XC9301/XC9302 シリーズ

XC9301/XC9302 シリーズ
JTR0601-001c
PWM、PWM/PFM 切替 昇降圧 DC/DC コントローラ
☆GreenOperation 対応
■概要
XC9301/XC9302シリーズは、高速低オン抵抗ドライバを内蔵した、汎用高クロック昇降圧 DC/DCコンバータコント
ローラです。トランジスタ×2、コイル、ダイオードｘ2、及びコンデンサの計４種の外付け部品で、高出力電流の高性
能な昇降圧DC/DCコンバータを実現できます。
出力電圧は、内部にて2.4V∼6.0V(精度±2.5%)まで、0.1Vステップで設定可能です。
スイッチング周波数が180kHz、または300kHzと高く、外付け部品を小さくすることが可能です。
PWM/PFM切替制御タイプのXC9302シリーズは、軽負荷時に、PWM制御からPFM制御へ動作を移行します。これに
よって、軽負荷から大出力電流までの全負荷領域で、高効率を実現します。
ソフトスタート時間は内部にて10msに設定されており、立ちあがり時の電流のラッシュやオーバーシュートを防ぎ
ます。
スタンバイ時(CE 端子"L")には全回路を停止することにより消費電流を 0.5μA 以下に抑えます。
■用途
■特長
●電子手帳
入力電圧範囲
出力電圧範囲
: 2.0V∼10V
: 2.4V∼6.0V 0.1V ステップで設定可能
設定電圧精度 ±2.5%
: 180kHz ±15%または 300kHz ±15%
: 250mA 以上(VIN=2.4V,VOUT=3.3V)
: 81% (TYP.) @5.0V、78% (TYP.) @3.3V
: ISTB=0.5μA (MAX.)
●携帯電話
●パームトップコンピュータ
●ハンディーオーディオ
●各種汎用電源
発振周波数
出力電流
高効率
スタンバイ機能
出力電圧内部設定
最大デューティ比 : 85% (TYP.)
PWM/PFM 切替昇降圧制御 (XC9302)
パッケージ
: SOT-25
環境への配慮
: EU RoHS 指令対応、鉛フリー
■代表特性例
■代表標準回路
●効率−出力電流特性
XC9302A502 (180kHz、VOUT5.0V)
PSW=XP162A12A6PR,CL=47μF (タンタルコンデンサ MCE)×2,
NSW=XP161A1265PR,CIN=220μF (電解 PJ),SD=U2FWJ44N,RDD=10Ω,
L=22μH (CR54),CDD=47μF (タンタルコンデンサ MCE)
Efficiency:EFFI（%）
効率 EFFI (%)
100
80
60
VIN=2V
40
4V
20
6V
0
0. 1
1
10
100
1000
Output
Current:I
OUT（mA）
出力電流
IOUT
(mA)
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XC9301/XC9302 シリーズ
■端子配列
■端子説明
端子番号
1
端子名
GND
機 能
グラウンド端子
2
VDD
電源端子
3
4
EXT/
VOUT
外部トランジスタドライブ端子
出力電圧監視端子
5
CE
チップイネーブル端子
■製品分類
●品番ルール
XC9301①②③④⑤⑥-⑦(*1): PWM 制御
XC9302①②③④⑤⑥-⑦(*1): PWM/PFM 切替制御
記号
内
容
シンボル
①
標準
A
②③
出力電圧
20~60
④
発振周波数
⑤⑥-⑦
パッケージ形状
テーピング仕様 (*2)
詳細内容
標準(５ピン機能)
(例) 3.0V 出力品の場合→②=3, ③=0
5.3V 出力品の場合→②=5, ③=3
2
180kHz
3
300kHz
MR-G
SOT-25
(*1) 末尾に”-G”が付く場合は、ハロゲン＆アンチモンフリーかつ RoHS 対応製品になります。
(*2) エンボステープポケットへのデバイス挿入方向は定まっております。標準とは別に逆挿入を要望される場合は弊社営業に相談ください。
(標準：⑤R-⑦、逆挿入：⑤L-⑦)
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XC9301/XC9302
シリーズ
■ブロック図
■絶対最大定格
項
目
VDD 端子電圧
VOUT 端子電圧
CE 端子電圧
EXT/端子電圧
EXT/端子電流
許容損失
動作周囲温度
保存温度
記 号
VDD
VOUT
VCE
VEXT/
IEXT/
Pd
Topr
Tstg
定 格
-0.3∼12.0
-0.3∼12.0
-0.3∼12.0
-0.3∼VDD+0.3
±100
150
-40∼+85
-40∼+125
Ta = 25℃
位
V
V
V
V
mA
mW
℃
℃
単
3/13
XC9301/XC9302 シリーズ
■電気的特性
XC9301x332MR, XC9302x332MR
項
目
出力電圧
記号
条
件
VOUT
入力電源電圧
VDD
消費電流１
IDD1
消費電流２
スタンバイ電流
Ta=25℃
(VOUT=3.3V,FOSC=180kHz)
MIN.
TYP.
MAX.
UNITS
3.218
3.300
3.383
V
2.0
-
10.0
V
VOUT=CE : 出力設定電圧× 0.95 を印加
-
80
140
μA
IDD2
VOUT=CE : 出力設定電圧+0.5 を印加
-
15
26
μA
ISTB
VOUT：出力設定電圧× 0.95 を印加
-
-
0.5
μA
kHz
CE=0V
発振周波数
FOSC
VDD=VOUT=CE : 出力設定電圧× 0.95 を印加
153
180
207
最大デューティ比
MAXDTY
VDD=VOUT=CE : 出力設定電圧× 0.95 を印加
78
85
92
%
PFM デューティ比*1
PFMDTY
無負荷
15
25
35
%
効率*2
EFFI
-
78
-
%
VDD=VIN=CE : 出力設定電圧× 0.95 を印加
ソフトスタート時間
TSS
5.0
10.0
20.0
mS
CE 'H' 電圧
VCEH
VOUT: 出力設定電圧× 0.95 を印加
0.65
-
-
V
CE 'L' 電圧
VCEL
VOUT: 出力設定電圧× 0.95 を印加
-
-
0.20
V
EXT/ 'H' ON 抵抗
REXTBH
IDD1 同じ、VEXT/ = VOUT - 0.4V
-
29
43
Ω
EXT/ 'L' ON 抵抗
REXTBL
IDD1 同じ、VEXT/ = 0.4V
-
19
27
Ω
測定条件：指定の無い時は VDD＝3.30(V),IOUT＝130(mA)
注）*1 XC9302 シリーズのみ（PFM 制御へ切り替わった時のデューティー比）
*2 EFFI={[(出力電圧) × (出力電流)] ÷ [(入力電圧) × (入力電流)]} × 100
XC9301x333MR, XC9302x333MR
項
目
(VOUT=3.3V,FOSC=300kHz)
記号
条
件
Ta=25℃
MIN.
TYP.
MAX.
UNITS
出力電圧
VOUT
3.218
3.300
3.383
V
入力電源電圧
VDD
2.0
-
10.0
V
消費電流１
IDD1
VOUT=CE : 出力設定電圧× 0.95 を印加
-
130
200
μA
消費電流２
IDD2
VOUT=CE : 出力設定電圧+0.5 を印加
-
20
35
μA
スタンバイ電流
ISTB
VOUT：出力設定電圧× 0.95 を印加
-
-
0.5
μA
発振周波数
FOSC
VDD=VOUT=CE : 出力設定電圧× 0.95 を印加
255
300
345
kHz
CE=0V
最大デューティ比
MAXDTY
VDD=VOUT=CE : 出力設定電圧× 0.95 を印加
78
85
92
%
PFM デューティ比*1
PFMDTY
無負荷
15
25
35
%
効率*2
EFFI
ソフトスタート時間
TSS
CE 'H' 電圧
VCEH
CE 'L' 電圧
VCEL
EXT/ 'H' ON 抵抗
REXTBH
EXT/ 'L' ON 抵抗
REXTBL
VDD=VIN=CE : 出力設定電圧× 0.95 を印加
-
78
-
%
5.0
10.0
20.0
mS
VOUT: 出力設定電圧× 0.95 を印加
0.65
-
-
V
VOUT: 出力設定電圧× 0.95 を印加
-
-
0.20
V
IDD1 に同じ、VEXT/ = VOUT - 0.4V
-
29
43
Ω
IDD1 に同じ、VEXT/ = 0.4V
-
19
27
Ω
測定条件：指定の無い時は VDD＝3.30(V),IOUT＝130(mA)
注）*1 XC9302 シリーズのみ（PFM 制御へ切り替わった時のデューティー比）
*2 EFFI={[(出力電圧) × (出力電流)] ÷ [(入力電圧) × (入力電流)]} × 100
■標準回路例
●回路接続例
部品例
PSW : XP162A12 ( SOT-89, TOREX )
NSW : XP161A12 ( SOT-89, TOREX )
L
: 22μH(スミダ CR54)
SD : U2FWJ44N (ショットキータイプ、東芝 )
CL : 16V, 47μF×2 (タンタルタイプ、日ケミ MCE)
CIN : 16V, 22μF (タンタルタイプ、日ケミ MCE)
220μF (ニチコン, PJ タイプ)
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XC9301/XC9302
シリーズ
■動作説明
＜回路接続例＞
＜ブロック図＞
XC9301/02 シリーズは PWM 動作をする昇降圧 DC/DC コンバータコントローラです。XC9302 シリーズは軽負荷時は PFM
動作に移行し、負荷に対し広い範囲で高効率を実現しています。また、昇圧動作と降圧動作を一連の PWM 動作で行う事に
より、広い入力電圧範囲に対して高い効率を実現しています。出力設定電圧はレーザートリミングにより調整・固定されて
います。
[ON TIME]
P-chFET(PSW)が ON、N-chFET(NSW)が ON して VIN→PSW→L→NSW→GND と電流が流れ、L がチャージされます。
[OFF TIME]
PSW、NSW ともに OFF して GND→SD1→L→SD2→VOUT と電流が流れ、L にチャージされていた電荷により VOUT
が上昇します。
VOUT 電圧を I 内部の基準電圧と比較し、ON TIME, OFF TIME の割合を調節して出力を安定に保ちます。
以下に内部の各ブロックについて説明します。
<Error Amp.>
エラーアンプは出力電圧監視用のアンプです。内部抵抗で分割された電圧のフィードバックと基準電圧を比較します。基
準電圧より高い電圧がフィードバックされるとエラーアンプの出力は高くなる方向に動作します。
<PWM Comparator>
エラーアンプ出力とノコギリ波を比較します。エラーアンプ出力の電圧の方が低い期間は EXT/端子を Low レベル(スイッ
チングの ON タイム)にします。
<Ramp Wave Generator>
スイッチング周波数のノコギリ波を発生します。
<PWM / PFM Controller>
XC9302 シリーズでは負荷の大きさにより PWM と PFM を自動的に切り替えます。
<Vref with Soft Start, CE>
内部のコンデンサと定電流回路により、Error Amp.の入力の Vref 電圧の立ち上がりを緩やかにしています。このソフトス
タート機能により、CE 電圧立ち上げ時に Error Amp.の２つの入力が釣り合った状態で動作して EXT/端子の ON タイムを必
要以上に長くすることを抑制します。また、UVLO 機能が併設されており、ソフトスタート時に内部回路が不定状態を脱し
て安定状態になるまで MOS スイッチが ON しないように信号に制限をかけています。入力電圧が IC が不定状態になるよう
な低い電圧の場合にも UVLO 機能が働き、MOS スイッチを OFF させます。
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XC9301/XC9302 シリーズ
■動作説明
●製品の選定について
XC9301/02 シリーズは PWM 動作(9302 シリーズは軽負荷時は PFM 動作に自動移行)を行う昇降圧 DCDC コンバータコン
トローラです。昇圧動作と降圧動作を一連の PWM 動作で行う事により、広い入力電圧範囲に対して高い効率を実現してい
ます。
一般に、入力電圧が出力設定電圧をまたいで上下に変化する場合に安定出力電圧を得る方法として数通りの方式が考えら
れます。各方式にはそれぞれのメリット・デメリットがあり、入出力等の実際の動作条件で最も特性が良い方式を選択する
必要があります。
以下に２通りの方式(昇圧 DCDC コンバータ+VR と昇降圧 DCDC コンバータ)と、その方式での効率特性例の比較を示し
ます。
[昇圧 DCDC コンバータ+VR](ex. XC6371/72+XC6206)
■昇圧モード(入力電圧＜出力設定電圧+0.4V)
入力電圧を一度昇圧 DCDC コンバータ部で出力設定電圧+0.4V に昇圧後、VR 部で出力電圧を設定値にレギュレート
する。(0.4V 下げる分が VR 部によるロスとなる。)
■降圧モード(入力電圧≧出力設定電圧+0.4V)
入力電圧は昇圧 DCDC コンバータ部をスルーして、VR 部で出力電圧を設定値にレギュレートする。(入出力電圧差分
を下げる分が VR 部によるロスとなる。)
[昇降圧 DCDC コンバータ](XC9301/02)
■入力電圧と出力設定電圧の高低関係に関わらず一連のスイッチング動作で出力設定電圧を出力する。
XC9301/02 シリーズは広い入力電圧範囲に対してほぼフラットな効率特性を示します。
一方、昇圧 DCDC+VR は入力電圧が高くなると入出力電圧比に比例して効率が悪くなります。
よって、降圧モード動作が主となる場合には XC9301/02 シリーズの方が効率が良くなり、乾電池 3 セル→3.3V、リチウ
ムイオン二次電池→3.3V 等の用途でも XC9301/02 シリーズの方が全体として効率が良い場合があります。
なお、XC9301/02 シリーズはシリーズレギュレータ出力ではないので、リップル電圧が問題となる用途については実際の
特性をサンプルで評価されることをお勧めします。
●周辺回路部品の選定について
効率 [%]
Efficiency［%］
●一般に、DCDC コンバーターIC を使用した回路の特性は周辺回路部品の特性に大きく依存します。特にショットキー
ダイオードの VF(順電圧)は効率に直接的に効いてくるため、なるべく小さい物を選ぶ方が効率が良くなります。以下に
VF 対効率の特性例を示します。
また、無負荷時消費電流を低くするためには IR(逆電流)の小さいダイオードを選ぶ必要があります。
●スイッチング用 MOSFET は ON 抵抗が小さい物の使用をお勧めします。
XC9301/02 シリーズでは 500mΩ以下の物を使用して下さい。
VOUTVF
=3.3V,
IOUT=100mA
対効率特性例
85
80
VIN=2.4V
VIN=3.0V
75
VIN=4.5V
70
65
0.2
0.4
VFVF
Voltage［V］
電圧 [V]
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XC9301/XC9302
シリーズ
■動作説明
●デモボード ver. 1.1
部品名
PSW ：
NSW ：
L
：
SD ：
CL ：
CIN ：
デモボード接続可能形状
XP162A12(SOT-89)
XP161A12(SOT-89)
22μH (スミダ CR54)
U2FWJ44N (ショットキータイプ、東芝)
16V 47μF×2 (タンタルタイプ、日ケミ MCE)
16V 22μF (タンタルタイプ、日ケミ MCE)
16V 220μF (電解 ニチコン PJ)
→SOT-23, SOT-89, CPH-6 に対応
→CR43∼CR105 に対応
→MA720, MA735, U2FWJ44N に対応
→1005 type∼D2 パッケージに対応
＜ジャンパー設定＞
JP3：必ず接続して下さい。
JP2：SW を使って CE 端子を VIN に固定する場合は接続して下さい。
・VIN, VOUT, GND 端子、JP2, JP3 にはスズメッキ線等を使用して下さい。
・TP1, TP2, TP3, CE にはテストピン等を接続して下さい。
＜備考＞
出力電流 IOUT が大きい時に入力電圧安定性が悪いと異常
発振する場合があります。
その場合は、IC の VIN 端子の直近に、CIN の 220μF(PJ タ
イプ)の代わりに右図の様に R１、C１を接続して下さい。
(デモボード ver.1.1 の場合は R１接続位置のパターン配線
をカットして R１を接続して下さい。)
R1(10Ω程度)
(タンタルタイプ 10μF 程度)
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XC9301/XC9302 シリーズ
■特性例
XC9302A332 (PWM/PFM 切替え、180kHz、出力電圧 3.3V 設定品)
出力電圧
VOUT (V)
(1) 出力電圧対出力電流特性例 (Topr=25℃)
出力電流
IOUT (mA)
効率 EFFI (%)
(2) 効率対出力電流特性例 (Topr=25℃)
出力電流
IOUT (mA)
ﾘｯﾌﾟﾙ電圧
Vr (mV)
(3) リップル電圧対対出力電流特性例 (Topr=25℃)
出力電流
IOUT (mA)
Output
Current=lout
外付け部品
:47μF（タンタルコンデンサ MCE）×2
PSW
:XP162A12A6PR
CL
NSW
:XP161A1265PR
CIN :220μF（電解 PJ）
SD
:U2FWJ44N
RDD :10Ω
L
:22μH（CR54）
CDD :47μF（タンタルコンデンサ MCE）
VCE=VIN
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XC9301/XC9302
シリーズ
■特性例
XC9302A332 (PWM/PFM 切替え、180kHz、出力電圧 3.3V 設定品)
(4) 負荷過渡応答 (Topr=25℃)
VI VIN=3.0V
出力電圧
出力電流
VIN VIN=3.0V
出力電圧
出力電流
外付け部品
: 47μF (タンタルコンデンサ MCE) ×2
PSW
: XP162A12A6PR
CL
NSW
: XP161A1265PR
CIN : 220μF (電解 PJ)
SD
: U2FWJ44N
RDD : 10Ω
L
: 22μH (CR54)
CDD : 47μF (タンタルコンデンサ MCE)
VCE=VIN
9/13
XC9301/XC9302 シリーズ
■特性例
XC9302A502 (PWM/PFM 切替え、180kHz、出力電圧 5.0V 設定品)
出力電圧
VOUT (V)
(1) 出力電圧対出力電流特性例 (Topr=25℃)
出力電流
IOUT (mA)
効率 EFFI (%)
(2) 効率対出力電流特性例 (Topr=25℃)
出力電流
IOUT (mA)
ﾘｯﾌﾟﾙ電圧
Vr (mV)
(3) リップル電圧対対出力電流特性例 (Topr=25℃)
出力電流
IOUT (mA)
外付け部品
: 47μF (タンタルコンデンサ MCE)×2
PSW
: XP162A12A6PR
CL
NSW
: XP161A1265PR
CIN : 220μF (電解 PJ)
SD
: U2FWJ44N
RDD : 10Ω
L
: 22μH (CR54)
CDD : 47μF (タンタルコンデンサ MCE)
VCE=VIN
10/13
XC9301/XC9302
シリーズ
■特性例
XC9302A502 (PWM/PFM 切替え、180kHz、 出力電圧 5.0V 設定品)
(4) 負荷過渡応答 (Topr=25℃)
VIN=4.0V
出力電圧
出力電流
VIN=4.0V
出力電圧
出力電流
外付け部品
: 47μF (タンタルコンデンサ MCE)×2
PSW
: XP162A12A6PR
CL
NSW
: XP161A1265PR
CIN : 220μF (電解 PJ)
SD
: U2FWJ44N
RDD : 10Ω
L
: 22μH (CR54)
CDD : 47μF (タンタルコンデンサ MCE)
VCE=VIN
11/13
XC9301/XC9302 シリーズ
■外形寸法図
●SOT-25
■マーキング
①製品区分を表す。
シンボル
A
K
品名表記例
XC9301A＊＊＊M＊
XC9302A＊＊＊M＊
②出力電圧の整数部と発振周波数を示す。
出力電圧（V）
2.X
3.X
4.X
5.X
6.X
シンボル
周波数=180kHz
周波数=300kHz
（XC9301/XC9302A＊＊2M＊） （XC9301/XC9302A＊＊3M＊）
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
③出力電圧の小数部と発振周波数を示す。
出力電圧（V）
0.X
1.X
2.X
3.X
4.X
5.X
6.X
7.X
8.X
9.X
シンボル
周波数=180kHz
周波数=300kHz
（XC9301/XC9302A＊＊2M＊） （XC9301/XC9302A＊＊3M＊）
0
A
1
B
2
C
3
D
4
E
5
F
6
H
7
K
8
L
9
M
④製造ロットを表す。
0∼9、A∼Z 及び反転文字 0∼9、A∼Z を繰り返す。(但し、G、I、J、O、Q、W は除く。)
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XC9301/XC9302
シリーズ
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トレックス・セミコンダクター株式会社
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