NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 サンケン電気株式会社 SANKEN ELECTRIC CO., LTD. http://www.sanken-ele.co.jp Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.1 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 目次 概要 .............................................................................................................................................. 3 1. 電気的特性 ............................................................................................................................. 4 1.1 絶対最大定格 .................................................................................................................... 4 1.2 推奨動作条件 .................................................................................................................... 5 1.3 電気的特性 ........................................................................................................................ 6 2. ブロックダイアグラムと各端子機能 ......................................................................................... 7 2.1 ブロックダイアグラム.......................................................................................................... 7 2.2 各端子機能 ....................................................................................................................... 8 3. 応用回路例 ............................................................................................................................. 9 4. 熱減定格 ............................................................................................................................... 10 5. 外形図 ................................................................................................................................... 12 6．動作説明 ................................................................................................................................ 13 6.1 PWM(Pulse Width Modulation)出力制御 ................................................................... 13 6.2 電源の安定性 ................................................................................................................. 13 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 過電流(OCP) .................................................................................................................. 14 過熱保護(TSD) .............................................................................................................. 14 ソフトスタート（Soft-Start） .............................................................................................. 14 出力の ON / OFF 制御 .................................................................................................. 18 軽負荷時におけるパルススキップ動作について .......................................................... 18 7. 設計上の注意点.................................................................................................................... 20 7.1 外付け部品 ..................................................................................................................... 20 7.2 パターン設計 .................................................................................................................. 27 7.3 応用設計 ......................................................................................................................... 29 ご注意書き .................................................................................................................................. 31 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.2 NR130 シリーズ アプリケーションノート Exposed SOIC 8(NR131A に対応) 裏面ヒートスラグ付面実装 8 ピンパッケージ 概要 NR130 シリーズは、パワーMOS 内蔵のチョッパレギ ュレータ IC です。ピーク電流制御方式により、セラミッ クコンデンサのような超低 ESR のコンデンサに対応しま す。軽負荷時にはパルススキップ動作を行うことによっ て超高効率を実現します。過電流保護、低入力禁止、 過熱保護等の保護機能を有しています。外部コンデン サ値の選定により、ソフトスタート時間を設定できます。 外部信号でオンオフできる機能を有しており、EN 端子 へ外部から信号を入力することで、IC をターンオン/ ターンオフできます。パッケージは、裏面にヒートスラグ が付いた小型薄型の SOIC 8 ピンパッケージ(NR131A) と、通常の SOP8 パッケージ(NR131S)の 2 種類を用意し ております。 eSOIC8 NR131A SOP8(NR131S に対応) 特長と利点 放熱性に優れたヒートスラグ付 SOIC8 パッケージ (NR131A) 電流モード型 PWM 制御(定常負荷) パルススキップ動作(軽負荷) 定常時最大効率 95％ 軽負荷時最大効率 85％ (@Vin=12V,Vout=5V,Iout=10mA) 出力にセラミックコンデンサのような 低 ESR コンデンサの使用に対応 保護回路を内蔵 過電流保護 (OCP) 垂下型自動復帰 過熱保護内蔵 (TSD) 自動復帰 低入力時誤動作防止回路 (UVLO) 位相補償回路を内蔵 外付けコンデンサによる Soft-Start ON/OFF 機能 パルススキップモード選択機能 Rev.3.0 NR131S NR131A NR131S 主要スペック 入力電圧 VIN = 4.5V～17V 出力電圧 VO = 0.8V～14V 最大出力電流 IO = 3A 動作周波数: 350kHz アプリケーション LCD-TV Blu-Ray デジタル家電用電源 パッケージ シリーズラインアップ (1) (2) fSW VIN VO IO 製品名 ﾊﾟｯｹｰｼﾞ NR131A Exposed SOIC8 4.5V to 0.8V to (1) (2) 350kHz 3A 17V 14V NR131S SOP8 入力電圧の最小値は、4.5V もしくは VO + 3V のどちらか大きい値とする 最小 ON 時間により制限される入出力条件は、図 2 の入出力特性グラフを参照してください。 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.3 SOP8 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 1. 電気的特性 1.1 絶対最大定格 表 1 NR130 シリーズ絶対最大定格 項目 記号 規格値 単位 入力電圧 VIN 0.3～19 V BS 端子電圧 VBS 0.3～25 V -0.3～6.0 BS-SW 間端子電圧 VBS-SW 0.3～7.5 条件 V 2～19 DC パルス幅 30nsec 以内 DC SW 端子電圧 VSW 4.5～19 V FB 端子電圧 VFB 0.3～5.5 V EN 端子電圧 VEN 0.3～19 V SS 端子電圧 VSS VSS 0.3～7.4 V SS 端子流入電流 Issb 5.0 mA パルス幅 15nsec 以内 ガラスエポキシ基板 30×30mm 許容損失 1 (NR131A に対応) (3) PD1 1.76 W (銅箔エリア 25×25mm)実装時 TJ Max =150°C 許容損失 2 (NR131S に対応) ガラスエポキシ基板 30×30mm (3) PD2 1.42 W (4) TJ 40 ~ 150 °C 保存温度 TS 40 ~ 150 °C 熱抵抗 1(接合―リード(4 ピン)間) θJP1 26 °C /W NR131A に対応 熱抵抗 2(接合―リード(4 ピン)間) θJP2 60.8 °C /W NR131S に対応 熱抵抗 1(接合―周囲間) θJA1 71 °C /W 熱抵抗 2(接合―周囲間) θJA2 88.2 °C /W 接合温度 (3) (4) 過熱保護により制限。 過熱保護検出温度は約 165℃となる。 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.4 (銅箔エリア 25×25mm)実装時 TJ Max =150°C ガラスエポキシ基板 30×30mm (銅箔エリア 25×25mm)実装時 NR131A に対応 ガラスエポキシ基板 30×30mm (銅箔エリア 25×25mm)実装時 NR131S に対応 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 1.2 推奨動作条件 電気的特性に示す正常な回路機能を維持するために、推奨動作条件内で使用してください。 表 2 NR130 シリーズ 推奨動作条件 項 目 入力電圧 規 格 値 記 号 (5) 単 位 MIN MAX VIN Vo+3 17 V IO 0 3.0 A VO 0.8 14 V TOP 40 85 °C (6) 出力電流 (7) 出力電圧 動作周囲温度 (5) (6) (7) (7) 入力電圧範囲の最小値は、4.5V もしくは VO+3V のどちらか大きい値とする。 VIN = VO+1～VO+3V の場合は IO = 2A MAX となります。 推奨回路は図 4 になります。 図 5，図 6 に示す熱減定格以内で使用する必要があります。 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.5 条件 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 1.3 電気的特性 図 1 に示す回路において、各測定条件で IC を動作させた場合に保証される特性規格値です。 表 3 NR130 シリーズ電気的特性 (Ta=25°C) 項 目 規 格 値 記 号 基準電圧 VREF 基準電圧温度係数 TYP MAX 0.780 0.800 0.820 ⊿VREF/⊿T 動作周波数 fSW ±0.05 245 350 ラインレギュレーション (8) VLine 10 ロードレギュレーション (8) VLoad 70 過電流保護開始電流 IS 動作時回路電流(発振停止時) 静止時回路電流 入力 UVLO 閾値 IIN 100 μA VIN= 12V, VEN=12V IIN(off) Vuvlo 1 3.9 4.4 μA V VIN=12V, VEN=0V VIN Rising 22 31 μA VSS=0V, VIN=12V 5 10 μA VEN= 12V 1.3 2.1 V VIN=12V 13 IEN VEN (8) VIN = 12V，Io = 1.0A V = 12V, Io = 1.0A mV/°C IN 40°C to +85°C VIN=12V, Vo=5.0V, kHz Io=1° VIN = 8V～17V, mV Vo = 5.0V, Io = 1° VIN = 12V, Vo = 5.0V, mV Io = 0.1°～2.0A VIN = 12V, Vo = 5.0V ISS オンスレシュ電圧 V A 流入電流 最大 ON デューティー 3.1 455 測定条件 4.5 SS 端子 SS ｺﾝﾃﾞﾝｻ充電電流 EN 端子 単 位 MIN 0.7 DMAX 90 % VIN=12V TON(MIN) 170 nsec VIN=12V 165 °C VIN=12V 15 °C VIN=12V (8) 最小 ON 時間 過熱保護開始温度 (8) TSD 過熱保護復帰ヒステリシス 設計保証値です。 (8) TSD_hys 151 (8) R5：27kΩ (Vo=5.0V) R6：12kΩ 図 1 測定回路図 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.6 NR130 シリーズ アプリケーションノート 2. ブロックダイアグラムと各端子機能 2.1 ブロックダイアグラム 図 2 ブロックダイアグラム Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.7 Rev.3.0 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 2.2 各端子機能 NR131S NR131A 図 3 端子配置 表 4 端子機能 端子番号 1 記号 NC 2 IN 3 SW 4 GND 5 FB 6 EN 7 SS 8 BS 機能 未使用端子(NC) 入力端子 IC に電力を供給します 出力端子 出力電力を供給します 出力用 LC フィルタを SW 端子に接続してください SW 端子と BS 端子間に、ハイサイド MOSFET へ電力供給する コンデンサが必要です グランド端子 NR131A は裏面ヒートスラグを、グランド端子に接続してください。 基準電圧と出力電圧を比較するフィードバック端子 フィードバック閾値電圧は 0.8V です。 FB 端子を分圧抵抗 R4 と R6 の間に接続して出力電圧を設定してください イネーブル入力端子 EN 端子を High でレギュレータをオン、Low でオフします ソフトスタート兼 SKIP 閾値選択端子 SS 端子とグランド間にコンデンサ接続することで、ソフトスタートを設定できます SS 端子と IN 端子間に抵抗 510kΩを追加することで SKIP Lo 閾値を選択できます ハイサイドブースト入力端子 BS 端子は、ハイサイド MOSFET のドライブ電力を供給します。 コンデンサと抵抗を SW 端子と BS 端子間に接続してください Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.8 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 3. 応用回路例 GND ラインは 4 番端子を中心にした 1 点 GND 配線とし、各部品を最短で配置することが必要です。 NR131A は､パッケージの裏面ヒートシンクにつながる GND の銅箔面積を大きくすることで、放熱効果が上がり ます。 D2 Option VIN R7 Option VIN_s C1 R1 6 2 VIN EN C7 8 BS C3 SW NR131A NR131A NR131S NR131D C2 7 R3 Option SS GND 4 3 C11 Option FB Vout L1 5 NC 1 Vout_s R5 R4 C4 C5 GND GND R6 D1 SW C1, C2: 10μF / 25V C4, C5: 22μF / 16V C7: 0.1μF C3:0.1μF C11: 220pF(Option) R1: 510kΩ R3: 10Ω R4: 36 kΩ, R5: 27kΩ (VO=5.0V) R6: 12kΩ, R7:510kΩ(Option) 図 4 応用回路例 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.9 D1: SJPJ-L3 D2: Option L1: 10μH NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 4. 熱減定格 図 5 NR131A 熱減定格 図 6 NR131S 熱減定格 注記 1) ガラスエポキシ基板 30×30mm 2) 銅箔エリア 25×25mm 3) 熱減定格は、ジャンクション温度 125°C で算出しています。 4) 損失は下記式を使って求めます。効率は、入力電圧、出力電流によって変化する為、効率曲線より求め、 パーセント表示のまま代入します。 5) D1 の熱設計は別途行う必要があります。 100 V PD VO I O 1 VF I O 1 O x VIN ･･･(1) VO: 出力電圧 VIN: 入力電圧 IO: 出力電流 ηx: 効率(%) VF: Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.10 D1 順方向電圧 SJPJ-L3…0.45V(IO=3A) NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 5. 外形図 5.1. Exposed SOIC8 パッケージ外形（NR131A に対応） 寸法表 Package A もしくは Package B のいずれかで納入するものとする。 Top view Bottom view 図 7 Exposed SOIC8 パッケージ外観図 注記 1)寸法表記 mm 2)図は一定の縮尺で描かれていません 端子配列 PIN Assignment 1.NC or COMP 2.IN 3.SW 4.GND 5.FB 6.EN 7.SS 8.BS NR131A SKYMW XXXX 製品名 ロットナンバー Y=西暦年号下一桁(0-9) M=製造月(1-9, O, N, or D) W=製造週(1-3) 管理ナンバー 図 8 Exposed SOIC8 パッケージ捺印仕様 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.11 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 5-2. SOP8 パッケージ外形（NR131S に対応） 8 1 7 2 6 3 5 4 Bottom view Top view 図9 *1. 品名標示 *1. Product number *2. ロット番号(3 桁) *2. Lot number (three digit) 第 1 文字 : 西暦年号下一桁 1st letter : The last digit of the year 第 2 文字 : 月 2nd letter : Month 1～9 月：1～9 January to September : 1 to 9 10 月：O October : O 11 月：N November : N 12 月：D December : D 第 3 文字 : 製造週 3rd letter : manufacturing week 第 1 週～第 5 週 ： 1～5 First week to 5th week : 1 to 5 *3. 管理番号(4 桁) *3. Control number (four digit) Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. *1 SOP8 パッケージ外観及び捺印仕様 NR131S SK *2 *3 Symbol Dimension is in millimeters(mm) MIN TYP MAX A1 0.05 0.15 0.25 A2 1.25 1.40 1.65 ｂ 0.38 － 0.51 D 4.80 4.90 5.00 E 5.80 6.00 6.20 E1 3.80 3.90 4.00 ｅ － 1.27 － Ｌ 0.45 0.6 0.8 Page.12 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 6．動作説明 特記なき場合の特性数値は、NR130 シリーズの仕様に準じ、TYP 値を表記します。 6.1 PWM(Pulse Width Modulation)出力制御 NR130 シリーズの PWM 制御回路は、エラーアンプ、カレントセンスアンプ、PWM 制御コンパレータ、スロープ補正 回路で構成されています。エラーアンプでは、基準電圧 0.8V と FB 端子電圧の誤差増幅信号を生成し、一方、カ レントセンスアンプでは、スイッチングトランジスタのドレイン電流に比例した電流検出信号を生成します。PWM 制御 コンパレータでは、誤差増幅信号と電流検出信号を比較し、電流検出信号が誤差増幅信号を上回った時にスイッ チングトランジスタをターンオフさせることで PWM 制御を行います。尚、電流制御信号には、電流モード制御特有の サブハーモニック発振を回避するために、スロープ補正信号が重畳されております。 M1 図 10 電流モード PWM 制御チョッパ型レギュレータ基本構成 UVLO が解除、または、EN 端子が閾値を超えるとスイッチング動作を開始します。ハイサイドスイッチ(M1)が ON すると SW 端子電位が“High”となり、SW 端子から Vo に向かってインダクタ電流が流れます。電流検出アンプ (Current Sense Amp)では、このインダクタ電流に比例した出力信号(Vtrip)を生成します。一方で、誤差増幅器(Error amp)では、FB 端子電圧と基準電圧(0.8V)を比較することで誤差増幅信号 Vcomp を生成します。PMW コンパレータ では Vtrip と Vcomp を比較し、Vtrip が Vcomp を上回った時に、PMW コンパレータの出力が“High”となり、PWM LOGIC 内の RS フリップフロップがリセットされ M1 が OFF します。M1 が OFF すると、インダクタの回生電流が、GND からダイオード D1 を介して Vo に向かって流れます。その後、発振器(OSC)からのセット信号を受けて、RS フリップフ ロップがセットされると、再び M1 がオンします。この繰り返しによって PWM 制御を行います。 6.2 電源の安定性 チョッパ型レギュレータの動作安定性は、エラーアンプの位相定数と、出力コンデンサ C4 (C5)と負荷抵抗 ROUT によ るローパスフィルタの時定数で決まります。動作安定性を十分に確保するための条件については、「7.1.3 出力コン デンサ C4 (C5)」、「7.1.7 出力電圧 VO と出力コンデンサ C4 (C5)」を参照して下さい。 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.13 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 6.3 過電流保護(OCP) 過電流保護特性 6 5 出力電圧 Vo [V] 図 11 に OCP 特性を示します。NR130A シリーズは、垂下 型過電流保護回路を内蔵しています。過電流保護回路は スイッチングトランジスタのピーク電流を検出し、ピーク電流 が設定値を超えると強制的にトランジスタの ON 時間を短縮 させて出力電圧を低下させ電流を制限しています。更に出 力電圧が低下しますとスイッチング周波数を低下させること で低出力電圧時の電流増加を防止しています。過電流状 態が解除されると出力電圧は自動的に復帰します。 4 Vin=8[V] Vin=10[V] 3 Vin=12[V] Vin=14[V] 2 Vin=16[V] 1 Vin=18[V] 0 1 2 3 4 出力電流 Io [A] 5 6 7 図 11 OCP 特性図 6.4 過熱保護(TSD) 熱保護回路は、IC の半導体接合温度を検出し、接合温度 が設定値(約 165°C)を超えると出力トランジスタを停止させ、 出力を OFF します。接合温度が過熱保護設定値より 15°C 程度低下すると自動的に復帰します。 ※（過熱保護特性）注意事項 瞬時短絡等の発熱に対し IC を保護する回路であり、長時 間短絡等、発熱が継続する状態の信頼性を含めた動作を 保証するものではありません。 出力電圧 復帰設定温度 保護設定温度 図 12 TSD 動作 接合温度 6.5 ソフトスタート（SoftStart） 7 番端子（SS 端子）と 4 番端子（GND 端子）間にコンデンサを接続することで、電源起動時にソフトスタートがかか るようになります。VO は CSS の充電電圧に比例して立ち上がります。ソフトスタート時間は以下の式で与えられます。 (a) 通常使用状態(オプションのパルススキップ設定抵抗 R7 が無い場合) ･･･(2) ･･･(3) ソフトスタート用コンデンサ Css が接続された SS 端子の電圧上昇は､内蔵した定電流源によるものです｡これは 概ね図 13 の様に上昇します｡SS 端子電圧が上昇中､Vss1～Vss2 を通過する期間がソフトスタート時間です｡ ※グラフからの SS 期間 の求め方を Css=0.47μF の場合を例に説明してい ます｡ SS 期間 tss 図 13 Css 充電曲線(オプションのパルススキップ設定抵抗無し) Iss=22μA(typ)の場合 ･入力電源投入後／EN 信号=”H”～動作開始遅れ時間：Vss1=0～0.5V を通過するまでの時間=t_delay ･ソフトスタート開始：Vss1(=0.5V)～ソフトスタート終了：Vss2(=1.4V)間を通過するまでの時間=tss 出力電圧 Vo が立ち上がるまでの時間は t_delay+tss となります｡(図 15 参照) Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.14 Vss2=1.79V Vss1=0.9V 時間 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 Vo (b) VIN～SS 端子間にオプションのパルススキップ設定抵抗が R7 がある場合* この場合､Css を充電する電流は R7 を経由した電流と SS 端子内部の定電流源からの電流の合計となりま t_delay tss す｡このため Css の容量が同じ場合は､ソフトスタート時間が早く終了しますので､図 16タイミングチャート1 を参考に容量を VIN VIN VIN VIN VEN VIN_s C2 C1 510 kΩ R1 6 2 VIN EN IssVEN=4.1V VEN=1.3V SS 時間 SS C7 時間 ×0.9 VSS Css Vss2=1.79V Vss2=1.4V 7 FB VEN Vin=4.1V Vin=4V R7 時間 SS GND 4 基準電圧 Vss2=1.79V Vss2=1.4V(0.8V) Vss1(th) Vss1=0.9V Vss =0.5V Error Amp. Vss1=0.9V Vss1=0.5V 1 時間 Vo 時間 Vo GND ● t_delay ⇒ SS端子電圧 < Vss1(th) = Vss1(0.9V ● tss ⇒ Vss1(0.9V) ≦ SS端子電圧 ≦ Vss2(1 ※Cssに0.1uFを使用した場合の例： 時間 t_delay = Css*Vss1/Iss = 0.1uF*0.9v/10uA = 9ms t_delay tss tss = Css*(Vss2-Vss1)/Iss/0.9 = 0.1uF*(1.79v-0. 時間 t_delay tss タイミングチャート1 図 14 SS 端子周辺回路 タイミングチャート2 VIN 図 15 ソフトスタート動作タイミングチャート VIN VEN VEN VEN=4.1V ※グラフからの SS 期間 時間 VSS の求め方を Css=1μF Vss2=1.79V の場合を例に説明してい Vss1=0.9V 時間 ます｡ Vo 時間 t_delay tss タイミングチャート2 SS 期間 tss 図 16 Css 充電曲線 オプションのパルススキップ設定抵抗 510kΩが接続された場合。VIN=12V 調整してください｡ R7 を経由して Css を充電する電流を Iss2 とすると､時刻 t での SS 端子電圧は次の関係になります｡ Vss ･･･(4) ･･･(5) Iss=22μA(typ)：定電流 Vss2=1.4V Vss2=1.4V Vss1=0.5V Vss1=0.5V T T 尚､起動時の出力電圧 Vo の立ち上がり波形に､過度 なオーバーシュートが発生しない様に､Css の容量を 調整してください｡これは主に tss が短い場合に発生 します｡定電圧制御が追従する前に､ソフトスタート が終了してしまうと図 17 の様な波形になる場合が有 ります｡Css の容量を大きくすると､オーバーシュー トは発生しにくくなりますが､起動時間も長くなる 事を考慮願います｡ Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Vss Page.15 Vo Vo T T SS 時間が短い場合 SS 時間が適切な場合 図 17 起動時 Vo のオーバーシュート のイメージ NR130 シリーズ アプリケーションノート I リスタート時の Css 放電について EN 端子でのオン･オフ操作など､本 IC がリスタートす る際の SS コンデンサ Css の放電について述べます｡本 IC では､Css に電圧が残った状態で再起動させると､内部の 強制放電回路により､一旦 SS 端子電圧を 0.5V まで放電 してから､ソフトスタートを再開するシーケンスになっ ております｡(図 18 参照) Css に電圧が残った状態の場合､ON 信号が入ってから､ 起動時に Vo が定電圧精度内に入るまでは t_discharge＋ tss の時間がかかります｡ さて､出力電圧 Vo の立ち上がりオーバーシュートが発 生しない事をご確認の後､Css の容量を決定されている と 思 い ま す が ､ 次 は ご 使 用 の Css 容 量 に お け る t_discharge＋tss の時間をご確認ください｡ 通常のアプリケーション(オプションのパルススキッ プ設定抵抗無し)で使用する場合と､パルススキップ設定 抵抗有りで使用する場合とでは､Css の最終充電電圧 Vss(Full)が異なります｡ ･R7 無し､通常アプリケーション時：2.8V(typ) IC 内部 Reg 電圧によるクランプ ･R7 有り､パルススキップアプリケーション時：6.4V(typ) IC 内部クランプ素子による保護 この事から､Css を放電する時間が異なって来ます｡ 図 19､図 20 はそれぞれ､Vss(Full)=2.8V､Vss(Full)=6.4V の 場合の放電カーブとなります｡ Rev.3.0 VEN VEN=1.3V 時間 放電抵抗400Ωtyp VSS Vss2=1.4V Vss1=0.5V Vo 時間 t_discharge Page.16 tss 図 18 SS コンデンサ放電～充電動作 図 19 Css 放電曲線①､R7 無し Vss(Full)=2.8V から 0.5V までの放電時間 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. 時間 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 図 20 Css 放電曲線②､R7 有り Vss(Full)=6.4V から 0.5V までの放電時間 Css コンデンサの放電は､図 18 より､400Ω(typ)のインピーダンスで放電されます｡このインピーダンスは IC 内部で 固定のため､変更することはできません｡ Css の最終充電電圧を Vss(Full)とすると､強制放電時は次の関係式により､時刻 t における放電電圧が求められま す｡ ･･･(6) 上記図 19､図 20 の例では SS 端子電圧が 0.5V まで放電するのに､1m(sec)程度の短い時間とはなっておりますが､ 連続的な ON／OFF の操作を行うモードがあるときは､放電による遅れを考慮願います｡ Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.17 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 6.6 出力の ON / OFF 制御 6 番(EN)端子を用いて、出力 ON/OFF 制御が可能です。 オープンコレクタ等のスイッチにより、6 番端子を VEN(1.3V) 以下にすると出力は停止します（図 21）。 IN-EN 間と EN-GND 間に抵抗を接続し、抵抗の分圧 比を調整することにより、レギュレータの起動・停止するため の入力電圧の閾値(UVLO)を変えることができます。（図 22） 図 23 は、IN 端子－EN 端子間の抵抗値と起動・停止電圧 (UVLO)の相関グラフです。 2. IN 6 EN 7.EN NR130 NR121E 12 図 21 ON/OFF 制御 1 10 UVLO [V] R7=100kΩに固定した場合 R2=100kΩに固定した場合 8 R1 R1 6 R2 R7 2.IN 67.EN EN NR130 NR131A 4 図 22 ON/OFF 制御 2 2 200 300 400 500 600 700 VIN-EN間抵抗 R1 [kΩ] 図 23 VIN 起動・停止しきい値特性(UVLO) ※外部信号による ON/OFF を行わない場合は､R1 のみとして､470kΩあるいは 510kΩの抵抗を VIN～EN 端子間に 接続してご使用ください｡ 6.7 軽負荷時におけるパルススキップ動作について NR130 シリーズでは､軽負荷高効率を実現するため､パルススキップモードを標準で搭載しています｡ 図 2 のブロック図を参照ください｡ 起動時においては、SS 端子電圧によってパルススキップ動作禁止状態からパルススキップ動作禁止解除に移行しま す。また、IN 端子へ抵抗接続することで、パルススキップ動作範囲（閾値）が変わります。 1)パルススキップ動作の起動時遷移について VIN/EN 1.4V SS ① 起動直後、SS 端子は充電動作を開始し、 2.0V SS 端子電圧が 0.5V までは初期化期間と 0.5V なります。（ディレイ時間） ② SS 端子電圧が 0.5V に達すると、ソフトスタート Vo 開始信号（内部信号）が出力され、0.5V～1.4V SW の間がソフトスタート時間となります。 ソフトスタート開始信号 SS_OK （定常発振動作を行う。） ソフトスタート完了信号 SS_SKIP ①初期化期間 （ディレイ時間） ③パルススキップ 禁止期間 ① 動作を禁止します。 ④ ② ②ソフトスタート時間 ④パルススキップ 開始期間 ④ SS 端子電圧＞2.0V 後､ソフトスタート完了信号 を受けて､パルススキップは動作可能となります｡ ③ 図 24 起動時のパルススキップ開始遷移図 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. ③ SS 端子電圧 2.0V までは 、パルススキップ Page.18 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 2)パルススキップ動作範囲（閾値）について エラーアンプ出力（Vcomp）とスキップ閾値 Vskip を比較して、その出力信号に応じて発振停止することにより、スキッ プ動作となります。 ① SS 端子を IN 端子に抵抗接続しない場合、Vskip 閾値は 0.32V に設定され、パルススキップ動作範囲は広くなり ます。 ② SS 端子を IN 端子に抵抗（510kΩ）接続した場合、Vskip 閾値は 0.22V に設定され、パルススキップ動作範囲は 狭くなります。 Vcomp 図 25 は VIN～SS 間に 510kΩの Vskip=0.32V 設定抵抗有り無しの比較です｡ a Skip signal b 0 VIN､Vo､インダクタ L 値､Co 容量 0 ､負荷電流 Io など､他の条件が同一 の場合で､起動後の定常状態を示 Vsw 0 T しています｡ Vcomp は負荷電流の増加と共に 上昇し､Vskip の閾値を超えた場合 Vcomp は､Vsw の波形は 350kHz の通常発 Vskip=0.22V 0 a Skip signal b 0 振モードの連続となります｡ 図 25 はあくまで Vcomp が同一の場 合と仮定しています｡ Vsw 0 T a:スキップ発振 OFF 期間 b:スキップ発振 ON 期間 図 25 SS 終了後､パルススキップ設定抵抗有無の比較図 したがって､510kΩの設定抵抗がある(Vskip=0.22V)場合､パルススキップ動作から連続発振動作に切り換わる負荷電 流が小さくなります｡ また､図 25 のパルススキップ期間中(Skip signal=”H”)はスイッチング素子は OFF ですが､Vsw の波形はインダクタ電 流が不連続となるため､自由振動のリンギング波形が生じ､これは概ね出力電圧 Vo へ収束します｡ 尚､定電圧制御のフィードバック条件により Vcomp の波形が変わる為､パルススキップの周期が変化したり､スイッチン グ回数も最尐 1 回～複数回続く事が有ります｡図 25 の Skip signal は内部回路上の信号のため､パッケージ外部から 直接確認することはできません｡ 上記パルススキップ設定用抵抗 R7(510kΩ)については､『7.1.9 パルススキップモード切り替え抵抗 R7』の 項を、又､出力リップル電圧波形を含むパルススキップ時の発振波形の調整については『7.1.8 フィードバックコンデン サ C11』を参照願います｡ Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.19 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7. 設計上の注意点 7.1 外付け部品 各部品は使用条件に適合したものを使用します。 7.1.1 チョークコイル L1 チョークコイル L1 は、チョッパ型スイッチングレギュレータの中心的役割を果たしています。 レギュレータを安定し て動作させるためには、飽和状態での動作や、自己発熱による高温動作等の危険な状態を回避しなくてはなりま せん。以下に挙げる a) ～ f) の 6 点に注意してチョークコイルを選定してください。 3. . スイッチングレギュレータ用であること ノイズフィルタ用のコイルは、損失が大きく発熱が大となりますのでご使用を避けて下さい。 b) サブハーモニック発振の回避 NR130 シリーズのようなピーク検出電流制御方式では、制御 Duty が 0.5 を超える様な使用条件において､インダク タ電流がスイッチング動作周波数の整数倍の周期で変動することがあります。このような現象をサブハーモニック発 振と呼び、ピーク検出電流制御モードでは原理的に発生する問題です。安定な動作をさせる為に IC 内部でスロー プ補正を行っておりますが、アプリケーションとしても、出力電圧に対応した適切なインダクタ値を選定することが必 要です。具体的にはスロープ補償量が IC 内部で固定のため､コイル電流の傾きを緩やかにする事が必要です｡ チョークコイル電流の脈流部 ΔIL およびピーク電流 ILp は、次式にて表されます。 IL (VIN Vo ) Vo ----- (7) L VIN f ILp IL Io 2 ----- (8) 図 26 インダクタンスとリップルの関係 この式よりチョークコイルのインダクタンス L が小さいほど、ΔIL,ILp ともに増大することが分かります。よってインダク タンスが過小であるとチョークコイル電流の変動が大きくなるためレギュレータの動作が不安定になるおそれがありま す。過負荷・負荷短絡時の磁気飽和によるチョークコイルのインダクタンスの減尐に注意願います。 サブハーモニック発振を回避するため､コイル電流の傾きの条件を表 5 にて指定いたします｡ 表 5 サブハーモニック発振を回避するための Duty≧0.5 条件のコイル電流の傾き指定 VIN(V) Vo(V) Duty Ton(μ S)Max 17 17 17 15 12 10 9 9 8 14 12 10 12 9 7 6 5 5 0.82 0.71 0.59 0.80 0.75 0.70 0.67 0.56 0.63 3.360 2.880 2.400 3.264 3.060 2.856 2.720 2.267 2.550 コイル電 流の傾き K(A/μ S) 0.134 0.260 0.436 0.156 0.208 0.267 0.312 0.499 0.374 Δ IL(A) 必要 L 値 (μ H)Typ 0.450 0.749 1.046 0.509 0.636 0.763 0.849 1.131 0.954 22.40 19.24 16.06 19.24 14.43 11.24 9.62 8.02 8.02 ※Duty=Vo/VIN･･･(9)､ TonMax=Duty×(1／Fsw)･･･(10)､ ΔIL=TonMax×K･･･(11) K は指定値でこれ以下を推奨｡ 表の組み合わせ以外は､近い値からご検討ください｡ ･･･(12) Fsw=245kHz(Min) ※仕様における『VIN≧Vo＋3V』の条件に基づく組み合わせ｡ Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.20 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 c) 通常時のインダクタンス算出 Duty＜0.5 の条件におけるコイルのインダクタンス値は､Duty≧0.5 同様に前ページの(12)式で求められますが､ 表 6 に使用する最大負荷電流 Io に対するΔIL の割合ΔIL／Io=0.2 の場合の必要インダクタンスを参考として示し ます｡ 表 6 VIN≧Vo+3V 条件､且つ Duty＜0.5 の場合の必要インダクタンス(L 値)計算結果の例 VIN(V) Vo(V) Duty Io(A) Δ IL/Io(例) Δ IL(A) 15 12 12 8 7 5 5 5 5 5 3.3 3.3 3.3 2 1.8 1.2 0.33 0.42 0.28 0.41 0.47 0.40 0.36 0.24 3 3 3 3 3 3 3 3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 必要 L 値 (μ H)Typ 22.68 19.84 16.28 13.19 11.87 8.16 7.84 6.20 ※ΔIL／Io は任意です｡･･･あくまで 0.2 は設定例です｡ 表 6 は Io=3A が最大負荷電流の場合｡ 最大負荷電流が 1.5A など小さくなるときは､ΔIL／Io を一定とすると､ΔIL の値が小さくなるため､必要なインダ クタンスは大きくなります｡ ※ΔIL／Io が大きいと､インダクタンスは小さくなりますが､出力リップル電圧の増大などの背反事項が有ります｡ ΔIL／Io の値を小さくすると､必要なインダクタンスは増加､且つ外形は大型化方向です｡ 従来からコストパフォーマンスが良い設定として､一般的にはΔIL／Io≒0.2～0.3 と言われております｡ ※インダクタンスを大きくしようとする場合､コイル外形が同じなら､巻線の巻数が増え電線の線径が細くなります｡ 直流抵抗 DCR も増大しますので､大きな電流は流せなくなります｡DCR を優先にすると､コアサイズが大型化し ます｡ ※使用条件､実装条件､放熱条件等を考慮して､最適なものを選定してください｡ d) 直流重畳特性をご確認ください チョークコイルのインダクタンスは、コアの材質／形状にもよりますが､流す直流電流に対してインダクタンスが次第 に減尐する様な直流重畳特性を有しています｡実際に使用する最大負荷電流を流した際の､インダクタンス値が設 計に対して大きく下がっていないか？､必ずご確認ください｡コイルメーカーから直流重畳特性のデータ･グラフなどを 入手いただき､お使いのコイルの特性を把握しておいてください｡その際重要になるパラメータとしては､ 1) 飽和点･･･何 A で磁気飽和を起こすか 2) 実使用の負荷電流でのインダクタンス変動 ※例えば､実負荷で Io=3A まで使用するのに､飽和点が 2A などのコイルは使えません｡また､無負荷では 10μH のインダクタンスを有するのに､1A 流したら 5μH なってしまう様な特性の物にはご注意ください｡ e) ノイズが尐ないこと ドラム型のような開磁路型コアは、磁束がコイルの外側を通過するため周辺回路へノイズによる障害を与えることが あります。低漏洩磁束タイプのコア／構造を採用したコイルをご使用下さい。詳細はコイルメーカーへご相談くださ い｡ f) 発熱について 実際に基板に実装して使用する場合､コイル本体の発熱は周囲の部品からの影響を受ける可能性が有ります｡ コイルの温度上昇はほとんどの場合､自己発熱を含んで､ 1)車載グレード品：150℃ 2)高信頼性品：125℃ 3)一般品：85℃～100℃ の様な温度制限が有ります｡搭載する基板の設計が変わると､温度上昇が異なりますので､必ずご評価ください｡ Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.21 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.1.2 入力コンデンサ C1 (C2) 入力コンデンサは、入力回路のバイパスコンデンサとして動作し、スイッチング時の急峻な電流をレギュレータに供 給して入力側の電圧降下を補償しています。極力レギュレータ IC の近くに取り付ける必要があります。AC 整流回路 の平滑コンデンサが入力回路にある場合でも、IC の近くにレイアウトされていなければ、入力コンデンサは平滑コン デンサと兼用とすることが出来ません。 C1 (C2)選定のポイントとして次のことが挙げられます。 IIN VIN a) 耐圧を満足すること b) 許容リップル電流値を満足すること Ripple current 入力コンデンサのリップル電流は負荷電流の増加に伴って 増大します。 C1 (C2) 耐圧や許容リップル電流値を超えたり、ディレーティング無 しで使用した場合、コンデンサ自身の寿命が低下するばか りでなく、レギュレータの異常発振を誘発する危険がありま す。十分なマージンをとったコンデンサを選択するためには、 IIN (13)式に示す入力コンデンサに流れるリップル電流実効値 Irms を求めます。 VIN 1.VIN Vo ﾘｯﾌﾟﾙ電流 Irms 1.2 Io ----- (13) C1 Vin 図 27 C1 (C2)の電流経路 C1電流波形 0 Iv Ton VIN = 17V, Io = 3A, Vo = 5V とした場合、 T 図 28 C1 (C2)の電流波形 5 Irms 1.2 3 1.06 A 17 となりますので、許容リップル電流が、1.06A より大きいコン デンサを選ぶ必要があります。 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. IN Page.22 Ip NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.1.3 出力コンデンサ C4 (C5) ピーク電流制御方式は、フィードバック量に応じて直接インダクタ電流を制御する方式です。チョークコイルを電流 源とみなすことができ、LC フィルタの二次遅れ要素の影響を無視できますので、定 ESR かつ小容量のセラミックコン デンサでも安定動作を得ることができます。 出力コンデンサ C4 (C5)は、チョークコイル L1 と共に LC ローパスフィルターを構成し、スイッチング出力の平滑コン デンサとして機能しています。出力コンデンサにはチョークコイル電流の脈流部 ΔIL と等しい電流が充放電されてい ます。従って入力コンデンサと同様に、耐圧及び許容リップル電流値を十分なマージンを取った上で満足する必要 があります。 IL 出力コンデンサのリップル電流実効値は(14)式で求めま す。 Irms IL Vout L1 Io Ripple current -----(14) 2 3 ESR RL ΔIL を 0.5A とした場合、 Irms 0.5 2 3 C4 (C5) ≒ 0.14A 許容リップル電流が 0.14A 以上のコンデンサが必要になり ます。 IL レギュレータの出力リップル電圧 Vrip は、チョークコイル電流 L1 の脈流部 ΔIL（C4 (C5)充放電電流）と出力コンデンサ C4 ﾘｯﾌﾟﾙ電流 (C5)の等価直列抵抗 ESR の積によって定まります。 ESR Vrip IL C4 ESR RL Vout C2電流波形 Io 0 ⊿IL -----(15) C2 従って出力リップル電圧を小さくするには、等価直列抵抗 ESR の低いコンデンサを選ぶ必要があります。一般的に電 解コンデンサでは同一シリーズの製品ならば、同一耐圧で 容量が大きい程、又は同一容量で耐圧が高い程（≒外形が 大きくなる程）ESR は低くなります。 ΔIL = 0.5A 図 29 C4 (C5)の電流経路 Vrip = 40mV とした場合、 C4 ESR 40 0.5 80m ESR が 80mΩ 以下のコンデンサを選べば良いことになりま す。ESR は、一般に温度によって変化し低温になると増加 します。使用温度における ESR を確認する必要があります。 ESR 値はコンデンサ固有のものですので、コンデンサの製 造元に問い合わせ下さい。 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.23 図 30 C4 (C5)電流波形 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.1.4 FB 端子 出力電圧設定 FB 端子は出力電圧を制御する為のフィードバック検出端 子です。出来る限り出力コンデンサ C4 (C5)に近い所に接 続して下さい。遠い場合、レギュレーションの低下、スイッ チングリップルの増大により異常発振の原因となりますので ご注意下さい。 R4 (R5)及び R6 を接続することで出力電圧の設定が可能 です。IFB が 50μA 以上になるように設定してください。 （IFB は下限 50μA で考え、上限は特に制限は ありませんが、消費電流が増え効率が低下しますのでご注 意ください。 R4 (R5), R6,出力電圧は次式で求められます。 IFB = VFB / R6･･･(16) R4(R5) R6 図 31 電圧検出ライン *VFB = VREF = 0.8V ± 2.5% R4 + R5 = (VOVFB) / IFB･･･(17) R6 = VFB / IFB･･･(18) VO = ( R4+R5 ) × ( VFB / R6 ) + VFB ･･･(19) VO = 0.8V に設定する際も、安定動作の為 R6 は接続してください。 入出力電圧の関係については、SW 端子のオン幅がおよそ 200nsec 以上になるような設定を推奨します。 FB 端子及び R4 (R5), R6 の配線は、フライホイールダイオードと並走する配線はしないでください。 スイッチングノイズが検出電圧に干渉し、異常発振する場合があります。 特に FB 端子から R6 の配線は短く設計することを推奨します。 7.1.5 低入力時の外付けブートストラップダイオード 入力電圧が 6V 以下で使用する場合は、効率が低下低下しますので、INBS 間にダイオードを挿入することを推 奨します（図 32）。もしくは BS 端子にダイオードを接続して外部から電圧を印加して下さい（図 33）。 注記 1)BS-SW 端子間への印加電圧は 5.5V 以下になるように設定してください。 2)入力電圧 6V 以上の場合は、ダイオードは接続しないでください。 5V 2. IN 1.BS 8.BS 1.BS 8.BS NR121E NR130 NR121E NR130 3.SW 3.SW 図 32 ブートストラップダイオード接続 1 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.24 図 33 ブートストラップダイオード接続 2 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.1.6 フライホイールダイオード D1 フライホイールダイオード D1 は、スイッチングオフ時にチョークコイルに貯えられたエネルギーを放出させる目的で 使用します。フライホイールダイオードには必ずショットキーバリアダイオードを使用して下さい。一般の整流用ダイ オードやファーストリカバリダイオード等を使用した場合、リカバリ及びオン電圧による逆電圧印可により、IC を破壊す る恐れがあります。SW 端子（3 番端子）から出力された電圧は、入力電圧と同等である為、フライホイールダイオード の逆方向耐圧が入力電圧以上あるものをご使用下さい。また、フライホイールダイオードにはフェライトビーズは入れ ないでください。 7.1.7 出力電圧 VO と出力コンデンサ C4 /C5 (NR131A と NR131D のみに対応) 安定動作の目安として、出力電圧と出力コンデンサの対比を表 5 に示します。 アルミ電解コンデンサの ESR は、100mΩ～200 mΩ の範囲で選定願います。 インダクタ L については「7.1.1 チョークコイル L1」を参照して選定して下さい。 表7 VO C4 (C5)対比表(NR131A と NR131D のみに対応) C4 (C5) [uF] VO[V] アルミ電解コンデンサ ( ESR≒100mΩ ) セラミックコンデンサ 1.2 33 to 100 47 to 330 1.8 22 to 100 47 to 470 3.3 10 to 68 20 to 180 5 4.7 to 47 4.7 to 100 9 3.3 to 22 2.2 to 47 12 3.3 to 22 2.2 to 33 14 2.2 to 22 2.2 to 33 7.1.8 フィードバックコンデンサ C11 パルススキップ動作時には出力リップル電圧が大きくなる場合があります。これは、エラーアンプ部の遅れによって、 １パルススキップ周期当りのスイッチ回数が多くなることが原因です。対策として、フィードバックコンデンサ C11 を追 加することによって、１パルススキップ当りのスイッチ回数を減らして、出力リップル電圧を抑制することができます。 C11 の値の大きすぎると、動作が不安定になる恐れがありますので、100pF～470pF 程度の範囲で選定していただく ことをお勧めします。 Vo 100mV 20μS/div Vo SW SW IL IL 図 34 出力リップル電圧大時のスキップ動作波形(C11=0pF) 20mV 4μS/div 図 35 理想的なスキップ動作波形(C11=220pF) ※図 34 と図 35 では､時間軸が異なります｡C11 の調整が良好な場合は､パルススキップの周期が早くなります｡ Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.25 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.1.9 パルススキップモード切り替え抵抗 R7 パルススキップ動作時の Power MOS FET ドレイン電流 ピーク値(IDP)と平均スイッチング周波数(Fskip)には下記式に 示した相関関係があります。 Fskip 2 I O VIN VO VO 2 I DP L VIN ･･･(20) パルススキップ動作時のドレイン電流ピーク(IDP)を高める ほど平均スイッチング周波数が低下しますので、軽負荷効率 は向上しますが、その反面、出力電圧リップルが大きくなる 図 36 Lo リップルモード時のアプリケーション 傾向があります。 そこで本 IC には、パルススキップ動作時のドレイン電流ピーク値(IDP)を、High と Low の 2 値から選択する ことで、パルススキップ動作時の平均周波数と出力リップル電圧を調整できる機能を搭載しております。 通常のアプリケーションでは軽負荷効率重視のために高い側の IDP が選択されおり、パルススキップ動作時 の平均スイッチング周波数はより低くなるよう制御します。出力電圧リップルを更に低く抑えたい場合は、SS 端 子と IN 端子間に抵抗 R7(510kΩ)を追加し、SS 端子を 5.2V 以上に Pull-up することで低い側の IDP を選択す ることができます。これによって、パルススキップ動作時のスイッチング周波数が低くなりすぎるのを抑えると同 時に、出力電圧リップルを低く抑えることができます。 尚、高い側の IDP を選択した際には、パルススキップ動作に入る出力電流閾値が高くなり、逆に、低い側の IDP を選択した際には、パルススキップ動作に入る出力電流閾値が低くなりますのでご注意ください。 表 8 抵抗 R7 とパルススキップ動作モードの関係 【条件：VIN=12V,Vo=5V,L=10μH】 SS 端子処理 ドレイン電流 IDP 出力 Ripple 平均周波数 軽負荷効率 R7 なし 600mAtyp 小 超低周波数 超高効率 R7 あり 100mAtyp 極小 低周波数 高効率 ※R7 の選定について 510kΩという抵抗値は E24 系列ですが､調達の問題で入手困難で有れば､E12 系列の 470kΩでも構いま せん｡この抵抗値は小さくしすぎると､抵抗及び IC 内部の損失を増加させます｡逆に 680kΩなど大きい場合に は､SS 端子を 5.2V 以上にプルアップさせる事が困難になります｡したがって 470kΩまたは 510kΩの設定に てご使用ください｡ Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.26 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.2 パターン設計 7.2.1 大電流ライン 接続図中の太線部分には大電流が流れますので、出来る限り太く短いパターンとして下さい。 NR131A NR131S 図 37 配線パターン注意箇所 7.2.2 入出力コンデンサ 入力コンデンサ C1 (C2)と、出力コンデンサC1,C2 C4 (C5)は、 出来る限り IC に近づけて下さい。入力側に AC 整流回路の 平滑コンデンサがある場合は、入力コンデンサと兼用にす ることが可能ですが、距離が離れている場合には、平滑用と は別に入力コンデンサを接続することが必要です。入出力 コンデンサのリード線には、大電流が高速で充放電される ので、リード線の長さは最短として下さい。コンデンサ部分 のパターン引き回しにも同様の配慮が必要です。 C1,C2 図 38 推奨コンデンサ配線 C1,C2 図 39 コンデンサ配線の悪い例 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.27 C NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.2.3 Exposed SOIC8/SOP8 パッケージ実装基板パターン例 図 40 PCB レイアウト表面:部品面（両面基板） 図 41 PCB レイアウト裏面:GND 面（両面基板） ※オプション部品を含んだ構成のため､標準回路以外の部品も配置されております｡ご了承ください｡ 注記 PCB サイズ： 60mm×60mm 0.61 (0.024) 1.27 (0.050) 1.60 (0.063) 2.35 (0.092) NR131S では､ヒートスラ グ用パッドは不要です 3.24 (0.127) 注記 1) 寸法：mm(inch) 2) 図は一定の縮尺で描かれていません 図 42 推奨ランドパターン Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.28 5.40 (0.213) NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.3 応用設計 7.3.1 スパイクノイズの低減(1) ・BS 直列抵抗の追加 図 43 の R3(オプション)を挿入することで､IC 内蔵の パワーMOSFET のターンオンスイッチングスピードを 遅くすることが出来ます｡スパイクノイズはスイッチング スピード低下に連動して下がる傾向となります｡ R3 を使用する場合は 22Ωを上限として設定してください｡ ※ご注意 1)誤って R3 の抵抗値を大きくしすぎると､IC 内蔵パワー MOSFET はアンダードライブとなり､最悪破損する事が 有ります｡ 2)R3 が大きすぎると､起動不良を起こす事が有ります｡ 図 43.BS 直列抵抗の追加 7.3.2 スパイクノイズの低減(2) ･スナバ回路の追加 上記の対策に図 44 のように抵抗とコンデンサ（RC スナバ）を 追加することにより、出力波形及び、ダイオードのリカバリー タイムを補正し、一層のスパイクノイズを低減させることができ ます。7.3.1 項と共に効率が低下しますので注意して下さい。 ※オシロスコープにてスパイクノイズを観測される際には、プ ローブの GND リード線が長いとリード線がアンテナの作用を してスパイクノイズが大きく観測されることがあります。スパイ クノイズの観測に当たってはプローブのリード線を最短にし て出力コンデンサの根本に接続して下さい。 2.VIN 3.SW NR130 4.GND Option 図 44 スナバ回路の追加 7.3.3 ビーズコアの使用に関するご注意 図 45 図 45 の赤の点線内ではフェライトビーズなどのビーズコアを挿入しないでください。プリント基板パターン設計において は、IC の安全且つ安定動作のため、配線パターンの寄生インダクタンスを小さく抑えていただくように推奨しておりま す｡ ビーズコアを挿入すると､元々配線パターンが持つ寄生インダクタンスに､ビーズコアが持つインダクタンスが加算される ため､この影響によってサージ電圧の発生､或いは IC の GND が不安定／負電位になるなど､誤動作が発生したり､最悪 の場合破損に至る事があります｡ ノイズの低減に関しては､基本的に上記の「･スナバ回路の追加」及び､「･BS 抵抗の追加」で対策してください｡ Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.29 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 7.3.4 逆バイアス保護 バッテリーチャージ等、入力端子より出力の電圧が高くな るような場合には、入出力間に逆バイアス保護用のダイ オードが必要となります。 2. IN NR130 NR121E 3.SW 図 46 逆バイアス保護用ダイオード Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. Page.30 NR130 シリーズ アプリケーションノート Rev.3.0 ご注意書き 本資料に記載されている内容は、改良などにより予告なく変更することがあります。 ご使用の際には、最新の情報であることを確認してください。 本書に記載されている動作例および回路例は、使用上の参考として示したもので、これらに起因する弊 社もしくは第三者の工業所有権、知的所有権、その他の権利の侵害問題について弊社は一切責任を 負いません。 弊社は品質、信頼性の向上に努めていますが、半導体製品では、ある確率での欠陥、故障の発生は避 けられません。部品の故障により結果として、人身事故、火災事故、社会的な損害などが発生しないよう、 使用者の責任において、装置やシステム上で十分な安全設計および確認を行ってください。 本書に記載されている製品は、一般電子機器(家電製品、事務機器、通信端末機器、計測機器など)に 使用することを意図しています。 高い信頼性が要求される装置(輸送機器とその制御装置、交通信号制御装置、防災･防犯装置、各種 安全装置など)への使用を検討する場合は、必ず弊社販売窓口へ相談してください。 極めて高い信頼性を要求する装置（航空宇宙機器、原子力制御、生命維持のための医療機器など）に は、弊社の文書による合意がない限り使用しないでください。 弊社の製品を使用、またはこれを使用した各種装置を設計する場合、定格値に対するディレーティング をどの程度行うかにより、信頼性に大きく影響します。 ディレーティングとは信頼性を確保または向上するため、各定格値から負荷を軽減した動作範囲を設定 したり、サージやノイズなどについて考慮することです。ディレーティングを行う要素には、一般的には電 圧、電流、電力などの電気的ストレス、周囲温度、湿度などの環境ストレス、半導体製品の自己発熱によ る熱ストレスがあります。これらのストレスは、瞬間的数値、あるいは最大値、最小値についても考慮する 必要があります。 なおパワーデバイスやパワーデバイス内蔵 IC は、自己発熱が大きく接合部温度のディレーティングの 程度が、信頼性を大きく変える要素となりますので十分に配慮してください。 本書に記載している製品の使用にあたり、本書記載の製品に他の製品・部材を組み合わせる場合、あ るいはこれらの製品に物理的、化学的、その他何らかの加工・処理を施す場合は、使用者の責任にお いてそのリスクを検討の上行ってください。 本書記載の製品は耐放射線設計をしておりません。 弊社物流網外での輸送、製品落下などによるトラブルについて、弊社は一切責任を負いません。 本書記載の内容を、文書による当社の承諾なしに転記複製を禁じます。 Copy Right: SANKEN ELECTRIC CO., LTD. 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