NJW4132 カレントモード 45V MOSFET 内蔵 昇圧用 スイッチングレギュレータ IC ■概 要 NJW4132 は、45V, 1.75A のパワーMOSFET を内蔵した昇圧 用スイッチングレギュレータ IC です。カレントモード制御方式 を採用し、出力セラミックコンデンサを容易に使用できます。位 相補償回路を内蔵し、最小限の外付け部品で昇圧アプリケーショ ンを実現します。 外部クロックを入力することで、スイッチング周波数を同期し て動作させることが可能です。 またソフトスタート機能による安定した回路起動が可能であ り、過電流・過熱保護機能で異常時の回路保護を行います。 カーアクセサリ、OA 機器、産業機器などの昇圧用途や LED の電源供給に最適です。 ■特 徴 ●カレントモード制御 ●外部クロックに同期可能 ●広動作電圧範囲 ●スイッチング電流 ●PWM 制御方式 ●位相補償回路内蔵 ●セラミックコンデンサ対応 ●発振周波数 ■外 形 NJW4132U2 4.5V～40V 1.75A min. 300kHz typ. (A ver.) 700kHz typ. (B ver.) 2.0MHz typ. (C ver.) 10ms typ. ●ソフトスタート機能 ●低電圧誤動作防止回路内蔵 ●過電流保護機能（ヒカップ方式） ●サーマルシャットダウン機能 ●スタンバイ機能 ●外形 NJW4132U2 : SOT-89-5 ■製品分類 製品名 NJW4132U2-A NJW4132U2-B NJW4132U2-C Ver.2014-05-01 バージョン A B C 発振周波数 300kHz typ. 700kHz typ. 2.0MHz typ. パッケージ SOT-89-5 SOT-89-5 SOT-89-5 動作温度範囲 一般仕様：-40～+85 C 一般仕様：-40～+85 C 一般仕様：-40～+85 C -1- NJW4132 ■端子配列 5 (2) 4 ピン配置 1. SW 2. GND 3. IN4. EN/SYNC 5. V+ 1 2 3 NJW4132U2 ■ブロック図 V+ SW UVLO TSD EN/SYNC Enable (Standby) High: ON Low : OFF(Standby) 100k SYNC S Q OSC Buffer R Low Frequency Control PWM INER AMP Soft Start Vref OCP CURRENT SENSE 1V SLOPE COMP. GND -2- Ver.2014-05-01 NJW4132 ■絶対最大定格 (Ta=25 C) 項 目 入力電圧 SW 端子電圧 IN-端子電圧 EN/SYNC 端子電圧 記 号 V+ VSW VINVEN/SYNC 定 格 +45 +45 -0.3～+6 +45 単 位 V V V V 625 (*1) mW 2,400 (*2) Tj 接合部温度範囲 -40～+150 C Topr 動作温度範囲 -40～+85 C Tstg 保存温度範囲 -40～+150 C (*1): 基板実装時 76.2×114.3×1.6mm(2 層 FR-4)で EIA/JEDEC 規格サイズ、且つ銅箔面積 100mm2 (*2): 基板実装時 76.2×114.3×1.6mm(4 層 FR-4)で EIA/JEDEC 準拠による （4 層基板内箔：74.2×74.2mm、JEDEC 規格 JESD51-5 に基づき、基板にサーマルビアホールを適用） PD 消費電力 SOT-89-5 ■推奨動作条件 項 目 電源電圧 外部クロック入力範囲 A バージョン B バージョン C バージョン Ver.2014-05-01 記 号 V+ fSYNC 最 小 4.5 標 準 － 最 大 40 290 690 1,800 － － － 500 1,000 2,400 単 位 V kHz -3- NJW4132 ■電気的特性 (V+=VEN/SYNC=12V, Ta=25 C) 項 目 低電圧誤動作防止回路部 ON スレッシホールド電圧 OFF スレッシホールド電圧 ヒステリシス幅 ソフトスタート部 ソフトスタート時間 記 号 VT_ON VT_OFF VHYS TSS 条 件 V+= L → H V+= H → L VB=0.95V 最小 標準 最大 単位 4.2 4.1 70 4.35 4.25 100 4.5 4.4 － V V mV 5 10 15 ms 270 630 1.82 – – – – – 300 700 2.0 50 117 410 1 5 330 770 2.2 – – – – – kHz kHz MHz kHz kHz kHz % % -1.0% -0.1 1.0 – +1.0% 0.1 V A 85 90 – % 80 – – – – – – 85 300 110 80 220 90 80 – 425 155 120 355 125 120 % ns ns ns ns ns ns – 42 – ms – 1.75 – 0.4 2.1 – 0.65 2.25 1 A A 発振器部 発振周波数 過電流保護機能動作時 発振周波数 fOSC fOSC_LIM 周波数電源電圧変動 周波数温度変動 fDV fDT 誤差増幅器部 基準電圧 入力バイアス電流 VB IB A バージョン, VIN-=0.9V B バージョン, VIN-=0.9V C バージョン, VIN-=0.9V A バージョン, VIN-=0.4V B バージョン, VIN-=0.4V C バージョン, VIN-=0.4V V+=4.5V～40V Ta=-40 C～+85 C PWM 比較器部 最大デューティーサイクル MAXDUTY 最小 ON 時間１ （内蔵発振時） tON-min1 最小 ON 時間２ （外部同期時） tON-min2 過電流保護回路部 COOL DOWN 時間 tcool 出力部 出力 ON 抵抗 スイッチング電流制限 SW リーク電流 RON ILIM ILEAK -4- A バージョン, B バージョン, VIN-=0.9V C バージョン, VIN-=0.9V A バージョン B バージョン C バージョン A バージョン, fSYNC=400kHz B バージョン, fSYNC=800kHz C バージョン, fSYNC=2.2 MHz ISW=1A VEN/SYNC= 0V, VSW= 45V Ver.2014-05-01 NJW4132 ■電気的特性 (V+=VEN/SYNC=12V, Ta=25 C) 項 目 スタンバイ制御部 ON 制御電圧 OFF 制御電圧 入力バイアス電流 (EN/SYNC 端子) 記 号 VON VOFF IEN 条 件 VEN/SYNC= L → H VEN/SYNC= H → L A バージョン, B バージョン, VEN/SYNC=12V C バージョン, VEN/SYNC=12V 最小 標準 最大 単位 1.6 0 – – V+ 0.5 V V – 165 300 A – 250 400 A – 2.1 2.65 mA – 2.5 3.0 mA – 3.5 4.0 mA – – 1 A 総合特性 消費電流 スタンバイ時消費電流 Ver.2014-05-01 IDD IDD_STB A バージョン, RL=無負荷, VIN-= 0.9V B バージョン, RL=無負荷, VIN-= 0.9V C バージョン, RL=無負荷, VIN-= 0.9V VEN/SYNC=0V -5- NJW4132 ■アプリケーション回路例 昇圧回路例 V IN L CIN SBD COUT V OUT CFB R2 RFB V+ SW NJW4132 EN/ SYNC GND R1 IN- EN/SYNC High: ON Low: OFF (Standby) 昇降圧(SEPIC)回路例 V IN L1 CIN C1 SBD COUT V OUT CFB R2 RFB V+ SW NJW4132 EN/ SYNC GND L2 R1 IN- EN/SYNC High: ON Low: OFF (Standby) -6- Ver.2014-05-01 NJW4132 ■特性例 (A, B, C version) Reference Voltage vs. Supply Voltage (Ta=25°C) Reference Voltage VB (V) 1.01 1.005 1 0.995 0.99 Switching Current Limit I LIM (A) 1 0.995 0.99 0 2.8 1.005 10 20 30 Supply Voltage V+ (V) 40 -50 Switching Current Limit vs. Temperature 2.6 2.4 + V =4.5V, 12V, 40V 2.2 2 1.8 1.6 1.4 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Output ON Resistance vs. Temperature (ISW=1A) 0.8 Output ON Resistance RON (W) Reference Voltage VB (V) 1.01 Reference Voltage vs. Temperature (V+=12V) 0.7 0.6 V+=4.5V, 12V, 40V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -50 Ver.2014-05-01 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -7- NJW4132 ■特性例 (A, B, C version) Under Voltage Lockout Voltage vs. Temperature 4.5 15 14 VT_ON 4.4 4.35 4.3 VT_OFF 4.25 4.2 Soft Start Time Tss (ms) Threshold Voltage (V) 4.45 13 12 11 10 9 8 7 4.15 6 4.1 5 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) 2.5 2 1.5 1 0.5 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Standby Current vs. Temperature (VEN/SYNC=0V) 1 Standby Current IDD_STB (μA) Switching Leak Current I LEAK (μA) -50 Switching Leak Current vs. Temperature (V+=12V, VEN/SYNC=0V, VSW=45V) 3 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 V+=40V V+=12V V+=4.5V 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 -50 -8- Soft Start Time vs. Temperature (V+=12V, VB=0.95V) -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Ver.2014-05-01 NJW4132 ■特性例 (A version) Oscillation Frequency vs. Supply Voltage (A ver., VIN-=0.9V, Ta=25°C) 3 315 Quiescent Current IDD (mA) Oscillation Frequnecny fOSC (kHz) 320 310 305 300 295 290 285 280 10 20 30 Supply Voltage V+ (V) 2 1.5 1 0.5 40 0 Oscillation Frequency vs Temperature (A ver., V+=12V, VIN-=0.9V) 320 310 300 290 280 270 10 20 30 Supply Voltage V+ (V) 40 Maximum Duty Cycle vs. Temperature (A ver., V+=12V, VIN-=0.9V) 100 Maximum Duty Cycle MAXDUTY (%) 330 Oscillation Frequency fosc (kHz) 2.5 0 0 98 96 94 92 90 88 86 84 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 Minimum ON Time1 vs. Temperature (A ver., V+=12V) 400 350 300 250 200 150 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Quiescent Current vs. Temperature (A ver., RL=no load, VIN-=0.9V) 3 Quiescent Current IDD (mA) 450 Minimum ON Time1 tON-min1 (ns) Quiescent Current vs. Supply Voltage (A ver., RL=no load, VIN-=0.9V, Ta=25°C) 2.5 V+=12V, 40V 2 V+=4.5V 1.5 1 0.5 0 -50 Ver.2014-05-01 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -9- NJW4132 ■特性例 (B version) Oscillation Frequency vs. Supply Voltage (B ver., VIN-=0.9V, Ta=25°C) 3 715 Quiescent Current IDD (mA) Oscillation Frequnecny fOSC (kHz) 720 710 705 700 695 690 685 680 2 1.5 1 0.5 40 0 760 740 720 700 680 660 640 620 10 20 30 Supply Voltage V+ (V) 40 Maximum Duty Cycle vs. Temperature (B ver., V+=12V, VIN-=0.9V) 100 Maximum Duty Cycle MAXDUTY (%) Oscillation Frequency fosc (kHz) 10 20 30 Supply Voltage V+ (V) Oscillation Frequency vs Temperature (B ver., V+=12V, VIN-=0.9V) 780 98 96 94 92 90 88 86 84 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 Minimum ON Time1 vs. Temperature (B ver., V+=12V) 180 160 140 120 100 80 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Quiescent Current vs. Temperature (B ver., RL=no load, VIN-=0.9V) 3 Quiescent Current IDD (mA) Minimum ON Time1 tON-min1 (ns) 2.5 0 0 2.5 V+=4.5V, 12V, 40V 2 1.5 1 0.5 0 60 -50 - 10 - Quiescent Current vs. Supply Voltage (B ver., RL=no load, VIN-=0.9V, Ta=25°C) -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Ver.2014-05-01 NJW4132 ■特性例 (C version) Oscillation Frequency vs. Supply Voltage (C ver., VIN-=0.9V, Ta=25ºC) 4 2.08 3.5 Quiescent Current IDD (mA) Oscillation Frequency fOSC (MHz) 2.1 2.06 2.04 2.02 2 1.98 1.96 1.94 3 2.5 2 1.5 1 0.5 1.92 1.9 0 0 40 0 2.1 2 1.9 1.8 1.7 10 20 30 Supply Voltage V+ (V) 40 Maximum Duty Cycle vs. Temperature (C ver., V+=12V, VIN-=0.9V) 100 Maximum Duty Cycle MAXDUTY (%) Oscillation Frequency fOSC (MHz) 10 20 30 Supply Voltage V+ (V) Oscillation Frequency vs. Temperature (C ver., V+=12V, VIN-=0.9V) 2.2 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (ºC) -50 Minimum ON Time1 vs. Temperature (C ver., V+=12V) 100 80 60 40 20 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (ºC) Quiescent Current vs. Temperature (C ver., RL=no load, VIN-=0.9V) 4 Quiescent Current IDD (mA) 120 Minimum ON Time1 tON-min1 (ns) Quiescent Current vs. Supply Voltage (C ver., RL=no load, VIN-=0.9V, Ta=25ºC) 3.5 V+=4.5V, 12V, 40V 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 -50 Ver.2014-05-01 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (ºC) -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (ºC) - 11 - NJW4132 NJW4132Application Manual 技 術 資 料 ■端子説明 端子名称 SW GND IN- EN/SYNC V+ - 12 - 端子番号 機能 1 パワーMOSFET のスイッチ出力端子です。 2 接地 出力電圧を検出する端子です。IN-端子電圧が基準電圧 1.0V typ.となるように出力電圧を 3 抵抗分割して入力します。 NJW4132 の動作・停止を制御する端子です。 内部は 100k でプルダウンされています。High レベルで動作、Low レベルまたはオープ 4 ンでスタンバイモードとなります。 またクロック信号を入力することで、信号に同期した発振周波数で動作します。 IC への電源供給端子です。電源供給のインピーダンスを下げるため、IC の近傍に入力コ 5 ンデンサを接続してください。 Ver.2014-05-01 NJW4132 Application Manual NJW4132 技 術 資 料 ■各ブロックの機能説明 １．スイッチングレギュレータ基本機能 ●エラーアンプ部 (ER AMP) エラーアンプ部の非反転入力は、1.0V±1%の高精度基準電圧が接続されています。アンプの反転入力(IN-端子)に、 抵抗分割されたコンバータ出力を入力することで出力電圧を設定します アンプ部では、最適なフィードバックが内蔵されているため、最小限の外付け部品でアプリケーション回路を構成で きます。 ●PWM 比較器部 (PWM)、発振回路部 (OSC) NJW4132 は、固定周波数のカレントモード制御方式で動作します。 発振回路は、A バージョン：300kHz typ.、B バージョン：700kHz typ.、C バージョン：2.0MHz typ.に設定されてい ます。 PWM 比較器部では、出力電圧とスロープ補償されたスイッチング電流のフィードバックにより、PWM 信号を出力 します。最大デューティー比は、A, B バージョンで 90% typ.です。 NJW4132 の最小 ON 時間 tON-min は、表１に示すとおり IC 内部で制限されます。 表１ NJW4132 の最小 ON 時間 A バージョン (fOSC =300kHz) 300ns typ. 内蔵発振時 220ns typ. 外部同期時 (fSYNC=400kHz 時) B バージョン (fOSC =700kHz) 110ns typ. 90ns typ. (fSYNC=800kHz 時) C バージョン (fOSC =2.0MHz) 80ns typ. 80ns typ. (fSYNC=2.2MHz 時) 昇圧回路の ON 時間は、下記式によって決まります。 ton 1 VIN VOUT 1 f OSC s VIN は入力電圧、VOUT は出力電圧を表します。ON 時間が tON-min 以下となる場合は、出力電圧を安定状態に保つために デューティーの変動やパルススキップ動作を行う可能性があります。 ●パワーMOSFET 内蔵されたパワーMOSFET のスイッチ動作によって、インダクタへ電力を供給します。過電流保護機能によって、 パワーMOSFET に流せる電流は、ILIM =1.75A min.に制限されます。 ●電源、GND 端子 (V+, GND) スイッチング動作に伴い、周波数に応じた電流が IC に流れます。電源ラインのインピーダンスが高いと電源供給が 不安定になり、IC の性能を十分に引き出せません。そのため入力コンデンサは、V+端子－GND 端子間の近傍で接続 してください。IC と入力コンデンサの距離が生じる場合は、バイパスコンデンサ 0.1 F 程度を挿入し、高周波イン ピーダンスを下げてください。 Ver.2014-05-01 - 13 - NJW4132 NJW4132Application Manual 技 術 資 料 ■各ブロックの機能説明 ２．保護機能、付加機能 ●低電圧誤動作防止(UVLO)回路 電源電圧が低い場合、UVLO 回路によって動作を停止し、電源電圧 4.35V typ.以上で UVLO 回路が解除されて IC の 動作が開始します。電源電圧の立ち上がりと立ち下がりに 100mV typ.のヒステリシス電圧幅を持たせています。これ により、UVLO の解除と動作のばたつきを防止し、NJW4132 を安定して動作させます。 ●ソフトスタート機能 ソフトスタート機能によって、コンバータの出力電圧は設定値まで緩やかに電圧を上昇します。ソフトスタート時間 は 10ms typ.であり、エラーアンプの基準電圧が 0～0.95V になるまでの時間で定義されます。 （図１）ソフトスター ト回路は、UVLO 解除、サーマルシャットダウンからの復帰後に動作します。 1.0V Vref, IN- pin Voltage OSC Waveform ON SW pin OFF Soft Start時間 Tss=10ms typ. UVLO(4.35V typ.) の解除、 スタンバイ、 サーマルシャットダウン からの復帰 VB=0.95Vまで 通常動作 Soft Start効果時間 VB=1.0Vまで 図１ ソフトスタートのタイミングチャート - 14 - Ver.2014-05-01 NJW4132 Application Manual NJW4132 技 術 資 料 ■各ブロックの機能説明（続き） ●過電流保護機能 (OCP) NJW4132 にはヒカップ(Hiccup)方式の過電流保護機能を内蔵しており、過負荷時の発熱を低減するとともに、過電流 の異常状態から回復にともない、スイッチングレギュレータの出力電圧を自動的に復帰させることができます。 内蔵のパワーMOSFET に ILIM 以上の電流が流れると、過電流保護機能によってパワーMOSFET を OFF にし、次の周 期でスイッチング動作を復帰します。 IN-端子電圧が 0.75V 以下になると、発振周波数を通常時の約 17%で動作します。 同時にパルスカウントを開始し、A バージョン約 7ms、B バージョン約 5ms、C バージョン約 2ms の過電流検出が 続くとスイッチング動作を停止します。停止後は、クールダウン時間 おおよそ 42 ms typ.経過後、ソフトスタートに よる再起動を行います。 IN- pin Voltage 1.0V 0.75V 0V 過電流保護機能動作時 発振周波数 A ver.=50kHz typ. B ver.=117kHz typ. C ver.=410kHz typ. 発振周波数 A ver.=300kHz typ. B ver.=700kHz typ. C ver.=2.0MHz typ. ON SW pin OFF Switching Current ILIM 0 パルス・バイ・ パルス 定常状態 パルスカウント A ver.=約7ms B ver.=約5ms C ver.=約2ms クールダウン時間 42ms typ. 過負荷状態 ソフトスタート動作 図２ 過電流保護動作時のタイミングチャート ●サーマルシャットダウン機能 (TSD) サーマルシャットダウン機能は、NJW4132 のチップ温度が 160℃*を超えると SW 動作を停止します。 チップ温度が 145℃*以下になると、ソフトスタートによる SW 動作が開始されます。 なおサーマルシャットダウン機能は、高温時における IC の熱暴走を防止するための予備回路であり、不適切な熱設 計を補うためでは有りません。IC のジャンクション温度（～+150 C）範囲内で動作させるように、十分な余裕を満 たすことをお奨めします。 （* 参考値） ●スタンバイ機能 EN/SYNC 端子を 0.5V max.以下にすることで NJW4132 の機能を停止させスタンバイ状態にします。 内部は 100k でプルダウンされており、端子オープン時はスタンバイモードに移行します。 スタンバイ機能を使用しない場合は、EN/SYNC 端子を V+に接続してください。 Ver.2014-05-01 - 15 - NJW4132 NJW4132Application Manual 技 術 資 料 ■各ブロックの機能説明（続き） ●外部同期機能 EN/SYNC 端子に方形波を入力することで、NJW4132 の発振器を外部周波数に同期させることができます。 方形波は、表２の仕様を満たす必要があります。 表２ EN/SYNC 端子に入力する方形波 A バージョン (fOSC =300kHz) 290kHz～ 入力周波数 500kHz デューティー 20%～80% サイクル B バージョン (fOSC =700kHz) 690kHz～ 1,000kHz C バージョン (fOSC =2.0MHz) 1.8MHz～ 2.4MHz 35%～65% 40%～60% 1.6V 以上（High レベル） 0.5V 以下（Low レベル） 電圧振幅 外部同期時のスイッチング動作は、入力信号の立ち上がりエッジに対してトリガを行います。 またスタンバイ状態や非同期動作と外部同期動作の切り替わりでは、誤動作を防止するために A バージョン約 20～ 30 s、B バージョン約 10～20 s、C バージョン約 3～8 s の遅延時間を設けています。 （図３） High EN/SYNC pin Low ON SW pin OFF スタンバイ 遅延時間 外部同期動作 図３ 外部同期信号によるスイッチング動作 - 16 - Ver.2014-05-01 NJW4132 Application Manual NJW4132 技 術 資 料 ■アプリケーション情報 ●インダクタ インダクタには大電流が流れるため、飽和しない電流能力を持たせる必要があります。NJW4132 では、位相補償が 内蔵されており、最適な L 値は、入力電圧と出力電圧によって決まります。 インダクタの設定例（暫定値） ViIN=5V → VOUT=12V ：L ≦ 10 H 上記に記載された L 値よりも小さいものを選定しますが、L 値は、記載された値から半分までを目安にしてください。 L 値が小さくなると、出力電流に対するピーク電流が大きくなり、変換効率が低下しやすくなります。 （図４）また過 電流リミットに掛かりやすくなるため、出力電流が制限される点に注意しなければいけません。 ピーク電流は、下記式によって求められます。 IIN VOUT IOUT A VIN VOUT VIN VIN [A] L VOUT fOSC IL Ipk IIN IL [A] 2 Current Peak Current IPK Indunctor Ripple Current IL Peak Current IPK Output Current IOUT Indunctor Ripple Current IL 0 tON tOFF L 値が小さいとき tON tOFF L 値が大きいとき 図４ インダクタ電流の状態（電流連続モード動作時） Ver.2014-05-01 - 17 - NJW4132 NJW4132Application Manual 技 術 資 料 ■アプリケーション情報（続き） ●キャッチ・ダイオード パワーMOSFET が OFF サイクルの時は、インダクタに蓄えられた電力がキャッチ・ダイオードを経由して出力コン デンサに流れます。そのためダイオードにはサイクル毎に、負荷電流に応じた電流が流れます。ダイオードの順方向 飽和電圧と電流の積が電力損失となるため、順方向飽和電圧の低い SBD (Schottky Barrier Diode)が最適です。 また SBD は、逆回復時間が短い特徴を併せて持っています。逆回復時間が長くなると、パワーMOSFET が OFF か ら ON サイクルに移行した時、貫通電流が流れてしまいます。この電流によって効率の低下、ノイズの発生等に影響 を及ぼす可能性が有ります。 スイッチング素子が ON サイクルの時は、 ダイオードに逆電圧が印可された状態になります。 ダイオードの耐圧には、 最大出力電圧以上の余裕を持たせてください。また高温時は SBD の逆電流が増加する特徴があり、出力コンデンサ に蓄えたエネルギーを損失しやすくなります。アプリケーションの動作条件によっては順方向飽和電圧よりも逆電流 特性を重視したほうが、効率向上につながる場合があります。 ●入力コンデンサ スイッチングレギュレータの入力部には、周波数に応じた過渡的な電流が流れます。電源回路に供給される電源イン ピーダンスが大きいと入力電圧の変動につながり、NJW4132 の性能を十分に引き出せません。よって入力コンデン サは、できる限り IC の近くに挿入してください。 ●出力コンデンサ 出力コンデンサは、インダクタンスからの電力を蓄え、出力への供給電圧を安定させる役割をします。 NJW4132 は、低 ESR の出力コンデンサが使用できるように位相補償を設定しており、セラミックコンデンサが最適 です。 コンデンサの最適容量（暫定値） VOUT=12V ：COUT ≧ 22 F セラミックコンデンサは、DC 電圧印加や温度変化によって容量が低下するため、スペックシート等で特性を確認し てください。 出力コンデンサの選定には、ESR(等価直列抵抗：Equivalent Series Resistance)の特性、リップル電流、耐圧を考慮 に入れる必要が有ります。 低 ESR タイプのコンデンサであれば、リップル電圧を下げることが出来ます。 出力リップル電圧は、下記計算式で表せます。 Vripple(p ESR p) IL [ V ] コンデンサに流れるリップル電流の実効値(Irms)は、下記計算式で表せます。 Irms - 18 - IPK 2 2 IOUT [ Arms ] Ver.2014-05-01 NJW4132 Application Manual NJW4132 技 術 資 料 ■アプリケーション情報（続き） ●出力電圧設定抵抗、補償用コンデンサ 出力電圧 VOUT は、R1, R2 の抵抗比で決まります。R1, R2 に流れる電流は、Error AMP に流れるバイアス電流を無視 できるような値とします。 R2 R1 VOUT 1 VB [ V ] R2 と CFB によって、ゼロ点(fZ1)が形成され、スイッチングレギュレータの位相を補償します。 ゼロ点は、下記計算式で表せます。 f Z1 2 1 [Hz] R2 C FB fZ1 は 20k～60kHz を目安に設定しますが、アプリケーション条件によって異なるため実機で調整してください。 Ver.2014-05-01 - 19 - NJW4132 NJW4132Application Manual 技 術 資 料 ■アプリケーション情報（続き） ●基板レイアウト スイッチングレギュレータは、インダクタの充放電によって出力へ電力供給を行います。発振周波数に応じて電流が 流れるため、基板のレイアウトは重要な項目です。大電流の流れるラインは太く、短くし、ループ面積を最小限にし てください。図５に昇圧回路における電流ループを示します。 L V IN SBD CIN L COUT NJW4132 内蔵 SW V IN CIN (a) 昇圧回路 SW ON 状態 SBD NJW4132 内蔵 SW COUT (b) 昇圧回路 SW OFF 状態 図５ 昇圧回路における電流ループ GND ラインは、パワー系と信号系を分離した上で１点アースをとるのが望ましい接続です。 また電圧検出のフィードバックラインは、できるだけインダクタンスから離します。本ラインはインピーダンスが高 いため、インダクタンスからの漏れ磁束でノイズの影響を避けるように配線します。 図６に昇圧回路での配線例を示します。 L SBD V OUT SW V IN CIN V COUT + RL（負荷） GND ICの近傍に 挿入する。 NJW4132 RFB CFB INR2 負荷近傍で電圧を検出し、 電圧降下が負荷へ影響を与え ないように配慮する。 R1 ICのインピーダンスが高いため、 電圧検出抵抗 R1,R2はできるだけ ICの近くに配置する。 信号系の GNDを パワー系と分離する。 図６ 昇圧回路での配線例 - 20 - Ver.2014-05-01 NJW4132 Application Manual NJW4132 技 術 資 料 ■アプリケーション情報（続き） VOUT VIN SBD L 1pin C OUT C IN Signal GND Area Feed back signal R1 RFB C FB R2 GND OUT EN/SYNC GND IN Power GND Area 裏面にてパワー系 GND と信号系 GND を接続 図７ レイアウト例（上面パターン） Ver.2014-05-01 - 21 - NJW4132 NJW4132Application Manual 技 術 資 料 ■パッケージパワーの計算 昇圧回路の損失の多くは、スイッチ動作を行う NJW4132 のパワーMOSFET によって発生します。そのため下記式を 目安に NJW4132 の損失として考えます。 入力電力 ：PIN = VIN IIN [W] 出力電力 ：POUT = VOUT IOUT [W] ダイオードの損失 ：PDIODE = VF IL(avg) OFF duty [W] NJW4132 の消費電力 ：PLOSS = PIN POUT PDIODE [W] ただし、 VIN VOUT VF OFF duty ：コンバータの入力電圧 ：コンバータの出力電圧 ：ダイオードの順方向飽和電圧 ：スイッチ OFF デューティー IIN IOUT IL(avg) ：コンバータの入力電流 ：コンバータの出力電流 ：インダクタ平均電流 変換効率 は、下記式によって求められます。 = (POUT PIN) 100 [%] 求めた消費電力 PD に対して温度ディレーティングを考慮します。 消費電力対周囲温度特性例（図８）を参考に、定格内に収まるか確認してください。 NJW4132U2 (SOT-89-5 Package) Power Dissipation vs. Ambient Temperature (Tj=~150°C) Power Dissipation PD (mW) 3000 At on 4 layer PC Board (*4) At on 2 layer PC Board (*3) 2500 2000 1500 1000 500 0 -50 -25 0 25 50 75 100 Ambient Temperature Ta (°C) 125 150 (*3): 基板実装時 76.2×114.3×1.6mm(2 層 FR-4)で EIA/JEDEC 規格サイズ、且つ銅箔面積 100mm2 (*4): 基板実装時 76.2×114.3×1.6mm(4 層 FR-4)で EIA/JEDEC 準拠による （4 層基板内箔：74.2×74.2mm、JEDEC 規格 JESD51-5 に基づき、基板にサーマルビアホールを適用） 図８ 消費電力対周囲温度特性例 - 22 - Ver.2014-05-01 NJW4132 Application Manual NJW4132 技 術 資 料 ■アプリケーション設計例 ●昇圧アプリケーション仕様 IC ：NJW4132U2-B 入力電圧 ：VIN=5V 出力電圧 ：VOUT=12V 出力電流 ：IOUT=400mA 発振周波数 ：fosc=700kHz V IN=5V L 10 H/3.4A CIN 10 F/50V SBD COUT 22 F/16V CFB 15pF V+ SW GND R2 220k R1 20k NJW4132 EN/ SYNC RFB 0 V OUT =12V IN- EN/SYNC High: ON Low: OFF (Standby) 記号 IC L SBD CIN COUT CFB RFB R1 R2 Ver.2014-05-01 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 部品番号 NJW4132U2-B CDRH8D28HPNP-100N CMS16 10 F 22 F 15pF 0 (Short) 20k 220k 概要 45V MOSFET 内蔵 SW.REG. IC Inductor 10 H, 3.4A Schottky Diode 40V, 3A Ceramic Capacitor 3225 10 F, 50V, X5R Ceramic Capacitor 3225 22 F, 16V, B Ceramic Capacitor 1608 15pF, 50V, CH Optional Resistor 1608 20k , 1%, 0.1W Resistor 1608 220k , 1%, 0.1W メーカー New JRC Sumida Toshiba Murata Murata Std. Std. Std. - 23 - NJW4132 NJW4132Application Manual 技 術 資 料 ●アプリケーション特性例 Efficiency vs. Output Current (VIN=5V, VOUT=12V) 100 13.0 f=700kHz L=10 H 90 f=700kHz L=10 H 12.8 Output Voltage VOUT (V) 80 Efficiency (%) Output Voltage vs. Output Current (VIN=5V) 70 60 50 40 30 20 10 12.6 12.4 12.2 12.0 11.8 11.6 11.4 11.2 0 11.0 1 10 100 Output Current IOUT (mA) 1000 1 10 100 Output Current IOUT (mA) 1000 ＜注意事項＞ このデータブックの掲載内容の正確さには 万全を期しておりますが、掲載内容について 何らかの法的な保証を行うものではありませ ん。とくに応用回路については、製品の代表 的な応用例を説明するためのものです。また、 工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴 うものではなく、第三者の権利を侵害しない ことを保証するものでもありません。 - 24 - Ver.2014-05-01