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3A ドライバ内蔵、55V 同期整流型降圧コントローラ
ISL78268
特長
ISL78268 は、ハイ / ローサイド MOSFET ドライバを内蔵し
たグレード 1 の車載用同期整流型降圧コントローラです。
5V ～ 55V の幅広い動作入力電圧範囲に対応し、スイッチン
グ動作が行われていないときは最大で60VのVIN に耐えられ
ます。アダプティブ・デッドタイム制御機能を備え、最大で
2A のソース電流と 3A のシンク電流を供給可能な MOSFET
ドライバを内蔵します。ISL78268 は 1A 以下から 25A 以上に
わたる広範な負荷範囲の電力段をサポートできます。
• 5V ～ 55V の広い入力電圧範囲 ( スイッチング時 )、
60V まで対応 ( 非スイッチング時 )
• 2A のソース電流と 3A のシンク電流を供給可能な
MOSFET ドライバを内蔵
• 定電流レギュレーション / リミット：専用の平均電流制
御ループ
• スイッチング周波数の設定または外部同期によって
50kHz から 1.1MHz まで可変
ISL78268 の完全同期整流型アーキテクチャでは、標準的な降
圧コンバータよりも優れた効率と熱特性のもとで電力変換
が可能です。また、ISL78268 はダイオード・エミュレーショ
ン・モードを備え、軽負荷時の効率を高めています。
• 低シャットダウン電流：IQ < 1µA
• 傾き補償を設定可能なピーク電流モード制御
• 選択可能なダイオード・エミュレーション・モードに
よって軽負荷時に高い効率を発揮
ISL78268 はピーク電流モード PWM コントローラですが、専
用の平均出力電流ループも備えており、バッテリの充電、スー
パーキャパシタの充電、温度制御システムなど定電流の供給
が必要なアプリケーションに定電流制御を実現できます。
• 入出力過電圧保護 (OVP)、サイクルごとの電流リミット、
平均電流の過電流保護 (OCP)、過熱保護 (OTP)
• ヒカップまたはラッチオフを選択可能なフォルト応答
• 鉛フリー 24 Ld 4x4 QFN パッケージ (RoHS 準拠 )
ISL78268 は 50kHz ～ 1.1MHz のスイッチング周波数に対応し
ており、スイッチング周波数および効率と外付け部品のサイ
ズとの間で柔軟なトレードオフが可能です。
• AEC Q100 認定
ISL78268 は包括的な保護機能を搭載しています。例として、
サイクルごとのピーク電流リミットと平均電流リミットに
よる強力な電流保護や、ヒカップまたはラッチオフを選択可
能なフォルト応答が挙げられます。また、過熱や入出力過電
圧に対する保護機能も備えています。
アプリケーション
• 車載用電源
• テレコムおよび産業用電源
• 汎用電源
• スーパーキャパシタの充電
関連ドキュメント
• アプリケーション・ノート AN1946、「ISL78268EVAL1Z
Evaluation Board User Guide」
VIN
VIN
EN_IC
EN
PVCC
VCC
100
ISEN1P
95
ISEN1N
PVCC
90
BOOT
85
UG
FSYNC
PLL_COMP
ISL78268
VOUT
PH
LG
SLOPE
ISEN2P
SS
SGND PGND
VIN = 36V
75
70
VIN = 55V
55
VCC
HIC/LATCH
80
VIN = 15V
60
FB
CLKOUT
VIN = 24V
65
ISEN2N
COMP
EFFICIENCY (%)
IMON/DE
PVCC
POWER GOOD
PGOOD
50
VOUT = 12V, TA = +25°C
0
1
2
3
4
5
IOUT (A)
図 1. アプリケーション回路例
2014 年 12 月 12 日
FN8657.3
1
図 2. 効率曲線 (ISL78268EVAL1Z/DE モード )
注意：本データシート記載のデバイスは静電気に対して敏感です。適切な取り扱いを行ってください。
1-888-INTERSIL or 1-888-468-3774 | Copyright Intersil Americas LLC 2014.All Rights Reserved
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そのほかの企業名や製品名などの商標はそれぞれの権利所有者に帰属します。
ISL78268
目次
関連ドキュメント ....................................................................................................................................................................... 1
ピン配置...................................................................................................................................................................................... 3
ピンの説明 .................................................................................................................................................................................. 3
注文情報...................................................................................................................................................................................... 5
ブロック図 .................................................................................................................................................................................. 6
アプリケーション回路例............................................................................................................................................................. 7
絶対最大定格............................................................................................................................................................................. 10
温度情報.................................................................................................................................................................................... 10
推奨動作条件............................................................................................................................................................................. 10
電気的特性 ................................................................................................................................................................................ 10
代表的な性能特性 ..................................................................................................................................................................... 14
動作説明.................................................................................................................................................................................... 20
同期整流型降圧 .................................................................................................................................................................... 20
アダプティブ・デッドタイム制御 ....................................................................................................................................... 20
動作の初期化とソフトスタート ........................................................................................................................................... 20
イネーブル ........................................................................................................................................................................... 21
クロック・ジェネレータと同期 ........................................................................................................................................... 21
ソフトスタート .................................................................................................................................................................... 22
ハイサイド NMOS ドライブ用のブートストラップ ............................................................................................................ 22
PWM 動作............................................................................................................................................................................. 23
電流センス ........................................................................................................................................................................... 23
設定可能な傾き補償 ............................................................................................................................................................. 24
軽負荷時の効率の向上 ......................................................................................................................................................... 25
平均定電流制御 .................................................................................................................................................................... 25
フォルト・モニタリング / 保護............................................................................................................................................ 26
内蔵 5.2V LDO...................................................................................................................................................................... 27
アプリケーション情報 .............................................................................................................................................................. 27
出力電圧の設定 .................................................................................................................................................................... 27
スイッチング周波数 ............................................................................................................................................................. 28
出力インダクタの選択 ......................................................................................................................................................... 28
出力コンデンサ .................................................................................................................................................................... 28
入力コンデンサ .................................................................................................................................................................... 29
パワー MOSFET................................................................................................................................................................... 29
ブートストラップ・コンデンサ ........................................................................................................................................... 29
ループ補償の設計................................................................................................................................................................. 29
VCC 入力フィルタ ............................................................................................................................................................... 31
電流センス回路 .................................................................................................................................................................... 31
レイアウトに関する考慮事項 ................................................................................................................................................... 31
改訂履歴.................................................................................................................................................................................... 32
インターシルについて .............................................................................................................................................................. 32
パッケージ寸法図 ..................................................................................................................................................................... 34
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2
FN8657.3
2014 年 12 月 12 日
ISL78268
ピン配置
VCC
ISEN2P
ISEN2N
ISEN1P
ISEN1N
VIN
ISL78268
(24 LD 4x4 QFN)
TOP VIEW
24
23
22
21
20
19
SLOPE
1
18 BOOT
FB
2
17 UG
COMP
3
SS
4
15 LG
IMON/DE
5
14 PVCC
PGOOD
6
13 PGND
16 PH
8
9
10
11
SGND
EN
PLL_COMP
HIC/LATCH
12
CLKOUT
7
FSYNC
EPAD
ピンの説明
ピン名称
ピン番号
説明
SLOPE
1
内部傾き補償の傾きをプログラムします。SLOPE ピンと GND の間に抵抗を接続する必要があります。抵抗値の選
択方法については、24 ページの「設定可能な傾き補償」を参照してください。
FB
2
トランスコンダクタンス・アンプの反転入力です。出力電圧を設定するには、FB ピンと出力レールの間に抵抗分
圧回路を接続する必要があります。
COMP
3
トランスコンダクタンス・アンプの出力です。補償ループを設計する際は、COMP ピンと GND の間に補償ネット
ワークを配置してください。
SS
4
必要なソフトスタート時間を設定するには、このピンを使用します。SS と GND の間にコンデンサを接続すると、
ソフトスタートの傾きが設定され、それに応じてソフトスタート時間が決定されます。
IMON/DE
5
平均電流モニタ / 保護と、スイッチング・モード選択 ( ダイオード・エミュレーション (DE) モードまたは強制
PWM モード ) の 2 つの機能を持つピンです。
1. IMON/DE ピンが VCC に接続されている場合 (VCC - 0.7V を上回る場合 )、デバイスは強制 PWM モードで動
作し、平均電流モニタリング / リミット機能がディスエーブルになります。
2. IMON/DE と GND の間で抵抗とフィルタ・コンデンサが並列に接続されている場合、デバイスは DE モード
で動作し、平均電流モニタリング / リミット機能がイネーブルになります。 ISEN2 で検出される電流に比例
した電流が IMON/DE ピンから供給されます。IMON/DE ピンと GND の間に RC ネットワークが接続されて
いると、IMON/DE ピンの電圧は平均出力電流を示します。
平均電流モニタリング / リミット機能がイネーブルで、DE モードが選択されている場合：
1. IMON/DE が 2V を上回ると、デバイスはフォルト応答としてヒカップまたはラッチオフを選択可能な平均電
流保護モードに移行します。
2. IMON/DE が 1.6V に達すると、デバイスは平均定電流制御ループに入ります。
3. IMON/DE ピンが 1.6V (typ) を下回ると、デバイスは DE モードで標準的な降圧レギュレータとして動作しま
す。
PGOOD
6
オープン・ドレインのパワーグッド信号を出力します。出力電圧が公称出力レギュレーション・ポイントの +15/12% 以内の状態でソフトスタートが完了すると、内蔵 PGOOD オープン・ドレイン・トランジスタがオープンにな
ります。出力 UV/OV 状態または入力 OV 状態が検出された場合は、Low になります。プルアップ抵抗を VCC に接
続する必要があります。
FSYNC
7
このピンと GND の間に抵抗を接続して発振器のスイッチング周波数を調整します。このピンが外部クロックで
駆動されている場合、内蔵発振器は矩形パルス波形の立ち上がりエッジにロックされます。FSYNC ピンの入力
クロック立ち上がりエッジから UG の立ち上がりエッジまでは 325ns の遅延があります。
SGND
8
内蔵アナログ回路の基準となるシグナル・グラウンド・ピンです。このピンはノイズの少ない大型のグラウンド
銅パターンに接続します。PCB レイアウトを設計する際は、スイッチング電流が SGND エリア ( ノイズの少ない
大型のグラウンド銅パターンに接続された IC PAD も含む ) に流入しないようにしてください。
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3
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
ピンの説明 ( 続き )
ピン名称
ピン番号
説明
EN
9
スレッショルド電圧が規定された、コントローラへのイネーブル入力です。適切な抵抗分圧回路を介して電源入
力を EN ピンに接続すると、入力電圧 UVLO を構成できます。1.2V を上回る電圧で EN ピンを駆動した場合、
ISL78268 は内部パワーオン・リセット (POR) のステータスに応じてアクティブになり、EN ピンを 1.1V 未満で
駆動した場合は、フォルト状態がすべてクリアされ、ISL78268 は再度イネーブルにされた時点でソフトスタート
を開始します。
PLL_COMP
10
フェーズ・ロック・ループ (PLL) の補償ノードとして機能します。PLL_COMP ピンと GND の間に接続された二
次受動ループ・フィルタが PLL 帰還ループを補償します。
HIC/LATCH
11
出力過電圧、VIN 過電圧、ピーク過電流 (OC2)、平均過電流などのフォルトに対してヒカップ応答またはラッチ
オフ応答を選択するのに使用します。
HIC/LATCH = High：ヒカップ・フォルト応答がアクティブ
HIC/LATCH = Low：ラッチオフ・フォルト応答がアクティブ
EN ピンを切り替えるか、VCC POR を繰り返すと、ラッチオフ・ステータスから IC をリセットできます。
CLKOUT
12
別の ISL78268 と同期するためのクロック信号を出力します。2 つの IC を使った 2 フェーズ・インターリーブ動作
を容易に行えるように、CLKOUT ピンの立ち上がりエッジ信号には、UG の立ち上がりエッジから 180° 相当の遅延
が設けてあります。
PGND
13
このパワー GND ピンは、ローサイド MOSFET ドライブ用のリターン・パスとなります。このピンにはノイズの
多い駆動電流が流れるので、ローサイド MOSFET と PVCC デカップリング・コンデンサに接続するパターンは
できる限り短くする必要があります。敏感なアナログ信号パターンとこの駆動リターン・パスでパターンを共有
しないでください。このピンはグラウンド銅パターンに直接接続し、ピンのできる限り近くに複数のビアを配置
します。
PVCC
14
ハイサイド・ドライブとローサイド・ドライブの両方に対してバイアスをかける内蔵リニア・レギュレータの出
力です。PVCC の動作範囲は 4.75V ～ 5.5V です。PVCC と PGND の間には、ノイズ・デカップリング用に
4.7µF 以上のセラミック・コンデンサを接続する必要があります。このコンデンサはノイズの多い駆動電流を供
給するので、グラウンド・パッドに複数のビアを配置し、グラウンド銅パターンに接続してください。
LG
15
ローサイド MOSFET ゲートドライブ出力です。
PH
16
フェーズ・ノードです。ハイサイド MOSFET のソースとローサイド MOSFET のドレインに接続してください。
このピンはハイサイド・ゲートドライブのリターン・パスとなります。
UG
17
ハイサイド MOSFET ゲートドライブ出力です。
BOOT
18
バイアス電圧をハイサイド MOSFET ドライバに供給します。ブートストラップ回路を使用して、外付け N チャネ
ル MOSFET の駆動に適した電圧を生成します。BOOT ピンと PH ピンの間には 1µF のセラミック・コンデンサを、
PVCC ピンと BOOT ピンの間にはスイッチング・ダイオードを接続してください。
VIN
19
このピンには入力レールを接続してください。このピンを内蔵リニア・レギュレータの入力に接続することで、
チップの動作に必要な電力が生成されます。IC のスイッチング時には VIN ピンに印加される DC 電圧が 55V を
超えないようにすることを推奨します。IC がスイッチングしていないときには、VIN は 60V まで耐えられます。
ISEN1N
20
一次電流センス・アンプ (CSA1) の負電位入力ピンです。このアンプは、ハイサイド MOSFET と直列に接続され
た電流センス抵抗の信号を検出します。検出された電流の情報は、ピーク電流モード制御と過電流保護に利用さ
れます。
ISEN1P
21
一次電流センス・アンプ (CSA1) の正電位入力ピンです。
ISEN2N
22
二次電流センス・アンプ (CSA2) の負電位入力ピンです。このアンプは、DCR ( 直流抵抗 ) センス方式を使用する
か、さらに正確な検出が必要な場合はインダクタと直列に接続されたセンス抵抗を使用して、連続出力インダク
タ電流を検出します。検出された電流信号は、以下の 3 つの機能に利用されます。
- 定電流制御を目的に平均出力電流を正確に制限
- ダイオード・エミュレーションの実行
- 平均 OCP を実行 (2V を基準電圧とした IMON/DE ピンにおけるコンパレータ )
ISEN2P
23
二次電流センス・アンプ (CSA2) の正電位入力ピンです。
VCC
24
バイアス電力をアナログ回路に供給します。このピンとバイアス電源 ( 範囲 4.75V ～ 5.5V。通常は PVCC から供
給 ) の間に RC フィルタを接続することを推奨します。VCC と GND の間には、ノイズ・デカップリング用に 1µF
以上のセラミック・コンデンサを接続する必要があります。
EPAD
底面のサーマルパッドです。IC の電位には接続されていません。レイアウト上では、ノイズの多い電流が流れない
大型の PCB グラウンド銅パターンに接続する必要があります。IC の θJA を削減する目的で、このパッドには複数
の ( できる限り多くの ) ビアを配置し、グラウンド銅パターンに接続してください。
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4
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
注文情報
製品型番
(Note 1、2、3)
製品
マーキング
ISL78268ARZ
782 68ARZ
ISL78268EVAL1Z
評価用ボード
温度範囲
(°C)
-40 to +125
パッケージ
(RoHS 準拠 )
24 Ld 4x4 QFN
パッケージの
外形図
L24.4x4H
NOTE：
1. テープ＆リールは製品型番の末尾に「-T*」を付加してください。リールの詳細仕様については、TB347 を参照してください。
2. これらの鉛フリー・プラスチック・パッケージ製品には、専用の鉛フリー素材セット、モールド材料 / ダイ・アタッチ素材を使用するとと
もに、錫 100% の梨地メッキとアニーリングを実施しています (RoHS 指令に準拠するとともに SnPb ハンダ付け作業と鉛フリー・ハンダ付
け作業とも互換性のある e3 端子仕上げ )。インターシルの鉛フリー製品は鉛フリー・ピークリフロー温度で MSL 分類に対応し、この仕様
は IPC/JEDEC J STD-020 の鉛フリー要件と同等か上回るものです。
3. 吸湿性レベル (MSL) については ISL78268 のデバイス情報ページを参照してください。MSL の詳細についてはテクニカル・ブリーフ TB363
を参照してください。
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5
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6
SGND
IMON/DE
COMP
FB
SS
EN
VCC
PVCC
VIN
ブロック図
VCC - 0.7V
PLL
2V
1.6V
-
-
+
Gm
+ Gm
+
OC_AVG
SOFT-START
LOGIC
EN_SS
OVER
TEMP
-
+
SGND
VREF_VINOV
VIN/30
INITIALIZATION
DELAY
POR
VREF = 1.6V
5µA
3.4V
1.2V
5.2V
LDO
1/30
OC1
FAULT
-
+
Vin_OV
1.15VREF
R2
R1
S
+
-
-
+
Q
OC1
OC2
(ISEN2+68µA)/8
CLOCK
SGND
OC_AVG
HICCUP/
LATCHOFF
EN_SW
0.87VREF
FB
+
-
+
-
-50µA
ISEN2_Neg
ISEN2
ISEN2_ZCD
ZERO
CROSS
DETECTION
PWM CONTROL
ISEN1_OC1
NEGATIVE
OC
70µA
93µA
ISEN1
ISEN1_OC2
SS_DONE
Vo_UV
Vo_OV
CSA2
CSA1
112µA
112µA
ISLOPE
CLOCK
VCO
112µA
AV = 1
112µA
AV = 1
EPAD
N.C.
PGND
PVCC
SLOPE
COMPENSATION
PGOOD
ISEN2N
ISEN2P
PGND
LG
PH
UG
BOOT
ISEN1N
ISEN1P
SLOPE
CLKOUT
PLL_COMP
FSYNC
HIC/LATCH
ISL78268
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
アプリケーション回路例
VIN
CIN
VIN
EN
EN_IC
RSVCC
RSET1A
CISEN1
VCC
PVCC
RSET1B
ISEN1P
CVCC
RBIAS1B
RBIAS1A
PVCC
PVCC
IMON/DE
RIMON
RSEN1
ISEN1N
CPVCC
DBT
CIMON
BOOT
RFSYNC
CBOOT
FSYNC
Q1
UG
ISL78268
PLL_COMP
RPLLCMP
CPLLCMP2
L
PH
CPLLCMP1
SLOPE
ISEN2P
RCMP
VCC
FB
CSS
RBIAS2B
RFB1
CLKOUT
RBIAS2A
VCC
RPG
HIC/LATCH: Connect to
HIC/LATCH
: Connect
to
either
VCC for Hiccup
mode
eitherfor
VCC
for Latch-off
or GND
Latch-off
mode
mode or GND for Hiccup
mode
COUT
RSET2A
ISEN2N
SS
CCMP
RSET2B
CISEN2
COMP
VOUT
Q2
LG
RSLOPE
RSEN2
HIC/LATCH
RFB0
PGOOD
SGND
PGND
POWER GOOD
図 3. 同期整流型降圧、平均定電流 IOUT
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7
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ISL78268
アプリケーション回路例 ( 続き )
VIN
CIN
VIN
EN
EN_IC
RSVCC
RBIAS1B
BOOT
CBOOT
FSYNC
ISL78268
PLL_COMP
CPLLCMP1
SLOPE
ISEN2P
ISEN2N
SS
FB
CSS
RSET2B
RBIAS2B
CLKOUT
HIC/LATCH
COUT
RFB1
RBIAS2A
VCC
RFB0
PGOOD
SGND
mode or GND for Hiccup
mode
VOUT
RSET2A
RPG
HIC/LATCH: Connect to
HIC/LATCH
: Connect
to
either
VCC for Hiccup
mode
for Latch-off
VCC
or either
GND for
Latch-off
mode
RSEN2
Q2
CISEN2
COMP
VCC
L
LG
RCMP
CCMP
Q1
UG
PH
RPLLCMP
RSLOPE
CPVCC
DBT
IMON/DE
CPLLCMP2
RBIAS1A
PVCC
PVCC
RFSYNC
RSEN1
ISEN1N
CVCC
VCC
IMON/DE : Connect to
VCC for forced PWM
mode
RSET1A
CISEN1
VCC
PVCC
RSET1B
ISEN1P
PGND
POWER-GOOD
図 4. 同期整流型降圧、強制 PWM
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8
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
アプリケーション回路例 ( 続き )
VIN
CIN
RSET1B
VIN
EN
EN_IC
RSVCC
CISEN1
VCC
PVCC
RSET1A
ISEN1P
CVCC
RBIAS1B
VCC
RBIAS1A
PVCC
PVCC
IMON/DE : Connect to VCC
for forced PWM mode
RSEN1
ISEN1N
CPVCC
DBT
IMON/DE
BOOT
RFSYNC
CBOOT
FSYNC
Q1
UG
ISL78268
PLL_COMP
RPLLCMP
CPLLCMP2
L
CPLLCMP1
SLOPE
ISEN2P
COMP
ISEN2N
RCMP
SS
CDCRS
COUT
RSET2
RFB1
RBIAS2
CLKOUT
VCC
RPG
HIC/LATCH: Connect to
HIC/LATCH : Connect to
either VCC for Hiccup mode
either V for Latch-off
or GND forCCLatch-off mode
mode or GND for Hiccup
mode
RDCRS
FB
CSS
VCC
Q2
LG
RSLOPE
CCMP
VOUT
PH
HIC/LATCH
RFB0
PGOOD
SGND
PGND
POWER-GOOD
図 5. 同期整流型降圧、DCR センス
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9
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ISL78268
絶対最大定格
温度情報
VIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ +60V
PH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ +60V
BOOT、UG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ +65V
ハイサイド・ドライバ電源電圧 VBOOT - VPH . . . . . . -0.3V ～ +6.5V
PVCC、VCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ +6.5V
VISENxP - VISENxP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±0.6V
ISEN1P、ISEN1N、ISEN2P、ISEN2N. . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ +60V
その他のピン. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ VCC + 0.3V
ESD 定格
人体モデル (AEC-Q100-002 に従ってテスト済み ) . . . . . . . . . . .2kV
機械モデル (AEC-Q100-003 に従ってテスト済み ) . . . . . . . . . .200V
デバイス帯電モデル (AEC-Q100-011 に従ってテスト済み ) . .750V
ラッチアップ定格 (AEC-Q100-004 に従ってテスト済み ) . . . . 100mA
熱抵抗
θJA ( ℃ /W) θJC ( ℃ /W)
39
3.5
24 Ld 4x4 QFN パッケージ (Note 4、5) . . . . .
ジャンクション最高温度 ( プラスチック・パッケージ ) . . . . . .+150 ℃
最大保存温度範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-65 ℃～ +150 ℃
鉛フリー・リフロープロファイル . . . . . . . . . . . . . . . . . TB493 を参照
推奨動作条件
VIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5V ～ 55V
PH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0V ～ 55V
PVCC、VCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.75V ～ 5.5V
ハイサイド・ドライバ電源電圧 VBOOT - VPH. . . . . . . . . . 3.5V ～ 6V
ISEN1P、ISEN1N、ISEN2P、ISEN2N のコモンモード電圧 . . 4V ～ 55V
ISEN1P と ISEN1N、および ISEN2P と ISEN2N の差動電圧 . . . ±0.3V
動作周囲温度範囲 ( 車載 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-40 ℃～ +125 ℃
注意：過度に長い時間にわたって最大定格点または最大定格点付近で動作させないでください。そのような動作条件を課すと製品の信頼性に影響
が及ぶ恐れがあるとともに、保証の対象とはならない可能性があります。
NOTE：
4. θJA は、デバイスを放熱効率の高い「ダイレクト・アタッチ」機能対応の試験基板に実装し、自由大気中で測定した値です。詳細はテクニカ
ル・ブリーフ TB379 を参照してください。
5. θJC の測定における「ケース温度」位置は、パッケージ下面のエキスポーズド金属パッドの中心です。
6. 特記のない限り、本仕様に記載された電圧はすべて GND を基準としています。
電気的特性 ブロック図 (6 ページ ) とアプリケーション回路例 (7 ページ ) を参照してください。特記のない限り、動作条件は次のとお
りです。VIN = 12V、VPVCC = 5.2V、VVCC = 5.2V、EN = 5.0V、TA = -40 ℃～ +125 ℃。代表値は TA = +25 ℃における値です。
太字のリミット値は動作温度範囲 -40 ℃から +125 ℃に対して適用されます。
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10
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ISL78268
電気的特性 ブロック図 (6 ページ ) とアプリケーション回路例 (7 ページ ) を参照してください。特記のない限り、動作条件は次のとお
りです。VIN = 12V、VPVCC = 5.2V、VVCC = 5.2V、EN = 5.0V、TA = -40 ℃～ +125 ℃。代表値は TA = +25 ℃における値です。
太字のリミット値は動作温度範囲 -40 ℃から +125 ℃に対して適用されます。( 続き )
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11
FN8657.3
2014 年 12 月 12 日
ISL78268
電気的特性 ブロック図 (6 ページ ) とアプリケーション回路例 (7 ページ ) を参照してください。特記のない限り、動作条件は次のとお
りです。VIN = 12V、VPVCC = 5.2V、VVCC = 5.2V、EN = 5.0V、TA = -40 ℃～ +125 ℃。代表値は TA = +25 ℃における値です。
太字のリミット値は動作温度範囲 -40 ℃から +125 ℃に対して適用されます。( 続き )
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
電気的特性 ブロック図 (6 ページ ) とアプリケーション回路例 (7 ページ ) を参照してください。特記のない限り、動作条件は次のとお
りです。VIN = 12V、VPVCC = 5.2V、VVCC = 5.2V、EN = 5.0V、TA = -40 ℃～ +125 ℃。代表値は TA = +25 ℃における値です。
太字のリミット値は動作温度範囲 -40 ℃から +125 ℃に対して適用されます。( 続き )
NOTE：
7. MIN パラメータと MAX パラメータは、特記のない限り +25 ℃で全数試験を行っています。温度のリミット値は特性評価によって定めら
れたものであり、製造時テストは行われていません。
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13
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ISL78268
代表的な性能特性
特記のない限り、性能曲線はすべて、評価用ボード (ISL78268EVAL1Z) から得られたものです。
1400
100
95
1200
90
EFFICIENCY (%)
fSW (kHz)
1000
800
600
85
VIN = 15V
VIN = 24V
80
VIN = 36V
75
70
VIN = 55V
65
400
60
200
0
55
0
50
100
150
200
250
50
300
VOUT = 12V, TA = +25°C
0
1
2
RFSYNC (kΩ)
100
100
95
95
90
90
VIN = 25V
80
VIN = 15V
VIN = 36V
75
VIN = 55V
70
65
85
65
55
2
3
4
5
50
0
1
IOUT (A)
図 8. 効率 (+125 ℃ )：DE モード、VOUT = 12V、
L = 4.7µH、fSW = 300kΩ
3
4
VOUT : 2V/DIV
VOUT : 2V/DIV
PH: 10V/DIV
PH: 10V/DIV
IL: 2A/DIV
2µs/DIV
図 10. DE モード：VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 2.5A、L = 4.7µH、COUT = 98µF、
fSW = 300kHz ( 連続動作 )
14
5
図 9. 効率 (-40 ℃ )：DE モード、VOUT = 12V、L = 4.7µH、
fSW = 300kΩ
VIN: 5V/DIV
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2
IOUT (A)
VIN: 5V/DIV
IL: 2A/DIV
VIN = 15V
VIN = 55V
70
55
1
5
VIN = 36V
75
60
0
VIN = 25V
80
60
50
4
図 7. 効率 (+25 ℃ )：DE モード、VOUT = 12V、L = 4.7µH、
fSW = 300kΩ
EFFICIENCY (%)
EFFICIENCY (%)
図 6. 周波数設定 (+25 ℃ )、VIN = 36V
85
3
IOUT (A)
2µs/DIV
図 11. DE モード：VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 1.0A、L = 4.7µH、COUT = 98µF、
fSW = 300kHz ( 不連続動作 )
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ISL78268
代表的な性能特性
特記のない限り、性能曲線はすべて、評価用ボード (ISL78268EVAL1Z) から得られたものです。( 続き )
VIN: 5V/DIV
VIN: 5V/DIV
VOUT : 2V/DIV
VOUT : 2V/DIV
PH: 10V/DIV
PH: 10V/DIV
IL: 2A/DIV
IL: 2A/DIV
10µs/DIV
図 12. DE モード：VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 30mA、L = 4.7µH、COUT = 98µF、
fSW = 300kHz ( パルス・スキップ動作 )
2µs/DIV
図 13. 強制 PWM モード：VIN = 36V、VOUT =12V、
IOUT = 2.5A、L = 4.7µH、COUT = 98µF、
fSW = 300kHz
VIN: 5V/DIV
VIN: 5V/DIV
VOUT : 2V/DIV
VOUT : 2V/DIV
PH: 10V/DIV
PH: 10V/DIV
IL: 2A/DIV
IL: 2A/DIV
2µs/DIV
10µs/DIV
図 14. 強制 PWM モード：VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 1.0A、L = 4.7µH、COUT =98µF、
fSW = 300kHz
図 15. 強制 PWM モード：VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 30mA、L = 4.7µH、COUT = 98µF、
fSW = 300kHz
VCC: 5V/DIV
VCC: 5V/DIV
COMP: 1V/DIV
COMP: 1V/DIV
CLKOUT:
2V/DIV
CLKOUT:
2V/DIV
PH: 20V/DIV
PH: 20V/DIV
1ms/DIV
図 16. 初期化～スタートアップ：DE モード、VIN = 36V、
VOUT = 12V、IOUT = 2.5A、L = 4.7µH、
COUT = 98µF、fSW = 300kHz
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15
1ms/DIV
図 17. 初期化～スタートアップ：DE モード、VIN = 36V、
VOUT = 12V、IOUT = 0A、L = 4.7µH、COUT = 98µF、
fSW = 300kHz
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ISL78268
代表的な性能特性
特記のない限り、性能曲線はすべて、評価用ボード (ISL78268EVAL1Z) から得られたものです。( 続き )
VCC: 5V/DIV
VCC: 5V/DIV
COMP: 1V/DIV
COMP: 1V/DIV
CLKOUT:
2V/DIV
CLKOUT:
2V/DIV
PH: 20V/DIV
PH: 20V/DIV
1ms/DIV
1ms/DIV
図 18. 初期化～スタートアップ：強制 PWM モード、
VIN = 36V、VOUT = 12V、IOUT = 2.5A、L = 4.7µH、
COUT = 98µF、fSW = 300kHz
VOUT : 5V/DIV
図 19. 初期化～スタートアップ：強制 PWM モード、
VIN = 36V、VOUT = 12V、IOUT = 0A、L = 4.7µH、
COUT = 98µF、fSW = 300kHz
VOUT : 5V/DIV
SS: 1V/DIV
SS: 1V/DIV
FB: 1V/DIV
FB: 1V/DIV
PH: 10V/DIV
PH: 10V/DIV
500µs/DIV
図 20. ソフトスタート ( プリバイアスなし )：DE モード、
VIN = 36V、VOUT = 12V、IOUT = 2.5A、L = 4.7µH、
COUT = 98µF、fSW = 300kHz
VOUT : 5V/DIV
500µs/DIV
図 21. ソフトスタート ( プリバイアスなし )：DE モード、
VIN = 36V、VOUT = 12V、IOUT = 0A、L = 4.7µH、
COUT = 98µF、fSW = 300kHz
VOUT : 5V/DIV
SS: 1V/DIV
SS: 1V/DIV
FB: 1V/DIV
FB: 1V/DIV
PH: 10V/DIV
PH: 10V/DIV
500µs/DIV
500µs/DIV
図 22. ソフトスタート ( プリバイアスなし )：
強制 PWM モード、VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 2.5A、L = 4.7µH、COUT = 98µF、
fSW = 300kHz
図 23. ソフトスタート ( プリバイアスなし )：
強制 PWM モード、VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 0A、L = 4.7µH、COUT = 98µF、
fSW = 300kHz
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16
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ISL78268
代表的な性能特性
特記のない限り、性能曲線はすべて、評価用ボード (ISL78268EVAL1Z) から得られたものです。( 続き )
VOUT : 5V/DIV
VOUT : 5V/DIV
SS: 1V/DIV
SS: 1V/DIV
FB: 1V/DIV
FB: 1V/DIV
PH: 10V/DIV
PH: 10V/DIV
500µs/DIV
500µs/DIV
図 25. ソフトスタート ( プリバイアスあり )：
強制 PWM モード、VIN = 36V、VOUT = 12V、IOUT =
0A、L = 4.7µH、COUT = 98µF、fSW = 300kHz
12.30
12.30
12.25
12.25
12.20
12.20
12.15
12.15
12.10
12.10
12.05
VOUT (V)
VOUT (V)
図 24. ソフトスタート ( プリバイアスあり )：
DE モード、VIN = 36V、VOUT = 12V、IOUT = 0A、
L = 4.7µH、COUT = 98µF、fSW = 300kHz
VIN = 55V
12.00
11.95
12.00
11.95
VIN = 36V
11.90
VIN = 24V
11.85
11.80
IOUT = 0.1A
IOUT = 1A
12.05
0
1
2
3
4
IOUT = 3A
11.90
VIN = 15V
11.85
5
11.80
10
20
30
IOUT (A)
図 26. 負荷レギュレーション
VOUT (AC) : 500mV/DIV
40
50
VIN (V)
図 27. ライン・レギュレーション
VOUT (AC) :200mV/DIV
COMP:
500mV/DIV
(1.5V DC-FFSET)
COMP:
1V/DIV
IL: 2A/DIV
IL: 2A/DIV
PH: 20V/DIV
500µs/DIV
図 28. 負荷応答：DE モード、VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 0.1A ～ 4.5A、L = 4.7µH、COUT = 98µF
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17
PH: 20V/DIV
500µs/DIV
図 29. 負荷応答：DE モード、VIN = 36V、VOUT = 12V、
IOUT = 1A ～ 3A、L = 4.7µH、COUT = 98µF
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60
ISL78268
代表的な性能特性
特記のない限り、性能曲線はすべて、評価用ボード (ISL78268EVAL1Z) から得られたものです。( 続き )
VOUT (AC) :200mV/DIV
VOUT (AC) :200mV/DIV
COMP:
500mV/DIV
(1.5V DC-OFFSET)
COMP: (1.5V DC-OFFSET)
500mV/DIV
IL: 3A/DIV
IL: 3A/DIV
PH: 10V/DIV
PH: 10V/DIV
500µs/DIV
500µs/DIV
図 30. 負荷応答：強制 PWM モード、VIN = 36V、
VOUT = 12V、IOUT = 0.1A ～ 4.5A、L = 4.7µH、
COUT = 98µF
図 31. 負荷応答：強制 PWM モード、VIN = 36V、
VOUT = 12V、IOUT = 1A ～ 3A、L = 4.7µH、
COUT = 98µF
6
560ms
PH:20V/DIV
5
4
VOUT (V)
SS: 2V/DIV
VOUT : 5V/DIV
3
2
1
0
IL: 3A/DIV
0
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
100ms/DIV
IOUT (A)
図 32. ヒカップ：ACL、VIN = 30V、VOUT = 12V、RIMON = 156kΩ
図 33. 内蔵 LDO の負荷レギュレーション：VIN = 36V、
TA = +25 ℃
VOUT : 5V/DIV
VOUT : 5V/DIV
IOUT: 1A/DIV
IOUT: 1A/DIV
IMON/DE: 0.5V/DIV
IMON/DE: 0.5V/DIV
PH: 20V/DIV
PH: 20V/DIV
20ms/DIV
図 34. 平均定電流制御：VIN = 20V、
VOUT ( 設定 ) = 12V、CIMON = 1nF、
RIMON = 130kΩ、ACL = 4.05A、RL = 5.0Ω ～ 2.0Ω、
FLOAD = 10Hz、負荷デューティの変化 = 50%
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18
0.30
20ms/DIV
図 35. 平均定電流制御：VIN = 36V、
VOUT ( 設定 ) = 12V、CIMON = 1nF、
RIMON = 130kΩ、ACL = 4.05A、RL = 5.0Ω ～ 2.0Ω、
FLOAD = 10Hz、負荷デューティの変化 = 50%
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ISL78268
代表的な性能特性
特記のない限り、性能曲線はすべて、評価用ボード (ISL78268EVAL1Z) から得られたものです。( 続き )
VOUT : 5V/DIV
VOUT : 5V/DIV
IOUT: 1A/DIV
IOUT: 1A/DIV
IMON/DE: 0.5V/DIV
PH: 20V/DIV
IMON/DE: 0.5V/DIV
PH: 20V/DIV
20ms/DIV
20ms/DIV
図 36. 平均定電流制御：VIN = 20V、
VOUT ( 設定 ) = 12V、CIMON = 1nF、
RIMON = 130kΩ、ACL = 4.05A、RL = 2.3Ω、
RL 固定のスタートアップ
図 37. 平均定電流制御：VIN = 36V、
VOUT ( 設定 ) = 12V、CIMON = 1nF、
RIMON = 130kΩ、ACL = 4.05A、RL = 2.3Ω、
RL 固定のスタートアップ
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19
FN8657.3
2014 年 12 月 12 日
ISL78268
動作説明
ISL78268 は、ハイ / ローサイド 2/3A MOSFET ドライバを内
蔵した車載グレード(AEC Q100 Grade-1)のシングルフェーズ
同期整流型降圧コントローラです。5V ～ 55V の幅広い動作
入力電圧範囲に対応し、スイッチングが行われていないとき
は最大で 60V の VIN に耐えられます。このデバイスは、軽負
荷時に高い効率で動作できる選択可能なダイオード・エミュ
レーション・モードや、平均定電流制御などの機能のほか、
入力過電圧保護、出力過電圧保護、サイクルごとの電流リ
ミット / 保護、過熱保護といった保護機能も備えています。
各機能の詳細については、以下で説明します。
トダウン状態で維持します。t1 ～ t2 の間は、PVCC ピンにお
ける内蔵 LDO の出力電圧 (VPVCC) が、t2 で内部パワーオン・
リセット (POR) の立ち上がりスレッショルド (4.5V typ) に達
するまで徐々に上昇します。
EN
1.2V
POR_R
PVCC/VCC
PLLCOMP
同期整流型降圧
CLKOUT
ISL78268 は効率向上を図るため、同期整流型降圧アーキテ
クチャを採用しています。同期整流型降圧アーキテクチャで
は、LG 出力がフリーホイール・ダイオードの代わりに同期
整流型ローサイド MOSFET を駆動し、ハイサイド MOSFET
がオフの際にフリーホイール・ダイオードの電圧低下によっ
て生じる電力損失を改善します。LG 信号は UG 信号を反転
したものです。
UG 信号は、BOOT と PH の間で生成するチャージポンプ電
圧から供給されます。LG が High で PH が Low の際は、PVCC
と BOOT の間にある外付けダイオードが BOOT と PH の間に
ある外付けコンデンサを充電します。このコンデンサは、UG
を Highで駆動するための電力を供給します。ブートストラッ
プ・ダイオードに逆バイアスがかかると、BOOT は PH とと
もに上昇し、UG を駆動するための電圧を維持します。
アダプティブ・デッドタイム制御
UG ドライバと LG ドライバには、MOSFET の状態変化に応
じて動作を最適化するアダプティブ・デッドタイム・アルゴ
リズムが採用されています。このアルゴリズムでは、ゲート
ドライバ出力電圧によって外付け MOSFET がオフになるタ
イミングをデバイスが検出します。ISL78268 ではさらに、対
象ゲートドライバがオンになる前に、内部で 55ns に固定さ
れたデッドタイムが設けられています。このアルゴリズム
は、外付け MOSFET のスイッチングにおける貫通電流を防
止するほか、合計デッドタイムの最適化によって効率を最大
限に高めます。
動作の初期化とソフトスタート
コンバータの初期化の前に、VIN および VCC を有効電圧範囲
内で供給する必要と、ロジック High になるように EN ピンに
バイアスをかける必要があります。これらの条件が揃った時
点で、コントローラはソフトスタートを開始します。出力電
圧が適切な出力レギュレーション・ウィンドウ内に達する
と、VPGOOD がロジック High にアサートされます。
図 38 に、パワーアップからソフトスタート、PGOOD のア
サートに至るまでの、ISL78268 の内部スタートアップ・タ
イミング図を示します。
図 38 に示すように、ソフトスタートの初期化までに 5 つの
タイム・インターバルがあり、それぞれ t1 ～ t5 として記載
してあります。ソフトスタートの初期化後にも 5 つのタイ
ム・インターバルがあり、こちらは t5 ～ t10 として記載して
あります。各タイム・インターバルの説明を以下に示します。
t1 ～ t2：EN ピンの電圧 (VEN) が t1 の時点で 1.2V (typ) を上回
るまで、内蔵イネーブル・コンパレータが ISL78268 をシャッ
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20
UG
LG
PH
COMP
COMP_Ramp_Offset
SS
VFB
VFB = 0.4V
PGOOD
t1 t2 t3
t4 t5 t6 t7
t8
t9 t10
図 38. 回路の初期化とソフトスタート
t2 ～ t3：t2 ～ t3 の間は、動作モードを選択するため、ISL78268
が自己校正プロセスを実行してピン接続 (HIC/LATCH、
IMON/DE) を判断します。t2 ～ t3 の時間は通常、170µs です。
t3 ～ t4：この期間、FSYNC の抵抗または外部クロックによっ
て設定されたプリセット発振器周波数に内蔵 PLL 回路が
ロックされるまで、ISL78268 は待機します。t4 で PLL がロッ
クされると、発振器は CLK_OUT ピンで出力を生成します。
t3 ～ t4 の時間は、PLL_COMP ピンの設定に依存します。PLL
は、PLL_COMP ピンと GND の間の直列抵抗 / コンデンサ
RPLLCMP および CPLLCMP1 や、PLL_COMP ピンと GND の
間のコンデンサ CPLLCMP2 によって補償されます。代表値は
RPLLCMP = 3.24kΩ、CPLLCMP1 = 6.8nF、CPLLCMP2 = 1nF です。
この PLL_COMP 補償の場合、t3 ～ t4 の時間は約 0.8ms にな
ります。
t4 ～ t5：t4 で PLL が発振器周波数にロックされた後、システ
ムはソフトスタートの準備を開始します。この期間中は、
ISL78268 固有の機能により、VFB 電圧に基づいて VSS にプ
リバイアスがかけられます。t4 ～ t5 の時間は約 50µs です。t4
～ t5 の間は、ドライバがオフ状態に保たれます。
t5 ～ t6：t5 の後、ソフトスタート回路は、プリバイアスがか
けられた VFB から上昇を開始します。それと同時に、COMP
ピンの電圧も上昇を開始します。UG ドライバは t5 でイネー
ブルになります。ただし t6 までは、COMP がピーク電流モー
ド制御のランプ・オフセットを下回っており、ドライバはス
イッチングを開始しません。ソフトスタート期間の t5 ～ t10
では、デバイスがダイオード・エミュレーション・モードで
動作し、LG ドライバはオフ状態に保たれます。
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
t6 ～ t8：t6 で COMP がピーク電流モード制御のランプ・オフ
セットを上回り、ドライバがスイッチングを開始します。こ
のソフトスタート期間中は、出力電圧が上昇し、FB 電圧が
SS の上昇に追従します。t8 で、出力電圧がレギュレーショ
ン・レベルに達し、FB 電圧が 1.6V (typ) に到達します。
t7 ～ t10：SS ピンの電圧は、t9 で SS クランプ電圧の 3.4V (typ)
に達するまで上昇を続けます。ソフトスタート期間は、t9 の
0.5ms (typ) 後となる t10 で完了します。ソフトスタート期間
が完了すると、デバイスは IMON/DE の設定によって選択さ
れた動作モードで動作します。強制 PWM モードが選択され
ている場合は、完全同期整流型として動作します。ダイオー
ド・エミュレーション・モード (DE モード ) が選択されてい
る場合は、DE モードで動作できます。DE モードでは、逆電
流の防止と効率化を目的に、インダクタ電流がゼロに達する
とローサイド MOSFET がオフになります。ソフトスタート
期間が終了する t10 では、PGOOD オープン・ドレインが
COMP とインダクタ電流ランプ信号の関係に追従します。ピ
ンは解放され、外付け抵抗によってプルアップされます。
クロック・ジェネレータと同期
内部クロック周波数の設定
スイッチング周波数は、FSYNC ピンと GND の間に接続され
た周波数設定抵抗 RFSYNC の選択によって決まります。式 1
と図 40 は、RFSYNC とスイッチング周波数の関係を示して
います。デバイスが安定して動作するように、fSW を 50kHz
～ 1.1MHz に設定することを推奨します。
R FSYNC = 2.5x ( 10 )
10  0.5
–8
x ---------- – 5.0X10 
f

SW
( 式 1)
fSW はデバイスのスイッチング周波数です。
1400
1200
1000
fSW (kHz)
t6 ～ t7：FB 電圧 (VFB) が 0.4V (typ) を下回る場合、デバイス
はハイサイド MOSFET の最小オン時間のもと 50kHz (typ) の
最小固定周波数で動作します。VFB が 0.4V (typ) に達すると、
スイッチング周波数が目標周波数へ徐々に変化し、ハイサイ
ドMOSFETのオン時間がPWM制御ループによって制御され
るようになります。プリバイアスがかけられた FB 電圧が
0.4V (typ) を上回る場合は、目標スイッチング周波数でスター
トアップします。FB 電圧が 0.4V を超えている場合、t6 ～ t7
の時間はごくわずかです。
800
600
400
200
0
0
50
100
150
200
250
300
RFSYNC (kΩ)
図 40. RFSYNC vs fSW
イネーブル
デバイスをイネーブルにするには、外部イネーブル信号また
は VIN と GND の間の抵抗分圧回路によって、1.2V (typ) より
も高い電圧で EN ピンを駆動する必要があります。EN ピン
には、5MΩ(typ) のプルダウン抵抗が内蔵されています。さ
らにこのピンは、5kΩ(typ) の抵抗が直列に接続された 5.2V
(typ) のクランプ回路も内蔵し、過剰電圧が内蔵回路に印加さ
れるのを防いでいます。VIN に接続された抵抗分圧回路を
使って EN 信号を印加する場合は、内蔵プルダウン抵抗を考
慮に入れる必要があります。また、EN ピンの入力電圧が 5.2V
を超えない場合があるので、抵抗分圧回路の比率を調整する
ことも必要です。
図 41 に、クロック・ジェネレータ・ブロックのブロック図
を示します。FSYNC ピンは 0.5V (typ) でバイアスがかけられ
ています。FSYNC の 0.5V の電圧が RFSYNC によって定電流
を発生させます。この電流が内蔵発振器に送られて、内部
ベース・クロックが生成されます。内部ベース・クロックは
フェーズ・ロック・ループ (PLL) 回路によって調整され、PLL
の出力がデバイスのメイン・クロックとして使用されます。
VCC
INTERNAL
OSCILLATOR
すべてのフォルト・ステータスをディスエーブルまたはリ
セットするには、EN ピンを 1.1V (typ) 未満で駆動する必要が
あります。EN ピンが Low になると、ISL78268 はすべてのブ
ロックをオフにして、オフ状態での静止電流を最小限に抑え
ます。
INTERNAL BASE
CLOCK
+
0.5V
PLL
-
PFD
FSYNC
CLOCK
VCO
VIN
RFSYNC
VCC
FROM
EXTERNAL
EN CONTROL
EN
5k
+
5.2V
CLAMP
-
EXTERNAL
CLOCK
VIH(RISE) > 3.5V
VIL(FALL) < 1.5V
PLL_COMP
TO INTERNAL
CIRCUITS
RPLLCMP
CPLLCMP2
CPLLCMP1
5M
1.2V
図 41. クロック・ジェネレータと外部クロック同期ブロック
図 39. イネーブル・ブロック
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21
FN8657.3
2014 年 12 月 12 日
ISL78268
外部クロックとの同期
ISL78268 は PLL 回路を備え、FSYNC ピンを外部矩形パルス波
形に接続するだけで周波数の同期が可能です。
PLL ブロックは外部クロックの立ち上がりエッジを検出し、
UG の立ち上がりエッジと同期させます。外部クロックの立ち
上がりエッジから UG の立ち上がりまでの遅延時間は 325ns
(typ) です。
プリバイアスがかけられた VFB 電圧がソフトスタート開始時
に 0.4V (typ) を下回っている場合、デバイスは強制的にハイサ
イド MOSFET の最小オン時間のもと 50kHz (typ) のスイッチン
グ周波数で動作します。VFB が 0.4V (typ) 以上に達すると、デ
バイスは通常のスイッチング周波数とオン時間で動作します。
プリバイアスがかけられた VFB 電圧がソフトスタート開始時
に 0.4V (typ) を上回っている場合は、最初から通常のスイッチ
ング周波数で動作します。
FSYNC ピンには、外部クロック検出のための特別なスレッ
ショルドが設けられています。外部クロックの入力レベルは上
側が 3.5V 以上、下側が 1.5V 以下の必要があります。
VCC
5µA
RFSYNC によって決まる内部クロックでの動作中に連続的な外
部クロック・パルスが印加されると、このデバイスは外部ク
ロックと徐々に同期し、スイッチングを継続します。ただし、
外部クロックが一定期間 (~6ms) 得られないと、デバイスはス
イッチングを停止し、約 50ms の間隔をおいて、初期化 / ソフ
トスタート・プロセスからリスタートします。
PLL は、PLL_COMP ピンと GND の間の直列接続抵抗 / コンデ
ンサ (RPLLCMP および CPLLCMP) や、PLL_COMP ピンと GND
の間のコンデンサ (CPLLCMP2) によって補償されます。安定し
た動作 が 得 られ る よ うに、RPLLCMP = 3.24kΩ、CPLLCMP1 =
6.8nF、CPLLCMP2 = 1nF に設定することを推奨します。この場
合の代表的なロック時間は約 0.8ms になります。
SS
3.4V
CLAMP
CSS
SOFT-START
CONTROL
LOGIC
+
-
0.4V
SS_DONE
SS_Prebias
TO PWM CONTROL
& PGOOD CONTROL
+
-
+
0.4V
VOUT
FB
+
+
COMP
Gm
TO PWM COMPARATOR
-
CLKOUT ピンは、スイッチング周波数で矩形パルス波形を供
給します。振幅は GND ～ VCC で、パルス幅が 270ns (typ)、立
ち上がりエッジはUGの立ち上がりエッジから180°シフトして
います。
VREF = 1.6V
COMP
図 42. ソフトスタート・ブロック
ソフトスタート
ソフトスタートは、SS と GND の間に接続されたソフトスター
ト・コンデンサ (CSS) を充電する内蔵の 5µA 電流源によって実
現されています。ソフトスタート中は、SS ピンの電圧が FB ピ
ンの基準電圧を制御します。出力電圧が残っている状態 ( プリバ
イアス状態 ) でシステムをスタートアップすると、FB と同じ電
圧になるまでプリバイアス回路が CSS コンデンサを充電してか
ら、ソフトスタートが開始されます。このため、ソフトスター
ト・ランプ時間と出力電圧の関係を正確に保つことができます。
プリバイアスがかけられていない出力状態の場合、ソフトス
タート・ランプ時間は次式で求められます。
C SS
t SS = V REF ----------5μA
( 式 2)
SS ピンの電圧がクランプ電圧 (3.4V typ) に達すると、0.5ms (typ)
後ソフトスタート期間が終了します。ソフトスタート期間終了
時には、PGOOD ピンのプルダウンが解放されます。このピン
は外付け抵抗によってプルアップされ、VCC または外部ロジッ
ク電源レベルまでバイアスがかけられます。
デバイスはソフトスタート期間中、ダイオード・エミュレー
ション・モードで動作し、インダクタを介した出力からの不必
要な逆電流を防止します。この期間中は、IMON/DE ピンの設定
( 強制 PWM モードまたはダイオード・エミュレーション・モー
ドの選択 ) にかかわらず、ハイサイド MOSFET のみがスイッチ
ングされ、ローサイド MOSFET はオフ状態に保たれます。
ハイサイド NMOS ドライブ用のブートストラップ
VREF は 1.6V の基準電圧です。
無負荷状態の場合、ソフトスタート時間 tSS 内に出力コンデン
サを 0V から最終レギュレーション電圧まで充電する平均イン
ダクタ電流 IL_softstart は、次式で概算できます。
C OUT
I Lsoftstart = V OUT ------------t
( 式 3)
SS
最大負荷でのスタートアップが必要な場合、ソフトスタート期
間中の合計平均インダクタ電流は、最大負荷電流と IL_softstart
の合計になります。こうした点を考慮して、過電流保護がト
リップしないように十分なソフトスタート時間を設定する必
要があります。
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22
ハイサイド MOSFET を適切にオンにする目的で、ISL78268 は
外付けブート・コンデンサ (CBOOT) およびダイオード (DBT) を
使ったブートストラップ回路を採用しています。ハイサイド
MOSFET がオフになる際は、インダクタの電流を維持するた
め、ローサイド MOSFET のターンオン時点で PH ノードが GND
レベルまで低下します。このローサイド MOSFET のオン期間
中は、PVCC とブート・コンデンサの間に接続されたダイオー
ドが順バイアスをかけられ、ブート・コンデンサを充電しま
す。ローサイド MOSFET がオフになり、デッドタイム後にハ
イサイド MOSFET がオンになると、PH ノードが VIN レベルま
で上昇し、BOOT ピンのバイアス電圧はハイサイド・ドライバ
回路を駆動できるように VIN + PVCC - VF となります。
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
ブートのリフレッシュ
ハイサイド・ドライバ回路の動作に十分な電源電圧を維持す
る目的で、ISL78268 はブート・リフレッシュ回路を備えて
います。ブート・コンデンサの電圧が 3.3V (typ) を下回ると、
ローサイド・トランジスタが最小限のオン時間にて強制的に
オンになり、ブート・コンデンサを充電します。ブートのリ
フレッシュは、ソフトスタートの開始時や、軽負荷状態にお
けるパルス・スキップ動作時に発生します。
PVCC
DBT
BOOT
TO BOOT
REFRESH
CONTROL
3.3V
RC
UG
LEVEL
SHIFT
CBOOT
RSENSE
PH
PVCC
VOUT
L
PWM
SIGNAL
DEAD TIME
CONTROL
出力電圧は、VOUT と FB ピンの間の抵抗分圧回路によって
検出されます。FB 電圧と 1.6V (typ) 基準電圧の差が増幅およ
び補償されることにより、PWM 生成回路に使用される誤差
電圧信号が COMP ピンで生成されます。
電流センス
VIN
+
外付けハイサイド / ローサイド MOSFET における不必要な貫
通電流を防止する目的で、このデバイスはアダプティブ・
デッドタイム制御機能と内部固定されたデッドタイムを備
えています。ハイサイドからローサイドへのスイッチング遷
移でも、ローサイドからハイサイドへのスイッチング遷移で
も、内部固定されたデッドタイムは通常 55ns です。
ISL78268 は、2 つの電流センス・アンプを備えています。1
つは PWM 制御と過電流保護を目的としたハイサイド
MOSFET のピーク電流センス用で、もう 1 つは平均電流制御
とダイオード・エミュレーションのタイミング制御を目的と
した出力インダクタ電流センス用です。
LG
TO CURRENT
SENSE AMP
PGND
図 43. 出力ブート制御
最小オフ時間に関する考慮事項
ブート・コンデンサを確実に充電できるように、ハイサイド
MOSFET には内部で固定された最小オフ時間 (tminoff) が設け
られています。ハイサイド MOSFET がオフになるとすぐに、
PH ノードが GND レベルまで低下し、PVCC から外付けダイ
オード ( ショットキー・ダイオードを推奨 ) 経由でブート・
コンデンサが充電されます。ただし、高負荷アプリケーショ
ンに対応できるように Qg の大きな NMOS を選択した場合、
ブート・コンデンサを適切に充電するには、内部で固定され
た tminoff では不十分かもしれません。ハイサイド・トランジ
スタのオフ時間は固定されているので、こうした場合は、ス
イッチング周波数または入力電圧を調整することを推奨し
ます。
PWM 動作
スイッチング・サイクルは、UG パルス信号間の時間として
定義されています。パルス信号のサイクル時間は、FSYNC
ピンとグラウンドの間の抵抗によって設定されたスイッチ
ング周波数の逆数です。
ISL78268 はピーク電流モード制御を採用しています。PWM
動作は、発振器からのクロックによって初期化されます。
PWM サイクルの開始時にクロックによってハイサイド
MOSFET がオンになり (UG)、インダクタ電流がハイサイド
MOSFET に流れ、上昇を開始します。電流センス信号 (ISEN1
電流センス・アンプ経由 ) と傾き補償信号の和が誤差アンプ
の出力電圧に達すると、PWM コンパレータがトリガされ、
UG がオフになってハイサイド MOSFETをシャットダウンし
ます。次のサイクルに対する次のクロック信号まで、ハイサ
イド MOSFET はオフ状態に保たれます。
ハイサイド MOSFET がオフになると、固定されたデッドタ
イムの後、ローサイド MOSFET がオンになります。ローサ
イド MOSFET がオフになるタイミングは、次の PWM サイク
ルにおけるハイサイドのオン・タイミングか、インダクタ電
流がゼロになるタイミング ( ダイオード・エミュレーション・
モードの選択時 ) によって決まります。
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23
電流センス・アンプ 1 (CSA1)
電流センス・アンプ 1 (CSA1) は、ハイサイド MOSFET と直
列に接続された電流センス抵抗のインダクタ電流を検出す
るのに使用されます。検出された電流の情報 (ISEN1) は、ピー
ク電流モード制御と過電流保護に利用されます。ピーク電流
モード制御は、「PWM 動作」で説明したように、PWM 制御
ループ中の CSA1 と共に動作します。
サイクルごとのピーク電流リミット (OC1) は、ISEN1 を
70µA のスレッショルドと比較することによって行われま
す。PWM パルスは、ピーク電流リミット・コンパレータの
スレッショルドに達すると終了します。ISEN1 が 93µA (OC2
スレッショルド ) に達した過負荷状態では、IC が
HIC/LATCH ピンの設定に応じてラッチオフ・モードまたは
ヒカップモードに移行します。ラッチオフ・モードが選択
されている場合、デバイスは OC2 がトリップした時点でス
イッチングを停止し、EN または VIN が切り替えられるま
でリスタートしません。ヒカップモードが選択されている
場合は、PWM が 500ms (typ) の間ディスエーブルになって
から、ソフトスタート・サイクルが開始されます。ヒカッ
プまたはラッチオフに移行するには、OC2 フォルトが 3 回
連続して発生する必要があります。ソフトスタート時およ
び通常の動作モードにて、OC2 ヒカップ / ラッチオフがイ
ネーブルとなります。
電流センス・アンプ 2 (CSA2)
電流センス・アンプ 2 (CSA2) は、DCR センス方式を使用す
るか、さらに正確な検出が必要な場合はインダクタと直列に
接続されたセンス抵抗を使用して、連続 (RSEN1 のようなパ
ルスではない ) インダクタ電流を検出します。検出された電
流信号は、以下の 3 つの機能に利用されます。
• 平均定電流制御
• ダイオード・エミュレーション
• 平均 OC 保護
また、ISEN2P の電圧が最小出力電圧のモニタリングに利用
されます。過負荷状態 (OC1) または平均定電流制御のもとで
は、電圧が約 1.2V (typ) を下回ると、デバイスがスイッチン
グを停止し、ラッチオフ / ヒカップモードに移行します。
上記の 3 つの機能が不要なアプリケーションでは、CSA2 を
VCC ( または VIN) に接続してください。
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
センス抵抗の電流センス
センス抵抗は、インダクタと直列に接続できます。図 44 に
示すように、ISL78268 はセンス抵抗の両端間電圧を検出し
ます。CSA1 は、ハイサイド MOSFET の電流を検出するのに
使用されます。センス抵抗は、入力コンデンサとハイサイド
MOSFET の間に接続されます。
CSA2 は、インダクタ電流を検出するのに使用されます。セ
ンス抵抗は、インダクタと出力コンデンサの間に接続されま
す。
電流センス・アンプの ISEN(n)P と ISEN(n)N における電圧は、
強制的に等しくなります。RSET(n) の両端間電圧は、RSEN(n)
抵抗の両端間の電圧低下と同等です。そのため、ISEN(n)P ピ
ンに流入する電流は RSEN(n) の電流に比例します。次の式 4
が成り立ちます。
R SEN ( n )
I SEN ( n ) = I R
⋅ ----------------------SEN ( n ) R SET ( n )
( 式 4)
RSET(n) は、図 44 に示した RSET(n)A と RSET(n)B の和です。
コンデンサの電圧 VCDCRS は、チャネル電流 IL に比例して
います。式 6 を参照してください。
L
 s ⋅ ----------- + 1 ⋅ ( DCR ⋅ I L )
 DCR

V CDCRS = -----------------------------------------------------------------------------------1
R DCRS ×  ------------- + s ⋅ C DCRS + 1
R

SET
2*π*fSW*CDCRS が 1/RSET を大幅に上回るように CDCRS を
選択した場合、1/RSET は無視できるほど小さくなります。ま
た、時定数 (RDCRS*CDCRS) がインダクタの時定数 (L/DCR)
と一致するように RC ネットワークの部品を選択した場合、
コンデンサの両端間電圧 VCDCRS は DCR の両端間の電圧低
下と等しくなります。つまり、インダクタ電流に比例します。
内蔵電流センス・アンプによって、コンデンサの電圧VCDCRS
はセンス抵抗 RSET2 の両端間で維持されます。したがって、
ISEN2P ピンに流入する電流もインダクタ電流に比例しま
す。式 7 に、DCR センスを使用した場合の、検出された電
流 ISEN2 とインダクタ電流 (IL) の関係を示します。
DCR
I SEN2 = I L ⋅ ---------------R
( 式 7)
SET2
ISEN(n)P と ISEN(n)N は同じバイアス電流 (112µA typ) を持つ
ので、オフセットがないように抵抗 RBIAS(n) と RSET(n) を合
わせる必要があります。
スイッチング電流からのノイズ流入を防ぐ目的で、RSET 抵
抗間にフィルタ・コンデンサを接続することを推奨します。
RSET(n) が 665Ω の場合、通常は 220pF のセラミック・コンデ
ンサを使用します。
( 式 6)
VIN
CIN
+
TO
CSA1
RSEN1
-
UG
VIN
ISEN1 + 112µA
CIN
+
RSEN1
-
RSET1A
RBIAS1A
ISEN1P
RSET1B
RBIAS1B
AV = 1
ISEN1
CSA1
112µA
112µA
RSEN2
-
-
RSET2A
RBIAS2A
ISEN2P
-
R
CDCRS SET2
RBIAS2
AV = 1
ISEN2
CSA2
ISEN2N
COUT
ISEN2+112µA
VOUT
-
+
112µA
IL
+
RDCRS
+
L
VOUT
UG
L
DCR
IL
ISEN1N
LG
+
LG
112µA
112µA
112µA
ISEN2P
RSET2B
RBIAS2B
AV = 1
図 45. インダクタ DCR 電流センス
ISEN2N
COUT
ISL78268 INTERNAL CIRCUITS
ISEN2
CSA2
設定可能な傾き補償
112µA
112µA
112µA
ISL78268 INTERNAL CIRCUITS
図 44. センス抵抗の電流センス
インダクタ DCR センス
インダクタは、DCR ( 直流抵抗 ) パラメータで測定される分
布抵抗を備えています。
図 45 に示すように、インダクタ DCR はひとまとめの値とし
てモデル化できます。式 5 では、インダクタ VL の両端間の
S 領域等価電圧を求めています。
V L = I L ⋅ ( s ⋅ L + DCR )
( 式 5)
デューティ・サイクルが 50% を上回る場合、ピーク電流モー
ドで動作する降圧コンバータは傾き補償を必要とします。た
だし、負荷変動ステップによってデューティ・サイクルが定
常状態レベルよりも押し上げられる可能性があるので、
デューティ・サイクルが約 30% 以上の場合に傾き補償を追
加することを推奨します。傾き補償が少なすぎると、コン
バータでサブハーモニクス発振が発生し、スイッチング周波
数の半分でノイズが生じることがあります。逆に、過剰な傾
き補償は位相マージンの減少につながることがあります。し
たがって、傾き補償は適切に設計する必要があります。
ISL78268 では、SLOPE ピンと GND の間の抵抗値 RSLOPE を
設定することで傾き補償を調整できます。図 46 に、傾き補
償に関連したブロック図を示します。
図 45 に示すように、インダクタに接続されるシンプルな RC
ネットワークにより DCR 電圧を抽出できます。
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FN8657.3
2014 年 12 月 12 日
ISL78268
電流モード制御の場合、理論上は、補償の傾き mSL がイン
ダクタ電流の立ち下がり傾き mb の 50% を上回る必要があり
ます。
補償の傾きを決めるための SLOPE ピンの抵抗値は、式 8 で
求められます。
6
Lx10 xR SET
R SLOPE = -------------------------------------------------- ( Ω )
KxV OUT xR SEN x1.5
( 式 8)
K は、インダクタの立ち下がり傾きに対する補償の傾きのゲ
インです。たとえば、K = 1 を選択した場合、補償の傾きを
決める RSLOPE の値はインダクタ電流の立ち下がり傾きと等
しくなります。理論上、K は 0.5 よりも大きくする必要があ
ります。実際のアプリケーションでは、一般的に 1.0 より大
きな値が使用されます。
VIN
RSET ISEN1P
-
DE モードを実行する際は、電流センス・アンプ CSA2 を使
用し、DCR センスまたは正確な電流シャント抵抗によって
出力インダクタ電流を検出します。
軽負荷状態におけるダイオード・エミュレーション
DE モードが選択されている場合、インダクタ電流が不連続
モード (DCM) 動作に入ると、ISL78268 コントローラがロー
サイド MOSFET をオフにして、DE モードに移行します。
サイクルごとのダイオード・エミュレーション方式を利用す
れば、逆電流の防止や、電力段の RMS 電流の削減による効
率化が可能です。
VRAMP
ISEN1
RSEN
DE モードを選択するには、IMON/DE を使用します。
IMON/DE を外付け抵抗に接続するか、GND に短絡させると、
DE モードを選択できます。一方、IMON/DE ピンを VCC レ
ベルにプルアップすると、デバイスは強制 PWM モードで動
作します。
+
RBIAS ISEN1N
RG
VCC
ソフトスタート期間中は、PGOOD のプルダウンが解放され
るまで、ローサイド MOSFET が強制的にオフになります (DE
モードと強制 PWM モードのいずれを選択した場合も該当 )。
超軽負荷状態におけるパルス・スキップ
VOUT
ON WHILE
UG ON
ISL1 = n*ISLOPE
ISL
VSL
CSL
ON WHILE
LG ON
ISLOPE
+
Vrefsl = 0.5V
SLOPE
RSLOPE
平均定電流制御
通常の PWM 動作では、検出されたピーク電流が誤差アンプ
制御電圧に達すると、PWM パルスが終了します。ただし、
バッテリ充電など一部のアプリケーションでは、出力電圧制
御よりも定電流制御のほうが望ましいこともあります。この
ような要件に対応するため、ISL78268 は、レギュレーショ
ン状態の FB 出力電圧を平均電流を制御できる平均定電流制
御ループを備えています。
平均定電流制御は、目標出力電圧の約 25% ～ 100% の範囲で
動作します。これは、ソフトスタート・シーケンスの t6 ～ t7
で説明した機能によるものであり、FB 電圧 (VFB) が 0.4V を
下回る場合、デバイスはハイサイド MOSFET の最小オン時
間のもと 50kHz (typ) で動作します。
ISLOPE
ma
コンバータが DE モードに移行してから、負荷がさらに軽減
されると、COMP 電圧が最小スレッショルドを下回ります。
すると、デバイスはパルスをスキップすることによって、超
軽負荷状態における効率を高めます。
mb
ISEN1
ISL
mSL
m
ma1
a1==Mam+am+SLmSL
VRAMP
VRAMP = (ISEN1+ISL)*RG
図 46. 傾き補償ブロック
軽負荷時の効率の向上
スイッチング・モード電源の場合、合計損失は導通損失とス
イッチング損失の両方に関連しています。高負荷状態では導
通損失の割合が大きく、軽負荷状態ではスイッチング損失の
割合が大きくなります。ISL78268 は、サイクルごとの DE
( ダイオード・エミュレーション ) モードに設定できるオプ
ションと、パルス・スキップ機能によって、軽負荷時の効率
を高めています。
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25
IMON/DE ピンは、平均定電流制御と平均過電流保護 (AVGOCP)
に使用される平均電流をモニタリングします。出力電流に相当
する電流センス・アンプ 2 (CSA2) の出力電流 ISEN2 は、このピ
ンから供給されます(RSEN とRSET の位置については図 44を参
照 )。式 9 に、出力電流 (IOUT) と IMON/DE ピンの電流 (IIMON)
の関係を示します。リップル電流信号をフィルタで取り出し
て、平均出力電流に相当する電圧信号に変換できるように、RC
ネットワークをIMON/DEピンとGNDの間に接続する必要があ
ります。また、設定可能な電流リミット回路が制御ループの安
定性に干渉しないように、
RCネットワークの時定数を電圧ルー
プ帯域幅より 10 ～ 100 倍程度低速にする必要があります。
IMON/DE ピンの電圧 VIMON は、式 10 で求められます。
R SEN

– 6
I IMON =  I OUT ⋅ -------------- + 68 × 10  ⋅ 0.125
R SET


V IMON = I IMON ⋅ R IMON
( 式 9)
( 式 10)
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
IMON/DE ピンの電圧が 1.6V (typ) に達すると、デバイスの平
均定電流制御ループがハイサイド MOSFET のオン時間を制
限して、出力電流を一定に保ちます。平均定電流制御が機能
している間は、デューティ・サイクルの減少によって、出力
電圧がプリセット出力電圧より低くなることがあります。必
要な平均出力電流を得るための RIMON は、式 11 で求められ
ます。
12.8
R IMON = --------------------------------------------------------------R SEN
–6
I OUT ⋅ -------------- + 68 × 10
R SET
( 式 11)
フォルト・モニタリング / 保護
ISL78268 では、入出力電圧および電流を能動的にモニタリン
グして、フォルト状態を検出します。フォルト・モニタは、
負荷のダメージを防ぎます。
PGOOD 信号
出力アンダーボルテージ検出
ISL78268 は、出力アンダーボルテージ状態を検出します。出
力アンダーボルテージ・スレッショルドは、1.6V FB 基準電
圧の 87.5% (typ) に設定されています。FB 電圧が 10µs (typ) よ
りも長い間アンダーボルテージ・スレッショルドを下回る
と、PGOOD ピンがプルダウンされます。出力電圧が FB 基準
電圧の 90.5% (typ) となるアンダーボルテージ回復スレッショ
ルドを上回れば、0.5ms (typ) の遅延の後、PGOOD がプルアッ
プされます。OC2、AVGOCP、入力 OVP、またはサーマル・
シャットダウン保護がトリガされている場合を除き、アン
ダーボルテージ状態でもデバイスは通常動作を継続します。
出力過電圧検出 / 保護
フォルト・モニタリング用にパワーグッド・インジケータ・
ピン (PGOOD ピン ) が用意されています。PGOOD ピンは、ソ
フトスタート期間が完了し出力電圧が指定範囲内に達した
ことを示すオープン・ドレイン・ロジック出力です。PGOOD
ピンと VCC または外部電源 (5.5V max) との間には、外付け
プルアップ抵抗 (10kΩ ～ 100kΩ) を接続する必要があります。
このピンはソフトスタート時に Low になります。SS ピンの
電圧が SS クランプ電圧 (3.4V typ) に達すると、0.5ms (typ) の
遅延の後、PGOOD ピンが High に解放されます。出力 UV/OV
フォルトや VIN OV フォルトが発生した場合、または EN が
Low になった場合は、10µs (typ) のブランキング・フィルタ
を経て PGOOD が Low になります。これらのフォルトが解消
されると、0.5ms (typ) の遅延の後、PGOOD ピンが High に解
放されます。
ヒカップ / ラッチオフ動作
フォルト検出への応答として、HIC/LATCH ピンの設定により
ヒカップモードまたはラッチオフ・モードを選択できます。
HIC/LATCH ピンを High (VCC) にすると、フォルト応答はヒ
カップモードになります。HIC/LATCH ピンを Low (GND) にす
ると、フォルト応答はラッチオフ・モードになります。
ヒカップモードでは、フォルト状態が検出されると、デバイ
スがスイッチングを停止し、500ms (typ) 後にソフトスタート
からリスタートします。フォルト状態が完全に解消されるま
で、この動作が繰り返されます。
ラッチオフ・モードでは、フォルト状態が検出されると、デ
バイスがスイッチングを停止し、フォルト状態が解消された
後もオフのままに保たれます。EN ピンを切り替えるか、POR
スレッショルド未満で VIN の印加を繰り返すと、システムが
リスタートします。
入力過電圧保護
ISL78268 は、入力電源に対する過電圧 (OV) フォルト保護機
能を備えています。VIN が 58V (typ) を上回ると、UG ゲート
ドライバと LG ゲートドライバがディスエーブルになり、
PGOOD ピンが Low になります。ノイズ・スパイクが入力 OV
をトリガしないように、10µs (typ) の過渡フィルタが設けられ
ています。入力 OV 応答は、ラッチオフまたはヒカップから
選択できます。
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ヒカップおよびラッチオフにおける出力 OV からの回復は、
「ヒカップ / ラッチオフ動作」で説明したものと同じです。ヒ
カップモードを選択した場合、入力 OV 回復スレッショルド
は 55V (typ) 未満です。
26
ソフトスタートが完了すると、ISL78268 の出力過電圧 (OV)
検出回路がアクティブになります。出力電圧は FB ピンでモ
ニタリングされ、出力 OV トリップ・ポイントは FB 基準電
圧の 115% (typ) に設定されています。出力 OV 状態が 10µs
(typ) のブランキング時間を超えると、PGOOD ピンがプルダ
ウンされ、コントローラはヒカップモードまたはラッチオ
フ・モードに移行します。
ヒカップおよびラッチオフにおける出力 OV からの回復は、
「ヒカップ / ラッチオフ動作」で説明したものと同じです。ヒ
カップモードを選択した場合、出力 OV 回復スレッショルド
は FB 基準電圧の 112% (typ) です。
サイクルごとのピーク過電流リミット / 保護
ISL78268 は、CSA1 でピーク電流を検出することにより、サ
イクルごとのピーク過電流保護を行います。IC は、電流セ
ンス抵抗 1 (RSEN1) を流れる電流に比例した CSA1 出力電流
( 式 4 で計算された ISEN1) と、2 つの過電流保護スレッショ
ルド (OC1 は 70µA、OC2 は 93µA) を継続的に比較します。
OC1 と OC2 のレベルは、式 12 と式 13 で求められます。
I OC1 = 70 × 10
I OC2 = 93 × 10
–6
–6
R SET
× -------------R SEN
( 式 12)
R SET
× -------------R SEN
( 式 13)
ISEN1 が OC1 スレッショルドに達すると、ハイサイド
MOSFET がオフになります。それに伴い、コンバータの
デューティ・サイクルが減少して、出力電圧が低下します。
OC1 保護によってコントローラのデューティ・サイクルが最
小になった後に、出力電流が 3 スイッチング・サイクル連続
して OC2 スレッショルドまで上昇した場合、コントローラ
はゲートドライバをディスエーブルにして、ヒカップモード
またはラッチオフ・モードに移行します。
ヒカップおよびラッチオフにおける OC2 からの回復は、
「ヒ
カップ / ラッチオフ動作」で説明したものと同じです。
OC1 のサイクルごとの電流リミットと OC2 保護は、ソフト
スタート期間および通常動作期間にアクティブとなります。
FN8657.3
2014 年 12 月 12 日
ISL78268
平均定電流制御ループがアクティブな場合、IC は平均過電
流保護も行います。
出力電流が増加し、平均定電流制御ループによってデュー
ティ・サイクルが最小になると、VIMON 電圧が 1.6V を上回
ります。VIMON が 2V (typ) に達した時点で、ISL78268 はゲー
トドライバを停止し、ヒカップモードに移行します。この機
能により電圧レギュレータの安全性が向上しています。
式 14 では、
必要な平均過電流保護レベル IOCPAVG を得るため
の RIMON 値を求めています。
16
R IMON = -------------------------------------------------------------------------R SEN
–6
I OCPAVG ⋅ -------------- + 68 × 10
R SET
( 式 14)
図 47 に、最大許容 LDO 出力電流と入力電圧の関係を示しま
す。各曲線は、パッケージの熱抵抗 θJA が +39 ℃ /W の場合
に基づいています。
160
140
TA = +25°C
120
ILDO(MAX) (mA)
平均過電流保護
100
80
TA = +75°C
60
40
TA= +125°C
20
ソ フ ト ス タ ー ト 期 間 が 完 了 す る ま で、平 均 過 電 流 保 護
(IMON/DE で 2V REF) はアサートされません。
0
5
逆電流リミット
15
20
30
35
VIN (V)
25
40
45
50
55
60
図 47. 電力ディレーティング曲線
軽負荷時に強制 PWM モードで動作している場合、ローサイ
ド MOSFET がオンになると、出力コンデンサから GND に逆
電流が流れます。ISL78268 では、サイクルごとの逆電流リ
ミットによって過剰な逆電流を防止しています。ピーク逆電
流リミット (INEGLIM) スレッショルドは、式 15 で求められ
ます。
I NEGLIM = – 50 × 10
10
–6
R SET
× -------------R SEN
( 式 15)
図 48 に示すように、最大 LDO 電流は外付け PNP トランジス
タによって付加できます。これには、電力損失の大半を
ISL78268から外付けトランジスタに移せるという利点があり
ます。外付けトランジスタがオンになる際に LDO が約 10mA
の電流を供給できるよう、RS には 68Ω を選択してください。
外付け回路は最小入力電圧を約 6.5V まで上昇させます。
VIN
Rs
過熱保護
ジャンクション温度が +160 ℃ (typ) に達すると、ISL78268 の
スイッチングがディスエーブルになり、ヒカップモードまた
はラッチオフ・モードに移行します。ヒカップモードが選択
されている場合、15 ℃ (typ) のヒステリシスによって、ヒカッ
プモードではジャンクション温度が +145 ℃ (typ) を下回るま
でデバイスがリスタートしないことが保証されます。
VIN
ISL78268
内蔵 5.2V LDO
ISL78268 には、VIN から入力し、PVCC から 5.2V/100mA の
固定電圧 / 電流を出力する LDO が内蔵されています。4.7µF、
10V 以上で X5R または X7R 仕様のセラミック・コンデンサ
を PVCC と GND の間に接続することを推奨します。この
LDO の出力は、主に内蔵回路のバイアス電源として使用さ
れます。ノイズの少ない電源レールを内蔵アナログ回路に提
供できるように、PVCC と VCC の間に RC フィルタを接続す
ることを推奨します。PVCC と VCC の間には 10Ω の抵抗を、
VCC と GND の間には 1µF 以上のセラミック・コンデンサを
推奨します。
PVCC
PVCC
図 48. LDO 電流の補足
アプリケーション情報
降圧レギュレータの外付け部品とパラメータを決定するに
は複数の方法があります。ここでは、8 ページの図 4 に示し
たアプリケーション回路例に基づいて、外付け部品のパラ
メータを決める方法の一例を紹介します。実際のアプリケー
ションでは、アプリケーション固有のノイズ、物理的なサイ
ズ、熱特性、テストなどの要件に応じて、パラメータの調整
や、わずかな部品の追加が必要になることがあります。
内蔵 LDO の出力電流リミット
出力電圧の設定
内蔵 LDO は、VIN の入力電源範囲として 55V ( 絶対最大定格
60V) まで対応しています。ただし、ゲートドライバがゲー
ト電荷の大きな外付け MOSFETを駆動する場合は特に、LDO
での電力損失を考慮に入れる必要があります。VIN が高くな
ると、LDO で大きな電力損失が発生します。その結果、ジャ
ンクション温度が上昇して、サーマル・シャットダウンが実
行されることがあります。
レギュレータの出力電圧 (VOUT) は、VOUT と FB の間および
FBと GNDの間に接続された外付け抵抗分圧回路によってプ
ログラム可能です。VOUT は次式で求められます。
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27
R FB1

V out = 1.6 ×  1 + -------------
R FB0

( 式 16)
実際のアプリケーションでは、静止電流要件とループ応答を
考慮して抵抗値を決定します。RFB0 には通常、10kΩ ～ 30kΩ
の抵抗が使用されます。
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2014 年 12 月 12 日
ISL78268
スイッチング周波数
スイッチング周波数は、システム・レベルの応答時間、ソ
リューション・サイズ、EMC/EMI の制限、電力損失 / 効率、
リップル・ノイズ・レベル、最小 / 最大入力電圧範囲など複
数の要件を考慮して決定します。周波数を高くするほど、負
荷応答が向上し、ソリューション・サイズの小型化が可能に
なります。ただし、スイッチング損失が増加することや、
EMC/EMI に関する問題が発生することがあります。した
がって、スイッチング周波数を決める際は、パラメータ間の
バランスを調整する必要があります。
スイッチング周波数が決まれば、式 1 で周波数設定抵抗
(RSYNC) を求められます。
出力インダクタの選択
降圧コンバータが安定した連続モード (CCM) で動作してい
る場合、ハイサイド・トランジスタの出力電圧とオン時間は
式 17 で求められます。
t ON
V OUT = VIN ⋅ --------- = VIN ⋅ D
T
( 式 17)
T はスイッチング・サイクル (1/fSW) で、D = tON/T はハイサ
イド・トランジスタのオンデューティです。
この CCM 状態のインダクタ・リップル電流は、式 18 で求め
られます。
VIN – V OUT
V OUT
I L(P-P) = t ON ⋅ ----------------------------- = t OFF ⋅ ------------L
L
( 式 18)
これまでの式から、インダクタ値は式 19 のようになります。
VIN – V OUT V OUT
L = ----------------------------- ⋅ ------------f SW
VIN
( 式 19)
一般に、インダクタ値が決まれば、リップル電流を左右する
のは入力電圧となります。最大入力電圧では、オンデュー
ティが最小になり、リップル電流が最大になります。した
がって、最小インダクタ値は式 20 で概算できます。
VIN max – V out V OUT
L min = -------------------------------------- ⋅ -------------------f SW ⋅ ΔIL max VIN max
出力コンデンサ
インダクタ電流リップルをフィルタリングし、十分な負荷応
答を得る目的で、出力コンデンサが必要です。
電流モード制御ループを使用すると、低 ESR セラミック・コ
ンデンサを使用できるようになり、省スペースな基板レイア
ウトを実現できます。電解コンデンサやポリマー・コンデン
サも使用できます。
ただし、セラミック・コンデンサを使用する際は、さらなる
考慮が必要になります。セラミック・コンデンサは総合的性
能に優れ、高い信頼性もありますが、DC バイアス状態で使
用する場合は、実際の容量が表記されている値よりも大幅に
少なくなることがあります。実効容量が定格値を 50% 下回
ることも珍しくありません。
必要なリップル電圧レベルに適合するコンデンサ容量は、以
下の式で求められます。コンデンサ容量を追加すると、リッ
プル電圧を削減し、負荷応答を向上させることができます。
セラミック・コンデンサ ( 低 ESR) の場合：
ΔI L
V OUTripple = -----------------------------------8 ⋅ f SW ⋅ C OUT
( 式 22)
ΔIL はインダクタのピークツーピーク・リップル電流、fSW は
スイッチング周波数、COUT は出力コンデンサです。
リップル電流に基づく必要な最小出力コンデンサ容量は、次
式で求められます。
ΔI L
C OUTmin = --------------------------------------------8 ⋅ f SW ⋅ V OUTmin
( 式 23)
電解コンデンサを使用する場合は、ESR がリップル電圧の多
くの部分を占めます。
V OUTripple = ΔI L ⋅ ESR
( 式 24)
( 式 20)
DC/DC コンバータの設計では、このリップル電流を最大 DC
出力電流の約 20% ～ 50% に設定します。インダクタ値の調
整に当たっては、最大 DC 出力電流の約 30% がスタートポイ
ントとして適切です。
インダクタ値を増すと、リップル電流は減少しリップル電圧
も低くなります。ただし、インダクタンス値が大きくなる
と、コンバータの負荷変動への応答時間が悪くなることがあ
ります。また、ランプ信号が小さくなり、ノイズ感受性の問
題が発生することもあります。
安定動作状態におけるインダクタのピーク電流は、出力電流
とリップル電流の 1/2 との和になります。
I L(P-P)
I L = --------------- ⋅ I OUT
2
( 式 21)
最大負荷状態におけるこのピーク電流は、インダクタの飽和
電流定格よりも十分に小さくする必要があります。実際の設
計では、最大ピーク電流はスタートアップ時や高負荷変動時
に見られます。したがって、こうした条件を考慮の上インダ
クタのサイズを決定してください。また、インダクタの飽和
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定格を超過しないようにするため、OCP トリップ・ポイント
を最大ピーク電流とインダクタの飽和電流定格の間に設定
することを推奨します。
28
したがって、リップル電圧を下げるには、インダクタ値を増
やしてリップル電流を削減するか、複数のコンデンサを並列
に接続することによって、ESR を減らしてください。
出力コンデンサの選択に影響を与えるその他の要素として、
負荷応答が挙げられます。負荷応答を考慮したコンデンサ容
量を求めるには、負荷が突然減少した場合に VOUT に許容さ
れるオーバーシュートを決定することが、適切なスタートポ
イントとなります。この場合、インダクタに蓄えられたエネ
ルギーが COUT に伝わり、コンデンサ電圧が上昇します。レ
ギュレーション状態の電圧に対応する望ましいオーバー
シュート・レベルを実現するために必要な出力コンデンサの
値は、式 25 で求められます。
2
I OUT ⋅ L
C OUTtran = --------------------------------------------------------------------V OUTmax 2
2
V OUT ⋅   ------------------------ – 1
  Vout 

( 式 25)
VOUTmax/VOUT は、負荷電流が減った時に許容される相対的
な最大オーバーシュートです。
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ISL78268
リップルの要件と負荷応答の要件の両方に必要な容量を計
算した後、計算結果のうち大きい方を出力コンデンサ容量と
して選択してください。バイアスがかけられた電圧と温度範
囲の全体にわたって十分な容量を確保できるように、X7R や
X5R などの高品質コンデンサを推奨します。
入力コンデンサ
システムの入力電源レールの状態によりますが、通常はアル
ミ電解コンデンサを使用します。アルミ電解コンデンサの使
用により、安定した入力電圧を供給することや、入力トレー
ス上の狭いエリアでスイッチング周波数パルス電流を制限
し EMC 性能を高めることが可能です。入力コンデンサは、
スイッチング・パワーデバイスからの RMS 電流に対応でき
る必要があります。
IC の VIN ピンにはセラミック・コンデンサを使用する必要
があり、1µF と 0.1µF を含む複数のセラミック・コンデンサ
の使用を推奨します。
入力コンデンサはICのできるだけ近くに配置してください。
の定格が必要です。バイアスがかけられた電圧と温度範囲の
全体にわたって十分な容量を確保できるように、X7R や X5R
などの高品質コンデンサを推奨します。
ブートストラップ回路の抵抗
実際のアプリケーションでは、PH ノードや BOOT ノードで
大きなリンギング・ノイズが発生することがあります。この
ノイズは、ローサイド MOSFET をオフにした際にそのボ
ディ・ダイオードに蓄えられていたエネルギーによって生じ
るほか、PCB の配線に起因する PH ノードの寄生容量や、寄
生インダクタンスも原因となります。このノイズを低減する
には、BOOT ピンとブートストラップ・コンデンサの間に抵
抗を追加します。抵抗値を大きくすると、PH ノードでのリ
ンギング・ノイズが減少しますが、特にコントローラがきわ
めて高いデューティ・サイクルで動作している場合、ローサ
イド MOSFET のオン時間におけるブートストラップ・コン
デンサの充電が制限されます。
この目的には通常、最大で 10Ω の抵抗が使用されます。
ループ補償の設計
パワー MOSFET
ISL78268 コントローラによって駆動される外付け MOSFET
は、同期整流型降圧レギュレータの設計を最適化できるよう
に、慎重に選択する必要があります。
ISL78268 の入力電圧は最大で 55V に達するので、MOSFET
の BVdss 定格は、許容入力電圧とスイッチング時の PH ノー
ド電圧変動に対して十分な電圧マージンを確保している必
要があります。
ISL78268 は、誤差アンプとして Gm アンプを使用する定周波
数ピーク電流モード制御アーキテクチャを採用しています。
ピーク電流センスと過電流保護を目的に、外付け電流センス
抵抗を必要とします。図 49 と 50 に、概念回路図と概念制御
ブロック図を示します。
UG ゲートドライバと LG ゲートドライバの出力は 5V なの
で、MOSFET の VGS もこの範囲内に収める必要があります。
MOSFET には、合計ゲート電荷 (Qgd)、VGS = 4.5V における
オン抵抗 (rDS(ON)。10mΩ 未満を推奨 )、ゲート抵抗 (Rg <
1.5Ω を推奨 ) がいずれも小さいものを選択してください。最
小 VGS スレッショルドが 1.2V より高く 2.5V 以下のものを推
奨します。これは、フェーズ・ノードの高速遷移と最大ゲー
トドライブ電圧の制限に起因する、ローサイド・トランジス
タでのゲート・ドレイン電流に関連した大きなゲート・プル
ダウン電流を考慮に入れた結果です。最大ゲートドライブ電
圧は、ローサイド MOSFET では 5.2V (typ) であり、ハイサイ
ド MOSFET ではブート・ダイオードの低下により 4.5V (typ)
未満となります。
図 49. ピーク電流モード制御降圧レギュレータの
概念ブロック図
ブートストラップ・コンデンサ
ハイサイド MOSFET ドライブに必要な電力は、BOOT ピン
と PH ピンの間に接続されたブート・コンデンサによって供
給されます。ブートストラップ・コンデンサは、式 26 に基
づいて選択できます。
Q gate
C BOOT > -------------------dV BOOT
( 式 26)
Qgate はハイサイド MOSFET の合計ゲート電荷、dVBOOT は
ハイサイド MOSFET をオンにする際のブートストラップ・
コンデンサ両端間での最大低下電圧です。
ブートストラップ・コンデンサの両端間での最大充電電圧
は、PVCC からブートストラップ・ダイオードの低下分を引
いたもの (~4.5V) ですが、PH ノードによる GND 未満での大
きな逸脱のため、このセラミック・コンデンサには 10V 以上
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29
図 50. 概念制御ブロック図
出力段は、デューティ信号を出力電圧に変換する電力段
(Gv(s)) と、デューティをセンス電流に変換する内部電流ルー
プ段で構成されています。
電力段の伝達関数
電力段の伝達関数 (Gv(s)) は、式 27 で求められます。
s
1
G v ( s ) = VIN ⋅  1 + ------------ ⋅ --------------------------------------------------
ω esr
s 2
s
1 + ------------------ +  -------
ω 
Q ⋅ω
p
n
( 式 27)
n
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ISL78268
式 31 は、システムが一次系の場合の式です。したがって、
単純なタイプ II 補償回路で系の安定化を図れます。ただし実
際のアプリケーションでは、タイプⅢ補償回路を使用する
と、より多くの位相マージンを得られます。
ここで、
1
ω esr = ----------------------------C OUT ⋅ R esr
C OUT
Q p ≈ R OUT ⋅ -----------L
Vo
1
ω n = ------------------------L ⋅ C OUT
R1
内部電流ループの伝達関数
RFB1
制御からインダクタ電流までの伝達関数 (Gi(s)) は、式 28 で
求められます。
VIN
s
1
G i ( S ) = ------------- ⋅  1 + ------- ⋅ ----------------------------------------------------R OUT 
ω o
s 2
s
1 + -------------------- +  -------
ω 
Q ×ω
p
C1
FB
+
-
( 式 28)
COMP
Gm
Vref
RFB0
RCMP1
ROEA
n
n
CCMP2
CCMP1
He1
ここで、
He2
1
ω o = ------------------------------C OUT ⋅ R OUT
図 52. タイプⅢ補償回路
C OUT
Q p ≈ R OUT ⋅ -----------L
補償回路の設計
誤差アンプとその補償ネットワークの伝達関数は、式 32 で
求められます。
1
ω n = ------------------------L ⋅ C OUT
v COMP
H e2 ( s ) = ----------------- = g m ⋅ Z COMP =
v FB
PWM コンパレータ・ゲイン Fm
ピーク電流モード制御の PWM コンパレータ・ゲイン Fm は、
式 29 で求められます。
1
D
Fm = ---------------- = -------------------------------------( m a + m SL ) ⋅ T
V ramp
( 式 32)
( 1 + sR CMP C CMP1 )R OEA
g m -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2
1 + s[R
C
+R
(C
+C
)] + C
C
R
R
S
CMP CMP1
EOA CMP1
CMP2
CMc2 CMP1 CMP OUT
( 式 29)
ROEA>>RCMP、CCMP1>>CCMP2、ROEA =無限の場合は、
式 33
で示すように式を簡素化できます。
mSL は 傾 き 補 償 の ス ル ー レ ー ト で す。ma は ハ イサイド
MOSFET がオンの際のインダクタ電流のスルーレートであ
り、式 30 で求められます。
s
1 + ---------1 + s ⋅ R CMP ⋅ C CMP1
ω1
ω z2
H e2 ( s ) = g m ⋅ ------------------------------------------------------------------------------------------ = ------- ⋅ -------------------s
s ⋅ C CMP1 ⋅ ( 1 + s ⋅ R CMP ⋅ C CMP2 )
s
1 + ---------ω p2
( 式 33)
VIN – V OUT
m a = R S ⋅ ----------------------------L
( 式 30)
ここで、
RS は電流センス・アンプのゲインです。
gm
ω 1 = -----------------C CMP1
Vc
mSL+ma
TOTAL Vramp
1
ω z2 = -------------------------------------R CMP ⋅ C CMP1
Vramp
CONVERTED H/S
INDUCTOR CURRENT
1
ω p2 = -------------------------------------R CMP ⋅ C CMP2
m
ma
b
帰還抵抗ネットワークの伝達関数は、次式で求められます。
SLOPE COMPENSATION
ADDER
ton
toff
s
1 + ---------R FB0
ω z1
H e1 ( S ) = ---------------------------------- ⋅ -------------------R FB0 + R FB1
s
1 + ---------ω p1
mSL
T
図 51. 変換されたセンス電流の波形
ここで、
PWM コンパレータから電力段までの合計伝達関数
PWM から内部電流センス・ループを含む電力段までの合計
伝達関数は、式 31 で求められます (Fm*Gi(s)*RS>>1 と仮定 )。
s

1 + ------------
R
Fm
ω esr
out

G T ( s ) = ---------------------------------------------- ⋅ G v ( s ) ≈ ------------ ⋅ ----------------------
 R
1 + Fm ⋅ Gi ( s ) ⋅ Rs
s 
1 + ------- 
 s
ω

o 
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30
( 式 34)
( 式 31)
1
ω z1 = ------------------------------------------C 1 ⋅ ( R FB1 + R 1 )
1
ω p1 = ----------------------------------------------------------------------------------------------------------R FB1 ⋅ R FB0 + R FB1 ⋅ R 1 + R FB0 ⋅ R 1
C 1 ⋅ ----------------------------------------------------------------------------------------------R FB1 + R FB0
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ISL78268
補償ネットワークとゲイン段の合計伝達関数は、以下の式で
求められます。
G open ( s ) = G T ( s ) ⋅ H e1 ( s ) ⋅ H e2 ( s )
s -

 R 1 + ----------ω esr
o

G open ( s ) = ------ ⋅ ----------------------
R
s 
 s 1 + ------- 
ω

o 
s

1 + ---------- 

ω z1
R FB0

⋅ ---------------------------------- ⋅ --------------------
R
s 
+ R FB1
1 + ----------
 FBO
ω

p1
( 式 35)
s -

 ϖ 1 + --------ω z2 
1

⋅ ------- ⋅ --------------------
 s
s 
1 + ----------

ω

p2
( 式 36)
式 36 の結果から、必要なポールとゼロの位置は式 37 ～ 42
で求められます。.
電流センス回路
電流センス抵抗を設定する際は、電流センス抵抗の両端間電
圧を 0.3V 未満に制限する必要があります。通常のアプリケー
ションでは、一般的な負荷電流状態に対応できるように、電
流センス抵抗の両端間電圧を 30mV ～ 100mV に設定するこ
とを推奨します。
レイアウトに関する考慮事項
DC/DC コンバータの設計で必要な性能を確保するには、PCB
のレイアウトがきわめて重要です。
1. 入力セラミック・コンデンサは、VIN ピンと、パワー
MOSFET に接続された電源グラウンドのできるだけ近
くに配置します。パターンの寄生インピーダンスに
よって生じる電圧スパイクを削減するため、このルー
プ ( 入力セラミック・コンデンサ、IC VIN ピン、
MOSFET) は可能な限り小さくしてください。
ωo
1
f po = ----------- = ----------------------------------------------2⋅π
2 ⋅ π ⋅ C OUT ⋅ R OUT
( 式 37)
ω z1
1
f z1 = ----------- = ----------------------------------------------------------2⋅π
2 ⋅ π ⋅ C 1 ⋅ ( R FB1 + R 1 )
( 式 38)
ω z2
1
f z2 = ----------- = ----------------------------------------------------2⋅π
2 ⋅ π ⋅ C CMc1 ⋅ R CMP
2. 入力アルミ・コンデンサは IC VIN とセラミック・コン
デンサの近くに配置します。
( 式 39)
R FB1 + R FB2
ω p1
f p1 = ----------- = ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2⋅π
2πC 1 ( R FB1 ⋅ R FB0 + R FB1 ⋅ R 1 + R FB0 ⋅ R 1 )
3. フェーズ・ノードの銅エリアは小さくしますが、負荷
電流に対応できる大きさは確保してください。
( 式 40)
4. 出力セラミック / アルミ・コンデンサは電力段部品ので
きるだけ近くに配置します。
ω p2
1
f p2 = ----------- = -----------------------------------------------------2⋅π
2 ⋅ π ⋅ C CMP2 ⋅ R CMP
( 式 41)
ω esr
1
f zesr = ------------ = --------------------------------------------2⋅π
2 ⋅ π ⋅ C OUT ⋅ R esr
( 式 42)
一般的に、fz2 と fz1 は fpo の近くに設定します。fp2 は必要な
帯域幅の近くに設定してください。fp1 は fzesr の近くに設定
してください。
VCC 入力フィルタ
ノイズの少ない電源レールを内蔵アナログ回路に提供でき
るように、PVCC と VCC の間に RC フィルタを接続すること
を推奨します。PVCC と VCC の間には 10Ω の抵抗を、VCC
と GND の間には 1µF 以上のセラミック・コンデンサを推奨
します。
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31
5. IC のサーマルパッドの下に複数のビアを配置します。
熱インピーダンスを効果的に削減できるように、サー
マルパッドは複数の層のできる限り広いエリアを介し
てグラウンド銅パターンに接続してください。
6. IC のできる限り近くで、4.7µF のセラミック・デカップ
リング・コンデンサを VCC ピンに接続します。このコ
ンデンサのグラウンド・パッドの近くには複数のビア
を配置してください。
7. ブートストラップ・コンデンサは IC のできるだけ近く
に配置します。
8. インピーダンスを最小限に抑えられるように、ドライ
バのパターンはできるだけ短くし、ドライバのパスで
はビアの使用を避けます。
9. 電流センス抵抗は IC のできるだけ近くに配置します。
不必要なスイッチング・ノイズの流入を避けるため、
電流センス・ラインのパターンが互いに対称になるよ
うにしてください。
FN8657.3
2014 年 12 月 12 日
ISL78268
改訂履歴
この改訂履歴は参考情報として掲載するものであり、正確を期すように努めていますが、内容を保証するものではありません。
最新のデータシートについてはインターシルのウェブサイトをご覧ください。
日付
2014 年 12 月 12 日
レビジョン
変更点
FN8657.3 「ピンの説明」セクション
3 ページの「FSYNC」の説明を「FSYNC ピンの …….100ns の遅延があります」から「FSYNC ピンの
…….325ns の遅延があります」に変更。
4 ページの「PVCC」の説明を「PVCC の動作範囲は 4V ～ 5.4V です」から「PVCC の動作範囲は 4.75V
～ 5.5V です」に変更。
「VCC」の説明を「範囲 4.7V ～ 5.5V」から「範囲 4.75V ～ 5.5V」に変更。
「アプリケーション回路例」セクション
7 ページ左側の「HIC/LATCH:Connect to either Vcc for Latch-off mode or GND for Hiccup mode」を
「HIC/LATCH:Connect to either Vcc for Hiccup mode or GND for Latch-off mode」に変更。
8 ページ左側の「HIC/LATCH:Connect to either Vcc for Latch-off mode or GND for Hiccup mode」を
「HIC/LATCH:Connect to either Vcc for Hiccup mode or GND for Latch-off mode」に変更。
9 ページ左側の「HIC/LATCH:Connect to either Vcc for Latch-off mode or GND for Hiccup mode」を
「HIC/LATCH: Connect to either Vcc for Hiccup mode or GND for Latch-off mode」に変更。
10 ページの「電気的特性」の表で、「Input Voltage range」の「Test condition」を「For VIN = 5 the
internal ...」から「For VIN = 5V, the internal ...」に変更。
11 ページの「電気的特性」の表で、「Phase Lock Loop Locking Time」の「Test Conditions」を
「Cpllcmp2=_nF」から「Cpllcmp2=1nF」に変更。
20 ページの「動作説明」セクションで、2 番目の文章を「入出力過電圧保護、出力過電圧保護」から
「入力過電圧保護、出力過電圧保護」に変更。
22 ページの「外部クロックとの同期」セクションで、2 番目の段落を「外部クロックの立ち上がりエッ
ジから UG の立ち上がりまでの遅延時間は 100ns (typ) です」から「外部クロックの立ち上がりエッジか
ら UG の立ち上がりまでの遅延時間は 325ns (typ) です」に変更。
25 ページの「図 46」で、
「ma1 = Ma + mSL」から「ma1 = ma + mSL」に変更。
30 ページの「式 30」で、
「mn=RS* ...」を「ma=RS* ...」に変更。
「図 51」で、
「mb」を「ma」に変更。
2014 年 8 月 1 日
FN8657.2
2014 年 7 月 22 日
FN8657.1
1 ページに「関連ドキュメント」セクションを追加し、「注文情報」の表に ISL78268EVAL1Z に関する
情報を追加。5 ページ
2014 年 6 月 18 日
FN8657.0
初版
1 ページの「特長」セクションで、5 番目の箇条書きを「低シャットダウン電流 : IQ<3μA」から
「低シャットダウン電流 : IQ<1μA」に変更。
6 ページの「ブロック図」で、
「+」と「-」の Gm_Amp 入力極性を反転。
インターシルについて
インターシルは、革新的なパワーマネジメントと高精度アナログ・ソリューションのプロバイダとして世界をリードしてい
ます。インターシルの製品は、産業用機器 / インフラ、モバイル・コンピューティング、ハイエンド・コンシューマの分野で
特に規模の大きな市場向けに開発されています。
最新のデータシート、アプリケーションノート、関連ドキュメント、関連部品は、www.intersil.com に記載のそれぞれの製品
情報ページを参照してください。
本データシートに関するご意見は www.intersil.com/ask へお寄せください。
信頼性に関するデータは www.intersil.com/support を参照してください。
そのほかの製品については www.intersil.com/product_tree/ を参照してください。
インターシルは、www.intersil.com/design/quality/ に記載の品質保証のとおり、
ISO9000 品質システムに基づいて、製品の製造、組み立て、試験を行っています。
インターシルは、製品を販売するにあたって、製品情報のみを提供します。インターシルは、いかなる時点においても、予告なしに、回路設計、ソフ
トウェア、仕様を変更する権利を有します。製品を購入されるお客様は、必ず、データシートが最新であることをご確認くださいますようお願いいた
します。インターシルは正確かつ信頼に足る情報を提供できるよう努めていますが、その使用に関して、インターシルおよび関連子会社は責を負いま
せん。また、その使用に関して、第三者が所有する特許または他の知的所有権の非侵害を保証するものではありません。インターシルおよび関連子会
社が所有する特許の使用権を暗黙的または他の方法によって与えるものではありません。
インターシルの会社概要については www.intersil.com をご覧ください。
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32
FN8657.3
2014 年 12 月 12 日
ISL78268
パッケージ寸法図
L24.4x4H
24 LEAD QUAD FLAT NO-LEAD PLASTIC PACKAGE
Rev 0, 09/11
2.50
4.00
20X 0.50
A
B
6
PIN 1
INDEX AREA
18
4.00
(4X)
6
24
19
PIN #1 INDEX AREA
1
Exp. DAP
2.50 ±0.05 Sq.
2.50
6
13
0.15
0.10 M C A B
24X 0.25 +0.07 4
-0.05
上面図
7
12
24X 0.40 ±0.10
0.25 min (4 sides)
底面図
SEE DETAIL "X"
C
0.10 C
0.90 ±0.10
0 . 2 REF
5
C
SEATING PLANE
0.08 C
0 . 00 MIN.
0 . 05 MAX.
"X" の詳細
側面図
( 3.80 )
( 2.50)
NOTE:
1.
寸法の単位は mm です。
( ) 内の寸法は参考値です。
2. 寸法と公差は ASME Y14.5m-1994 に従っています。
( 20X 0.50)
( 3.80 )
3.
特記のない限り、公差は DECIMAL± 0.05 です。
4.
寸法は金属端子に適用され、
端子先端から 0.15mm ～ 0.30mm のポイントで計測した値です。
( 2.50 )
5. タイバー( 示されている場合 ) は非機能性です。
(24X .25)
6.
( 24 X 0.60)
1 ピンの識別子はオプションですが、
表示されているゾーン内に配置されます。1 ピンの識別子は
モールドまたはマーキングで示されます。
7. JEDEC MO-220 VGGD-8 に準拠しています。
推奨ランドパターンの例
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FN8657.3
2014 年 12 月 12 日