LTC3899 低静止電流の 60V、 トリプル出力、降圧 / 降圧 / 昇圧 同期整流式コントローラ 特長 n n n n n n n n n n n n n n 概要 デュアル降圧およびシングル昇圧の同期整流式コントローラ 広いバイアス入力電圧範囲：4.5V ∼ 60V 出力はコールド・クランク時でも入力電源電圧が 2.2V になるまでレギュレーション状態を維持 降圧および昇圧出力電圧：最大 60V 調整可能なゲート駆動レベル：5V ∼ 10V（OPTI-DRIVE） 外付けブートストラップ・ダイオード不要 低い動作時 IQ：29μA（1 チャネルがオンしているとき） 昇圧の同期 MOSFETではデューティ・サイクル 100% 位相同期可能な周波数（75kHz ～ 850kHz） プログラム可能な固定周波数（50kHz ～ 900kHz） ドロップアウト電圧の非常に低い動作：デューティ・サイクル99%（降圧） 低いシャットダウン時 IQ：3.6μA 固定または可変昇圧出力電圧によりIQ を節減 5mm×7mmの38ピン小型 QFNパッケージおよびTSSOPパッケージ アプリケーション n n n LTC®3899は、すべてのNチャネル同期パワー MOSFET 段を 駆動する、高性能トリプル出力 （降圧 / 降圧 / 昇圧）DC/DCス イッチング・レギュレータ・コントローラです。固定周波数電流 モード・アーキテクチャにより、850kHzまでの周波数に位相 同期可能です。LTC3899は、4.5V ∼ 60Vという広い入力電源 電圧範囲で動作します。昇圧コンバータの出力や別の補助電 源からバイアスする場合、LTC3899は起動後であれば入力電 源電圧が 2.2Vになっても動作できます。 LTC3899のゲート駆動電圧は、5V ∼ 10Vの範囲にプログラ ムして、ロジック・レベルまたは標準レベルのFETを使用する ことと、効率を最大限に高めることができます。上側ゲート・ド ライバの内部スイッチにより、外付けのブートストラップ・ダイ オードは不要です。無負荷時の静止電流が29μAなので、 バッ テリ駆動システムでの動作時間が長くなります。OPTI-LOOP® 補償回路により、幅広い出力容量値および ESR 値にわたって トランジェント応答を最適化することができます。 L、LT、LTC、LTM、Burst Mode、OPTI-LOOP、Linear Technologyおよびリニア の ロゴ はリ ニアテクノロジー社の登録商標です。その他全ての商標の所有権は、それぞれの所有者に 帰 属 します。5481178、5705919、5929620、6144194、6177787、6580258を 含 む 米 国 特 許 によって保護されています。 自動車の常時オン・システムおよび始動 / 停止システム 分散 DC 電源システム 多出力昇降圧アプリケーション 標準的応用例 入力範囲の広い高効率のデュアル 5V/8.5Vコンバータ VOUT3 REGULATED AT 10V WHEN VIN < 10V FOLLOWS VIN WHEN VIN > 10V 95 RUN1, 2, 3 VBIAS TG1 VFB3 3mΩ TG3 SW3 33µF BG3 0.1µF 4.9µH SW1 9mΩ BG1 VOUT1 5V 5A LTC3899 SENSE3– SENSE3+ 4.7µF 0.1µF BOOST1 BOOST3 1.2µH VIN = 12V VOUT = 5V 94 Burst Mode OPERATION SENSE1+ SENSE1– 357k VFB1 68.1k DRVCC INTVCC ITH1,2,3 BOOST2 SW2 0.1µF 6.5µH BG2 VPRG3 92 91 90 89 TG2 DRVSET 220µF 93 EFFICIENCY (%) 33µF 0.1µF VIN 2.2V TO 60V (START-UP ABOVE 5V) 効率と出力電流 SENSE2+ SENSE2– GND VFB2 15mΩ VOUT2 8.5V 3A 88 0.01 GATE DRIVE (DRVCC) 5V 6V 8V 10V 0.1 1 OUTPUT CURRENT(A) 10 3899 TA01b 649k 68.1k 68µF 3899 TA01a 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 1 LTC3899 絶対最大定格 （Note 1、3） バイアス入力電源電圧（VBIAS）.............................–0.3V ～ 65V 上側ドライバ電圧 BOOST1、BOOST2、BOOST3の電圧 .................–0.3V ～ 76V スイッチ電圧（SW1、SW2、SW3）.............................–5V ～ 70V DRVCC、 （BOOST1-SW1）、 （BOOST2-SW2）、 （BOOST3-SW3）.....................................................–0.3V ～ 11V BG1、BG2、BG3、TG1、TG2、TG3 ................................ （Note 8） RUN1、RUN2、RUN3の電圧 ..................................–0.3V ～ 65V SENSE1+、SENSE2+、SENSE1– SENSE2– の電圧 .....................................................–0.3V ～ 65V SENSE3+、SENSE3– の電圧 ....................................–0.3V ～ 65V PLLIN/MODE、FREQ、DRVSETの電圧 .....................–0.3V ～ 6V EXTVCC の電圧 .......................................................–0.3V ～ 14V ITH1、ITH2、ITH3、VFB1、VFB2 の電圧 .......................–0.3V ～ 6V VFB3 の電圧 ............................................................–0.3V ～ 65V VPRG3、INTVCC の電圧 ............................................–0.3V ～ 6V TRACK/SS1、TRACK/SS2、SS3の電圧 ....................–0.3V ～ 6V 動作接合部温度範囲（Note 2） LTC3899E、LTC3899I ..................................... –40°C ～ 125°C LTC3899H ...................................................... –40°C ～ 150°C LTC3899MP ................................................... –55°C ～ 150°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ～ 150°C ピン配置 37 TRACK/SS1 3 36 TG1 SENSE1– 4 35 SW1 FREQ 5 34 BOOST1 PLLIN/MODE 6 33 BG1 SS3 7 32 SW3 SENSE3+ 8 31 TG3 SENSE3– 9 30 BOOST3 VFB3 10 ITH3 11 39 GND 38 37 36 35 34 33 32 RUN1 13 30 BOOST1 SS3 3 29 BG1 SENSE3+ 4 28 SW3 SENSE3– 5 27 TG3 VFB3 6 26 BOOST3 39 GND ITH3 7 28 VBIAS 27 EXTVCC 31 SW1 FREQ 1 PLLIN/MODE 2 29 BG3 INTVCC 12 TG1 2 VPRG3 VFB1 SENSE1+ ITH1 TOP VIEW VFB1 38 VPRG3 SENSE1+ 1 SENSE1– ITH1 TRACK/SS1 TOP VIEW 25 BG3 INTVCC 8 24 VBIAS RUN1 9 23 EXTVCC 26 DRVCC RUN2 10 22 DRVCC RUN2 14 25 BG2 RUN3 11 21 BG2 RUN3 15 24 BOOST2 20 DRVSET SW2 TG2 TRACK/SS2 21 TRACK/SS2 ITH2 19 ITH2 22 TG2 VFB2 18 DRVSET SENSE2+ 17 20 BOOST2 13 14 15 16 17 18 19 VFB2 23 SW2 SENSE2+ SENSE2– 16 SENSE2– 12 UHF PACKAGE 38-LEAD (5mm × 7mm) PLASTIC QFN FE PACKAGE 38-LEAD PLASTIC TSSOP TJMAX = 150°C, θJA = 25°C/W EXPOSED PAD (PIN 39) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB TJMAX = 150°C, θJA = 34°C/W EXPOSED PAD (PIN 39) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB 3899f 2 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 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 温度範囲 LTC3899EFE#PBF LTC3899EFE#TRPBF LTC3899FE 38-Lead Plastic TSSOP –40°C to 125°C LTC3899IFE#PBF LTC3899IFE#TRPBF LTC3899FE 38-Lead Plastic TSSOP –40°C to 125°C LTC3899HFE#PBF LTC3899HFE#TRPBF LTC3899FE 38-Lead Plastic TSSOP –40°C to 150°C LTC3899MPFE#PBF LTC3899MPFE#TRPBF LTC3899FE 38-Lead Plastic TSSOP –55°C to 150°C LTC3899EUHF#PBF LTC3899EUHF#TRPBF 3899 38-Lead（5mm×7mm）Plastic QFN –40°C to 125°C LTC3899IUHF#PBF LTC3899IUHF#TRPBF 3899 38-Lead（5mm×7mm）Plastic QFN –40°C to 125°C LTC3899HUHF#PBF LTC3899HUHF#TRPBF 3899 38-Lead（5mm×7mm）Plastic QFN –40°C to 150°C LTC3899MPUHF#PBF LTC3899MPUHF#TRPBF 3899 38-Lead（5mm×7mm）Plastic QFN –55°C to 150°C さらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。 * 温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。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。 電気的特性 l は規定動作接合部温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA ＝ 25 Cでの値 （Note 2）。 注記がない限り、VBIAS = 12V、VRUN1,2,3 = 5V、VEXTVCC = 0V、VDRVSET = 0V、VPRG3 = フロート状態。 SYMBOL PARAMETER VBIAS Bias Input Supply Operating Voltage Range VFB1,2 Buck Regulated Feedback Voltage VFB3 Boost Regulated Feedback Voltage CONDITIONS MIN TYP 4.5 (Note 4) ITH1,2 Voltage = 1.2V 0°C to 85°C (Note 4) ITH3 Voltage = 1.2V VPRG3 = FLOAT VPRG3 = 0V VPRG3 = INTVCC MAX UNITS 60 V l 0.792 0.788 0.800 0.800 0.808 0.812 V V l l l 1.182 9.78 11.74 1.200 10.00 12.00 1.218 10.22 12.26 V V V –2 ±50 nA ±0.01 4 5 ±0.05 6 7 µA µA µA IFB1,2 Buck Feedback Current (Note 4) IFB3 Boost Feedback Current (Note 4) VPRG3 = FLOAT VPRG3 = 0V VPRG3 = INTVCC VREFLNREG Reference Voltage Line Regulation (Note 4) VBIAS = 4.5V to 60V 0.002 0.02 %/V VLOADREG Output Voltage Load Regulation (Note 4) Measured in Servo Loop, ∆ITH Voltage = 1.2V to 0.7V l 0.01 0.1 % (Note 4) Measured in Servo Loop, ∆ITH Voltage = 1.2V to 2V l –0.01 –0.1 % gm1,2,3 Transconductance Amplifier gm (Note 4) ITH1,2,3 = 1.2V, Sink/Source 5µA 2 mmho 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 3 LTC3899 電気的特性 l は規定動作接合部温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA ＝ 25 Cでの値 （Note 2）。 注記がない限り、VBIAS = 12V、VRUN1,2,3 = 5V、VEXTVCC = 0V、VDRVSET = 0V、VPRG3 = フロート状態。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS IQ Input DC Supply Current (Note 5), VDRVSET = 0V Pulse-Skipping or Forced Continuous Mode (One Channel On) RUN1 = 5V and RUN2,3 = 0V or RUN2 = 5V and RUN1,3 = 0V or RUN3 = 5V and RUN1,2 = 0V, VFB1,2 = 0.83V (No Load), VFB3 = 1.25V Pulse-Skipping or Forced Continuous Mode (All Channels On) RUN1,2,3 = 5V, VFB1,2 = 0.83V (No Load), VFB3 = 1.25V Sleep Mode (One Channel On, Buck) RUN1 = 5V and RUN2,3 = 0V or RUN2 = 5V and RUN1,3 = 0V VFB1,2 = 0.83V (No Load) Sleep Mode (One Channel On, Boost) UVLO MIN TYP MAX UNITS 1.6 1.6 0.8 mA 3 mA 29 55 µA RUN3 = 5V and RUN1,2 = 0V, VFB3 = 1.25V 29 50 µA Sleep Mode (Buck and Boost Channel On) RUN1 = 5V and RUN2 = 0V or RUN2 = 5V and RUN1 = 0V, RUN3 = 5V, VFB1,2 = 0.83V (No Load), VFB3 = 1.25V 34 55 µA Sleep Mode (All Three Channels On) RUN1,2,3 = 5V, VFB1,2 = 0.83V (No Load), VFB3 = 1.25V 39 60 µA Shutdown RUN1,2,3 = 0V 3.6 10 µA Undervoltage Lockout DRVCC Ramping Up DRVSET = 0V or RDRVSET ≤ 100kΩ DRVSET = INTVCC l l 4.0 7.5 4.2 7.8 V V DRVCC Ramping Down DRVSET = 0V or RDRVSET ≤ 100kΩ DRVSET = INTVCC l l 3.6 6.4 3.8 6.7 4.0 7.0 V V 7 10 l VOVL1,2 Buck Feedback Overvoltage Protection Measured at VFB1,2 Relative to Regulated VFB1,2 ISENSE1,2+ SENSE+ Pin Current Bucks (Channels 1 and 2) ISENSE3+ SENSE+ Pin Current Boost (Channel 3) 170 ISENSE1,2– SENSE– Pins Current Bucks (Channels 1 and 2) VOUT1,2 < VINTVCC – 0.5V VOUT1,2 > VINTVCC + 0.5V 700 ISENSE3– SENSE– Pin Current Boost (Channel 3) VSENSE+, VSENSE– = 12V DFMAX(TG) Maximum Duty Factor for TG Bucks (Channels 1,2) in Dropout, FREQ = 0V Boost (Channel 3) in Overvoltage DFMAX(BG) Maximum Duty Factor for BG Bucks (Channels 1,2) in Overvoltage Boost (Channel 3) ITRACK/SS1,2 Soft-Start Charge Current VTRACK/SS1,2 = 0V ISS Soft-Start Charge Current VSS3 = 0V VRUN1,2,3 ON RUN Pin On Threshold VRUN1, VRUN2, VRUN3 Rising VRUN1,2,3 Hyst RUN Pin Hysteresis VSENSE(MAX) Maximum Current Sense Threshold VSENSE(CM) SENSE3 Pins Common Mode Range (BOOST Converter Input Supply Voltage) 97.5 l 13 % ±1 µA µA ±1 µA µA ±1 µA 99 100 % % 100 96 % % 8 10 12 µA 8 10 12 µA 1.22 1.275 1.33 75 VFB1,2 = 0.7V, VSENSE1,2– = 3.3V, VFB3 = 1.1V, VSENSE3+ = 12V l 65 75 2.2 V mV 85 mV 60 V ゲート・ドライバ TG1,2,3 Pull-Up On-Resistance Pull-Down On-Resistance VDRVSET = INTVCC 2.2 1.0 Ω Ω BG1,2,3 Pull-Up On-Resistance Pull-Down On-Resistance VDRVSET = INTVCC 2.2 1.0 Ω Ω 3899f 4 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 電気的特性 l は規定動作接合部温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA ＝ 25 Cでの値 （Note 2）。 注記がない限り、VBIAS = 12V、VRUN1,2,3 = 5V、VEXTVCC = 0V、VDRVSET = 0V、VPRG3 = フロート状態。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS BDSW1,2,3 BOOST to DRVCC Switch On-Resistance VSW = 0V, VDRVSET = INTVCC 3.7 Ω TG1,2,3 tr TG1,2,3 tf TG Transition Time: Rise Time Fall Time (Note 6) VDRVSET = INTVCC CLOAD = 3300pF CLOAD = 3300pF 25 15 ns ns BG1,2,3 tr BG1,2,3 tf BG Transition Time: Rise Time Fall Time (Note 6) VDRVSET = INTVCC CLOAD = 3300pF CLOAD = 3300pF 25 15 ns ns TG1,2/BG1,2 t1D Top Gate Off to Bottom Gate On Delay Synchronous Switch-On Delay Time CLOAD = 3300pF Each Driver, VDRVSET = INTVCC 55 ns BG1,2/TG1,2 t1D Bottom Gate Off to Top Gate On Delay Top Switch-On Delay Time CLOAD = 3300pF Each Driver, VDRVSET = INTVCC 50 ns TG3/BG3 t1D CH3 Top Gate Off to Bottom Gate On Delay Bottom Switch-On Delay Time CLOAD = 3300pF Each Driver, VDRVSET = INTVCC 85 ns BG3/TG3 t1D CH3 Bottom Gate Off to Top Gate On Delay Synchronous Switch-On Delay Time CLOAD = 3300pF Each Driver, VDRVSET = INTVCC 80 ns tON(MIN)1,2 Buck Minimum On-Time (Note 7) VDRVSET = INTVCC 80 ns tON(MIN)3 Boost Minimum On-Time (Note 7) VDRVSET = INTVCC 120 ns VDRVCC(INT) DRVCC Voltage from Internal VBIAS LDO DRVCC リニア・レギュレータ VEXTVCC = 0V 7V < VBIAS < 60V, DRVSET = 0V 11V < VBIAS < 60V, DRVSET = INTVCC VLDOREG(INT) DRVCC Load Regulation from VBIAS LDO ICC = 0mA to 50mA, VEXTVCC = 0V VDRVCC(EXT) DRVCC Voltage from Internal EXTVCC LDO 7V < VEXTVCC < 13V, DRVSET = 0V 11V < VEXTVCC < 13V, DRVSET = INTVCC VLDOREG(EXT) DRVCC Load Regulation from Internal EXTVCC LDO ICC = 0mA to 50mA, VEXTVCC = 8.5V, VDRVSET = 0V VEXTVCC EXTVCC LDO Switchover Voltage EXTVCC Ramping Positive DRVSET = 0V or RDRVSET ≤ 100kΩ DRVSET = INTVCC VLDOHYS EXTVCC Hysteresis VDRVCC(50kΩ) Programmable DRVCC RDRVSET = 50kΩ, VEXTVCC = 0V VDRVCC(70kΩ) Programmable DRVCC RDRVSET = 70kΩ, VEXTVCC = 0V VDRVCC(90kΩ) Programmable DRVCC RDRVSET = 90kΩ, VEXTVCC = 0V 発振器とフェーズロック・ループ MIN f25kΩ Programmable Frequency RFREQ =25kΩ, PLLIN/MODE = DC Voltage f65kΩ Programmable Frequency RFREQ = 65kΩ, PLLIN/MODE = DC Voltage 5.8 9.6 5.8 9.6 4.5 7.4 6.4 TYP MAX 6.0 10.0 6.2 10.4 V V 0.9 2.0 % 6.0 10.0 6.2 10.4 V V 0.7 2.0 % 4.7 7.7 4.9 8.0 V V 250 mV 5.0 V 7.0 7.6 9.0 f105kΩ Programmable Frequency RFREQ = 105kΩ, PLLIN/MODE = DC Voltage fLOW Low Fixed Frequency VFREQ = 0V, PLLIN/MODE = DC Voltage fHIGH High Fixed Frequency VFREQ = INTVCC, PLLIN/MODE = DC Voltage fSYNC Synchronizable Frequency PLLIN/MODE = External Clock l 75 PLLIN VIH PLLIN VIL PLLIN/MODE Input High Level PLLIN/MODE Input Low Level PLLIN/MODE = External Clock PLLIN/MODE = External Clock l l 2.5 440 kHz 505 kHz 380 kHz 835 320 350 485 535 V V 105 375 UNITS kHz 585 kHz 850 kHz 0.5 V V BOOST3チャージポンプ IBST3 BOOST3 Charge Pump Available Output Current FREQ = 0V, PLLIN/MODE = INTVCC VBOOST3 = 16.5V, VSW3 = 12V VBOOST3 = 19V, VSW3 = 12V 75 35 µA µA 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 5 LTC3899 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 を与えるおそれがある。 Note 2：LTC3899はTJ が TA にほぼ等しいパルス負荷条件でテストされる。LTC3899Eは0°C ～ 85°C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°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。LTC3899Iは–40°C ～ 125°Cの動作接合部温度範囲で保証されてお り、LTC3899Hは–40°C ～ 150°Cの動作接合部温度範囲で保証されており、LTC3899MPは –55°C ～ 150°Cの動作接合部温度範囲でテストされ、保証されている。接合部温度が高いと 動作寿命が短くなる。125°Cを超える接合部温度では動作寿命はディレーティングされる。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（TJ （°C）） 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。 A °C） D W） TJ = TA ＋ （PD • θJA） ここで、QFN パッケージの場合はθJA = 34°C/W、TSSOP パッケージの場合はθJA = 25°C/W。 Note 3：このデバイスには、短時間の過負荷状態の間デバイスを保護するための過熱保護機 能が備わっている。この保護機能が動作しているときは、接合部温度が最大定格を超えてい る。規定された絶対最高動作接合部温度を超えた動作が継続すると、デバイスの信頼性を損 なうか、またはデバイスに永続的損傷を与える恐れがある。 Note 4：LTC3899は、VITH1,2,3 を規定の電圧にサーボ制御し、結果として得られるVFB1,2,3 を測 定する帰還ループ内でテストされる。85°Cでの仕様は製造時にはテストされず、設計、特性評 価および他の温度（LTC3899Eおよび LTC3899Iでは125°C、LTC3899Hおよび LTC3899MPでは 150°C） での製造時のテストとの相関によって確認されている。LTC3899Iおよび LTC3899Hの場 合、0°Cでの仕様は製造時にはテストされず、設計、特性評価および –40°Cでの製造時のテス トとの相関によって確認されている。LTC3899MPの場合、0°Cでの仕様は製造時にはテストさ れず、設計、特性評価および –55°Cでの製造時のテストとの相関によって確認されている。 Note 5：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」 を参照。 Note 6：立ち上がり時間と立ち下がり時間は10%と90%のレベルを使って測定する。遅延時 間は50%のレベルを使用して測定されている。 Note 7：最小オン時間の条件は、IMAX の40%を超えるインダクタ・ピーク・トゥ・ピーク・リップ ル電流に対して規定されている （「アプリケーション情報」 のセクションの 「最小オン時間に関 する検討事項」 を参照）。 Note 8：これらのピンには電圧源も電流源も印加してはならない。接続するのは容量性負荷の みにする必要がある。そうしないと永続的な損傷が生じる恐れがある。 3899f 6 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 標準的性能特性 効率および電力損失と 出力電流（降圧） FCM LOSS 70 60 50 PULSE-SKIPPING LOSS 100 BURST LOSS PULSE-SKIPPING 40 EFFICIENCY FCM EFFICIENCY 30 20 FIGURE 12 CIRCUIT VIN = 10V VOUT = 5V 10 0 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 OUTPUT CURRENT (A) 10 96 VIN = 10V VIN = 20V VIN = 30V 70 60 50 40 30 20 1 10 90 80 1000 POWER LOSS (mW) EFFICIENCY (%) 80 98 0 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 OUTPUT CURRENT (A) 86 80 負荷ステップ （降圧） パルス・スキップ・モード VOUT 100mV/DIV AC COUPLED VOUT 100mV/DIV AC COUPLED IL 2A/DIV IL 2A/DIV 3899 G04 軽負荷時のインダクタ電流（降圧） 10 20 30 40 INPUT VOLTAGE (V) 50 60 3899 G03 IL 2A/DIV 50µs/DIV VIN = 12V VOUT = 5V FIGURE 12 CIRCUIT 50µs/DIV VIN = 12V VOUT = 5V FIGURE 12 CIRCUIT 3899 G05 Burst Mode OPERATION 1A/DIV VOUT1 2V/DIV PULSESKIPPING MODE 2ms/DIV FIGURE 12 CIRCUIT 3899 G06 安定化された帰還電圧（降圧） と 温度 ソフトスタート （降圧） VOUT2 2V/DIV 3899 G07 0 VOUT 100mV/DIV AC COUPLED RUN1, 2 5V/DIV 2µs/DIV FIGURE 12 CIRCUIT VOUT = 5V ILOAD = 4A 負荷ステップ （降圧） 強制連続モード FORCED CONTINUOUS MODE VIN = 12V VOUT = 5V ILOAD = 1mA FIGURE 12 CIRCUIT 88 3899 G02 負荷ステップ （降圧） Burst Mode 動作 50µs/DIV VIN = 12V VOUT = 5V FIGURE 12 CIRCUIT 90 82 10 3899 G01 DRVSET = INTVCC DRVSET = 0V 92 84 FIGURE 12 CIRCUIT VOUT = 5V Burst Mode OPERATION 10 0.1 94 EFFICIENCY (%) BURST EFFICIENCY 効率と入力電圧（降圧） 100 3899 G08 808 REGULATED FEEDBACK VOLTAGE (mV) 90 効率と出力電流（降圧） 10000 EFFICIENCY (%) 100 806 804 802 800 798 796 794 792 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3899 G09 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 7 LTC3899 標準的性能特性 EFFICIENCY (%) 60 50 40 30 100 PULSE-SKIPPING LOSS 10 BURST LOSS VIN = 5V 1 VOUT = 10V 20 10 0 0.0001 FCM EFFICIENCY 0.001 0.01 0.1 1 OUTPUT CURRENT (A) 10 1.35 96 1000 POWER LOSS (mW) 70 1.4 DRVSET = INTVCC DRVSET = 0V 98 FCM LOSS PULSE-SKIPPING EFFICIENCY 80 100 10000 BURST EFFICIENCY シャットダウン （RUN） しきい値と 温度 効率と入力電圧（昇圧） RUN PIN VOLTAGE (V) 90 EFFICIENCY (%) 100 効率および電力損失と 出力電流（昇圧） 94 92 90 88 86 84 FIGURE 12 CIRCUIT VOUT = 10V ILOAD = 2A 82 80 0.1 2 4 6 8 INPUT VOLTAGE (V) 10 1.25 1.2 1.1 1.05 1 -75 -50 -25 12 負荷ステップ （昇圧） Burst Mode 動作 VOUT 500mV/DIV AC COUPLED VOUT 500mV/DIV AC COUPLED IL 5A/DIV IL 5A/DIV IL 5A/DIV 100µs/DIV VIN = 5V VOUT = 10V FIGURE 12 CIRCUIT ソフトスタート （昇圧） 1.212 RUN3 5V/DIV FORCED CONTINUOUS MODE Burst Mode OPERATION 5A/DIV VOUT3 2V/DIV PULSESKIPPING MODE GND 2µs/DIV VIN = 7V VOUT = 10V ILOAD = 1mA FIGURE 12 CIRCUIT 3899 G16 100µs/DIV VIN = 5V VOUT = 10V FIGURE 12 CIRCUIT 3899 G14 2ms/DIV FIGURE 12 CIRCUIT 3899 G17 REGULATED FEEDBACK VOLTAGE (mV) 軽負荷時のインダクタ電流（昇圧） 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3899 G12 負荷ステップ （昇圧） パルス・スキップ・モード 3899 G13 FALLING 1.15 VOUT 500mV/DIV AC COUPLED 100µs/DIV VIN = 5V VOUT = 10V FIGURE 12 CIRCUIT RISING 3899 G11 3899 G10 負荷ステップ （昇圧） 強制連続モード 1.3 3899 G15 安定化された帰還電圧（昇圧） と 温度 1.209 1.206 1.203 1.2 1.197 1.194 1.191 1.188 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3899 G18 3899f 8 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 標準的性能特性 8 7 EXTVCC = 0V 5.8 5.6 EXTVCC = 8.5V 5 4.8 25 50 75 100 LOAD CURRENT (mA) 3899 G19 900 700 800 SENSE1, 2 PINS (BUCK) 400 300 SENSE3 PINS (BOOST) 100 BOOST BUCK 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 DUTY CYCLE (%) 3899 G25 VIN = 12V SENSE3+ PIN 300 120 100 80 60 40 20 VOUT < INTVCC – 0.5V 0 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) SENSE3– PIN 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3899 G23 MAXIMUM CURRENT SENSE VOLTAGE (mV) 90 EXTVCC RISING 140 3899 G24 最大電流検出スレッショルドと ITH 電圧 100 DRVSET = GND 160 400 最大電流検出しきい値と デューティ・サイクル MAXIMUM CURRENT SENSE VOLTAGE (µA) 180 500 0 -75 -50 -25 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 VSENSE COMMON MODE VOLTAGE (V) DRVCC 6 SENSEピンの全入力電流（昇圧） と 温度 600 100 70 EXTVCC FALLING 3899 G21 VOUT > INTVCC + 0.5V 3899 G22 0 3899 G20 200 80 7 EXTVCC FALLING 4 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 150 SENSE CURRENT (µA) 500 0 125 DRVSET = INTVCC EXTVCC RISING 200 700 600 SENSE CURRENT (µA) SENSE CURRENT (µA) 800 DRVCC 8 SENSE– ピンの入力バイアス電流 （降圧） と温度 SENSEピンの全入力電流と VSENSE 電圧 200 9 5 VBIAS = 12V DRVSET = GND 0 EXTVCC 切り替え電圧および DRVCC 電圧と温度 10 EXTVCC = 5V 4.2 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 INPUT VOLTAGE (V) 11 5.4 5.2 4.6 4.4 DRVSET = GND 6 6.2 6 DRVCC VOLTAGE (V) DRVCC VOLTAGE (V) DRVCC VOLTAGE (V) 9 5 6.4 DRVSET = INTVCC 10 DRVCC および EXTVCC と負荷電流 100 TRACK/SS のプルアップ電流と 温度 12 5% DUTY CYCLE 11.5 80 PULSE-SKIPPING 60 TRACK/SS CURRENT (µA) 11 DRVCC の入力レギュレーション Burst Mode OPERATION 40 20 0 FORCED CONTINUOUS MODE –20 –40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 VITH (V) 1 1.2 11 10.5 10 9.5 9 8.5 1.4 3899 G26 8 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3899 G27 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 9 LTC3899 標準的性能特性 シャットダウン電流と温度 8 シャットダウン電流と入力電圧 VBIAS = 12V 70 6 5 4 3 2 QUIESCENT CURRENT (µA) 12 SHUTDOWN CURRENT (µA) 10 8 6 4 2 1 0 -75 -50 -25 0 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 20 7.5 500 450 400 FREQ = GND 350 6.5 100 200 300 400 500 600 700 800 FEEDBACK VOLTAGE (mV) 5 4.5 10 5 4 150°C 25°C –55°C FREQ = 350kHz 10MΩ LOAD BETWEEN BOOST3 AND SW3 3 2 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 SW3 VOLTAGE (V) 3899 G34 CHARGE PUMP CHARGING CURRENT (µA) 6 FALLING 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) BOOST3 のチャージポンプ 充電電流とスイッチ電圧 120 100 7 DRVSET = GND 3899 G33 BOOST3 のチャージポンプ 充電電流と周波数 8 RISING 3899 G32 BOOST3 のチャージポンプ 出力電圧とSW3 の電圧 9 FALLING 3 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 3899 G31 DRVSET = INTVCC 5.5 3.5 300 -75 -50 -25 RISING 6 4 10 0 0 25 50 75 100 125 150 TEMPERATURE (°C) 7 DRVCC VOLTAGE (V) FREQUENCY (kHz) MAXIMUM CURRENT SENSE VOLTAGE (mV) 30 DRVSET = GND 20 低電圧ロックアウトしきい値と 温度 FREQ = INTVCC 550 80 40 DRVSET = INTV CC 30 8 90 0 40 3899 G30 600 50 DRVSET = 70kΩ 50 発振器周波数と温度 100 0 60 3899 G29 降圧コントローラの フォールドバック電流 60 VBIAS = 12V ONE CHANNEL ON Burst Mode OPERATION 0 –75 –50 –25 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 INPUT VOLTAGE (V) 3899 G28 70 静止電流と温度 Quiescent Current vs Temperature 10 90 80 –55°C 70 25°C 60 50 40 150°C 30 20 10 VBOOST3 = 16.5V VSW3 = 12V 0 100 200 300 400 500 600 700 OPERATING FREQUENCY (kHz) 800 3899 G35 CHARGE PUMP CHARGING CURRENT (µA) SHUTDOWN CURRENT (µA) 7 BOOST3 – SW3 VOLTAGE (V) 80 14 110 – 55°C 100 90 80 VBOOST3 – VSW3 = 4.5V 70 25°C 150°C 60 50 40 30 20 10 0 VBOOST3 – VSW3 = 7.0V –55°C 25°C 150°C FREQ = 350kHz 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 SW3 VOLTAGE (V) 3899 G36 3899f 10 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 ピン機能 （QFN/TSSOP） するか、抵抗を使用してDRVSETを設定すると、下側しきい FREQ（ピン1/ピン5） ：内部 VCOの周波数制御ピン。このピ 値を選択します。一方、DRVSETをINTVCC に接続すると、上 ンをGNDに接 続すると、VCOは350kHzの固 定 低周波 数 側しきい値を選択します。抵抗を使用してDRVSETを設定す に強制されます。このピンをINTVCC に接続すると、VCOは る場合、50k 未満（ただし、DRVSETをGNDに短絡しない場 535kHzの固定高周波数に強制されます。FREQとGNDの間 合） または100kを超える抵抗値を選択しないでください。 に抵抗を使って、50kHz ∼ 900kHzの他の周波数にプログラ ムすることができます。抵抗と内部の20μAソース電流により、 DRV （ピン22/ピン26） ：内部または外部の低ドロップアウト CC 内部発振器が周波数を設定するのに使う電圧を発生します。 （LDO） レギュレータの出力。ゲート・ドライバには、この電圧 源から給電されます。 DRVCC の電圧は、DRVSETピンによっ PLLIN/MODE（ピン2/ピン6） ：位相検出器への外部同期入力 て設定されます。最小 4.7μFのセラミック・コンデンサまたは他 と強制連続モード入力。このピンに外部クロックを入力する の低 ESRコンデンサを使って、このピンをグランドにデカップ と、フェーズロック・ループが TG1 信号の立ち上がりを外部ク リングする必要があります。DRVCC ピンは他のいかなる目的 ロックの立ち上がりエッジに強制的に同期させ、レギュレータ にも使用しないでください。 は強制連続モードで動作します。外部クロックに同期させな い場合、 （3つのコントローラ全てに作用する） この入力により、 軽負荷時のLTC3899の動作モードが決まります。このピンを グランドに引き下げると、Burst Mode 動作が選択されます。ま た、このピンをフロートさせると、グランドに接続された内部 100k 抵抗によりBurst Mode 動作が起動します。このピンを INTVCCに接続すると、 連続インダクタ電流動作を強制します。 このピンを1.1Vより高くINTVCC - 1.3Vより低い電圧に接続 すると、パルス･スキップ動作が選択されます。これは、このピ ンとINTVCC の間に100k 抵抗を接続することによって行うこ とができます。 INTVCC （ピン8/ピン12） ：内部の低ドロップアウト5Vレギュレー タの出力。低電圧のアナログ回路とデジタル回路にはこの電 圧源から電力が供給されます。低 ESRの0.1μFセラミック・バ イパス・コンデンサを、できるだけデバイスに近づけてINTVCC とGNDの間に接続する必要があります。 RUN1、RUN2、RUN3（ピン9、10、11/ピン13、14、15） ：各コン トローラの実行制御入力。これらのピンのいずれかを1.2Vよ り下げると、そのコントローラがシャットダウンします。これら のピンを全て0.7Vより下に強制するとLTC3899 全体がシャッ トダウンし、静止電流が約 3.6μAに減少します。 DRVSET（ピン16/ピン20） ：DRVCC LDOレギュレータの安 定化出力電圧を設定します。このピンをGNDに接続すると DRVCC が 6Vに設定され、このピンをINTVCC に接続すると DRVCC が 10Vに設定されます。DRVSETピンとGNDの間に 抵抗（50k ∼ 100k） を接続することによって、5V ∼ 10Vの範囲 で電圧を設定できます。DRVSETピンは、 「電気的特性」 の表 に示すように、DRVCC UVLOおよび EXTVCC の上側および 下側切り替えしきい値も決定します。DRVSETをGNDに接続 EXTVCC（ ピン23/ピン27） ：DRVCC に接 続された内部 LDO への外部電源入力。このLDOはDRVCC に電力を供給し、 EXTVCC が切り替えしきい値（DRVSETピンに応じて4.7V または7.7V） よりも高い場合は、VBIAS から給電される内部 LDOを常にバイパスします。 「アプリケーション情報」 セクショ ンの 「EXTVCC の接続」 を参照してください。このピンをフロー トさせたり、電圧が 14Vを超えたりしないようにしてください。 EXTVCC をVBIASよりも高い電圧に接続しないでください。使 用しない場合は、GNDに接続します。 VBIAS（ピン24/ピン28） ：主電源ピン。このピンとGNDピンの 間にバイパス・コンデンサを接続します。 BG1、BG2、BG3（ピン29、21、25/ピン33、25、29） ：ボトムNチャ ネルMOSFETの高電流ゲート駆動。これらのピンの電圧振 幅はグランドからDRVCC までです。 BOOST1、BOOST2、BOOST3（ ピ ン30、20、26/ピ ン34、24、 30） ：トップサイド・フローティング・ドライバへのブートストラッ プされた電源。BOOSTピンとSWピンの間にコンデンサを 接続します。BOOST1ピンとBOOST2ピンの電圧振幅は約 DRVCC から （VIN1,2 ＋DRVCC）までです。BOOST3ピンの電 圧振幅はDRVCC から （VOUT3 ＋DRVCC） までです。 SW1、SW2、SW3（ピン31、19、28/ピン34、24、30） ：インダク タへのスイッチ・ノードの接続ピン。 TG1、TG2、TG3（ピン32、18、27/ピン36、22、31） ：トップ Nチャ ネルMOSFETの高電流ゲート駆動。これらは、電圧振幅がス イッチ・ノード電圧 SWにDRVCC を重ね合わせた電圧に等し いフローティング・ドライバの出力です。 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 11 LTC3899 ピン機能 （QFN/TSSOP） TRACK/SS1、TRACK/SS2、SS3（ピン33、17、3/ピン37、21、7） ： 外部トラッキングとソフトスタート入力。降圧チャネルの場合、 LTC3899はVFB1,2 の電圧を、0.8VとTRACK/SS1,2ピンの電 圧の低い方に安定化します。昇圧チャネルの場合、LTC3899 はVFB3 の電圧を、1.2VとSS3ピンの電圧のいずれか低い方 に安定化します。このピンには10μAの内部プルアップ電流源 が接続されています。このピンとグランドの間に接続したコン デンサにより、最終的な安定化出力電圧までのランプ時間が 設定されます。あるいは、別の電源の抵抗分割器を降圧チャ ネルのTRACK/SSピンに接続すると、LTC3899の降圧出力は 起動時に別の電源をトラッキングすることができます。 VPRG3（ピン34/ピン38） ：チャネル3出力の制御ピン。このピ ンは、昇圧チャネルを、外付け帰還抵抗を使用して調整可能 な出力モードに設定するか、10V/12Vの固定出力モードに設 定します。このピンをフロート状態にすると、VFB3 ピンで外付 け抵抗を使用して出力を設定することができます。その場合、 VFB3 の電圧は1.2Vのリファレンス電圧に安定化されます。こ のピンをGNDに接続すると出力が 10Vに設定され、INTVCC に接続すると出力が 12Vに設定されます。その場合、VFB3 は 出力電圧の検出に使用されます。 ITH1、ITH2、ITH3 （ピン35、15、7/ピン1、19、11） ：エラーアン プの出力およびスイッチング・レギュレータの補償ポイント。対 応する各チャネルの電流コンパレータのトリップ点は、この制 御電圧に応じて増加します。 VFB1、VFB2（ピン36、14/ピン2、18） ：これらのピンは、リモート で検出された各降圧コントローラの帰還電圧を、出力に接続 された外付けの抵抗分割器から受け取ります。 VFB3（ピン6/ピン10） ：VPRG3をフロート状態にすると、この ピンは、リモートで検出された昇圧コントローラの帰還電圧 を、出力に接続された外付けの抵抗分割器から受け取りま す。VPRG3をGNDまたはINTVCC に接続すると、 このピンは、 リモートで検出された昇圧コントローラの出力電圧を受け取 ります。 + SENSE1+、SENSE2+、SENSE3（ピン37、 13、4/ピン3、17、8） ： 差動電流コンパレータの （+）入力。ITHピンの電圧、および RSENSEと組み合わされたSENSE– ピンとSENSE+ ピンの間の 制御されたオフセットによって、電流トリップしきい値が設定 されます。昇圧チャネルの場合、SENSE3+ ピンが電流コンパ レータに電流を供給します。 – SENSE1–、SENSE2–、SENSE3（ピン38、 12、5/ピン4、16、9） ： 差動電流コンパレータの （–）入力。降圧チャネルのSENSE1、 2– の電圧が INTVCCよりも高い場合、SENSE1、2– ピンは電流 コンパレータに電流を供給します。 GND （露出パッド・ピン39/ 露出パッド・ピン39） ：グランド。定 格の電気的性能と熱性能を得るため、露出パッドはPCBに半 田付けする必要があります。 3899f 12 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 機能図 BUCK CHANNELS 1 AND 2 FREQ DRVCC VIN1,2 20µA BOOST1,2 CLK2 VCO CLK1 DROPOUT DET PFD S Q R Q TOP TG1,2 BOT CB CIN SW1,2 TOP ON DRVCC SWITCHING LOGIC SHDN COUT BG1,2 BOT VOUT1,2 GND L SYNC DET PLLIN/MODE + – 0.425V 100k + – ICMP –+ RSENSE SLEEP + +– – IR SENSE1,2+ 3mV 2.8V 0.65V SENSE1,2– + EA – – SLOPE COMP OV 3.5V 150nA SHDN RST 2(VFB) FOLDBACK + – RB VFB1,2 0.80V TRACK/SS 0.88V RA CC ITH1,2 CC2 10µA RC TRACK/SS1,2 CSS SHDN RUN1,2 3899 FD 20µA DRVSET 2.00V 1.20V EXTVCC DRVCC LDO/ UVLO CONTROL VBIAS R 4R + – DRVCC EN + – EN 4.7V/ 7.7V – + INTVCC LDO INTVCC 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 13 LTC3899 機能図 BOOST CHANNEL 3 DRVCC CHARGE PUMP BOOST3 S CLK1 BOTTOM Q R TOP VOUT3 CB TG3 COUT SW3 Q SHDN SWITCHING LOGIC DRVCC CIN BG3 BOT VIN3 GND PLLIN/MODE + – 0.425V + – ICMP SLEEP + +– – –+ L RSENSE IR SENSE3– 3mV 2.8V 0.7V SENSE3+ SLOPE COMP + – SNSLO 2V VPRG3 EA OV 3.5V RB VFB3 + – – 1.2V SS3 + – 1.32V RA CC ITH3 150nA CC2 10µA SHDN RC SS3 CSS SNSLO RUN3 3899 FD02 3899f 14 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 動作 （機能図を参照） メイン制御ループ LTC3899は、固定周波数の電流モード降圧アーキテクチャを 採用しています。2 個の降圧コントローラ （チャネル1とチャネ ル2） は、互いに180 位相がずれて動作します。昇圧コントロー ラ （チャネル3） は、チャネル1と同相で動作します。通常動作 時は、降圧チャネルの外付けトップ MOSFET（昇圧コントロー ラの場合は外付けボトムMOSFET）がオンするのは、対応す るチャネルのクロックが RSラッチをセットしたときであり、オフ するのはメインの電流コンパレータICMP が RSラッチをリセッ トしたときです。ICMP が作動してラッチをリセットするピーク・ インダクタ電流は、ITHピンの電圧によって制御されます。こ の電圧はエラーアンプ EAの出力です。エラーアンプはVFB ピ ンの出力電圧帰還信号（出力電圧 VOUTとグランドの間に接 続した外付けの抵抗分割器によって発生） を内部の0.800Vリ ファレンス電圧（昇圧の場合は1.2Vリファレンス電圧） と比較 します。負荷電流が増加するとリファレンス電圧に対してVFB がわずかに低くなるので、平均インダクタ電流がその後負荷 電流に釣り合うまで、 エラーアンプはITH電圧を上昇させます。 降 圧 の 場 合、トップ MOSFET（ 昇 圧 の 場 合 は ボトム MOSFET） が各サイクルでオフした後は、インダクタ電流が逆 流し始めて電流コンパレータIR がそれを検出するまで、また は次のクロック・サイクルが始まるまで、ボトムMOSFET （昇圧 の場合はトップ MOSFET） がオンします。 DRVCC/EXTVCC/INTVCC 電源 トップおよびボトムMOSFETドライバの電力は、DRVCC ピン から供給されます。DRVCC 電源電圧は、DRVSETピンで制御 することによって5V ∼ 10Vの範囲で設定できます。EXTVCC ピンを切り替え電圧（DRVSETの電圧に応じて4.7Vまたは 7.7V） よりも低い電圧に接続すると、VBIAS LDO（低ドロップ アウト・リニア・レギュレータ） はVBIAS からDRVCC に電力を 供給します。EXTVCC を切り替え電圧より上にすると、VBIAS LDOはオフし、EXTVCC LDO がオンします。イネーブルされる と、EXTVCC LDOはEXTVCC からDRVCC に電力を供給しま す。EXTVCC ピンを使うと、LTC3899の降圧レギュレータのい ずれかの出力のような高効率の外部電源からDRVCC の電力 を得ることができます。 各トップ MOSFETドライバは、フローティング・ブートストラッ プ・コンデンサCB からバイアスされます。このコンデンサは通 常、SW が L になったときに、各サイクル中に内部スイッチを 通じて再充電されます。 降圧チャネル1および 2の場合、入力電圧が出力に近い電圧 まで低下してくると、ループがドロップアウト状態に入り、トッ プ MOSFETを連続してオンしようとすることがあります。 ドロッ プアウト検出器がこれを検出し、トップ MOSFETを10サイク ルに1 回、クロック周期の約 1/12の間強制的にオフすることに より、CB を再充電できるようになり、その結果、デューティ・サ イクルが約 99％になります。 INTVCC は、LTC3899のその他の内部回路のほとんどの電力 を供給します。INTVCC LDOは5Vの固定値に安定化し、そ の電力はDRVCC 電源から供給されます。 シャットダウンと起動（RUN、TRACK/SSピン） LTC3899の3つのチャネルは、RUN1ピン、RUN2ピン、および RUN3ピンを使って個別にシャットダウンすることができます。 RUNピンの電圧が 1.20Vより下がると、そのチャネルのメイ ン制御ループがシャットダウンします。3つのピン全てを0.7V より下げると、全てのコントローラと、DRVCC および INTVCC LDOを含むほとんどの内部回路がディスエーブルされます。こ の状態では、LTC3899にはわずか 3.6μAの静止電流しか流 れません。 RUNピンを解放すると、150nAの小さい内部電流がそのピン をプルアップし、そのコントローラをイネーブルします。各 RUN ピンは外部から引き上げるか、またはロジックで直接ドライブ することができます。各 RUNピンは最大 65V（絶対最大定格） の電圧に耐えることができるため、1つ以上のコントローラを シャットダウンせずに連続的にイネーブルする常時オンのアプ リケーションでは、都合のよいことにRUNピンをVBIAS に接 続することができます。 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 15 LTC3899 動作 （機能図を参照） 各コントローラの出力電圧 VOUT の起動は、TRACK/SSピ ン （チャネル1の場 合はTRACK/SS1、チャネル2の場 合は TRACK/SS2、 チャネル3の場合はSS3） の電圧によって制御さ れます。TRACK/SSピンの電圧が、降圧の場合は0.8V、昇圧 の場合は1.2Vの内部リファレンス電圧より低いと、LTC3899 はVFB の電圧を対応するリファレンス電圧ではなくTRACK/ SSピンの電圧に安定化します。このため、外付けコンデンサを TRACK/SSピンからGNDに接続することにより、TRACK/SS ピンを使ってソフトスタートを設定することができます。10μA の内部プルアップ電流がこのコンデンサを充電し、TRACK/ SSピンに電圧勾配が発生します。TRACK/SS 電圧が 0V から 0.8V/1.2V（さらに最大約 4V） まで直線的に上昇するのに応じ て、出力電圧 VOUT もゼロ （昇圧の場合はVIN）からその最終 値まで滑らかに上昇します。 スリープ・モードでは内部回路のほとんどがオフしており、 LTC3899を流れる静止電流が減少します。1つのチャネルがス リープ・モードで、他の2つのチャネルがシャットダウンすると、 LTC3899には （DRVSET = 0Vで）29μAの静止電流だけが流 れます。2つのチャネルがスリープ・モードで、もう1つのチャ ネルがシャットダウンすると、34μAの静止電流だけが流れま す。3つのコントローラがスリープ・モードでイネーブルされた 場合、 LTC3899には39μAの静止電流だけが流れます。スリー プ・モードでは、負荷電流が出力コンデンサによって供給され ます。出力電圧が低下するにつれて、EAの出力は上昇し始め ます。出力電圧が十分下がるとITHピンが EAの出力に再度 接続され、スリープ信号が L になり、コントローラは内部発 振器の次のサイクルで外付けトップ MOSFET（昇圧の場合は 外付けボトムMOSFET） をオンして通常動作を再開します。 代わりに、降圧チャネル1および 2の場合は、TRACK/SSピン を使って、VOUT の起動が別の電源の起動をトラッキングする ようにすることができます。このためには一般に、別の電源か らグランドに接続された外付けの抵抗分割器をTRACK/SS ピンに接続する必要があります （「アプリケーション情報」 のセ クションを参照）。 コントローラが Burst Mode 動作するようにイネーブルされてい ると、インダクタ電流は反転できません。インダクタ電流がゼ ロに達する直前に、逆電流コンパレータ （IR）が外付けボトム MOSFET（昇圧の場合は外付けトップ MOSFET） をオフし、イ ンダクタ電流が反転して負になるのを防ぎます。そのため、コ ントローラは不連続的に動作します。 軽負荷電流動作（Burst Mode 動作、パルス・スキップ、 または強制連続モード） （PLLIN/MODEピン） LTC3899は、低負荷電流時に、高効率のBurst Mode 動作、 固定周波数パルス･スキップ・モード、または強制連続導 通モードになるようにイネーブルすることができます。Burst Mode 動作を選択するには、PLLIN/MODEピンをGNDに接 続します。強制連続動作を選択するには、PLLIN/MODEピ ンをINTVCC に接続します。パルススキップ・モードを選択す るには、PLLIN/MODEピンを1.1Vより高く、INTVCC – 1.3V より低いDC 電 圧に接 続します。これは、PLLIN/MODEと INTVCC の間に100k 抵抗を接続することによって行うことが できます。 コントローラが Burst Mode 動作にイネーブルされていると き、ITHピンの電圧が低い値を示していても、インダクタの 最小ピーク電流は最大検出電圧の約 25%（昇圧の場合は 30%）に設定されます。平均インダクタ電流が負荷電流より 大きい場合、エラー・アンプ （EA）はITHピンの電圧を低下 させます。ITH 電圧が 0.425Vより下になると、内部のスリー プ信号が H になり （スリープ・モードがイネーブルされ）、 両方の外付けMOSFET がオフします。するとITHピンはEA の出力から切断され、0.450Vに一時的に保持されます。 強制連続動作の場合は、軽負荷時または大きなトランジェン ト状態でインダクタ電流が反転できます。ピーク・インダクタ 電流は、通常動作と全く同様に、ITHピンの電圧によって決ま ります。このモードでは、軽負荷での効率が Burst Mode 動作 よりも低下します。ただし、連続動作には出力電圧リップルが 小さく、オーディオ回路への干渉が少ないという利点がありま す。強制連続モードでは、出力リップルは負荷電流に依存しま せん。外部ソースからLTC3899にクロックを供給すると、強制 連続モードがイネーブルされます （「周波数の選択とフェーズ ロック・ループ」 のセクションを参照）。 PLLIN/MODEピンがパルススキップ・モードになるように接 続されていると、LTC3899は軽負荷時にPWM パルススキッ プ・モードで動作します。このモードでは、出力電流が最大 設計値の約 1%になるまで固定周波数動作が維持されます。 非常に軽い負荷では、電流コンパレータICMP は数サイクル にわたってトリップしたままになることがあり、外付けトップ MOSFET（昇圧の場合はボトムMOSFET） を同じサイクル数 だけ強制的にオフにする （つまり、パルスをスキップする） こと があります。インダクタ電流は反転することができません （不連 続動作）。強制連続動作と同様、このモードでは、Burst Mode 動作に比べて出力リップルとオーディオ・ノイズが小さくなり、 RF 干渉が減ります。低電流での効率が強制連続動作より高 くなりますが、Burst Mode 動作ほど高くはありません。 3899f 16 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 動作 （機能図を参照） 周波数の選択とフェーズロック・ループ （FREQピンとPLLIN/MODEピン） スイッチング周波数の選択は効率と部品サイズの間の兼 ね合いによって決まります。低周波数動作は、MOSFETのス イッチング損失を低減して効率を向上させますが、出力リッ プル電圧を低く保つには大きなインダクタンスや容量が必 要になります。 LTC3899のコントローラのスイッチング周波 数はFREQピ ンを使って選択することができます。 PLLIN/MODEピンを外部クロック・ソースによってドライブし ない場合、FREQピンをGNDに接続するか、INTVCC に接続 するか、または外部抵抗を介してプログラムすることができま す。FREQをGNDに接続すると350kHz が選択され、FREQを INTVCC に接続すると535kHz が選択されます。FREQとGND の間に抵抗を接続することにより、周波数を50kHz ∼ 900kHz に設定することができます （図 10を参照）。 LTC3899にはフェーズロック・ループ （PLL）が備わっており、 PLLIN/MODEピンに接続された外部クロック信号源に内部 発振器を同期させることができます。LTC3899の位相検出 器が （内部ローパス・フィルタを介して）VCO 入力の電圧を 調節してコントローラ1の外付けトップ MOSFET（およびコ ントローラ3の外付けボトムMOSFET）のターンオンを同期 信号の立ち上がりエッジに揃えます。こうして、コントロー ラ2の外付けトップ MOSFETのターンオンは、外部クロック・ ソースの立ち上がりエッジに対して180 位相がずれます。 外部クロックが与えられる前に、VCO 入力の電圧はFREQ ピンによって設定される動作周波数にプリバイアスされま す。外 部クロックの周波 数の近くに予めバイアスしておく と、PLLループは、外部クロックの立ち上がりエッジをTG1 の立ち上がりエッジに同期させるのに、VCO 入力をわずか に変化させるだけで済みます。ループ・フィルタを予めバイ アスする能力により、PLLは望みの周波数から大きく外れる ことなく短時間でロックインすることができます。 LTC3899のフェーズロック・ループの標準的なキャプチャ・ レンジは 約 55kHz ∼ 1MHzで、75kHz ∼ 850kHz が 保 証 さ れています。つまり、LTC3899のPLLは、周 波 数 75kHz ∼ 850kHzの外部クロック信号源にロックすることが保証され ています。 PLLIN/MODEピンの入力クロックしきい値は標 準で1.6V （立ち上がり）および 1.1V（立ち下がり）です。外部クロック 信号源の振幅は、グランド （0V）から最小 2.5Vまでを推奨し ます。 VIN > VOUT の場合の昇圧コントローラの動作 昇圧チャネルへの入力電圧が上昇して安定化されたVOUT 電 圧を上回ると、コントローラが、モード、インダクタ電流、およ び VIN 電圧に応じて異なった動作をすることがあります。強制 連続モードでは、VIN が VOUT を超えると、ループが働いてトッ プ MOSFETを連続的にオン状態に保ちます。内部チャージポ ンプはBOOST3ピンから昇圧コンデンサに電流を供給し、十 分に高いTG 電圧を維持します。LTC3899は内部スイッチを 使用し、外付けブートストラップ・ダイオードを必要としないた め、チャージポンプはわずかな漏れ電流（基板の漏れ電流な ど） に打ち勝つだけで済みます。 パルス・スキップ・モードでは、VIN が安定化 VOUT 電圧の 0% ∼ 10%であれば、インダクタ電流が設定されたILIM 電流 の約 3%を超えるとTG3 がオンします。この同じVIN の範囲で デバイスが Burst Mode 動作に設定された場合、デバイスが起 動状態である （降圧チャネルのいずれかが起動状態で、スイッ チングしている）間、同じしきい値電流で TG3 がオンになりま す。このVIN の範囲で両方の降圧チャネルがスリープ状態ま たはシャットダウン状態の場合、インダクタ電流にかかわらず TG3はオフのままになります。 VIN が安定化 VOUT 電圧よりも10% 高くなると、どのモード であっても、コントローラはインダクタ電流に関係なくTG3を オンします。ただし、Burst Mode 動作では、デバイス全体がス リープ状態の場合（2つの降圧チャネルもスリープ状態または シャットダウン状態の場合）、内部チャージポンプはオフにな ります。チャージポンプがオフすると、昇圧コンデンサの放電 を阻止するものがなくなるので、上側 MOSFETを完全にオン 状態に保つのに必要なTG 電圧が不足します。チャージポン プは、デバイスが起動すると再びオンになり、降圧チャネルの いずれかがアクティブにスイッチングしている間、オンのままに なります。 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 17 LTC3899 動作 （機能図を参照） SENSEピンの低い同相電圧での昇圧コントローラ 昇圧コントローラの電流コンパレータは、SENSE3 ピンから 直接給電され、2.2Vの低電圧で動作できます。この電圧はデ バイスのVBIAS UVLOよりも低いため、標準的応用例の図 12 の回路に示すように、VBIAS を昇圧コントローラの出力に接続 することができます。これによって昇圧コントローラは、出力電 圧レギュレーションを維持しながら、2.2Vまで低下する入力 電圧トランジェントを処理できます。SENSE3+ が 2.0V 未満に 低下した場合、スイッチングが停止し、SS3 が L に引き下げ られます。SENSE3+ が再び上昇して2.2Vを超えると、SS3ピン が解放され、新しいソフトスタート・シーケンスを開始します。 + 降圧コントローラの出力過電圧保護 2つの降圧チャネルは過電圧コンパレータを備えており、こ れによって過渡的なオーバーシュートや、出力に過電圧が生 じる可能性がある他のより深刻な状態からデバイスを保護し ます。VFB1,2 ピンの電圧が 0.800Vのレギュレーション点より 10%を超えて高くなると、トップ MOSFETはオフになり、ボト ムMOSFETはオンになって、過電圧状態が解消されるまでこ の状態が続きます。 降圧コントローラのフォールドバック電流 降圧出力電圧が公称レベルの70% 未満に低下すると、 フォー ルドバック電流制限回路が作動し、過電流状態または短絡 状態の程度に比例してピーク電流制限値が次第に低下しま す。フォールドバック電流制限は、 （VFB1,2 の電圧が TRACK/ SS1、 2の電圧に追従している限り） ソフトスタート期間中はディ スエーブルされます。昇圧チャネルの場合、フォールドバック 電流制限はありません。 3899f 18 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 アプリケーション情報 最初のページの 「標準的応用例」 はLTC3899の基本的なアプ リケーション回路です。LTC3899はDCR（インダクタの抵抗） による検出または低い値の抵抗による検出のどちらかを使う ように構成することができます。2つの電流検出方式のどちら を選択するかは、主として設計上、コスト、消費電力、精度の どれを採るかで決まります。DCRによる検出は高価な電流検 出抵抗を省くことができ、特に大電流のアプリケーションで電 力効率が高いので普及しつつあります。ただし、電流検出抵 抗からは、コントローラの最も正確な電流制限値が得られま す。他の外付け部品の選択は負荷条件に基づいて行い、 （もし RSENSE が使われていれば）RSENSEとインダクタ値の選択から 始めます。次に、パワー MOSFETとショットキ・ダイオードを選 択します。最後に、入力と出力のコンデンサを選択します。 検出ラインに共通するフィルタ部品はLTC3899の近くに配置 し、検出ラインは電流検出素子の下の4 端子接続点まで互い に近づけて配線します （図 1を参照）。他の場所で電流を検出 すると、寄生インダクタンスと容量が電流検出素子に実質的 に追加され、検出端子の情報が劣化して、電流制限の設定 値が予測不能になることがあります。DCRによる検出を使用 する場合（図 2b）、R1をスイッチング・ノードの近くに配置して、 敏感な小信号ノードへノイズが結合するのを防ぎます。 TO SENSE FILTER NEXT TO THE CONTROLLER CURRENT FLOW SENSE+ ピンとSENSE– ピン INDUCTOR OR RSENSE SENSE ピンとSENSE ピンは、 電流コンパレータへの入力です。 + – 降圧コントローラ （SENSE1+/SENSE1–、SENSE2+/SENSE2–） ： これらのピンの同相電圧範囲は0V ∼ 65V（絶対最大値） であ り、LTC3899は降圧出力電圧を （許容差とトランジェント変動 のマージンをもたせて）公称 60Vまで安定化することができま す。SENSE+ ピンは全同相範囲にわたって高インピーダンスな ので、流れる電流は多くても 1μAです。このように高インピー ダンスなので、電流コンパレータをインダクタのDCRによる検 出に使うことができます。SENSE– ピンのインピーダンスは同 相電圧に応じて変化します。 SENSE–の電圧がINTVCC – 0.5V より低いと、1μA 未満のわずかな電流がこのピンから流れ出 します。SENSE– の電圧が INTVCC ＋0.5Vより高いと、より大 量の電流（約 700μA）がこのピンに流れ込みます。INTVCC – 0.5VとINTVCC ＋0.5Vの間では、電流は小電流からもっと大 きな電流に遷移します。 昇圧コントローラ （SENSE3+/SENSE3–） ：これらのピンの同 相入力範囲は2.2V ∼ 60Vであり、昇圧コンバータはこの全 範囲の入力から動作できます。SENSE3+ ピンも電流コンパ レータに電力を供給し、このピンには通常動作時（シャットダ ウン状態でも、Burst Mode 動作でのスリープ状態でもないと き）に約 170μAの電流が流れます。SENSE3– ピンには、1μA 未満の小さなバイアス電流が流れ込みます。SENSE3– ピンは このように高インピーダンスなので、電流コンパレータをイン ダクタのDCRによる検出に使うことができます。 3899 F03 図 1. インダクタまたは検出抵抗を使った検出ラインの配置 値の小さな抵抗による電流検出 ディスクリート抵抗を使用した標準的な検出回路を図 2aに示 します。RSENSE は必要な出力電流に基づいて選択します。 電流コンパレータは、75mVの最大しきい値 VSENSE（MAX）を 持ちます。電流コンパレータのしきい値電圧によってインダク タ電流のピーク値が設定され、このピーク値からピーク・トゥ・ ピーク・リップル電流 ∆IL の半分を差し引いた値に等しい最大 平均出力電流 IMAX が得られます。検出抵抗の値を計算する には次式を使用します。 RSENSE = VSENSE(MAX) ∆I IMAX + L 2 非常に低いドロップアウト電圧で降圧コントローラを使用す ると、50% 以上のデューティ・ファクタで動作中の降圧レギュ レータの安定性基準に適合するのに必要な内部補償のた め、最大出力電流レベルが低下します。動作デューティ・ファ クタに依存するピーク・インダクタ電流のこの減少を推定する ための特性曲線が 「標準的性能特性」 のセクションに示してあ ります。 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 19 LTC3899 アプリケーション情報 VIN1,2 (VOUT3) BOOST TG LTC3899 RSENSE SW VOUT1,2 (VIN3) BG SENSE1,2+ (SENSE3–) CAP PLACED NEAR SENSE PINS SENSE1,2– (SENSE3+) GND 3899 F04a （2a）電流検出に抵抗を使用 VIN1,2 (VOUT3) BOOST INDUCTOR TG LTC3899 L SW DCR VOUT1,2 (VIN3) 大電流インダクタでは1mΩより小さいことがあります。このよ うなインダクタを必要とする大電流アプリケーションでは、セ ンス抵抗による電力損失はインダクタDCRによる検出に比べ ると数ポイントの効率低下になると考えられます。 外部の （R1||R2）• C1の時定数が正確にL/DCRの時定数に 等しくなるように選択すると、外付けコンデンサ両端の電圧降 下はインダクタのDCR 両端の電圧降下にR2/（R1＋R2)を掛 けたものに等しくなります。R2は、目標とする検出抵抗値より もDCR が大きいアプリケーションの検出端子両端の電圧を スケール調整します。外部フィルタ部品を適切な大きさにする には、インダクタのDCR を知る必要があります。インダクタの DCRは良質のRLCメーターを使って測定することができます が、DCRの許容誤差は常に同じではなく、温度によって変化 します。詳細については、メーカーのデータシートを参照して ください。 「インダクタの値の計算」 のセクションのインダクタ・リップル 電流値を使用すると、目標とする検出抵抗値は次のようにな ります。 BG SENSE1,2+ (SENSE3–) SENSE1,2– (SENSE3+) RSENSE(EQUIV) = R1 C1* R2 GND *PLACE C1 NEAR SENSE PINS (R1||R2) • C1 = L/DCR RSENSE(EQ) = DCR(R2/(R1+R2)) 3899 F04b （2b）電流検出にインダクタの DCRを使用 図 2. 電流検出方法 インダクタの DCR による検出 高負荷電流で最大限の効率を必要とするアプリケーションに 対して、LTC3899は、図 2bに示すようにインダクタのDCR 両 端の電圧降下を検出することができます。インダクタのDCRと は、銅巻線のDC 抵抗の小さな値を表し、最近の値の小さい VSENSE(MAX) ∆I IMAX + L 2 アプリケーションが全動作温度範囲にわたって確実に最大負 荷電流を供給するようにするには、LTC3899の最大電流検出 しきい値（VSENSE（MAX）） の最小値が 65mVになるように注意 してRSENSE（EQUIV）を決定します。 次に、 インダクタのDCRを決定します。与えられている場合は、 通常 20 Cで与えられているメーカーの最大値を使います。約 0.4%/ Cの銅の温度係数を考慮して、この値を増加させます。 （TL（MAX）） の控えめな値は100 Cです。 インダクタの最大 DCRを必要なセンス抵抗値（RD） に合わせ てスケール調整するには、次の分圧器の比を使います。 RD = RSENSE(EQUIV) DCRMAX at TL(MAX) 3899f 20 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 アプリケーション情報 C1は通常、0.1µF ∼ 0.47µFの範囲に入るように選択します。 これにより、R1||R2は約 2kに強制されるので、SENSE+ ピンの 1μAの電流によって生じるであろう誤差が減少します。 等価抵抗 R1||R2は対象温度のインダクタンスと最大 DCRに 従って次のようにスケール調整されます。 L R1R2 = (DCR at 20°C)•C1 R1R2 R1•RD R1= ; R2 = R 1−RD D ∆IL = R1での最大電力損失はデューティ・サイクルと関係があり、連 続モード時に最大入力電圧で発生します （次式）。 ( VIN(MAX) − VOUT ) • VOUT R1 昇圧コントローラの場合、R1での最大電力損失は、 VIN = 1/2 • VOUT での連続モードで発生します （次式）。 PLOSS R1= ∆IL = 1 ( f )(L ) V VOUT 1− OUT VIN 昇圧コントローラの場合、VOUT が高くなると∆IL が増加します （次式）。 検出抵抗の値は、次のようになります。 PLOSS R1= インダクタの値は、 リップル電流に直接影響を与えます。インダ クタのリップル電流 ∆IL は、インダクタンスまたは周波数が高く なると減少します。降圧コントローラの場合、VIN が高くなると ∆IL が増加します （次式）。 ( VOUT(MAX) − VIN ) • VIN R1 R1の電力定格がこの値より大きいことを確認します。軽負荷 時に高い効率が必要な場合、DCR 検出と検出抵抗のどちら を使用するかを決定するときに、この電力損失を検討します。 軽負荷での電力損失は、R1により余分なスイッチング損失が 生じるため、検出抵抗の場合よりDCRネットワークの方がわ ずかに大きくなることがあります。ただし、DCRによる検出で は検出抵抗が取り除かれるので、導通損失が減少し、重負荷 時の効率が高くなります。ピーク効率はどちらの方法でもほぼ 同じです。 インダクタ値の計算 動作周波数が高いほど小さい値のインダクタとコンデンサを 使用できるという意味で、動作周波数とインダクタの選択に は相関関係があります。では、なぜ誰もが大きな値の部品を 使用した低周波数動作を選ぶのでしょうか。答えは効率で す。MOSFETのスイッチング損失とゲート電荷損失のために、 一般に周波数が高いほど効率が低下します。この基本的なト レードオフに加えて、リップル電流と低電流動作に対するイン ダクタ値の影響も考慮しなければなりません。 1 V VIN 1− IN ( f )(L ) VOUT 大きな値の∆IL を受け入れれば、低いインダクタンスを使用で きますが、出力電圧リップルが高くなりコア損失が大きくなり ます。リップル電流を設定するための妥当な出発点は、∆IL = 0.3（IMAX） です。最大 ∆IL は、降圧の場合、最大入力電圧で 発生し、昇圧の場合、VIN = 1/2 • VOUT で発生します。 インダクタの値は、2 次的な影響も与えます。必要な平均イン ダクタ電流が低下した結果、ピーク電流が、RSENSE によって 決定される電流制限の25%（昇圧の場合は30%）を下回る と、Burst Mode 動作への移行が始まります。インダクタ値を低 くすると （∆IL を高くすると）、相対的に低い負荷電流で Burst Mode 動作に移行するので、低電流動作の相対的に上の範囲 の効率が低下する可能性があります。Burst Mode 動作では、 インダクタンス値が小さくなるとバースト周波数が低下します。 インダクタのコアの選択 Lの値が求まったら、インダクタの種類を選択する必要があ ります。高効率コンバータは、通常、低価格の鉄粉コアに見 られるコア損失を許容できないので、より高価なフェライト またはモリパーマロイのコアを使わざるをえません。一定 のインダクタの値に対して、実際のコア損失はコア・サイズ には依存しませんが、選択したインダクタンス値に大きく依 存します。インダクタンスが大きくなると、コア損失は減少 します。インダクタンスを大きくするには、ワイヤの巻数を 増やす必要があるため、銅損失は残念ながら増加します。 フェライトを使用した設計ではコア損失がきわめて小さく、高 いスイッチング周波数に適しているため、設計目標を飽和の 防止と銅損失に集中することができます。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、 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 21 LTC3899 アプリケーション情報 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 プル電流が急激に増加し、そのため出力電圧リップルも増加 します。コアを飽和させないでください。 パワー MOSFETとショットキ・ダイオード （オプション） の選択 LTC3899では、コントローラごとに2つの 外 付 けパワー MOSFETを選択する必要があります。1つは上側スイッチの NチャネルMOSFET（降圧の場合はメイン・スイッチ、昇圧の 場合は同期スイッチ）、もう1つは下側スイッチのNチャネル MOSFET（昇圧の場合はメイン・スイッチ、降圧の場合は同期 スイッチ） です。 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。この電圧は、DRVSETピンの構成に応じて5V ∼ 10V の範囲で設定できます。そのため、ロジックレベルしきい値と 標準レベルしきい値の両方のMOSFETを、設定したDRVCC 電圧に応じてほとんどのアプリケーションで使用できます。 MOSFETのBVDSS 仕様にも十分注意してください。 ゲート駆動レベルを5V ∼ 10V（OPTI-DRIVE） の範囲で調整 するLTC3899の独自機能によって、アプリケーション回路の効 率を高精度で最適化できます。ゲートの駆動レベルを調整す る場合の最終的な決定要因はレギュレータの全入力電流で す。変更を加えて入力電流が減少すれば、効率は向上してい ます。入力電流に変化がなければ効率にも変化がありません。 パワー MOSFETの選択基準には、オン抵抗 RDS（ON）、ミラー 容量 CMILLER、入力電圧、 および最大出力電流が含まれます。 ミラー容量 CMILLER は、MOSFETのメーカーのデータシート に通常記載されているゲート電荷曲線から推定することがで きます。CMILLER は、曲線がほぼ平らな区間の水平軸に沿っ たゲート電荷の増分を、規定のVDS 電圧変化で割ったものに 等しくなります。次に、この結果に、アプリケーションで印加さ れるVDSとゲート電荷曲線で規定されているVDSとの比を掛 けます。このデバイスが連続モードで動作しているときのトッ プ MOSFETとボトムMOSFETのデューティ・サイクルは以下 の式で与えられます。 Buck Main Switch Duty Cycle = VOUT VIN Buck Sync Switch Duty Cycle = VIN − VOUT VIN Boost Main Switch Duty Cycle = VOUT − VIN VOUT Boost Sync Switch Duty Cycle = VIN VOUT 最大出力電流でのMOSFETの電力損失は、以下の式で与え られます。 PMAIN _ BUCK = ( VOUT I VIN OUT(MAX) ) (1+ δ )RDS(ON) + 2 IOUT(MAX) (VIN )2 (RDR )(CMILLER )• 2 1 1 + V (f) − V V THMIN DRVCC THMIN V −V PSYNC _ BUCK = IN OUT IOUT(MAX) VIN ( PMAIN _ BOOST = ( VOUT − VIN ) VOUT VIN2 ) (1+ δ )RDS(ON) 2 (IOUT(MAX) ) 2 • VOUT 3 IOUT(MAX) • 2 VIN (1+ δ )RDS(ON) + 1 1 + (f) − V V THMIN DRVCC THMIN 2 V PSYNC _ BOOST = IN IOUT(MAX) (1+ δ )RDS(ON) VOUT (RDR )(CMILLER ) • V ( ) ここで、δはRDS（ON）の温度依存性、RDR （約 2Ω） はMOSFET のミラーしきい値電圧での実効ドライバ抵抗です。VTHMIN は、MOSFETの最小しきい値電圧の標準値です。 3899f 22 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 アプリケーション情報 両方のMOSFETにはI2R 損失が存在します。一方、降圧コン トローラと昇圧コントローラのメインNチャネルの式には、遷 移損失に関する追加項が含まれています。この遷移損失は、 降圧の場合は高い入力電圧で、昇圧の場合は低い入力電圧 で最大になります。VIN < 20V（昇圧の場合はさらに高いVIN） では、大電流での効率は一般に大きいMOSFETを使用する と向上しますが、VIN > 20V（昇圧の場合はさらに低いVIN） では遷移損失が急激に増加し、RDS（ON）が大きくCMILLER が 小さいMOSFETを使用した方が実際には効率が高くなる点 に達します。降圧コントローラの場合、同期 MOSFETの損失 は、上側スイッチのデューティ・ファクタが低く入力電圧が高 い場合、または同期スイッチが周期の100% 近くオンになる短 絡時に最も大きくなります。 一般的に、 MOSFETの （1＋δ） の項は、正規化されたRDS（ON） と温度の関係を示す曲線の形式で与えられますが、低電圧の MOSFETの場合は、近似値としてδ = 0.005/ Cを使用するこ とができます。 同期 MOSFETの両端に配置されているオプションのショット キ・ダイオードは、2つのパワー MOSFETのそれぞれの導通 期間の間隙に生じるデッドタイム中に導通します。これによっ て、同期 MOSFETのボディ・ダイオードがデッドタイム中にオン 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。 逆回復時間により、VIN が高いときに効率が最大 3% 低下す ることがあります。1A ∼ 3Aのショットキは平均電流が比較的 小さいので、両方の動作領域にとって一般に妥当な選択とい えます。これより大きなダイオードは接合容量が大きいため、 遷移損失が増加します。 昇圧コンバータの CIN、COUT の選択 昇圧コンバータの入力リップル電流は連続しているので、 （出 力リップル電流と比較して）相対的に低くなります。昇圧コン バータの入力コンデンサCIN の電圧定格は、ゆとりを持って 最大入力電圧を超えるようにします。セラミック・コンデンサは 過電圧状態には比較的耐えることができますが、アルミ電解 コンデンサはそうではありません。入力コンデンサに過度のス トレスを与える可能性のある過電圧トランジェントに関して、 入力電圧の特性を必ず評価してください。 CIN の値はソース・インピーダンスの関数で、一般に、ソース・ インピーダンスが高いほど必要な入力容量が大きくなります。 必要な入力容量の大きさはデューティ・サイクルによっても大 きく影響されます。高いデューティ・サイクルで動作する高出力 電流アプリケーションは、DC 電流とリップル電流の両方の点 で、入力電源に大きな負担を負わせることがあります。 昇圧コンバータでは出力電流が不連続なので、COUT は出力 電圧リップルを減少させることができなければなりません。与 えられた出力リップル電圧に対する適切なコンデンサを選択 するには、ESR（等価直列抵抗） とバルク容量の影響について 検討する必要があります。バルク容量の充放電による定常リッ プルは次式で与えられます。 Ripple = ( IOUT(MAX) • VOUT − VIN(MIN) COUT • VOUT • f )V ここで、COUT は出力フィルタ・コンデンサです。 ESR 両端の電圧降下による定常リップルは次式で与えられ ます。 ∆VESR = IL（MAX）• ESR ESRおよび RMS 電流処理の要件を満たすために、複数のコ ンデンサを並列に配置する必要がある場合があります。乾式 タンタル、特殊ポリマー、アルミ電解およびセラミックの各コン デンサは、全て表面実装パッケージで入手できます。セラミッ ク・コンデンサは優れた低 ESR 特性を備えていますが、電圧 係数が高いことがあります。現在では、低 ESRで高リップル電 流定格のコンデンサを利用することができます （OS-CONや POSCAPなど）。 降圧コントローラの CIN、COUT の選択 2フェーズ・アーキテクチャと、入力回路（バッテリ/ヒューズ/コ ンデンサ） を流れるワーストケースRMS 電流へのこのアーキ テクチャの影響によって、2つの降圧コントローラのCIN の選 択が簡単になります。コンデンサのRMS 電流の最悪条件は、 片方のコントローラだけが動作しているときです。最大 RMS コンデンサ電流の条件を求めるには、VOUTとIOUT の積が最 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 23 LTC3899 アプリケーション情報 大になる方のコントローラを式 1で使用する必要があります。 他方のコントローラから供給される出力電流を増やすと、実 際には入力のRMSリップル電流がこの最大値から減少しま す。逆位相方式では、1フェーズの電源ソリューションと比較 すると、入力コンデンサのRMSリップル電流が一般に30% ∼ 70%ほど減少します。 連続モードでは、トップ MOSFETのソース電流はデューティ・ サイクルが VOUT/VIN の方形波になります。大きな電圧トラン ジェントを防止するには、1チャネルの最大 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。 CIN Required IRMS ≈ 1/2 IMAX ( VOUT ) ( VIN − VOUT ) VIN （1） この式はVIN = 2VOUT のときに最大値になります。ここで、 IRMS = IOUT/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。コンデンサ・メーカーが定めるリップル電 流定格は、多くの場合、わずか 2000 時間の動作寿命に基づ いていることに注意が必要です。このため、コンデンサをさら にディレーティングする、つまり要件よりも高い温度定格のコ ンデンサを選択するようにしてください。設計でのサイズまた は高さの要件に適合させるため、複数のコンデンサを並列に 接続できます。LTC3899は動作周波数が高いため、CIN にセラ ミック・コンデンサを使用することもできます。疑問点について は、必ずメーカーに問い合わせてください。 LTC3899の2フェーズ動作の利点は、電力の大きい方のコン トローラに対して式1を使用し、次に両方のコントローラのチャ ネルが同時にオンするとき生じると思われる損失を計算する ことによって推測することができます。両方のコントローラが 動作しているときは、入力コンデンサのESRを流れる電流パ ルスのオーバーラップが減るため、総 RMS 電力損失が減少し ます。これが、デュアル・コントローラの設計では、ワーストケー スのコントローラについて上式で計算した入力コンデンサの 要件で十分である理由です。さらに、2フェーズ・システムでは ピーク電流が減少するため、入力保護ヒューズの抵抗、バッ テリ抵抗、および PC 基板のトレース抵抗による各損失も減少 します。マルチフェーズ設計の総合的なメリットが全て得られ るのは、効率のテストに電源 / バッテリのソース・インピーダン スが含まれている場合だけです。トップ MOSFETのドレイン は互いに1cm 以内に配置し、CIN を共有させます。ドレインと CIN を離すと、VIN に望ましくない電圧共振や電流共振が生じ る可能性があります。 小さな （0.1μF ∼ 1μF） バイパス・コンデンサをLTC3899の近く に配置し、VBIAS ピンとグランドの間に挿入することも推奨し ます。CIN（C1） とVBIAS ピンの間に10Ωの抵抗を配置すると、 さらに分離することができます。 COUT は、等価直列抵抗（ESR） に基づいて選択します。一般 に、ESRの要件が満たされていれば、その容量はフィルタリン グ機能にも十分です。出力リップル （∆VOUT） は次式で近似で きます。 1 ∆VOUT ≈ ∆IL ESR + 8 • f •COUT ここで、fは動作周波数、COUT は出力容量、∆IL はインダクタ のリップル電流です。∆IL 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。 降圧出力電圧の設定 LTC3899の降圧コントローラの出力電圧は、 図 3に示されてい るように、出力に注意深く配置した外付け帰還抵抗分割器に よって設定されます。安定化出力電圧は次式で求められます。 R VOUT = 0.8V 1+ B RA 周波数応答を改善するには、フィードフォワード・コンデンサ （CFF） を使うことができます。VFB ラインは、インダクタや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。 VOUT LTC3899 RB CFF VFB RA 3899 F05 図 3. 降圧出力電圧の設定 3899f 24 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 アプリケーション情報 昇圧出力電圧の設定（VPRG3ピン） 昇圧コントローラの出力電圧は、VPRG3ピンを制御すること により、外付け帰還抵抗分割器で設定するか、10Vまたは 12Vの固定出力に設定することができます。 VPRG3をフロート状態にすると、昇圧出力電圧は、図 4aに示 すように、出力に配置した外付け帰還抵抗分割器によって設 定できます。安定化出力電圧は次式で求められます。 R VOUT(BOOST) = 1.2V 1+ B RA VPRG3をINTVCC またはGNDに接続すると、昇圧コントロー ラは固定出力電圧モードに設定されます。このモードでVFB3 ピンを使用して出力電圧を検出する方法を図 4bに示します。 VPRG3をINTVCC に設定すると昇圧出力は12Vに設定され、 VPRG3をGNDに接続すると昇圧出力は10Vに設定されます。 RUNピンを解放すると、150nAの小さい内部電流がそのピン をプルアップし、そのコントローラをイネーブルします。湿気ま たはその他の基板の小さい漏れ電流によってRUNピンの電 圧が引き下げられるため、RUNピンを外部でプルアップする か、ロジックによって直接駆動することを推奨します。各 RUN ピンは最大 65V（絶対最大定格） の電圧に耐えることができる ため、1つ以上のコントローラをシャットダウンせずに連続的 にイネーブルする常時オンのアプリケーションでは、都合のよ いことにRUNピンをVBIAS に接続することができます。 図 5に示すように、RUNピンをVBIAS からの外付け抵抗分 割器ネットワークの出力に接続することにより、RUNピンを UVLOとして実装することもできます。 VBIAS 1/3 LTC3899 RB RUN RA VOUT3 3899 F13 図 5. RUNピンをUVLOとして使用 LTC3899 (FLOAT) RB CFF VPRG3 VFB3 RA 3899 F06a (4a) Setting Boost Output Using External Resistors LTC3899 INTVCC/GND VPRG3 VFB3 COUT VOUT3 12V/10V 3899 F06b (4b) Setting Boost to Fixed 12V/10V Output 図 4. CH3 の出力電圧の設定 RUNピン LTC3899のイネーブルには、RUN1ピン、RUN2ピン、および RUN3ピンを使用します。RUNピンの立ち上がりしきい値は 1.275Vで、75mVのヒステリシスがあります。RUNピンの電 圧が 1.2Vより下がると、そのチャネルのメイン制御ループが シャットダウンします。3つのRUNピン全ての電圧を0.7Vより 下げると、コントローラと、DRVCC および INTVCC LDOを含 むほとんどの内部回路がディスエーブルされます。この状態で は、LTC3899にはわずか 3.6μAの静止電流しか流れません。 UVLOの立ち上がりしきい値と立ち下がりしきい値は、RUN ピンのしきい値とプルアップ電流を使用して次のように計算し ます。 R VUVLO(RISING) = 1.275V 1+ B – 150nA •RB RA R VUVLO(FALLING) = 1.20V 1+ B – 150nA •RB RA トラッキングとソフトスタート （TRACK/SS1ピン、TRACK/SS2ピン、SS3ピン） 各 VOUT の 起 動 は、TRACK/SSピン （ チャネル1の 場 合 は TRACK/SS1、チャネル2の場合はTRACK/SS2、チャネル3の 場合はSS3） の電圧によって制御されます。TRACK/SSピンの 電圧が 0.8Vの内部リファレンス （昇圧チャネルの場合は1.2V のリファレンス） より低いと、LTC3899はVFB ピンの電圧を内 部リファレンスではなくTRACK/SSピンの電圧に安定化しま す。TRACK/SSピンを使って、外部ソフトスタート機能を設定 するか、またはVOUT が起動時に別の電源をトラッキングする ようにできます。 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 25 LTC3899 アプリケーション情報 図 6に示すように、ソフトスタートは単にコンデンサをTRACK/ SSピンからグランドに接続することによってイネーブルされま す。内部 10μA 電流源がこのコンデンサを充電して、TRACK/ SSピンに直線的なランプ電圧を発生させます。LTC3899は帰 還電圧を （したがってVOUT も）TRACK/SSピンの電圧に従っ て制御するので、VOUT は滑らかに0V（昇圧の場合はVIN） か ら安定化された最終値まで上昇することができます。全ソフト スタート時間はおおよそ次のようになります。 0.8V 10µA 1.2V t SS _ BOOST = CSS • 10µA LTC3899 TRACK/SS CSS GND 3899 F07 図 6. TRACK/SSピンを使ったソフトスタートの設定 VX(MASTER) R +R TRACKB VX RA = • TRACKA VOUT R TRACKA R A +RB 同時トラッキング （起動する間 VOUT = VX） の場合、次のよう になります。 VOUT(SLAVE) TIME 3889 F08a (7a) Coincident Tracking VX(MASTER) OUTPUT (VOUT) 代わりに、図 7aと図 7bに概念的に示されているように2つの 降圧コントローラのTRACK/SS1ピンとTRACK/SS2ピンを 使って、起動時に2つ （以上） の電源をトラッキングすることが できます。このためには、図 8に示すように、マスタ電源（VX） と スレーブ電源（VOUT）のTRACK/SSピンの間に抵抗分割器 を接続します。起動中、VOUT は抵抗分割器によって次のよう に設定された比に従ってVX をトラッキングします。 OUTPUT (VOUT) t SS _ BUCK = CSS • VOUT(SLAVE) RA = RTRACKA TIME RB = RTRACKB 3899 F08b (7b) Ratiometric Tracking DRVCC とINTVCC のレギュレータ （OPTI-DRIVE） LTC3899には異なる2つのPチャネル低ドロップアウト・リニ ア・レギュレータ （LDO）が内蔵されており、EXTVCC ピンと DRVSETピンの接続状態に応じて、VBIAS 電源ピンまたは EXTVCCピンのどちらかからDRVCCピンに電力を供給します。 3つ目のPチャネルLDOは、DRVCC ピンからINTVCC ピンに 電力を供給します。 DRVCCはゲート・ドライバに電力を供給し、 INTVCC はLTC3899の内部回路のほとんどに電力を供給しま す。VBIAS LDOとEXTVCC LDOは、DRVSETピンの設定に 応じて、DRVCC を5V ∼ 10Vの範囲で安定化します。これらの 各 LDOは50mA 以上のピーク電流を供給可能であり、4.7μF 以上のセラミック・コンデンサでグランドにバイパスする必要 があります。MOSFETゲート・ドライバが必要とする大きなトラ 図 7. 出力電圧トラッキングの 2つの異なるモード VOUT RB VFB1,2 RA VX LTC3899 RTRACKB TRACK/SS1,2 RTRACKA 3899 F09 図 8. TRACK/SSピンを使ったトラッキング 3899f 26 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 アプリケーション情報 ンジェント電流を供給し、チャネル間の相互作用を防ぐため、 十分なバイパスが必要です。INTVCC 電源は、 0.1μFのセラミッ ク・コンデンサを使用してバイパスする必要があります。 DRVSETピンは、DRVCC 電源電圧を設定することに加えて、 DRVCC、UVLO、およびEXTVCC の切り替えしきい値電圧も 設定します。DRVSETピンの各構成と、それらの構成に伴う 電圧設定を表 1にまとめています。DRVSETピンをINTVCC に接 続するとDRVCC が 10Vに設 定され、より高いUVLO/ EXTVCCしきい値が選択されます。DRVSETピンをGNDに接 続するとDRVCC が 6Vに設定され、より低いUVLO/EXTVCC しきい値が選択されます。50k ∼ 100kの抵抗をDRVSETと GNDの間に配置することによって、図 9に示すように、DRVCC の電圧を5V ∼ 10Vの範囲で設定できます。DRVSETに抵抗 を接続すると、より低いUVLO/EXTVCCしきい値が選択され ます。 表1 DRVSETピン DRVCC の 電圧 0V 6V DRVCC UVLOの 立ち上がり/ EXTVCC の 立ち下がりしきい値 切り替えしきい値 4.0V / 3.8V 4.7V INTVCC 10V 7.5V / 6.7V 7.7V Resistor to GND 50k to 100k 5V to 10V 4.0V / 3.8V 4.7V 11 DRVCC VOLTAGE (V) 10 9 8 7 6 5 4 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 DRVSET PIN RESISTOR (kΩ) 3899 F10 図 9. DRVCC 電圧とDRVSETピンの抵抗値の関係 大きなMOSFET が高い周波数で駆動される高入力電圧の アプリケーションでは、LTC3899の最大接合部温度定格を 超える恐れがあります。DRVCC 電流は、ゲート充電電流が中 心となるので、VBIAS LDOまたはEXTVCC LDOのどちらで 供給してもかまいません。EXTVCC ピンの電圧が切り替えし きい値（前述したように、DRVSETピンによって4.7Vまたは 7.7Vに設定されます） よりも低くなると、VBIAS LDO がイネー ブルされます。この場合のデバイスの電力損失は最大となり、 VBIAS • IDRVCC に等しくなります。 「 効率に関する検討事項」 のセクションで説明されているように、ゲート充電電流は動作 周波数に依存します。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、 QFN パッケージのLTC3899を使用し、DRVCC を6Vに設定す ると、DRVCC 電流は、70 Cの周囲温度でEXTVCC 電源を使 用しない場合、次に示すように、40Vの電源では45mA 未満 に制限されます。 TJ = 70°C＋ （45mA） （40V – 6V） （34°C/W）= 125°C 最大接合部温度を超えないようにするには、最大 VBIAS での 強制連続モード （PLLIN/MODE = INTVCC）動作時のVBIAS 電源電流をチェックする必要があります。 EXTVCC ピンに印加される電圧が切り替えしきい値を超える と、VBIAS LDO がオフしてEXTVCC LDO がイネーブルされま す。EXTVCC に与えられる電圧が、切り替えしきい値からコン パレータのヒステリシスを引いた値よりも上に保たれる限り、 EXTVCC LDOはオンしたままです。EXTVCC LDOはDRVCC の電圧をDRVSETピンで設定された電圧に安定化しようとす るので、EXTVCC がこの電圧より低い間はLDO がドロップア ウト状態になり、DRVCC の電圧はほぼ EXTVCC に等しくなり ます。EXTVCC が設定された電圧より高く、絶対最大定格の 14Vを超えないとき、DRVCC は設定された電圧に安定化され ます。 EXTVCC LDOを使うと、通常動作時には、MOSFETドライバ とコントロールの電力をLTC3899のスイッチング・レギュレー タの1つの出力 （4.7V/7.7V ≤ VOUT ≤ 14V） から得ることがで き、出力が安定化状態から外れると （例えば、起動時や短絡 時）、VBIAS LDO から得ることができます。EXTVCC LDOを 通して規定値以上の電流が必要な場合は、EXTVCC ピンと DRVCC ピンの間に外付けのショットキ・ダイオードを追加する ことができます。この場合、10Vを超える電圧をEXTVCC に印 加しないでください。また、EXTVCC ≤ VBIAS であることを確 認してください。 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 27 LTC3899 アプリケーション情報 ドライバ電流および制御電流に起因するVIN 電流は、 （デュー ティ・サイクル） （スイ / ッチャの効率） に比例するため、出力から DRVCC に電力を供給すれば効率と熱特性を大幅に改善でき ます。 レギュレータ出力が 5V ∼ 14Vの場合、これはEXTVCC ピン を直接 VOUT に接続することを意味します。EXTVCC ピンを 8.5V 電源に接続すると、前の例の接合部温度は125 C から 次の値まで下がります。 TJ = 70°C＋ （45mA） （8.5V – 6V） （34°C/W）= 74°C ただし、3.3Vなど他の低電圧出力の場合、出力からDRVCC の電力を得るには追加回路が必要です。 以下にEXTVCC の4つの可能な接続方法を示します。 1. EXTVCC をグランドに接 続します。こうすると、内 部の VBIAS レギュレータからDRVCC に電力が供給されるため、 入力電圧が高いときにLTC3899の電力損失が増加します。 2. EXTVCC を、いずれかの降圧レギュレータの出力に直接接 続します。これは5V ∼ 14Vのレギュレータでは通常の接 続であり、効率が最も高くなります。 3. EXTVCC を外部電源に接続します。5 ∼ 14Vの外部電源 を利用できる場合、MOSFETゲート・ドライブの要件に適 合していれば、これを使用してEXTVCC に電力を供給する ことができます。必ず EXTVCC < VBIASとなるようにします。 4. EXTVCC を、いずれかの降圧レギュレータの出力から得ら れる昇圧ネットワークに接続します。3.3Vレギュレータなど の低電圧レギュレータでは、4.7V/7.7V 以上に昇圧した出 力から得られる電圧にEXTVCC を接続すれば効率が改善 されます。 のコンデンサCB はDRVCC からこの内部スイッチを介して充 電されます。上側のMOSFET をオンするとき、ドライバはそ のMOSFET のゲート-ソース間にCB 電圧を印加します。こ れによってこのトップ MOSFETスイッチが導通し、オンしま す。スイッチ・ノード電圧 SWはVIN まで上昇し、BOOSTピン の電圧もこれに追従します。 トップ MOSFET がオンしていると き、BOOST 電圧は入力電源より高くなります。VBOOST = VIN ＋VDRVCC（ 昇 圧コントローラの場 合はVBOOST = VOUT ＋ VDRVCC）昇圧コンデンサCB はトップ MOSFETの全入力容量 の100 倍の値が必要です。 フォルト状態：降圧電流制限と電流フォールドバック LTC3899は、降圧チャネルに、出力がグランドに短絡したとき に負荷電流を制限するのに役立つ電流フォールドバック機 能を備えています。降圧出力電圧が公称出力レベルの70%よ り低くなると、最大検出電圧は、最大値として選択した値の 100% から40%まで次第に低下します。デューティ・サイクルが 非常に低いときの短絡状態では、降圧チャネルは短絡電流を 制限するためにサイクル・スキップを開始します。この状況で は下側のMOSFET が大半の電力を消費しますが、通常動作 時よりも少なくなります。短絡時のリップル電流は、次式のよう に、LTC3899の最小オン時間 tON（MIN） （約 80ns）、入力電圧 およびインダクタ値によって決まります。 V ∆IL(SC) = tON(MIN) IN L この結果生じる平均短絡電流は次のとおりです。 1 ISC = 40% •ILIM(MAX) − ∆IL(SC) 2 フォルト状態：降圧コントローラの過電圧保護（クローバ） トップ MOSFETドライバの電源（CB） BOOSTピンに接続された外部ブートストラップ・コンデン サCB は、トップ MOSFETにゲート駆動電圧を供給します。 LTC3899は、コントローラごとに、DRVCC ピンとBOOSTピン の間に内部スイッチを備えています。これらの内部スイッチに よって、DRVCCとBOOSTの間の外付けブートストラップ・ダ イオードが不要になります。SWピンが Ｌ のとき、 「機能図」 過電圧クローバ回路は、いずれかの降圧レギュレータの出 力電圧が公称レベルより大幅に高くなると、システムの入 力ヒューズを溶 断するよう設 計されています。コントロー ラの動 作中に短 絡が発 生すると、クローバ回路によって 大量の電流が流れ、ヒューズを溶断して短絡状態の上側 MOSFET から保護します。 3899f 28 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 アプリケーション情報 コンパレータは、過電圧状態の有無について降圧出力をモ ニタします。コンパレータは、公称出力電圧より10%を超え て高いフォルトを検出します。この状態が検出されると、上側 MOSFETはオフし、下側 MOSFETはオンして、過電圧状態が 解消されるまでこの状態が続きます。過電圧状態が解消され ない限り、下側 MOSFETは引き続きオンのままです。VOUT が 安全なレベルに戻ると、自動的に通常動作に戻ります。 短絡状態の上側 MOSFETは大電流状態になり、システムの ヒューズを溶断します。スイッチング ･レギュレータは、デュー ティ・サイクルを変更して漏れ電流を吸収することにより、漏 れ電流のある上側 MOSFETを使用して正常に安定化します。 フォルト状態：過熱保護 高温度時、または （DRVCC のグランドへの短絡などの）内部 電力損失によりチップが過熱した場合は、過熱シャットダウ ン回路が LTC3899をシャットダウンします。接合部温度が約 175 Cを超えると、過熱保護回路が DRVCC LDOをディスエー ブルし、DRVCC 電 源が 急 落して、実 質 上 LTC3899 全 体を シャットダウンします。接合部温度が約 155 Cまで再度下が ると、DRVCC LDOが再度オンします。長期のオーバーストレス （TJ > 125 C） はデバイスの性能の低下や寿命の短縮のおそ れがあるので避けてください。 フェーズロック・ループと周波数同期 LTC3899は、位相周波数検出器、ローパス・フィルタおよび 電圧制御発振器 （VCO） で構成されるフェーズロック・ループ （PLL） を内蔵しています。これにより、コントローラ1のトップ MOSFETのターンオンを、PLLIN/MODEピンに加えられた外 部クロック信号の立ち上がりエッジにロックさせることができ ます。したがって、コントローラ2のトップ MOSFETのターンオ ンは、外部クロックに対して180 位相がずれます。位相検出器 はエッジに反応するデジタル・タイプで、外部発振器と内部発 振器の位相シフトをゼロ度にします。この種の位相検出器は、 外部クロックの高調波に誤ってロックすることがありません。 外部クロックの周波数が内部発振器の周波数（fOSC） より高 いと、位相検出器の出力から電流を連続的にソースし、VCO 入力を引き上げます。外部クロックの周波数が fOSCより低い と、電流を連続的にシンクし、VCO 入力を引き下げます。 外部周波数と内部周波数が等しくても位相が異なると、位 相差に相当する時間だけ電流源がオンします。VCO 入力の 電圧は、内部発振器と外部発振器の位相と周波数が等しく なるまで調整されます。安定した動作点では、位相検出器 の出力は高インピーダンスになり、内部フィルタ・コンデン サCLP が VCO 入力の電圧を保持します。 LTC3899は、周波数が LTC3899の内部 VCOの範囲（公称 55kHz ∼ 1MHz）の外部クロックにだけ同期できることに注 意してください。これは75kHz ∼ 850kHzとなることが保証 されています。外部クロック入力の （PLLIN/MODEピンの） H のしきい値は標準で1.6V、 L のしきい値は1.1Vです。 LTC3899は、2.5V 以上の電圧から0.5V 以下の電圧の間で 振幅する外部クロックに同期することが保証されています。 FREQピンを使って自走周波数を必要な同期周波数の近くに 設定することにより、高速フェーズロックを実現することができ ます。VCOの入力電圧はFREQピンによって設定される周波 数に対応した周波数にプリバイアスされます。プリバイアスさ れていると、PLLは周波数をわずかに調整するだけでフェーズ ロックと同期を実現することができます。自走周波数を外部ク ロック周波数に近くに設定することは必須ではありませんが、 近くに設定すると、PLL がロックする際に動作周波数が広い 周波数範囲を通過せずに済みます。 FREQピンを使用できるさまざまな状態を表 2にまとめます。 表2 FREQピン 0V PLLIN/MODEピン DC 電圧 周波数 350kHz INTVCC DC 電圧 535kHz GNDに抵抗を接続 DC 電圧 50kHz ～ 900kHz Any of the Above External Clock 75kHz to 850kHz Phase Locked to External Clock 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 29 LTC3899 アプリケーション情報 効率に関する検討事項 1000 スイッチング・レギュレータのパーセント表示の効率は、出 力電力を入力電力で割って100%を掛けたものに等しくな ります。個々の損失を解析して、効率を制限する要素がどれ であり、また何が変化すれば最も効率が改善されるかを判 断できる場合がよくあります。パーセント表示での効率は、 次式で表すことができます。 900 FREQUENCY (kHz) 800 700 600 500 400 300 % 効率 = 100% –（L1＋L2＋L3＋...） 200 100 0 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 FREQ PIN RESISTOR (kΩ) 3899 F11 図 10. 発振器周波数とFREQピンの抵抗値の関係 最小オン時間に関する検討事項 最小オン時間 tON（MIN）は、LTC3899 が降圧モードでトップ MOSFET（昇圧コントローラの場合はボトム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 トップ 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。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)_ BUCK < VOUT VIN (f) tON(MIN)_ BOOST < VOUT − VIN VOUT (f) 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。出力 電圧は引き続き安定化されますが、リップル電圧とリップル電 流が増加します。 LTC3899の最小オン時間は、降圧の場合で約 80ns、昇圧の 場合で約 120nsになります。ただし、降圧チャネルの場合は、 ピーク検出電圧が低下するに従って最小オン時間は約 130ns まで次第に増加します。これは、強制連続アプリケーションで リップル電流が小さく負荷が軽い場合に、特に懸念される点 です。この状況でデューティサイクルが最小オン時間の限度を 下回ると、大きなサイクル・スキップが発生する可能性があり、 それに応じて電流リップルと電圧リップルが大きくなります。 ここで、L1、L2などは入力電力に対するパーセント値で表し た個々の損失です。 回路内の電力を消費する全ての要素で損失が生じますが、 LTC3899の回路の損失の大部分は、次の4つの主な損失要 因によって生じます。1） デバイスのVBIAS 電流、2）DRVCC レ 2 ギュレータの電流、3）I R 損失、4） トップ MOSFETの遷移損 失です。 1. VBIAS 電流は 「電気的特性」 の表に記載されているDC 電 源電流であり、これにはMOSFETドライバ電流や制御電 流は含まれません。VBIAS 電流による損失は通常小さな値 です （0.1% 未満）。 2. DRVCC 電流は、MOSFETドライバ電流と制御電流の合計 です。MOSFETドライバ電流は、パワー MOSFETのゲート 容量をスイッチングすることによって流れます。MOSFETの ゲートが L から H に切り替わり、再び L に切り替わる たびに、DRVCC からグランドに一定量の電荷 dQ が移動し ます。それによって生じるdQ/dtはDRVCC から流出する電 流であり、一般に制御回路の電流よりはるかに大きくなり ます。連続モードでは、IGATECHG = （ f QT ＋QB） です。ここ で、QTとQB はトップ MOSFETとボトムMOSFETのゲート 電荷です。 出力から得られる電力源からEXTVCC を介してDRVCC に 電力を供給すると、ドライバおよび制御回路に必要なVIN 電流は、 （デューティ・サイクル）（ / 効率） を比例係数にして 減少します。例えば、20V から5V への降圧アプリケーショ ンでは、 DRVCC 電流が 10mAの場合、VIN 電流は約 2.5mA になります。これにより、 （ドライバが VIN から直接電力を供 給されている場合） 中間電流損失は、10% 以上からわずか 数パーセントに減少します。 3899f 30 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 アプリケーション情報 3. I2R 損失は、ヒューズ （使用する場合）、MOSFET、インダク タ、電流検出抵抗、入力と出力のコンデンサのESRの各 DC 抵抗から予測されます。連続モードでは、LやRSENSE に平均出力電流が流れますが、トップ MOSFETと同期 MOSFETの間でこま切れにされます。2つのMOSFETの RDS（ON）がほぼ同じ場合は、一方のMOSFETの抵抗にL の抵抗、RSENSE および ESRを加算するだけで I2R 損失を 求めることができます。例えば、各 RDS（ON）= 30mΩ、RL = 50mΩ、RSENSE = 10mΩ、および RESR = 40mΩ（入力容量 と出力容量の両方の損失の和） であれば、全抵抗は130m Ωです。この結果、5V出力の場合、出力電流が 1A から5A に増加すると損失は3% ∼ 13%、3.3V出力では4% ∼ 20% の範囲になります。外付け部品および出力電力レベルが同 じ場合、効率はVOUT の2 乗に反比例して変化します。高 性能デジタル・システムでは低出力電圧と大電流がますま す要求されているので、その相乗効果により、スイッチング・ レギュレータ・システムの損失項の重要性は倍増ではなく 4 倍増となります。 4. 遷 移 損 失 はトップ MOSFET（ 昇 圧 の 場 合 は ボトム MOSFET） にのみ適用され、しかも高入力 （昇圧の場合は 出力）電圧（通常 20V 以上） で動作している場合にのみ大 きくなります。遷移損失は次式から概算できます。 遷移損失 =（1.7）• VIN • 2 • IO（MAX）• CRSS • f 銅トレースや内部バッテリ抵抗など他の隠れた損失は、携 帯用システムではさらに5% ∼ 10%の効率低下を生じる可 能性があります。これらのシステム・レベルの損失を設計段 階で含めることが非常に重要です。内部バッテリとヒューズ の抵抗損失は、スイッチング周波数においてCIN に適切な 電荷を蓄積し、ESRを小さくすれば最小に抑えることがで きます。25W 電源には、一般にESR が最大 20mΩ ∼ 50mΩ で容量が最小 20µF ∼ 40µFのコンデンサが必要です。デッ ドタイムのショットキの導通損失やインダクタのコア損失な ど、その他の損失が占める割合は、一般に全追加損失の 2% 未満です。 トランジェント応答のチェック レギュレータのループ応答は、負荷電流のトランジェント 応答を調べればチェックできます。スイッチング・レギュレー タは、DC（抵抗性）負荷電流のステップに応答するのに数 サイクルを要します。負荷ステップが発生すると、VOUT は ∆ILOAD（ESR）に等しい大きさだけシフトします。ここで、ESR はCOUT の実 効 直 列 抵 抗です。また∆ILOAD は、COUT の充 電または放電を開始して、帰還誤差信号を発生します。こ の信号によりレギュレータは、電流変化に適応してVOUT を定常状態の値に戻すよう強制されます。この回復期間 に、安定性に問題があることを示す過度のオーバーシュー トやリンギングが発 生しないか、VOUT をモニタできます。 OPTI-LOOP 補償回路により、幅広い出力容量値およびESR 値にわたってトランジェント応答を最適化することができます。 ITHピンが備わっているので制御ループ動作を最適化できる だけでなく、DC 結合され、ACフィルタを通した閉ループ応答 のテスト・ポイントが得られます。このテスト・ポイントでのDC ステップ、立ち上がり時間、およびセトリングは、閉ループ応答 を正確に反映します。2 次特性が支配的なシステムを想定す れば、位相余裕や減衰係数は、このピンで見られるオーバー シュートのパーセンテージを使用して概算することができま す。このピンの立ち上がり時間を調べることにより、帯域幅も 概算できます。図 12の回路に示すITHピンの外付け部品は、 ほとんどのアプリケーションにおいて妥当な出発点となります。 ITHの直列RC-CCフィルタにより、支配的なポール-ゼロ・ルー プ補償が設定されます。PCの最終レイアウトが完了し、出力 コンデンサの種類と容量値が具体的に決定したら、これらの 値はトランジェント応答を最適化するために多少は変更でき ます。ループの利得と位相は、出力コンデンサのさまざまな種 類と値によって決まるため、出力コンデンサを適切に選択する 必要があります。立ち上がり時間が 1μs ∼ 10μsの、全負荷電 流の20% ∼ 80%の出力電流パルスによって、帰還ループを開 くことなく全体的なループの安定性を判断することができる 出力電圧波形とITHピンの波形が発生します。 パワー MOSFETを出力コンデンサの両端に直接接続し、適 当な信号発生器でそのゲートを駆動するのが、現実的な負 荷ステップ状態を発生する実用的な方法です。出力電流の ステップ変化によって生じる初期出力電圧ステップは帰還 ループの帯域幅内にない場合があるため、位相余裕を決 定するのにこの信号を使用することはできません。このた め、ITHピンの信号を調べる方が確実です。この信号は帰 還ループ内にあり、フィルタを通して補償された制御ルー プ応答です。 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 31 LTC3899 アプリケーション情報 ループの利得はRC を大きくすると増加し、ループの帯域幅は CC を小さくすると広くなります。CC を減少させるのと同じ比率 でRC を増加させると、ゼロの周波数は変化しないため、帰還 ループの最も重要な周波数範囲で位相シフトが一定に保た れます。出力電圧のセトリング動作は閉ループ・システムの安 定性に関係し、電源全体の実際の性能を表します。 次に、大容量の （>1µF）電源バイパス・コンデンサが接続され ている負荷で切り替えが行われると、さらに大きな過渡電圧 が発生します。放電しきったバイパス・コンデンサが実質的に COUTと並列接続状態になるため、VOUTが急激に低下します。 負荷スイッチの抵抗が小さく、かつ急速に駆動されると、どの ようなレギュレータでも、出力電圧の急激なステップ変化を防 止するだけ素早く電流供給を変えることはできません。CLOAD 対 COUT の比率が 1：50より大きい場合は、スイッチの立ち上 がり時間を制御して、負荷の立ち上がり時間を約 25・CLOAD に制限するようにしてください。そうすることにより、10µFのコ ンデンサでは250µsの立ち上がり時間が必要とされ、充電電 流は約 200mAに制限されるようになります。 降圧の設計例 1チャネルの場合の設計例として、VIN = 12V（公称）、VIN = 22V（最大）、VOUT = 3.3V、IMAX = 5A、VSENSE（MAX）= 75mVおよび f = 350kHzと仮定します。リップル電流を30%と 仮定して、まずインダクタンス値を選択します。リップル電流の 最大値は、最大入力電圧で発生します。FREQピンをGNDに 接続すると350kHz 動作になります。30%のリップル電流の場 合、最小インダクタンスは次式のとおりです。 ∆IL = VOUT VOUT 1− ( f )(L ) VIN(NOM) VOUT VIN(MAX) ( f ) = 3.3V = 429ns 22V ( 350kHz ) RSENSE ≤ 65mV ≈ 0.01Ω 5.73A 1% 抵抗を選択すると、RA ＝25kおよび RB ＝78.7kのとき出 力電圧は3.32Vになります。 トップ MOSFETの電力損失は容易に推定できます。Fairchild のFDS6982S デュアルMOSFET を選択すると、RDS（ON）= 0.035Ω/0.022Ω、CMILLER = 215pFとなります。T（概算値）＝ 50 Cで最大入力電圧の場合、次のようになります。 PMAIN = 3.3V (5A )2 1+ (0.005)(50°C− 25°C) 22V 5A (0.035Ω) + (22V )2 (2.5Ω)(215pF ) • 2 1 1 5V − 2.3V + 2.3V ( 350kHz ) = 331mW グランドへの短絡によって、次のフォールドバック電流が流れ ます。 ISC = 34mV 1 80ns ( 22V ) = 3.21A − 0.01Ω 2 4.7µH ただし、標準的な値はRDS（ON）で、δ =（0.005/ C） （25 C）= 0.125です。その結果生じるボトムMOSFETの電力損失は次 のとおりです。 PSYNC =（3.21A）2（1.125） （0.022Ω）= 255mW これは最大負荷状態での値より小さい値です。 4.7μHのインダクタは29%のリップル電流を発生します。ピー ク・インダクタ電流は、最大 DC 値にリップル電流の1/2を加え た値 （つまり5.73A） になります。リップル電流を増やすことは、 最小オン時間である80nsに違反しないようにするのにも役立 ちます。最小オン時間は、以下のように最大VIN で発生します。 tON(MIN) = 等価 RSENSE の抵抗値は、最大電流検出しきい値（65mV） の 最小値を使用することによって算出することができます。 CIN は、このチャネルだけが動作しているものと仮定して、全 動作温度で最低 3AのRMS 電流定格のものを選択します。 COUT は、出力リップルが小さくなるようにESR が 0.02Ωのも のを選択します。連続モードでの出力リップルは、入力電圧が 最大のときに最大になります。ESRによる出力電圧リップルは、 およそ次のとおりです。 VO（RIPPLE）= RESR （∆IL）= 0.02Ω（1.45A）= 29mVP-P 3899f 32 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 アプリケーション情報 プリント回路基板レイアウトのチェックリスト プリント回路基板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、このデバイスが正しく動作するようにします。連 続モードで動作している2フェーズ同期式降圧レギュレータの さまざまな枝路に現れる電流波形を図 11に示します。レイア ウトでは、以下の項目をチェックしてください。 1. NチャネルMOSFETのMTOP1とMTOP2は互いに1cm 以 内に配置され、CIN で共通ドレイン接続されていますか。2 つのチャネルの入力デカップリングを分割すると大きな共 振ループが形成されることがあるので、入力デカップリング は分割しないでください。 2. 信号グランドと電源グランドは分離されていますか。1つに まとめたこのデバイスの信号グランド・ピンとCDRVCC のグ SW1 （–）端子に戻す ランド・リターンは、1つにまとめたCOUT の 必要があります。 トップ NチャネルMOSFET、ショットキ・ダ イオードおよびCIN コンデンサで形成される経路のリード とPCトレースを短くします。コンデンサは互いに隣接させ、 また上記のショットキ・ループからは離して配置し、出力コ ンデンサの （–）端子と入力コンデンサの （–）端子を可能な 限り近づけて接続してください。 3. LTC3899のVFB ピンの抵抗分割器はCOUT の （+）端子に 接続されていますか。抵抗分割器は、COUT の （+）端子と 信号グランドの間に接続する必要があります。帰還抵抗は 入力コンデンサからの高電流入力経路に沿って配置しな いでください。 L1 RSENSE1 VOUT1 COUT1 RL1 VIN RIN CIN SW2 L2 RSENSE2 VOUT2 COUT2 BOLD LINES INDICATE HIGH SWITCHING CURRENT. KEEP LINES TO A MINIMUM LENGTH. RL2 3899 F12 図 11. 降圧の場合の分岐電流の波形 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 3899f 33 LTC3899 アプリケーション情報 4. SENSE–とSENSE+ は最小の基板トレース間隔で一緒に 配線されていますか。SENSE+とSENSE– の間のフィルタ・ コンデンサは、できるだけデバイスに近づけて配置します。 SENSE 抵抗にはケルビン接続を使って精密な電流検出を 確実に行います。 5. DRVCCとデカップリング・コンデンサは、DRVCCとグランド・ ピン間に、デバイスの近くで接続されていますか。このコン デンサはMOSFETドライバのピーク電流を供給します。 6. スイッチング・ノード （SW1、SW2、SW3）、トップ・ゲート （TG1、TG2、TG3）、およびブースト・ノード （BOOST1、 BOOST2、BOOST3） は、敏感な小信号ノード、特に反対 側のチャネルの電圧検出帰還ピンおよび電流検出帰還ピ ンから離してください。これら全てのノードの信号は非常に 大きく高速に変化するので、LTC3899の出力側に置き、基 板のトレース面積を最小限に抑えます。 7. 改良型のスター・グランド手法を使用します。これは、入 力コンデンサおよび出力コンデンサと同じ基板面に低イ ンピーダンスの広い銅領域の中央接地点を設け、ここに DRVCC デカップリング・コンデンサの下側、電圧帰還抵抗 分圧器の下側、およびデバイスのGNDピンを接続する方 法です。 PC 基板レイアウトのデバッグ 最初に1つのコントローラだけをオンします。回路をテスト するとき、DC ∼ 50MHzの電流プローブを使用してインダク タの電流をモニタすることは有用です。出力スイッチング・ ノード （SWピン）をモニタして、オシロスコープを内部発振 器に同期させ、実際の出力電圧も調べてください。アプリ ケーションで予想される動作電圧および電流範囲で、適切 な性能が達成されていることをチェックします。ドロップア ウト状態になるまでの入力電圧範囲で、さらに、出力負荷 が低電流動作しきい値（Burst Mode 動作では通常最大設 計電流レベルの25%）を下回るまで、動作周波数が保たれ るようにしてください。 適切に設計によって実装された低ノイズのPCBにおいては、 デューティ・サイクルのパーセンテージがサイクル間で変動し ません。低調波の周期でデューティ・サイクルが変動する場 合、電流検出入力または電圧検出入力でノイズを拾っている か、またはループ補償が適当でない可能性があります。レギュ レータの帯域幅の最適化が不要であれば、ループの過補償 を用いてPCレイアウトの不備を補うことができます。複数のコ ントローラを同時にオンするのは必ず各コントローラの個々の 性能をチェックした後にしてください。特に条件の厳しい動作 領域は、一方の降圧チャネルが電流コンパレータの作動点に 近づいているときに他方の降圧チャネルがトップ MOSFETを オンする場合です。これは内部クロックの位相同期のために、 どちらかのチャネルのデューティ・サイクルが 50% 付近のとき 発生し、デューティ・サイクルの小さなジッタを引き起こす可能 性があります。 VINをその公称レベルから下げて、 ドロップアウト状態のレギュ レータ動作を確認します。出力をモニタしながらさらにVIN を 下げて動作を確認し、 低電圧ロックアウト回路の動作をチェッ クします。 問題があるのは出力電流が大きいときのみ、または入力電圧 が高いときのみであるかどうかを調べます。入力電圧が高くか つ出力電流が小さいときに問題が発生する場合は、BOOST、 SW、TG、場合によってはBGと、ノイズの影響を受けやすい 電圧ピンおよび電流ピンとの間に容量性結合がないかを調 べます。電流検出ピン間に接続するコンデンサは、デバイスの ピンのすぐ近くに配置する必要があります。このコンデンサは、 高周波容量性結合による差動ノイズの混入の影響を最小限 に抑えるのに役立ちます。入力電圧が低く電流出力負荷が大 きいときに問題が生じる場合は、CIN、ショットキ・ダイオード、 およびトップ MOSFETと、影響を受けやすい電流および電圧 検出トレースとの間に誘導性結合がないかを調べます。さら に、これらの部品とデバイスのGNDピンの間の、共通グラン ド経路の電圧ピックアップも調べてください。 電流検出のリード線を逆方向に接続した場合、その他の点 ではスイッチング・レギュレータが正しく動作するため、か えって見逃すおそれのある厄介な問題が生じます。このよ うな不適切な接続状態でも出力電圧は維持されますが、 電流モード制御の利点は得られません。電圧ループの補償 は部品選択に対してはるかに敏感です。この現象は電流検 出抵抗を一時的に短絡して調べることができます。検出抵 抗を短絡してもレギュレータは引き続き出力電圧を制御す るので、心配いりません。 3899f 34 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 標準的応用例 VOUT1 RB1 357k RA1 68.1k VFB1 LTC3899 CITH1A 100pF CITH1 1500pF TG1 RITH1 15k ITH1 VOUT2 RB2 649k RA2 68.1k RITH2 15k VOUT1 5V COUT1B 5A 22µF MBOT2 COUT2A 68µF VOUT2 8.5V COUT2B 3A 4.7µF MTOP3 COUT3A 33µF COUT3B 2.2µF ×6 CIN1 33µF ×2 CIN2 2.2µF ×3 MBOT1 BG1 ITH2 CITH2A 68pF TRACK/SS2 RITH3 3.6k CDRVCC 4.7µF DRVCC EXTVCC TG2 VFB3 CBIAS 0.1µF GND CSS2 0.1µF VOUT3 C1 1nF SENSE1– RUN1 RUN2 RUN3 VBIAS VFB2 MTOP2 CB2 0.1µF L2 6.5µH BOOST2 SW2 ITH3 CITH3A 820pF BG2 SENSE2+ CSS3 0.1µF SS3 SENSE2– L3 1.2µH SENSE3– SENSE3+ RSNS3 3mΩ MBOT3 BG3 INTVCC RSNS2 15mΩ C2 1nF TG3 FREQ CB3 0.1µF PLLIN/MODE DRVSET BOOST3 VPRG3 SW3 CINTVCC 0.1µF RSNS1 9mΩ COUT1A 220µF SW1 TRACK/SS1 SENSE1+ CITH3 10nF L1 4.9µH BOOST1 CSS1 0.1µF CITH2 2200pF MTOP1 CB1 0.1µF VOUT3 10V* VIN 2.2V TO 60V (START-UP ABOVE 5V) *VOUT3 IS 10V WHEN VIN < 10V, FOLLOWS VIN WHEN VIN > 10V C3 1nF 3899 TA02 図 12. 入力範囲の広い高効率のデュアル 5V/8.5Vコンバータ 100 VIN = 12V 90 VOUT = 5V EFFICIENCY (%) 80 EFFICIENCY 10k 1k 70 100 60 50 40 10 POWER LOSS 30 POWER LOSS (mW) MTOP、MBOT1：BSZ123N08NS3 MTOP2、MBOT2：BSZ123N08NS3 MTOP3、MBOT3：BSC042NE7NS3 L1：WÜRTH 744314490 L2：WÜRTH 744314650 L3：WÜRTH 744325120 COUT1A：SANYO 6TPB220ML COUT2A：SANYO 10TPC68M CIN1、COUT3A：SUNCON 63HVP33M Efficiency and Power Loss 効率および電力損失と負荷電流 vs Load Current 1 20 10 0 0.0001 0.001 0.01 0.1 LOAD CURRENT (A) 1 10 0.1 3899 TA02b 3899f 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 35 LTC3899 パッケージ 最新のパッケージ図面については、http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/を参照してください。 FE Package 38-Lead Plastic TSSOP (4.4mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1772 Rev C) Exposed Pad Variation AA 4.75 REF 38 9.60 – 9.80* (.378 – .386) 4.75 REF (.187) 20 6.60 ±0.10 4.50 REF 2.74 REF SEE NOTE 4 6.40 2.74 REF (.252) (.108) BSC 0.315 ±0.05 1.05 ±0.10 0.50 BSC RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT 4.30 – 4.50* (.169 – .177) 0.09 – 0.20 (.0035 – .0079) 注記： 1. 標準寸法：ミリメートル 2. 寸法は ミリメートル （インチ） 3. 図は実寸とは異なる 0.50 – 0.75 (.020 – .030) 1 0.25 REF 19 1.20 (.047) MAX 0° – 8° 0.50 (.0196) BSC 0.17 – 0.27 (.0067 – .0106) TYP 0.05 – 0.15 (.002 – .006) FE38 (AA) TSSOP REV C 0910 4. 露出パッド接着のための推奨最小 PCB メタルサイズ * 寸法にはモールドのバリを含まない モールドのバリは各サイドで 0.150mm（0.006"） を超えないこと 3899f 36 詳細：www.linear-tech.co.jp/LTC3899 LTC3899 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 3.00 REF 3.15 ±0.05 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 3899f 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。 37 LTC3899 標準的応用例 VOUT1 RB1 215k RA1 68.1k VFB1 LTC3899 CITH1A 100pF ITH1 RB2 357k CITH2 2.2nF RITH2 12.7k VFB2 ITH2 CITH2A 100pF CSS2 0.1µF TRACK/SS2 RB3 232k RA3 12.1k CITH3 4.7nF COUT1A 220µF VOUT1 3.3V COUT1B 8A 47µF ×2 RITH3 4.3k CITH3A 220pF VFB3 MBOT2 COUT2A 220µF VOUT2 5V COUT2B 8A 47µF ×2 ITH3 MTOP3 COUT3A 33µF VOUT3 24V COUT3B 5A 2.2µF ×6 CIN1 33µF ×2 CIN2 2.2µF ×3 C1 1nF SENSE1– RUN1 RUN2 RUN3 VBIAS CBIAS 0.1µF GND CDRVCC 4.7µF DRVCC EXTVCC TG2 VOUT3 MTOP2 CB2 0.1µF L2 3.3µH BOOST2 SW2 BG2 SENSE2+ CSS3 0.1µF RSNS1 6mΩ MBOT1 BG1 TRACK/SS1 SENSE1+ RA2 68.1k L1 2.4µH SW1 CSS1 0.1µF VOUT2 MTOP1 CB1 0.1µF BOOST1 RITH1 10k CITH1 1500pF TG1 SENSE2– RSNS2 6mΩ C2 1nF SS3 MTOP1, MTOP2: BSC057N08NS3 MBOT1, MBOT2: BSC036NE7NS3 MTOP3, MBOT3: BSC042NE7NS3 L1: WÜRTH 744325240 L2: WÜRTH 744325330 L3: WÜRTH 7443551370 COUT1A, COUT2A: 6TPB220ML CIN1, COUT3A: SUNCON 63HVP33M TG3 FREQ CB3 0.1µF PLLIN/MODE DRVSET BOOST3 VPRG3 SW3 CINTVCC 0.1µF L3 3.7µH MBOT3 BG3 INTVCC SENSE– SENSE3+ RSNS3 6mΩ C3 1nF VIN 12V TO 60V *VOUT3 IS 24V WHEN VIN < 24V, FOLLOWS VIN WHEN VIN > 24V 3899 TA03 図 13. 10V のゲート駆動を備える高効率のトリプル 24V/3.3V/5Vコンバータ 関連製品 製品番号 LTC3859AL 説明 Burst Mode 時のIQ が 28μAのトリプル出力、 降圧 / 降圧 / 昇圧同期整流式コントローラ 60V、デューティ・サイクル99%の低静止電流、 デュアル2フェーズ同期整流式降圧DC/DCコントローラ 低静止電流の同期整流式昇圧 DC/DCコントローラ 注釈 4.5V（起動後は2.5Vでも動作）≤ VIN ≤ 38V、VOUT：最大 60V、 IQ = 28μA、降圧 VOUT 範囲：0.8V ∼ 24V、昇圧 VOUT：最大 60V LTC3892/LTC3892-1 PLL 固定周波数：50kHz ∼ 900kHz、4.5V ≤ VIN ≤ 60V、 0.8V ≤ VOUT ≤ 0.99VIN、IQ = 29μA LTC3769 4.5V（起動後は2.5Vでも動作）≤ VIN ≤ 60V、VOUT：最大 60V、IQ = 28μA、 PLL 固定周波数：50kHz ∼ 900kHz、4mm 4mmのQFN-24、TSSOP-20E LTC3784 低静止電流、マルチフェーズ、デュアル・チャネル・ 4.5V（起動後は2.5Vでも動作）≤ VIN ≤ 60V、VOUT：最大 60V、 シングル出力同期整流式昇圧 DC/DCコントローラ PLL 固定周波数：50kHz ∼ 900kHz、IQ = 28μA LTC3890/LTC3890-1 60V、デューティ・サイクル99%の低静止電流、 PLL 固定周波数：50kHz ∼ 900kHz、4V ≤ VIN ≤ 60V、0.8V ≤ VOUT ≤ 24V、 LTC3890-2/LTC3890-3 デュアル2フェーズ同期整流式降圧DC/DCコントローラ IQ = 50μA LTC3891 60V、99%デューティサイクルの、低静止電流、 PLL 固定周波数：50kHz ∼ 900kHz、4V ≤ VIN ≤ 60V、0.8V ≤ VOUT ≤ 24V、 同期整流式降圧 DC/DCコントローラ IQ = 50μA LTC3857/LTC3857-1 デューティ・サイクル99%の低静止電流、デュアル出力、 フェーズロック可能な固定動作周波数：50kHz ∼ 900kHz、4V ≤ VIN ≤ 38V、 LTC3858/LTC3858-1 2フェーズ同期整流式降圧 DC/DCコントローラ 0.8V ≤ VOUT ≤ 24V、IQ = 50μA/170μA LTC3864 60V、デューティ・サイクル100%が可能な 固定周波数：50kHz ∼ 850kHz、3.5V ≤ VIN ≤ 60V、0.8V ≤ VOUT ≤ VIN、 低 IQ 高電圧 DC/DCコントローラ IQ = 40μA、MSOP-12E、3mm 4mm DFN-12 LT®8705 入力電圧と出力電圧が 80Vの同期式 4スイッチ VIN 範囲：2.8V（EXTVCC > 6.4Vが必要）∼ 80V、VOUT 範囲：1.3V ∼ 80V、 昇降圧 DC/DCコントローラ 安定化ループ 4 3899f 38 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/LTC3899 LT0215 • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2015