用して容量が特定された後に、許容される最大 ESRを次の式で確認する必要があります。 RSC ≤ 2 η(1– αB ) nVCELL(MAX) 4PBACKUP スーパーキャパシタの選択手順 1. バックアップ要件 PBACKUP および tBACKUP を決定します。 2. スーパーキャパシタの寿命が許容できる長さになる最大 セル電圧を決定します。 3. スタック内のスーパーキャパシタの数を選択します。 4. スーパーキャパシタの目的の利用率αB（80%など） を選 択します。 5. 次の式から容量 CSC を求めます。 ( ) 2 η(1– αB ) nVCELL(MAX) 4PBACKUP LTC3350の場合、インダクタを次のように選択すると、最高の 全体的性能が達成されます。VIN(MAX) ≤ 2VCAP の場合は、 VIN(MAX) ICHG(MAX) • fSW および、VIN(MAX) ≥ 2VCAP の場合は、 –1 6. 十分な容量 CSCと次の最小 RSC を持つスーパーキャパシ タを見つけます。 RSC ≤ スイッチング周波数とインダクタの選択は、相互に関係してい ます。スイッチング周波数を高くすると、より小さいインダクタと コンデンサの値を使用できますが、通常は、MOSFETのスイッ チング損失とゲート充電損失によって効率が低下します。さ らに、リップル電流に対するインダクタ値の影響も考慮する必 要があります。インダクタのリップル電流は、インダクタンスま たは周波数が高くなると減少し、VIN が高くなると増加します。 リップル電流が大きくても構わなければ、小さいインダクタン スを使用できますが、出力電圧リップルとコア損失が大きくな ります。 L= 2P • tBACKUP CSC ≥ BACKUP • 2 nηVCELL(MAX) α + α 1+ αB B 1– α B B – ln 1– αB 2 2 インダクタの選択 VCAP V L = 1– CAP VIN(MAX) 0.25 •ICHG(MAX) • fSW ここで、VCAP は最終的なスーパーキャパシタ・スタックの電 圧、VIN(MAX) は最大入力電圧、ICHG(MAX) は最大安定化充 電電流、fSW はスイッチング周波数です。これらの式を使用し て、インダクタ・リップル電流は、最大で ICHG(MAX) の25%に なります。 3350fb 26 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 アプリケーション情報 入力電力の喪失時にVOUT を維持できるほど十分速いトラン ジェント応答を実現するには、上の式を使用して得られたイ ンダクタが大きすぎる場合があります。そのような状況は、最 大 VIN が高く （25Vなど）、バックアップ電圧が低い （6Vなど） 場合に生じます。その場合、より小さいインダクタを選択し、 ICHG(MAX) の40%の最大ピーク・トゥ・ピーク・リップル電流が 得られるようにすることが、最善の選択肢です。 Lの値が求められたら、インダクタ・コアの種類を選択する必 要があります。コア損失を極めて低く抑えるために、 フェライト・ コアを推奨します。銅損失を最小限に抑え、飽和を防ぐことに 重点を置いて選択する必要があります。フェライト・コアの材 質は 「急激に」飽和します。 つまり、設計ピーク電流を超えると、 インダクタンスは突然低下します。その結果、インダクタのリッ プル電流が急増し、そのため出力電圧リップルが増加します。 コアは絶対に飽和させないでください。インダクタの飽和電流 は最大安定化電流 ICHG(MAX)より少なくとも80% 大きくしま す。インダクタの供給メーカー・リストを表 3に示します。 表 3.インダクタ・メーカー VENDOR URL Coilcraft www.coilcraft.com Murata www.murata.com Sumida www.sumida.com TDK www.tdk.com Toko www.toko.com Vishay www.vishay.com Würth Electronic www.we-online.com 最大リップルは、IOUT(BACKUP) を供給できる最小 VCAP で発 生します。高周波のフィルタリングのために、多層セラミック・ コンデンサを推奨します。 昇圧モードを使用しない場合、COUT の仕様は、次式のように 降圧モードでの目的のリップル電圧によって決まります。 ∆VOUT = VCAP VCAP ICHG(MAX) 1– +I •R VOUT VOUT COUT • fSW CHG(MAX) ESR 連続導通モードでは、上側 MOSFETのソース電流は、デュー ティサイクルが VCAP/VOUT の方形波になります。大きいトラン ジェント電圧の発生を防止するには、最大実効値（RMS）電 流に対応するサイズの低 ESRコンデンサを使用する必要があ ります。コンデンサの最大 RMS 電流は次式で与えられます。 IRMS ≅ICHG(MAX) VCAP VOUT VOUT –1 VCAP この式はVOUT = 2VCAP のときに最 大になります。ここで、 IRMS = ICHG(MAX)/2です。設計では多くの場合、この単純な ワーストケース条件が使用されます。条件を大きく振っても値 は改善されないからです。 COUT とCCAP の容量 VOUT は、降圧モードの同期整流式コントローラへの入力とし て、および昇圧（バックアップ） モードでの出力として機能しま す。昇圧モードを使用する場合は、必要なバックアップ電流 2Aあたり100μFのバルク （アルミ電解、OS-CON、POSCAP） コンデンサを配置します。5Vシステム・アプリケーションの場 合は、バックアップ電流 1Aあたり100μFのコンデンサを推奨 します。さらに、電圧リップルを最小限に抑えるために、一定 量の高周波バイパス容量が必要になります。昇圧モードでの 電圧リップルは、次のようになります。 ∆VOUT = VCAP V 1 + OUT •RESR IOUT(BACKUP) 1– VOUT COUT • fSW VCAP 中電圧（20V ∼ 35V）のセラミック・コンデンサ、タンタル・コ ンデンサ、OS-CONコンデンサ、およびスイッチャ定格の電 解コンデンサを入力コンデンサとして使用できます。三洋電 機のOS-CON SVP、SVPDシリーズ、POSCAP TQCシリー ズのコンデンサ、またはパナソニックのWAシリーズやCornel DublilierのSPVシリーズのアルミ電解コンデンサを数個の高 性能セラミック・コンデンサと並列に接続して使用することに よって、低 ESRと大きなバルク容量を実現する効果的な手段 が得られます。 VCAP は、昇圧モードのコントローラへの入力として、および 降圧モードでの出力として機能します。VCAP コンデンサの目 的は、インダクタ電流リップルをフィルタリングすることです。 VCAP のリップル （∆VCAP） は次式で近似できます。 1 ∆VCAP ≈ ∆I PP +RESR 8CCAP • fSW ここで、fSW はスイッチング周波 数、CCAP はVCAP の容 量、 ∆IPP はインダクタのリップル電流です。∆IPP は入力電圧に応じ て増加するので、出力リップルは入力電圧が最大のとき最大 になります。 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 27 LTC3350 アプリケーション情報 スーパーキャパシタは小さい直列抵抗を持っているため、大 部分のインダクタ電流リップルがフィルタ・コンデンサに流れ、 スーパーキャパシタに流れないように、CCAP のサイズを適切 に選択することが重要です。次式を使用して選択することを推 奨します。 k PTRAN ≈ VOUT 2 •ICHG(MAX) •CRSS • fSW 2 n •RSC 1 +RESR ≤ 8C 5 CAP • fSW ここで、nはスタック内のスーパーキャパシタの数、RSC は各 スーパーキャパシタのESRです。VCAPの容量は、バルク・コ ンデンサと高周波コンデンサを組み合わせて選択できます。 バルク容量にはアルミ電解コンデンサ、OS-CONコンデンサ、 および POSCAPコンデンサが適しており、高周波のフィルタリ ングには多層セラミック・コンデンサを推奨します。 パワー MOSFET の選択 LTC3350の同期整流式コントローラには、2 個の外付けパ ワー MOSFETを選択する必要があります。上側スイッチ用お よび下側スイッチ用にそれぞれ 1 個のNチャネルMOSFET です。外付けNチャネル・パワー MOSFETの選択基準は、最 大ドレイン-ソース間電圧（VDSS）、しきい値電圧、オン抵抗 （RDS(ON)） 、逆伝達容量（CRSS）、総ゲート電荷（QG）、最大 連続ドレイン電流などです。 両方のMOSFETのVDSS は、最大入力電源電圧 （トランジェ ントを含む） よりも高くなるように選択します。ピーク・トゥ・ピー ク駆動レベルはDRVCC 電圧により設定されます。ロジック・レ ベルしきい値のMOSFETを使用する必要があります。これは、 DRVCC が、INTVCC（5V） から、または5.5Vよりも低い出力電 圧を持つ必要のある外部 LDO から給電されるためです。 MOSFETの電力損失は、RDS(ON)、CRSS、および QG によって 決まります。上側および下側 MOSFETスイッチの最大充電電 流での導通損失は、次のようになります。 PCOND(TOP) = 両方のMOSFETスイッチには、遷移損失があります。ただし、 遷移損失は、降圧モードでは上側 MOSFETのみで発生し、 昇圧モードでは下側 MOSFETのみで発生します。これらの損 失はVOUT2 に比例し、高電圧アプリケーション （VOUT > 20V） では著しく増大します。最大遷移損失は次のとおりです。 VCAP 2 •R I DS(ON) (1+ δ∆T ) VOUT CHG(MAX) V PCOND(BOT) = 1– CAP ICHG(MAX)2 •RDS(ON) (1+ δ∆T ) VOUT MOSFETの場 合の （1+ δ∆T）の項は一 般に正 規 化された RDS(ON)と温度の曲線で与えられますが、低電圧 MOSFETの 場合の近似値として δ = 0.005/ Cを使用することができます。 ここで、kはミラー効果によるプラトー電圧の発生時の駆動電 流に関係しており、約 1です。 同期整流式コントローラは、降圧モードと昇圧モードの両方 で動作することができ、各モードでのVOUT の電圧は異なり ます。VOUT が降圧モード （入力電力を使用できる） では12V、 昇圧モード （バックアップ・モード） では10Vである場合、導通 損失を最小限に抑えるように両方のMOSFETのサイズを選 択できます。VOUT が充電中に25Vまで上昇する可能性があ り、バックアップ・モードでは6Vに保たれる場合、バックアッ プ・モード時の損失を最小限に抑えるようにMOSFETのサイ ズを選択します。この場合、大きな遷移損失を持つハイサイ ドMOSFET が選択される可能性があります。この遷移損失 は、熱の問題が制限要因にならない限り、入力電力を使用で きる場合には許容できます。下側 MOSFETは、導通損失を最 小限に抑えるように選択できます。昇圧モードを使用しない 場合は、より高いRDS(ON)とより低いCRSS を持つハイサイド MOSFETを選択すると、全体的な損失が最小限に抑えられ ます。 スイッチング MOSFETの選択に関係するもう1つの電力損失 はゲートのドライブで失われる電力です。各スイッチング・サ イクルでは、総ゲート電荷 QG を充放電する必要があります。 LTC3350の内部 LDOとゲート・ドライバで電力が失われます。 ゲートの充電による電力損失は、次のようになります。 PG ≈ (QGTOP ＋QGBOT) • fSW • VOUT ここで、QGTOP は上側 MOSFETのゲート電荷、QGBOT は下側 MOSFETのゲート電荷です。可能であれば、総ゲート電荷を 最小限に抑えたMOSFETスイッチを使ってLTC3350の内部 電力損失を制限してください。 ショットキ・ダイオードの選択 必要に応じて、ショットキ・ダイオードを上側 MOSFETスイッ チおよび下側 MOSFETスイッチと並列に配置できます。こ れらのダイオードは、上側 MOSFETスイッチの導通と下側 MOSFETスイッチの導通が重複しない時間の間、SWをクラ 3350fb 28 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 アプリケーション情報 ンプします。これにより、MOSFETスイッチのボディ・ダイオー ドが非重複時間中にオンして電荷を蓄積するのを防止し、逆 回復時間を不要にします。逆回復時間があると、VIN が高いと きに効率が最大 3% 低下することがあります。効率の低下を 許容できる場合は、1つまたは両方のダイオードを省略できま す。このダイオードは、デューティ・サイクルのほんの一部だけ オンするので、最大負荷電流の約 1/3 ∼ 1/5の定格にすること ができます。これより大きなダイオードは接合容量が大きいた め、スイッチング損失が増加します。ダイオードを効果的にす るには、これらのダイオード間のインダクタンスと、上側および 下側 MOSFETをできるだけ小さくする必要があります。した がって、これらの部品はPC 基板の同じ層上に互いに隣接して 配置する必要があります。 上側 MOSFETドライバの電源（CB、DB） BSTピンに接続されている外付けのブートストラップ・コンデ ンサCB は、上側 MOSFETのゲート駆動電圧を供給します。 SWピンが L のとき、図 8のコンデンサCB が DRVCC から外 付けダイオードDB を介して充電されます。ブートストラップ・コ ンデンサCB の値は、上側 MOSFETの全入力容量の20 倍に する必要があります。 上側 MOSFET がオンしているとき、BSTの電圧は次のように システム電源レールよりも高くなります。 VBST = VOUT ＋VDRVCC 外付けダイオードDB の逆ブレークダウン電圧はVOUT(MAX) ＋VDRVCC(MAX) より大きくなければなりません。 昇圧コンバータは、出力理想ダイオードと組み合わせて使用 した場合、短時間の間、非同期的に動作できます。DB がショッ トキ・ダイオードである場合、この時間中に、BSTとSWの間 の電圧は5.5Vを超えて上昇できます。漏れ電流と接合容量 の小さい高速スイッチング PNダイオードを推奨します。バック アップ・モードにある間、昇圧コンバータが同期的に動作する 場合は、ショットキ・ダイオードを使用できます。 BST CB LTC3350 DB SW DRVCC INTVCC INTVCC/DRVCC とデバイスの電力損失 LTC3350は、VOUT 電 源からINTVCC に電力を供 給する低 ドロップアウト・リニア・レギュレータ （LDO）を備えていま す。INTVCC は、ゲート・ドライバ （DRVCC に接続した場合） とLTC3350の内部回路のほとんどに電力を供給します。この LDOは、INTVCC ピンでの電圧を5Vに安定化します。LDO は50mAの最大電流を供給可能であり、DRVCC に接続しな い場合は、1μF 以上のコンデンサでグランドにバイパスする必 要があります。DRVCC には、2.2μF 以上のセラミック・コンデン サまたは低 ESR 電解コンデンサを接続します。DRVCC でどん な種類のバルク・コンデンサを使用する場合でも、0.1μFセラ ミック・コンデンサを追加してDRVCC ピンのすぐ近くに接続す ることを強く推奨します。MOSFETゲート・ドライバが必要とす る大きなトランジェント電流を供給するには、十分なバイパス が必要です。 大きなMOSFET が高い周波数でドライブされる高入力電圧 のアプリケーションでは、LTC3350の最大接合部温度定格を 超えるおそれがあります。ゲート充電電流が主体となっている INTVCC 電流は、5VのLDOによって供給されます。 この場合にデバイスの電力損失は最大になり、(VOUT) • (IQ ＋IG)にほぼ等しくなります。ここで、IQ は非スイッチング時の 約 4mAの静止電流、IG はゲート充電電流です。接合部温度 は 「電気的特性」 のNote 2に与えられている式を使って推定 することができます。例えば、周囲温度 70 CのQFN パッケー ジでINTVCC LDOによって35V 電源から供給されるIG は、 42mA 未満に制限されます。 TJ = 70°C＋(35V)(4mA＋42mA)(34°C/W) = 125°C 最大接合部温度を超えないようにするには、連続導通モード 動作時のINTVCC LDO 電流を最大 VOUT で検査する必要が あります。 外部 LDO からDRVCC に電力を供給すると、デバイスの電力 損失が大幅に減少します。その場合、デバイスの電力損失は、 IQ による電力損失とゲート・ドライバでの電力損失（(VDRVCC) • (IG)） に等しくなります。外部 DRVCC LDO出力が 5Vで、 ゲー ト・ドライバに42mAを供給している場合、接合部温度は82 C までしか上昇しません。 TJ = 70°C＋[(35V)(4mA)+(5V)(42mA)](34°C/W) = 82°C 0.1µF 1µF OPT >2.2µF 3350 F07 図8．ブートストラップ・コンデンサ/ダイオードおよびDRVCC の接続 外部 LDOには、VOUT から電力を供給します。外部 LDOは、 INTVCC LDOの起動後にイネーブルする必要があり、その出 力は5.5V 未満である必要があります。INTVCC は、DRVCC に 接続しないでください。 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 3350fb 29 LTC3350 アプリケーション情報 最小オン時間に関する検討事項 最 小オン時 間 tON(MIN) は、LTC3350 が 降 圧モードで上 側 MOSFETをオンすることができる最小時間です。これは内部 タイミング遅延と上側 MOSFETをオンするのに必要なゲート 電荷の量によって決まります。LTC3350の最小オン時間は約 85nsです。低デューティ・サイクルのアプリケーションでは、こ の最小オン時間の限度に接近する可能性があるので、次の 条件を満たすように注意してください。 tON(MIN) < VCAP VOUT • fSW デューティ・サイクルが最小オン時間で対応可能な値より低く なると、コントローラはサイクル・スキップを開始します。充電 電流とVCAP 電圧は引き続き安定化されますが、電圧リップル と電流リップルが増加します。 理想ダイオードMOSFET の選択 入力および出力理 想ダイオードには、外 付けNチャネル MOSFET が必要です。これらのMOSFETの選択での重要な パラメータは、最大ドレイン-ソース間電圧（VDSS） 、ゲートし きい値電圧、およびオン抵抗（RDS(ON)） です。 入力が接地されている場合、スーパーキャパシタ・スタック電 圧または昇圧コントローラのバックアップ電圧が、入力理想ダ イオードMOSFETの両端に加えられます。したがって、入力 理想ダイオードMOSFETのVDSS は、バックアップ・モードで のVOUT の最大電圧に耐える必要があります。スーパーキャパ シタの電圧が 0Vである場合、入力電圧が出力理想ダイオー ドのMOSFETの両端に加えられます。したがって、出力理想 ダイオードのMOSFETのVDSS は、VIN の最大電圧に耐える 必要があります。 両方の理想ダイオードのゲート駆動電圧は、5Vです。このた め、ロジック・レベルしきい値のNチャネルMOSFETを使用す ることができます。 原則として、最大負荷電流で動作しているときに目的のVDS が得られるように、十分に低いRDS(ON) を持つMOSFETを 選択します。RDS(ON) が十分に低い場合、LTC3350は入力お よび出力理想ダイオードMOSFETでの順方向電圧降下を 30mVに安定化します。必要なRDS(ON) は、0.030Vを負荷電流 （アンペア単位） で割ることによって計算できます。 ますが、より大きな電力損失に対応できるサイズを選択する必 要があります。電力損失がメーカーの推奨最大レベルを超え て上昇してはならないということに、注意する必要があります。 バックアップ・モード中にOUTFBの電圧が 1.3Vを下回ると、 出力理想ダイオードは遮断されます。VOUT のバックアップ電 圧が高い （>8.4V）場合、VCAP が VOUT のレギュレーション・ポ イントよりも1ダイオード電圧降下分（約700mV）高くなると （つ まり、OUTFB > 1.2V）、出力理想ダイオードが遮断されます。 VCAP が、VOUT のレギュレーション電圧から1ダイオード電圧 降下分の範囲内に低下し、同期整流式コントローラが引き継 ぐまで、出力理想ダイオードのNチャネルMOSFETのボディ・ ダイオードに負荷電流が流れます。この期間中に、出力理想ダ イオードMOSFETの電力損失が大幅に増加します。ダイオー ドの導通時間は、バックアップ時間全体と比較して短いです が、非常に大きいスーパーキャパシタ （>600F） を放電するとき に、影響が大きくなる可能性があります。MOSFETを適切に 放熱して温度の上昇を抑えるように注意してください。 PCBレイアウトに関する検討事項 プリント回路基板をレイアウトするときは、以下のガイドライン を使用して、このデバイスが正しく動作するようにします。レイ アウトでは、以下の項目をチェックしてください。 1. MN1、MN2、D1、D2、および COUT を互いに近づけます。 高周波ノイズおよび誘導性リンギングからの電圧ストレス を最小限に抑えるために、MOSFET、ショットキ・ダイオー ド、および VOUT の容量で形成される高 di/dtループ （図 9 を参照） では、短く広いトレースを使用する必要がありま す。部品のリードによる寄生インダクタンスを低減するた め、表面実装の部品が好まれます。上側 MOSFETのドレ インと上側ダイオードの陰極を、COUT の正端子に直接接 続します。下側 MOSFETのソースと下側ダイオードの陽極 を、COUT の負端子に直接接続します。このコンデンサは MOSFETにAC 電流を供給します。 D1 VOUT COUT 順方向レギュレーションの実現は、電力損失と放熱を最小限 に抑えますが、必須ではありません。30mVを超える順方向電 圧降下を許容できる場合は、より小さいMOSFETを使用でき 30 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 MN1 L1 RSNSC VCAP + HIGH FREQUENCY CIRCULATING PATH + MN2 D2 図 9．高速スイッチング・パス CCAP + + 3350 F09 3350fb LTC3350 アプリケーション情報 2. グランドは、降圧モードではVCAP のデカップリング・コン デンサの負端子を基準にし、昇圧モードではVOUT のデ カップリング・コンデンサの負端子を基準にします。コン デンサは互いに隣接させ、また上記のスイッチング・ルー プからは離して配置し、COUT の負端子をCCAP の負端 子にできるだけ近づけてください。結合されたデバイスの SGNDピン/PGND パドルおよび CINTVCCとCDRVCC のグ ランド・リターンは、結合されたCOUTとCCAP の負端子に 戻る必要があります。 3. 最適なDC/DCコンバータのレイアウトのためには、効果 的な接地が極めて重要です。 グランド・プレーン内のスイッ チング電流経路が SGNDピンおよびLTC3350デバイスの 裏面の露出パッドと交差しないように、電力部品を配置し ます。スイッチング・パス電流は、MOSFETスイッチ、ショッ トキ・ダイオード、インダクタ、および VOUTとVCAP のデカッ プリング・コンデンサを互いに近づけて配置することによっ て制御できます。 4. VCAPとVOUT の抵抗分割器を、スイッチング部品から離 してデバイスの近くに配置します。各抵抗分割器の上部を CCAPとCOUT の正端子にそれぞれケルビン接続します。 抵抗分割器の下部をSGNDピンに戻します。帰還抵抗を COUTコンデンサからの高電流経路に沿って配線しないで ください。 5. ICAPとVCAPの検出ラインを一緒に配線し、配線長を短 くします。VOUTSPとVOUTSNについても同様です。フィ ルタ部品を、検出抵抗から離してデバイスの近くに配置し ます。検出抵抗にはケルビン接続を使って高精度の電流 検出を保証します。図 10を参照してください。 6. 入力電流検出抵抗 RSNSI の正端子からVOUTSPピンま でのトレースには、デバイスの静止電流とゲート駆動電流 が流れます。入力電流の測定を高精度に維持するには、 RSNSI をデバイスの近くに配置してトレースを短くし、その 幅を広くします。 7. DRVCCとBSTのデカップリング・コンデンサを、デバイ スのすぐ近くに配置します。これらのコンデンサには、 MOSFETドライバの高ピーク電流が流れます。0.1μFセラ ミック・コンデンサを1 個 DRVCC ピンに隣接して追加する と、ノイズ性能を大幅に改善できます。 DIRECTION OF SENSED CURRENT RSNSC OR RSNSI 3350 F10 TO ICAP TO VCAP OR OR VOUTSP VOUTSN 図 10．ケルビン電流検出 8. 小信号部品は、高周波数のスイッチング・ノード （BST、 SW、TG、およびBG）から離して配置します。これらノー ドの信 号は全て非 常に大きく高 速に変 化するので、 LTC3350の出力側に置きます。 9. 入力理想ダイオードは、VINとVOUTSPの間の電圧を検 出します。VIN は、入力理想ダイオードMOSFETのソース の近くで接続します。VOUTSPは、入力電流をケルビン 検出するために使用されます。入力電流検出抵抗 RSNSI を、短い幅広のトレースを使用して入力理想ダイオード MOSFETの近くに配置し、理想ダイオードMOSFETのド レインとRSNSI の間の抵抗を最小限に抑えます。 10. 出力理想ダイオードは、VOUTSNとVCAPの間の電圧を 検出します。VCAPは、充電電流をケルビン検出するため に使用されます。 出力理想ダイオードを、 短い幅広のトレー スを使用して充電電流検出抵抗 RSNSC の近くに配置し、 理想ダイオードMOSFETのソースとRSNSC の間の抵抗を 最小限に抑えます。 11. 外 付け理 想ダイオード・コントローラのINFETピンと OUTFETピンは、ドライブ電流が非常に制限されていま す。隣接するPC 基板のトレースへのリークを最小限に 抑えるよう注意する必要があります。これらのピンから 100nA がリークすると、理想ダイオードに約 10mVのオフ セットが追加されます。リークを最小限に抑えるには、PC 基板上のINFETのトレースを、VOUTに接続した金属で 囲んで保護します。同様に、OUTFETのトレースを、VCAP に接続した金属で囲んで保護します。 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 31 LTC3350 レジスタ・マップ REGISTER SUB ADDR R/W BITS DESCRIPTION DEFAULT PAGE clr_alarms 0x00 R/W 15:0 Clear alarms register 0x0000 33 msk_alarms 0x01 R/W 15:0 Enable/mask alarms register 0x0000 33 msk_mon_status 0x02 R/W 9:0 Enable/mask monitor status alerts 0x0000 34 cap_esr_per 0x04 R/W 15:0 Capacitance/ESR measurement period 0x0000 34 vcapfb_dac 0x05 R/W 3:0 VCAP voltage reference DAC setting 0xF 34 vshunt 0x06 R/W 15:0 Capacitor shunt voltage setting 0x3999 34 cap_uv_lvl 0x07 R/W 15:0 Capacitor undervoltage alarm level 0x0000 34 cap_ov_lvl 0x08 R/W 15:0 Capacitor overvoltage alarm level 0x0000 34 gpi_uv_lvl 0x09 R/W 15:0 GPI undervoltage alarm level 0x0000 34 gpi_ov_lvl 0x0A R/W 15:0 GPI overvoltage alarm level 0x0000 34 vin_uv_lvl 0x0B R/W 15:0 VIN undervoltage alarm level 0x0000 35 vin_ov_lvl 0x0C R/W 15:0 VIN overvoltage alarm level 0x0000 35 vcap_uv_lvl 0x0D R/W 15:0 VCAP undervoltage alarm level 0x0000 35 vcap_ov_lvl 0x0E R/W 15:0 VCAP overvoltage alarm level 0x0000 35 vout_uv_lvl 0x0F R/W 15:0 VOUT undervoltage alarm level 0x0000 35 vout_ov_lvl 0x10 R/W 15:0 VOUT overvoltage alarm level 0x0000 35 iin_oc_lvl 0x11 R/W 15:0 IIN overcurrent alarm level 0x0000 35 ichg_uc_lvl 0x12 R/W 15:0 ICHG undercurrent alarm level 0x0000 35 dtemp_cold_lvl 0x13 R/W 15:0 Die temperature cold alarm level 0x0000 35 dtemp_hot_lvl 0x14 R/W 15:0 Die temperature hot alarm level 0x0000 35 esr_hi_lvl 0x15 R/W 15:0 ESR high alarm level 0x0000 35 cap_lo_lvl 0x16 R/W 15:0 Capacitance low alarm level 0x0000 35 ctl_reg 0x17 R/W 3:0 Control register 0b0000 36 num_caps 0x1A R 1:0 Number of capacitors configured – 36 chrg_status 0x1B R 11:0 Charger status register – 36 mon_status 0x1C R 9:0 Monitor status register – 37 alarm_reg 0x1D R 15:0 Active alarms register 0x0000 37 meas_cap 0x1E R 15:0 Measured capacitance value – 38 meas_esr 0x1F R 15:0 Measured ESR value – 38 meas_vcap1 0x20 R 15:0 Measured capacitor one voltage – 38 meas_vcap2 0x21 R 15:0 Measured capacitor two voltage – 38 meas_vcap3 0x22 R 15:0 Measured capacitor three voltage – 38 meas_vcap4 0x23 R 15:0 Measured capacitor four voltage – 38 meas_gpi 0x24 R 15:0 Measured GPI pin voltage – 38 meas_vin 0x25 R 15:0 Measured VIN voltage – 38 meas_vcap 0x26 R 15:0 Measured VCAP voltage – 38 meas_vout 0x27 R 15:0 Measured VOUT voltage – 38 meas_iin 0x28 R 15:0 Measured IIN current – 38 meas_ichg 0x29 R 15:0 Measured ICHG current – 38 meas_dtemp 0x2A R 15:0 Measured die temperature – 38 サブアドレスが 0x03、0x18、0x19、0x2B ～ 0xFFのレジスタは使用しません。 3350fb 32 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 レジスタの内容 clr_alarms（0x00） アラーム・クリア・レジスタ。このレジスタは、設定された制限を超えたことによって発生したアラームをクリアするために使用します。このレジスタの任意の ビットに1を書き込むと、該当するアラームがクリアされます。このレジスタに書き込まれた1は、該当するアラームがクリアされると自動的にクリアされます。 BIT(S) BIT NAME DESCRIPTION 0 clr_cap_uv Clear capacitor undervoltage alarm 1 clr_cap_ov Clear capacitor overvoltage alarm 2 clr_gpi_uv Clear GPI undervoltage alarm 3 clr_gpi_ov Clear GPI overvoltage alarm 4 clr_vin_uv Clear VIN undervoltage alarm 5 clr_vin_ov Clear VIN overvoltage alarm 6 clr_vcap_uv Clear VCAP undervoltage alarm 7 clr_vcap_ov Clear VCAP overvoltage alarm 8 clr_vout_uv Clear VOUT undervoltage alarm 9 clr_vout_ov Clear VOUT overvoltage alarm 10 clr_iin_oc Clear input overcurrent alarm 11 clr_ichg_uc Clear charge undercurrent alarm 12 clr_dtemp_cold Clear die temperature cold alarm 13 clr_dtemp_hot Clear die temperature hot alarm 14 clr_esr_hi Clear ESR high alarm 15 clr_cap_lo Clear capacitance low alarm msk_alarms（0x01） アラーム・マスク・レジスタ。アラーム・マスク・レジスタの任意のビットに1を書き込むと、該当するアラームがイネーブルされてSMBALERTをトリガします。 BIT(S) BIT NAME DESCRIPTION 0 msk_cap_uv Enable capacitor undervoltage alarm 1 msk_cap_ov Enable capacitor overvoltage alarm 2 msk_gpi_uv Enable GPI undervoltage alarm 3 msk_gpi_ov Enable GPI overvoltage alarm 4 msk_vin_uv Enable VIN undervoltage alarm 5 msk_vin_ov Enable VIN overvoltage alarm 6 msk_vcap_uv Enable VCAP undervoltage alarm 7 msk_vcap_ov Enable VCAP overvoltage alarm 8 msk_vout_uv Enable VOUT undervoltage alarm 9 msk_vout_ov Enable VOUT overvoltage alarm 10 msk_iin_oc Enable input overcurrent alarm 11 msk_ichg_uc Enable charge undercurrent alarm 12 msk_dtemp_cold Enable die temperature cold alarm 13 msk_dtemp_hot Enable die temperature hot alarm 14 msk_esr_hi Enable ESR high alarm 15 msk_cap_lo Enable capacitance low alarm 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 33 LTC3350 レジスタの内容 msk_mon_status（0x02） モニタ状態マスク・レジスタ。このレジスタの任意のビットに1を書き込むと、mon_statusレジスタ内の該当するビットの立ち上がりエッジがイネーブルされ て、SMBALERTをトリガします。 BIT(S) BIT NAME DESCRIPTION 0 msk_mon_capesr_active Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_capesr_active 1 msk_mon_capesr_scheduled Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_capesr_scheduled 2 msk_mon_capesr_pending Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_capesr_pending 3 msk_mon_cap_done Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_cap_done 4 msk_mon_esr_done Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_esr_done 5 msk_mon_cap_failed Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_cap_failed 6 msk_mon_esr_failed Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_esr_failed 7 – Reserved, write to 0 8 msk_mon_power_failed Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_power_failed msk_mon_power_returned Set the SMBALERT when there is a rising edge on mon_power_returned – Reserved, write to 0 9 15:10 cap_esr_per（0x04） LSBあたり10 秒 容量とESRの測定期間。このレジスタは繰り返される容量とESRの測定の期間を設定します。各 LSBは10 秒を表します。このレジスタがゼロである場合、 容量とESRの測定は繰り返されません。 vcapfb_dac（0x05） CAPFBREF = 37.5mV • vcapfb_dac＋637.5mV VCAP レギュレーション・リファレンス。このレジスタは、コンデンサ電圧帰還ループのリファレンス電圧を設定するために使用します。ビット3:0のみが アクティブです。 vshunt（0x06） LSBあたり183.5μV シャント電圧レジスタ。このレジスタは、スタック内のコンデンサごとのシャント電圧を設定します。この電圧を超えないようにするために、 チャージャが電流を制限し、アクティブなシャントによって電流がシャントされます。コンデンサの電圧がこのレベルに近づくと、充電電流が減少します。 このレジスタは、目的の値にバランス調整された最終的な個々のコンデンサ電圧よりも高く設定する必要があります。このレジスタを0x0000に設定すると、 シャントがディスエーブルされます。 cap_uv_lvl（0x07） LSBあたり183.5μV コンデンサの低電圧レベル。これは、スタック内の各コンデンサの電圧のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、コンデンサの電圧が このレベルを下回ると、アラームおよび SMBALERTがトリガされます。 cap_ov_lvl（0x08） LSBあたり183.5μV コンデンサの過電圧レベル。これは、スタック内の各コンデンサのアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、コンデンサの電圧がこのレベルを 超えると、アラームおよび SMBALERTがトリガされます。 gpi_uv_lvl（0x09） LSBあたり183.5μV 汎用入力低電圧レベル。これは、GPIピンのアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電圧がこのレベルを下回ると、アラームおよび SMBALERTが トリガされます。 gpi_ov_lvl（0x0A） LSBあたり183.5μV 汎用入力過電圧レベル。これは、GPIピンのアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電圧がこのレベルを超えると、アラームおよび SMBALERTが トリガされます。 3350fb 34 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 レジスタの内容 vin_uv_lvl（0x0B） LSBあたり2.21mV VIN の低電圧レベル。これは、入力電圧のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電圧がこのレベルを下回ると、アラームおよび SMBALERTが トリガされます。 vin_ov_lvl（0x0C） LSBあたり2.21mV VIN の過電圧レベル。これは、入力電圧のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電圧がこのレベルを超えると、アラームおよび SMBALERTが トリガされます。 vcap_uv_lvl（0x0D） LSBあたり1.476mV VCAP の低電圧レベル。これは、コンデンサ・スタック電圧のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電圧がこのレベルを下回ると、 アラームおよび SMBALERTがトリガされます。 vcap_ov_lvl（0x0E） LSBあたり1.476mV VCAP の過電圧レベル。これは、コンデンサ・スタック電圧のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電圧がこのレベルを超えると、 アラームおよび SMBALERTがトリガされます。 vout_uv_lvl（0x0F） LSBあたり2.21mV VOUT の低電圧レベル。これは、出力電圧のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電圧がこのレベルを下回ると、アラームおよび SMBALERTが トリガされます。 vout_ov_lvl（0x10） LSBあたり2.21mV VOUT の過電圧レベル。これは、出力電圧のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電圧がこのレベルを超えると、アラームおよび SMBALERTが トリガされます。 iin_oc_lvl（0x11） LSBあたり1.983μV/RSNSI 入力過電流レベル。これは、入力電流のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電流がこのレベルを超えると、アラームおよび SMBALERTが トリガされます。 ichg_uc_lvl（0x12） LSBあたり1.983μV/RSNSC 充電低電流レベル。これは、充電電流のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、電流がこのレベルを下回ると、アラームおよび SMBALERTが トリガされます。 dtemp_cold_lvl（0x13） 温度 = LSBあたり0.028°C – 251.4°C ダイ温度低温レベル。これは、ダイ温度のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、ダイ温度がこのレベルを下回ると、アラームおよび SMBALERTがトリガされます。 dtemp_hot_lvl（0x14） 温度 = LSBあたり0.028°C – 251.4°C ダイ温度高温レベル。これは、ダイ温度のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、ダイ温度がこのレベルを超えると、アラームおよび SMBALERTがトリガされます。 esr_hi_lvl（0x15） LSBあたりRSNSC/64 ESRの最大レベル。これは、測定されるスタックのESRのアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、スタックのESRの測定値がこのレベルを 超えると、アラームおよび SMBALERTがトリガされます。 cap_lo_lvl（0x16） LSBあたり336μF • RTST/RT 容量の最小レベル。これは、測定されるスタックの容量のアラームしきい値です。これをイネーブルした場合、測定されたスタックの容量がこのレベルを 下回ると、アラームおよび SMBALERTがトリガされます。ctl_cap_scaleを1に設定した場合、定数は3.36 • RTST/RT になります。 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 35 LTC3350 レジスタの内容 ctl_reg（0x17） 制御レジスタ。このレジスタには、複数の制御機能がグループ化されています。 BIT(S) BIT NAME DESCRIPTION 0 ctl_strt_capesr Begin a capacitance and ESR measurement when possible; this bit clears itself once a cycle begins. 1 ctl_gpi_buffer_en A one in this bit location enables the input buffer on the GPI pin. With a zero in this location the GPI pin is measured without the buffer. 2 ctl_stop_capesr Stops an active capacitance/ESR measurement. 3 ctl_cap_scale Increases capacitor measurement resolution by 100x, this is used when measuring smaller capacitors. – Reserved 15:4 num_caps（0x1A） コンデンサの数。このレジスタは、CAP_SLCT1ピン、CAP_SLCT0ピンの状態を示します。このレジスタで読み出される値は、設定されたコンデンサの数から 1を引いた値です。 VALUE CAPACITORS 0b00 1 Capacitor Selected 0b01 2 Capacitors Selected 0b10 3 Capacitors Selected 0b11 4 Capacitors Selected chrg_status（0x1B） チャージャ状態レジスタ。このレジスタは、チャージャ・システムの状態に関するリアルタイムの状態情報を提供します。各ビットはアクティブ“H”です。 BIT(S) BIT NAME DESCRIPTION 0 chrg_stepdown The synchronous controller is in step-down mode (charging) 1 chrg_stepup The synchronous controller is in step-up mode (backup) 2 chrg_cv The charger is in constant voltage mode 3 chrg_uvlo The charger is in undervoltage lockout 4 chrg_input_ilim The charger is in input current limit 5 chrg_cappg The capacitor voltage is above power good threshold 6 chrg_shnt The capacitor manager is shunting 7 chrg_bal The capacitor manager is balancing 8 chrg_dis The charger is temporarily disabled for capacitance measurement 9 chrg_ci The charger is in constant current mode 10 – Reserved 11 chrg_pfo Input voltage is below PFI threshold – Reserved 15:12 3350fb 36 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 レジスタの内容 mon_status（0x1C） モニタ状態。このレジスタは、モニタリング・システムの状態に関するリアルタイムの状態情報を提供します。各ビットはアクティブ“H”です。 BIT(S) BIT NAME DESCRIPTION 0 mon_capesr_active Capacitance/ESR measurement is in progress 1 mon_capesr_scheduled Waiting programmed time to begin a capacitance/ESR measurement 2 mon_capesr_pending Waiting for satisfactory conditions to begin a capacitance/ESR measurement 3 mon_cap_done Capacitance measurement has completed 4 mon_esr_done ESR Measurement has completed 5 mon_cap_failed The last attempted capacitance measurement was unable to complete 6 mon_esr_failed The last attempted ESR measurement was unable to complete 7 – Reserved 8 mon_power_failed This bit is set when VIN falls below the PFI threshold or the charger is unable to charge. It is cleared only when power returns and the charger is able to charge. 9 mon_power_returned This bit is set when the input is above the PFI threshold and the charger is able to charge. It is cleared only when mon_power_failed is set. – Reserved 15:10 alarm_reg（0x1D） アラーム・レジスタ。このレジスタ内の任意のビットに格納された1は、該当するアラームがトリガされていることを示します。 全てのビットはアクティブ“H”です。 BIT(S) BIT NAME DESCRIPTION 0 alarm_cap_uv Capacitor undervoltage alarm 1 alarm_cap_ov Capacitor overvoltage alarm 2 alarm_gpi_uv GPI undervoltage alarm 3 alarm_gpi_ov GPI overvoltage alarm 4 alarm_vin_uv VIN undervoltage alarm 5 alarm_vin_ov VIN overvoltage alarm 6 alarm_vcap_uv VCAP undervoltage alarm 7 alarm_vcap_ov VCAP overvoltage alarm 8 alarm_vout_uv VOUT undervoltage alarm 9 alarm_vout_ov VOUT overvoltage alarm 10 alarm_iin_oc Input overcurrent alarm 11 alarm_ichg_uc Charge undercurrent alarm 12 alarm_dtemp_cold Die temperature cold alarm 13 alarm_dtemp_hot Die temperature hot alarm 14 alarm_esr_hi ESR high alarm 15 alarm_cap_lo Capacitance low alarm 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 37 LTC3350 レジスタの内容 meas_cap(0x1E) 測定されたコンデンサ・スタックの容量値。ctl_cap_scaleを1に設定した場合、定数は3.36μF • RTST/RT になります。 meas_esr（0x1F） 測定されたコンデンサ・スタックの等価直列抵抗（ESR）値。 LSBあたり336μF • RTST/RT LSBあたりRSNSC/64 meas_vcap1（0x20） CAP1ピンとCAPRTNピンの間で測定された電圧。 LSBあたり183.5μV meas_vcap2（0x21） CAP2ピンとCAP1ピンの間で測定された電圧。 LSBあたり183.5μV meas_vcap3（0x22） CAP3ピンとCAP2ピンの間で測定された電圧。 LSBあたり183.5μV meas_vcap4（0x23） CAP4ピンとCAP3ピンの間で測定された電圧。 LSBあたり183.5μV meas_gpi（0x24） GPIピンの電圧の測定値。 LSBあたり183.5μV meas_vin（0x25） 測定された入力電圧。 LSBあたり2.21mV meas_vcap（0x26） 測定されたコンデンサ・スタックの電圧。 LSBあたり1.476mV meas_vout（0x27） 測定された出力電圧。 LSBあたり2.21mV meas_iin（0x28） 測定された入力電流。 LSBあたり1.983μV/RSNSI meas_ichg（0x29） 測定された充電電流。 LSBあたり1.983μV/RSNSC meas_dtemp（0x2A） 測定されたダイ温度。 温度 = LSBあたり0.028°C – 251.4°C 3350fb 38 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 標準的応用例 アプリケーション回路1。25V∼35V、6.4Aスーパーキャパシタ・チャージャ （2Aの入力電流制限および28V、 50Wのバックアップ・モード付き） RPF1 80.6k RPF2 4.53k R1 10k VOUT 28V 50W IN BACKUP C2 1µF C1 0.1µF 25V RISING THRESHOLD 22V FALLING THRESHOLD VDD RSNSI 0.016Ω MN1 SiS434DN VIN 25V TO 35V VIN INFET VOUTM5 VOUTSP VOUTSN OUTFET RPF3 39.2k PFI Si1555DL R2 10k R3 10k OUTFB DRVCC INTVCC R7 10k PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA TGATE VCC2P5 BGATE RFBO1 665k C4 0.1µF RFBO2 29.4k C3 4.7µF MN2 SiS434DN SW + COUT1 82µF L1 6.8µH MN3 SiS434DN COUT2 10µF ×2 RSNSC 0.005Ω CCAP 47µF LTC3350 R4 100k CAP_SLCT0 CAP_SLCT1 C5 1µF GPI VC T BST PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA DB B0540WS CB 0.1µF CFBO1 120pF RT RT1 100k CC 1.2nF R5 107k R6 121Ω ITST SGND PGND ICAP VCAP CFP CFN VCAPP5 CF 0.1µF CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 CAPRTN CAPFB CCP5 0.1µF RCAP4 2.7Ω RCAP3 2.7Ω CAP4 5F RCAP2 2.7Ω CAP3 5F RCAP1 2.7Ω CAP2 5F RCAPRTN 2.7Ω CAP1 5F + + RFBC1 866k + RFBC2 118k + 3350 TA02 CAP1-4: NESSCAP ESHSR-0005C0-002R7 L1: COILCRAFT XAL7070-682ME 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 39 LTC3350 標準的応用例 アプリケーション回路2。11V∼20V、 16Aスーパーキャパシタ・チャージャ （6.4Aの入力電流制限および10V、 60Wのバックアップ・モード付き） RPF1 806k VDD R2 10k R3 10k PFI OUTFB DRVCC INTVCC BST PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA TGATE VCC2P5 BGATE DB B0540WS COUT1 82µF ×4 COUT2 22µF ×4 C3 4.7µF MN2 BSC026N02KS SW + RFBO2 89.5k C4 0.1µF CB 0.47µF RFBO1 619k L1 2.2µH RSNSC 0.002Ω MN3 BSC046N02KS ×2 CCAP 47µF LTC3350 R4 100k CAP_SLCT0 CAP_SLCT1 C5 1µF ICAP VCAP CFP GPI CFN VCAPP5 VC T CFBO1 120pF VIN INFET VOUTM5 VOUTSP VOUTSN OUTFET RPF2 100k PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA VOUT 10V 60W IN BACKUP C2 1µF C1 0.1µF R1 10k RSNSI 0.005Ω MN1 SiR422DP VIN 11V TO 20V RT RT1 100k CC 10nF R5 133k R6 121Ω CF 0.1µF RCAP4 2.7Ω CCP5 0.1µF CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 ITST SGND PGND RCAP3 2.7Ω CAP4 360F RCAP2 2.7Ω CAP3 360F RCAP1 2.7Ω CAP2 360F RCAPRTN 2.7Ω CAPRTN CAPFB CAP1 360F + + RFBC1 845k + RFBC2 150k + 3350 TA03 CAP1-4: NESSCAP ESHSR-0360CO-002R7 L1: VISHAY IHLP5050FDER2R2MO1 アプリケーション回路3。11V∼20V、5.3A LiFePO4 バッテリ・チャージャ （4.6Aの入力電流制限および12V、 48Wのバックアップ・モード付き） RPF1 806k VDD R2 10k R3 10k VIN INFET VOUTM5 VOUTSP VOUTSN OUTFET PFI BST PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA TGATE VCC2P5 BGATE DB B0540WS CB 0.1µF CFBO1 120pF RFBO1 649k C4 0.1µF RFBO2 71.5k C3 4.7µF MN2 BSZ060NE2LS SW COUT1 47µF ×2 L1 3.3µH CAP_SLCT1 CAP_SLCT0 C5 1µF GPI VC RT RT1 100k CC 4.7nF R5 71.5k R6 10M ITST SGND PGND ICAP VCAP CFP CFN VCAPP5 CF 0.1µF CCP5 0.1µF CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 CAPRTN CAPFB COUT2 2.2µF ×2 RSNSC 0.006Ω CCAP 22µF ×4 MN3 BSZ060NE2LS LTC3350 R4 100k T OUTFB DRVCC INTVCC RPF2 100k PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA VOUT 12V 48W IN BACKUP C2 1µF C1 0.1µF R1 10k RSNSI 0.007Ω MN1 SiS438DN VIN 11V TO 20V RCAP3 3.6Ω RCAP2 3.6Ω RCAP1 3.6Ω RCAPRTN 3.6Ω + + + RFBC1 909k RFBC2 118k 3350 TA04 VSHUNT = 3.6V L1: COILCRAFT XAL7070-332ME 3350fb 40 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 標準的応用例 アプリケーション回路 4。11V ∼ 35V、4Aスーパーキャパシタ・チャージャ （2A の入力電流制限および 10V、1A のバックアップ・モード付き） RPF1 806k VDD R2 10k VIN INFET VOUTM5 VOUTSP VOUTSN OUTFET PFI OUTFB DRVCC INTVCC RPF2 100k R3 10k PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA BST PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA TGATE VCC2P5 BGATE CFBO1 100pF RFBO1 665k C4 0.1µF RFBO2 90.9k C3 4.7µF DB 1N4448HWT CB 0.1µF + MN2 SiR426DP SW C5 1µF CAP_SLCT0 ICAP CAP_SLCT1 VCAP CFP GPI CFN VCAPP5 VC RT RT1 100k CC 10nF R5 107k R6 121Ω MN3 SiR426DP SGND PGND RSNSC 0.008Ω CCAP 47µF D2 DFLS240 C6 220pF CF 0.1µF RCAP4 2.7Ω CCP5 0.1µF RCAP3 2.7Ω CAP4 10F RCAP2 2.7Ω CAP3 10F RCAP1 2.7Ω CAP2 10F RCAPRTN 2.7Ω CAP1 10F CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 ITST COUT2 10µF ×2 COUT1 82µF D1 DFLS240 L1 4.7µH LTC3350 R4 100k T VOUT 10V 10W IN BACKUP C2 1µF C1 0.1µF R1 10k RSNSI 0.016Ω MN1 SiR426DP VIN 11V TO 35V CAPRTN CAPFB + + RFBC1 590k + RFBC2 118k + 3350 TA05 CAP1-4: NESSCAP ESHSR-0010C0-002R7 L1: VISHAY IHLP5050FDER47MO1 アプリケーション回路 5。11V ∼ 20V、4Aスーパーキャパシタ・チャージャ （2A の入力電流制限および 5V、2A のバックアップ・モード付き） C2 1µF C1 0.1µF RPF1 806k VDD R1 10k R2 10k R3 10k PFI OUTFB DRVCC INTVCC BST PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA TGATE VCC2P5 BGATE DB 1N4448HWT CB 0.1µF CFBO1 100pF RFBO1 665k C4 0.1µF RFBO2 210k C3 4.7µF MN2 SiR426DP SW MN3 SiR426DP LTC3350 R4 100k C5 1µF CAP_SLCT0 ICAP CAP_SLCT1 VCAP CFP GPI VC RT RT1 100k CC 10nF R5 107k R6 121Ω ITST SGND PGND VOUT 5V 10W IN BACKUP MN4 SiR412DP VIN INFET VOUTM5 VOUTSP VOUTSN OUTFET RPF2 100k PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA T RSNSI 0.016Ω MN1 SiR412DP VIN 11V TO 20V CFN VCAPP5 + COUT1 82µF COUT2 10µF ×2 D1 DFLS240 L1 4.7µH D2 DFLS240 RSNSC 0.008Ω CCAP 47µF C6 220pF CF 0.1µF CCP5 0.1µF CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 CAPRTN CAPFB RCAP4 2.7Ω RCAP3 2.7Ω CAP4 10F RCAP2 2.7Ω CAP3 10F RCAP1 2.7Ω CAP2 10F RCAPRTN 2.7Ω CAP1 10F + + + + RFBC1 590k RFBC2 118k 3350 TA06 CAP1-4: NESSCAP ESHSR-0010C0-002R7 L1: VISHAY IHLP5050FDER47MO1 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 3350fb 41 LTC3350 標準的応用例 アプリケーション回路6。11V∼15V、2.3A Zeta-SEPIC高電圧コンデンサ・チャージャ （2Aの入力電流制限および10V、25Wのバックアップ・モード付き） RPF1 158k R2 10k PFI OUTFB DRVCC INTVCC C3 4.7µF BST TGATE VCC2P5 LTC3350 CAP_SLCT0 CAP_SLCT1 C5 1µF GPI VC RT R6 10M COUT 22µF ×5 RFBO2 100k Q1 Si1555DL PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA R5 107k C4 0.1µF R3 10k PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA CC 22nF RFBO1 768k VIN INFET VOUTM5 VOUTSP VOUTSN OUTFET RPF2 20k VDD VOUT 10V 25W IN BACKUP C2 1µF C1 0.1µF R1 10k RSNSI 0.016Ω MN1 FDMC7660S VIN 11V TO 15V ITST SGND PGND CB 0.1µF L1 4.7µH CB2 4.7µF MP1 Si7415DN 1Ω 10µF 10µF L2 4.7µH SW BGATE CFP CFN ICAP MN2 FDMC86520L C6 470pF C7 10µF RSNSC 0.014Ω VCAP VCAPP5 CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 CAPRTN CAPFB + CAP 2200µF 35V ×2 RCAPTOP 255k RFBC1 787k RCAPBOT 20k RFBC2 28k CAP: NICHICON UHW1V222MHD L1, L2: COILCRAFT XAL4030-472ME SET ctl_cap_scale TO 1 Zeta-SEPICアプリケーションでは、LTC3350の構成方法の違 いによって、モニタリング機能にいくつかの違いがあります。コ ンデンサ電圧の測定が異なっており、meas_vcapレジスタで はなくmeas_vcap1レジスタで測定されます。meas_vcap1のス ケール係数は、CAP1ピンに接続される抵抗分割器に応じて 調整する必要があります。また、この構成では、高精度電流負 荷（ITST） を容量テストに使用できません。コンデンサの負荷 は、外付け抵抗分割器のみです。容量の測定を実行すること はできます。meas_cap_registerの結果には、次の値（ファラッ ド単位） のLSB が含まれます。 CLSB = RFBC3 604k CFBC 820pF 3350 TA07 ここで、RL はコンデンサと並列にグランドに接続される抵抗 の合計値、RCAPTOP はコンデンサからCAP1に接続される 上側分割器抵抗、RCAPBOT はCAP1 からグランドに接続さ れる下側分割器抵抗です。前述の式は、ctl_cap_scaleビット を1に設定した場合の式です。さらに大きいESRを持つ大き いコンデンサを使用してESRを測定することができます。ただ し、このアプリケーションでのESRの測定精度は大きく低下 します。meas_esrレジスタ内のESRの測定値は、抵抗分割器 の比によって拡大する必要があります。CAP1ピンの電圧は、 VSHUNT の設定よりも低く維持する必要があります。 –5.6 •10 –7 RT 0.2 RCAPTOP RL In 1– 1+ VCAP RCAPBOT 3350fb 42 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 標準的応用例 アプリケーション回路7。4.8V∼12V、 10Aスーパーキャパシタ・チャージャ （6.4Aの入力電流制限および5V、 30Wのバックアップ・モード付き） 50µs FALLING EDGE FILTER RPF1 30.1k VDD R1 10k R2 10k VIN INFET VOUTM5 VOUTSP VOUTSN OUTFET 1M PFI MN4 Si1062X BST PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA TGATE VCC2P5 BGATE DB B0540WS CB 0.1µF CFBO1 100pF RFBO1 665k C4 0.1µF RFBO2 210k C3 10µF MN2 SiS452DN SW COUT2 100µF ×6 L1 1µH MN3 SiS452DN COUT1 2.2µF ×2 RSNSC 0.003Ω CCAP 47µF LTC3350 R4 100k CAP_SLCT0 CAP_SLCT1 C5 1µF GPI VC RT1 100k OUTFB DRVCC INTVCC 10pF PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA VOUT 5V 30W IN BACKUP C2 1µF C1 0.1µF RPF2 10k R3 1k T RSNSI 0.005Ω MN1 SiS452DN VIN 4.8V TO 12V RT RC 2k CC 4.7nF R5 88.7k R6 121Ω ITST SGND PGND ICAP VCAP CFP CFN VCAPP5 CF 0.1µF CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 CAPRTN CAPFB CCP5 0.1µF RCAP2 2.7Ω RCAP1 2.7Ω CAP2 50F RCAPRTN 2.7Ω CAP1 50F + RFBC1 732k + CAP1-2: NESSCAP ESHSR-0050C0-002R7 L1: COILCRAFT XAL7030-102ME RFBC2 274k 3350 TA08 3350fb 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 43 LTC3350 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。 UHF Package 38-Lead Plastic QFN (5mm × 7mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1701 Rev C) 0.70 ±0.05 5.50 ±0.05 5.15 ±0.05 4.10 ±0.05 3.15 ±0.05 3.00 REF PACKAGE OUTLINE 0.25 ±0.05 0.50 BSC 5.5 REF 6.10 ±0.05 7.50 ±0.05 RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT APPLY SOLDER MASK TO AREAS THAT ARE NOT SOLDERED 5.00 ±0.10 0.75 ±0.05 PIN 1 NOTCH R = 0.30 TYP OR 0.35 × 45° CHAMFER 3.00 REF 37 0.00 – 0.05 38 0.40 ±0.10 PIN 1 TOP MARK (SEE NOTE 6) 1 2 5.15 ±0.10 5.50 REF 7.00 ±0.10 3.15 ±0.10 (UH) QFN REF C 1107 0.200 REF 0.25 ±0.05 0.50 BSC R = 0.125 TYP R = 0.10 TYP BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD 注記： 1. 図面は JEDEC のパッケージ外形 MO-220 のバリエーション WHKD に適合 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 0.20mm 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 3350fb 44 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3350 LTC3350 改訂履歴 REV 日付 概要 A 09/14 「COUT とCCAP の容量」のセクションでIRMS の式を修正 「パワー MOSFETの選択」のセクションでバックアップ・モードの電圧を5Vから6Vに変更 VCAP DACのリファレンス電圧の設定を変更 応用例の回路を修正 B 01/15 ページ番号 電気的特性から、VCMI Common Mode Rangeを削除 IPFO Falling、Risingの条件を削除 「アナログ /デジタル・コンバータ」セクションの変更 「汎用入力」セクションの範囲を0V ～ 5Vに変更 図 6のすぐ下の「MN1とMN2」を「MN1とMP1」に変更 「PCBレイアウトに関する検討事項」セクションの「M1、M2」を「MN1、MN2」に変更 「レジスタ・マップ」のすべてのページ番号を1だけ繰り上げ meas_vcapの単位をµVからmVに変更 アプリケーション回路 6の名称を変更 27 28 32 42 4 5 18 20 23 30 32 38 42 3350fb 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。 45 LTC3350 標準的応用例 12V PCle バックアップ・コントローラ C2 1µF C1 0.1µF RPF1 806k VDD R1 10k R2 10k RSNSI 0.016Ω MN1 SiS438DN VIN 11V TO 20V R3 10k PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA PFI OUTFB DRVCC INTVCC BST PFO CAPGD SMBALERT SCL SDA TGATE VCC2P5 BGATE DB 1N4448HWT CFBO1 120pF RFBO1 649k C4 0.1µF RFBO2 162k C3 4.7µF CB 0.1µF MN2 BSZ060NE2LS SW CAP_SLCT0 CAP_SLCT1 C5 1µF ICAP VCAP CFP GPI L1 3.3µH MN3 BSZ060NE2LS CFN VCAPP5 VC RT RT1 100k CC 10nF R5 71.5k R6 121Ω CF 0.1µF CAP4 CAP3 CAP2 CAP1 ITST GND PGND CAPRTN CAPFB CCP5 0.1µF COUT2 2.2µF ×2 COUT1 47µF ×2 RSNSC 0.006Ω CCAP 22µF ×4 LTC3350 R4 100k T MN4 SiS438DN VIN INFET VOUTM5 VOUTSP VOUTSN OUTFET RPF2 100k VOUT 6V 25W IN BACKUP RCAP4 2.7Ω RCAP3 2.7Ω CAP4 10F RCAP2 2.7Ω CAP3 10F RCAP1 2.7Ω CAP2 10F RCAPRTN 2.7Ω CAP1 10F + + + + RFBC1 866k RFBC2 118k 3350 TA09 CAP1-4: NESSCAP ESHSR-0010C0-002R7 L1: COILCRAFT XAL7030-332ME 関連製品 製品番号 説明 注釈 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 3Aまでプログラム可能な高精度（ 2%）平均入力電流制限、アクティブな充電バランス調整、 1 個または2 個のコンデンサを充電、VIN の範囲：1.73V ∼ 5.5V、VOUT の範囲：1.8V ∼ 5.5V、 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 パワーマネージメント LTC3226 バックアップ PowerPath 1x/2xマルチモード・チャージポンプ・スーパーキャパシタ・チャージャ、自動セル・バランシング、 コントローラ付き2セル・スーパー PowerPath、2A LDO バックアップ電源、メイン/ バックアップの自動切り替え、2.5V ∼ 5.5V、 キャパシタ・チャージャ 16ピン3mm 3mm QFN パッケージ LTC3355 SCAPチャージャとバックアップ・ VIN：3V ∼ 20V、VOUT：2.7V ∼ 5V、1Aメイン降圧レギュレータ、 レギュレータを内蔵した 1 個のスーパーキャパシタから給電される5A 昇圧バックアップ・レギュレータ、過電圧保護、 20V/1A 降圧 DC/DCシステム 20ピン4mm 4mm QFN パッケージ LTC3625 自動セル･ バランシング付き、 1A 高効率 2セル・スーパー キャパシタ・チャージャ 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・バランシング。プログラム可能な充電電流：最大 500mA（1 個のインダクタ）、 1A（2 個のインダクタ）。12ピン3mm 4mm DFN パッケージ LTC4110 バッテリ・バックアップ・システム・ リチウムイオン/ポリマー・バッテリ、鉛蓄電池、NiMH/NiCd バッテリ、 マネージャ スーパーキャパシタ向けの完全なバックアップ・バッテリ・マネージャ。入力電源範囲： 4.5V ∼ 19V、プログラム可能な充電電流：最大 3A、38ピン5mm 7mm QFN パッケージ LTC4425 電流制限付き理想ダイオードと V/Iモニタを備えたリニア・ スーパーキャパシタ・チャージャ 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。 2A 充電電流、自動セル・バランシング、2μA 未満のシャットダウン電流。 12ピン3mm 3mm DFN パッケージまたは12ピンMSOP パッケージ 3350fb 46 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/LTC3350 LT 0115 REV B • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2014