本ドキュメントはCypress (サイプレス) 製品に関する情報が記載されております。 はじめに ■ 本書の目的と対象読者 本書は，ユーザの方に「富士通のICは使いやすい」と感じて頂くために作成し たマニュアルです。データシートの補足説明として，特に問い合わせの多い項目， データをまとめて記載しています。できるだけ分かりやすく解説し，より上手く 使いこなせるように例術したつもりです。本書が，弊社の電源電圧監視用ICをご 使用されるユーザの方の一助になれば幸いです。 なお，記載されている回路図，データや数値は，参考値であり保証値ではござ いませんのでご注意願います。 本書は，実際に電源電圧監視用ICを使用して製品を開発される記述者の方を対 象としています。本書をご一読ください。 ■ 本書の全体構成 本書は，以下に示す5つの章から構成されています。 1章 MB3761アプリケーション この章では，MB3761のアプリケーションについて説明します。 2章 MB3771アプリケーション この章では，MB3771のアプリケーションについて説明します。 3章 MB3773アプリケーション この章では，MB3773のアプリケーションについて説明します。 4章 MB3790アプリケーション この章では，MB3790のアプリケーションについて説明します。 5章 MB3793アプリケーション この章では，MB3793のアプリケーションについて説明します。 i 電源電圧監視用IC 電源電圧監視用ICの機能展開 ICの機能展開 MB3790 MB3793 MB3773 MB3771 MB3761 10mW 1mW 0.1mW 本書の読み方 ■ 本書のページ構成 本書の各セクションには，タイトルの下に必ずそのセクションの要約が付いて いますので，その要約だけ追っていただいても，概要を把握することができます。 さらに，上位セクションのタイトルが下位セクションにも記述していますので， 現在読んでいる場所がどのセクションに位置しているのかを把握することができ ます。 1. 本資料の記載内容は，予告なしに変更することがありますので，ご用命の際は当社営業担当部門にご確認く ださい。 2. 本資料に記載された情報・回路図は，半導体デバイスの応用例として使用されており，実際に使用する機器 への搭載を目的としたものではありません。また，これらの情報・回路図の使用に起因する第三者の特許権， その他の権利侵害について，当社はその責任を負いません。 3. 本資料に記載された内容を，当社に無断で転載または複製することはご遠慮ください。 4. 当社半導体デバイスは，標準用途（コンピュータ／ＯＡなどの事務用機器，産業／通信／計測用の関連機器， パーソナル／家庭用の機器など）に使用されることを意図しています。その故障や誤動作が直接人命を脅かし たり，人体に危害が及ぶ恐れのある，または極めて高い信頼性が要求される特別用途（航空・宇宙用，原子力 制御用，海底中継器，走行制御用，生命維持のための医療用など）にご使用をお考えのお客様は必ず事前に当 社営業担当部門までご相談ください。ご相談なく使用されたことにより発生した損害などについては，責任を 負いかねますのでご了承ください。 5. 半導体デバイスはある確率で故障が発生します。当社半導体デバイスが故障しても，結果的に人身事故，火 災事故，社会的な損害を生じさせないよう，お客様は，装置の冗長設計，延焼対策設計，過電流防止対策設計， 誤動作防止設計などの安全設計をお願いします。 6. 本資料に記載された製品が，「外国為替および外国貿易法」に基づき規制されている貨物または技術に該当 する場合には，本製品を輸出するに際して，同法に基づく許可が必要となります。 ©1999 FUJITSU LIMITED Printed in Japan ii 目次 1 章 MB3761アプリケーション ............................................ 1 1.1 ヒステリシスの作成方法 ................................................... 2 1.2 ヒステリシスの付加方法 ................................................... 8 1.3 電源電圧の異常検出方法[1] ............................................... 11 1.4 電源電圧の異常検出方法[2] ............................................... 12 1.5 プログラマブルツェナ .................................................... 13 1.6 減電圧リセット回路例の算出式 ............................................ 14 1.7 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] ............................... 16 1.8 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[2] ............................... 18 1.9 MB3761のトラブルシューティング .......................................... 19 1.9.1 出力がばたついてしまう場合 ............................................. 20 1.9.2 ヒステリシスがうまくとれない場合 ....................................... 22 1.10 MB3761のＱ＆Ａ集 ........................................................ 24 2 章 MB3771アプリケーション ........................................... 27 2.1 外部微調整型の算出式 .................................................... 28 2.2 任意電源電圧監視（VCC≦18Vの監視） ...................................... 30 2.3 任意電源電圧監視（5V定電圧出力） ........................................ 31 2.4 5V，12V電源電圧監視 ..................................................... 33 2.5 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 .................................... 35 2.6 負電源監視 .............................................................. 37 2.7 基準電圧出力と電圧低下監視[1] ........................................... 39 2.8 基準電圧出力と電圧低下監視[2] ........................................... 41 2.9 低電圧，過電圧検出 ...................................................... 43 2.10 リセット出力 ............................................................ 44 2.11 未使用端子の処理 ........................................................ 46 2.12 MB3771のＱ＆Ａ集 ........................................................ 47 2.13 MB3771の入出力部等価回路 ................................................ 50 3 章 MB3773アプリケーション ........................................... 51 3.1 外部微調整型の算出式 .................................................... 52 iii 3.2 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 .................................... 53 3.3 時間設定の算出式とばらつき .............................................. 55 3.4 CK入力回路部の構成 ...................................................... 57 3.5 ウォッチドッグタイマの動作原理 .......................................... 58 3.6 ウォッチドッグタイマの停止方法 .......................................... 60 3.7 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[1] ............................... 61 3.8 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[2] ............................... 62 3.9 コンパレータとラッチの働き .............................................. 64 3.10 ウォッチドッグタイマのリセット時の電源低下 .............................. 65 3.11 未使用端子の処理 ........................................................ 66 3.12 MB3773のＱ＆Ａ集 ........................................................ 67 3.13 MB3773の入出力部等価回路 ................................................ 69 4 章 MB3790アプリケーション ........................................... 71 4.1 電池交換時にアラームを出力させる方法 .................................... 72 4.2 アナログスイッチ ........................................................ 73 4.3 電源電圧検出レベルの微調整方法 .......................................... 75 4.4 CT端子に接続する容量 .................................................... 76 4.5 電源電圧検出レベル設定時間の調整方法 .................................... 77 4.6 一次電池の消費電流（IBATA，IBATB） ......................................... 79 4.7 リセットパルス幅(tPO)の算出式 ............................................ 80 4.8 一次電池から二次電池への充電 ............................................ 81 4.9 電池のドロップが大きい原因 .............................................. 83 4.10 入力パルス幅(tPI)が5µs未満時の動作....................................... 85 4.11 バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する方法) ................. 87 4.12 二次電池を3V以上充電する方法 ............................................ 89 4.13 容量の大きさと出力遅延時間の関係 ........................................ 90 4.14 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続するときの注意点 ................... 91 4.15 未使用端子の処理 ........................................................ 93 4.16 MB3790のＱ＆Ａ集 ........................................................ 94 4.17 MB3780AとMB3790の比較 ................................................... 96 iv 5 章 MB3793アプリケーション ........................................... 97 5.1 A∼D値の意味 ............................................................ 98 5.2 クロックタイミング ..................................................... 100 5.3 fmax制限推奨回路 ........................................................ 102 5.4 fmax制限回路タイミング .................................................. 103 5.5 未使用端子の処理 ....................................................... 104 5.6 電源監視のみで使用する場合の回路例 ..................................... 106 5.7 MB3793-42外付け回路の具体的な確認方法 .................................. 107 5.8 MB3793の入出力部等価回路 ............................................... 109 5.9 MB3793-42の電気的特性測定回路 .......................................... 110 索引 ................................................................... 113 v 図目次 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 1.1-1 1.1-2 1.1-3 1.1-4 1.1-5 1.1-6 1.1-7 1.1-8 1.1-9 1.1-10 1.1-11 1.1-12 1.1-13 1.1-14 1.2-1 1.2-2 1.2-3 1.2-4 1.2-5 1.2-6 1.6-1 1.6-2 1.7-1 1.7-2 1.7-3 1.8-1 1.8-2 1.9-1 1.9-2 1.9-3 1.9-4 1.9-5 2.1-1 2.2-1 2.3-1 2.4-1 2.4-2 2.4-3 2.5-1 2.5-2 2.5-3 2.6-1 2.6-2 2.7-1 2.7-2 2.8-1 2.8-2 2.9-1 2.10-1 3.1-1 3.2-1 3.2-2 3.2-3 3.3-1 Comp.A等価回路･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 2 Comp.A出力動作（VIN立上り時）････････････････････････････････････････････････････････････ 2 3ピン端子電圧がVRよりも低い場合の回路動作(Comp.A) ････････････････････････････････････････ 2 V3＜VR時の等価回路(Comp.A) ･･･････････････････････････････････････････････････････････････ 3 Comp.A出力動作（VIN立下り時）････････････････････････････････････････････････････････････ 3 3ピン端子電圧がVRよりも高い場合の回路動作(Comp.A) ････････････････････････････････････････ 3 V3＞VR時の等価回路(Comp.A) ･･･････････････････････････････････････････････････････････････ 4 Comp.B等価回路･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 5 Comp.B出力動作（VIN立下り時）････････････････････････････････････････････････････････････ 5 1ピン端子電圧がVRよりも高い場合の回路動作(Comp.B) ･･･････････････････････････････････････ 5 V1＞VR時の等価回路(Comp.B) ･･････････････････････････････････････････････････････････････ 6 Comp.B出力動作（VIN立上り時） ･･･････････････････････････････････････････････････････････ 6 1ピン端子電圧がVRよりも低い場合の回路動作(Comp.B) ･･･････････････････････････････････････ 6 V1＜VR時の等価回路(Comp.B) ･･････････････････････････････････････････････････････････････ 6 ヒステリシスの追加(Comp.A) ･･･････････････････････････････････････････････････････････････ 8 V3＜VR時の等価回路(Comp.A) ･･･････････････････････････････････････････････････････････････ 8 V3＞VR時の等価回路(Comp.A) ･･･････････････････････････････････････････････････････････････ 9 ヒステリシスの追加(Comp.B) ･･･････････････････････････････････････････････････････････････ 9 V1＞VR時の等価回路(Comp.B) ･･･････････････････････････････････････････････････････････････ 9 V1＜VR時の等価回路(Comp.B) ･･････････････････････････････････････････････････････････････ 10 減電圧リセットの等価回路例･･････････････････････････････････････････････････････････････ 14 VCC(H)とVCC(L)の等価回路････････････････････････････････････････････････････････････････ 14 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[1] ･････････････････････････････････････････････ 16 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[1]の出力動作 ･･･････････････････････････････････ 16 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[1]の等価回路 ･･･････････････････････････････････ 17 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[2] ･････････････････････････････････････････････ 18 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[2]の出力動作 ･･･････････････････････････････････ 18 出力不安定の対策方法[1]･････････････････････････････････････････････････････････････････ 20 出力不安定の対策方法[2]･････････････････････････････････････････････････････････････････ 21 ヒステリシスの追加(Comp.A) ･･････････････････････････････････････････････････････････････ 22 ほぼ設定値とおりの結果･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 22 設定値とおりにならない例････････････････････････････････････････････････････････････････ 23 外部微調整型の等価回路図････････････････････････････････････････････････････････････････ 28 任意電源電圧監視の等価回路･･････････････････････････････････････････････････････････････ 30 定電圧出力の等価回路図･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 31 12V電源電圧監視の等価回路（2ピン電圧＞1.245Vの場合） ････････････････････････････････････ 33 12V電源電圧監視の等価回路（2ピン電圧＜1.245Vの場合） ････････････････････････････････････ 33 5V電源電圧監視の等価回路････････････････････････････････････････････････････････････････ 34 ディレイド・トリガによる電源電圧監視の等価回路 ･･････････････････････････････････････････ 35 7ピンの電圧レベルの変化･････････････････････････････････････････････････････････････････ 35 検出時間TPIの実測データ（参考値） ･･･････････････････････････････････････････････････････ 36 負電源監視の等価回路[1]･････････････････････････････････････････････････････････････････ 37 負電源監視の等価回路[2]･････････････････････････････････････････････････････････････････ 37 基準電圧出力と電圧低下監視の等価回路[1]（9V出力，5V，9V監視） ･･･････････････････････････ 39 基準電圧出力と電圧低下監視の等価回路[2]（9V出力，5V，9V監視） ･･･････････････････････････ 39 基準電圧出力と電圧低下監視の等価回路[1]（5V出力，5V監視） ･･･････････････････････････････ 41 基準電圧出力と電圧低下監視の等価回路[2]（5V監視，1.245V出力） ･･･････････････････････････ 41 低電圧，過電圧検出の等価回路････････････････････････････････････････････････････････････ 43 リセット内部等価回路･･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 44 外部微調整型の等価回路図････････････････････････････････････････････････････････････････ 52 ディレイド・トリガによる電源電圧監視の等価回路 ･･････････････････････････････････････････ 53 7ピンの電圧レベルの変化･････････････････････････････････････････････････････････････････ 53 検出時間TPIの実測データ（参考値） ･･･････････････････････････････････････････････････････ 54 リセット内部等価回路････････････････････････････････････････････････････････････････････ 55 vi 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 図 3.4-1 3.4-2 3.5-1 3.5-2 3.6-1 3.8-1 3.8-2 3.8-3 3.9-1 4.1-1 4.2-1 4.2-2 4.3-1 4.4-1 4.4-2 4.5-1 4.5-2 4.7-1 4.8-1 4.8-2 4.9-1 4.9-2 4.10-1 4.10-2 4.11-1 4.11-2 4.11-3 4.11-4 4.12-1 4.12-2 4.13-1 4.14-1 4.14-2 4.14-3 CK信号入力部の立下りエッジ検出等価回路 ･･････････････････････････････････････････････････ 57 CK信号入力部の立下りエッジ検出等価回路(各部の波形) ･･････････････････････････････････････ 57 ウォッチドッグタイマの等価回路 ･･････････････････････････････････････････････････････････ 58 ウォッチドッグタイマのタイミングチャート ････････････････････････････････････････････････ 59 ウォッチドッグタイマの停止方法（NPNトランジスタ使用） ･･･････････････････････････････････ 60 電圧検出できない回路例･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 62 実際の回路 ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 63 スイッチON状態でVCCが低下したときの内部動作 ･････････････････････････････････････････････ 63 コンパレータとラッチの動作タイミング ････････････････････････････････････････････････････ 64 等価回路図（電池交換時のアラーム出力） ･･････････････････････････････････････････････････ 72 等価回路図（一次電池と二次電池） ････････････････････････････････････････････････････････ 73 アナログスイッチ1の等価回路図･･･････････････････････････････････････････････････････････ 73 等価回路図（電源電圧検出レベルの微調整） ････････････････････････････････････････････････ 75 CT端子電圧のスレッショルドVth ･･･････････････････････････････････････････････････････････ 76 漏れ電流とCT端子電圧の関係･･････････････････････････････････････････････････････････････ 76 等価回路図（電源電圧検出レベル設定時間の調整方法） ･･････････････････････････････････････ 77 VSEMSE端子の電圧レベルの変化････････････････････････････････････････････････････････････ 77 等価回路図[リセットパルス幅（tPO）の算出式] ･････････････････････････････････････････････ 80 アナログスイッチ（一次電池から二次電池への充電） ････････････････････････････････････････ 81 一次電池から二次電池への充電時のデータ ･･････････････････････････････････････････････････ 81 VOUT−VIN特性･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 83 VOUT−IBAT2特性･････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 84 ブロック図[入力パルス幅(tPI)が5µs未満時の動作] ･････････････････････････････････････････ 85 VCCが瞬低の場合の波形･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 86 等価回路図[1] [バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する方法)]････････････････ 87 等価回路図[2] [バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する方法)]････････････････ 87 VIN入力時のVOUTリーク電流(IOUT)の実測データ[1] ･････････････････････････････････････････ 88 VIN入力時のVOUTリーク電流(IOUT)の実測データ[2] ･････････････････････････････････････････ 88 等価回路図（二次電池を3V以上充電する方法） ･････････････････････････････････････････････ 89 VIN＞4.2V時のVBAT2リーク電流の実測データ ･･･････････････････････････････････････････････ 89 等価回路図（容量の大きさと出力遅延時間の関係） ･････････････････････････････････････････ 90 測定回路図[1]（電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続する場合） ････････････････････････ 91 測定回路図[2]（電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続する場合） ････････････････････････ 91 等価回路図（VBAT1端子入力部） ･･････････････････････････････････････････････････････････ 92 図 図 図 図 図 図 図 5.1-1 5.3-1 5.4-1 5.4-2 5.6-1 5.6-2 5.7-1 VCC，CTP，CTW， RESET のタイミングチャート ･･･････････････････････････････････････････････ 98 等価回路図（fmax制限推奨回路） ･････････････････････････････････････････････････････････ 102 等価回路図（fmax制限回路タイミング） ･･･････････････････････････････････････････････････ 103 fmax制限回路タイミング･････････････････････････････････････････････････････････････････ 103 電源電圧監視のみで使用する場合の回路例 ･････････････････････････････････････････････････ 106 タイミング図（電源電圧監視のみで使用する場合） ･････････････････････････････････････････ 106 INH入力外付け回路例････････････････････････････････････････････････････････････････････ 107 vii 表目次 表 表 表 表 表 表 表 2.1-1 2.11-1 3.3-1 3.11-1 4.15-1 4.17-1 5.5-1 外部微調整型の詳細計算値（最大値の算出） ................................................ 29 MB3771の未使用端子の処理............................................................... 46 Typ.値 ................................................................................. 55 MB3773の未使用端子の処理............................................................... 66 MB3790の未使用端子の処理............................................................... 93 MB3780AとMB3790の比較一覧.............................................................. 96 MB3793の未使用端子の処理............................................................... 104 viii 1 章 MB3761 MB3761アプリケーション アプリケーション この章では，MB3761のアプリケーションについて説明します。 1.1 ヒステリシスの作成方法 1.2 ヒステリシスの付加方法 1.3 電源電圧の異常検出方法[1] 1.4 電源電圧の異常検出方法[2] 1.5 プログラマブルツェナ 1.6 減電圧リセット回路例の算出式 1.7 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] 1.8 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[2] 1.9 MB3761のトラブルシューティング 1.10 MB3761のＱ＆Ａ集 1 1章 MB3761アプリケーション 1.1 ヒステリシスの作成方法 MB3761に内蔵されているコンパレータA（Comp.A）とコンパレータA（Comp.B）に は，外付け回路により，ヒステリシスを付加することができます。 ・ 関連データシート項目： 「動作概要（5ページ） 」 ■ Comp.Aのヒステリシス Comp.Aの場合は，R3に電流が流れているかいないかにより，検出値が異なります （図 1.1-1参照） 。 VIN VCC R3 R1 V3 3 + − R2 RL (+) V2 2 A 4 OUT-A (−) VOA VR 図 1.1-1 Comp.A等価回路 ○ VIN立上り時 図 1.1-1のように回路を設定します。3ピンの端子電圧V3がVRよりも低い場合， 内部回路の動作は図 1.1-3のようになり，2ピンと4ピンのトランジスタ(Tr)は OFFしています。このとき，4ピンはRLでプルアップされていますので，出力は “H”となります（図 1.1-2の[1]の範囲） 。 また，ポイントPには電流が流れませんので，②ピンからも電流は流れ出し ません。したがって，R3には電流が流れませんので，図 1.1-1は図 1.1-4と等 価になります。 VO (A) [2] [1] VIH (A) VIN 図 1.1-2 Comp.A出力動作（VIN立上り時） 8 VCC 2 OFF ON OFF 4 ON OFF VR 1.2 V 5 GND "L" 3 IN-A 図 1.1-3 3ピン端子電圧がVRよりも低い場合の回路動作(Comp.A) 2 1.1 ヒステリシスの作成方法 VIN R1 V3 + 3 A − R2 4 VOA (−) VR 図 1.1-4 V3＜VR時の等価回路(Comp.A) 3ピンの端子電圧V3は，次式のようになります。 V3 = R 2 VIN R 1+ R 2 VINを徐々に上げていったときの検出電圧VIH(A)は，V3＝VRのときのVINになり ますので，次式のようになります。 VIH(A ) = R1+ R 2 VR R2 = 1 + R 1 VR R2 ( ) これにより，出力が反転して，図 1.1-2の[2]の範囲になります。 ○ VIN立下り時 VINを徐々に下げていった場合の動作は，3ピン端子電圧がVRよりも高いとき （図 1.1-5の[3]のとき），内部回路動作は図 1.1-6のようになり，2ピンと4ピ ンの内部TrはONします。このとき，4ピン出力は“L”となり，2ピン端子から 電流が流れ出します（図 1.1-7参照）。 VO (A) [3] [4] VIH (A) VIL (A) VIN 図 1.1-5 Comp.A出力動作（VIN立下り時） 2 ON GND 4 OFF ON ON OFF VR 1.2 V "H" 3 図 1.1-6 3ピン端子電圧がVRよりも高い場合の回路動作(Comp.A) 3 1章 MB3761アプリケーション VIN R3 I3 R1 + V3 R2 − I2 2 A 4 V2 VOA VR 図 1.1-7 V3＞VR時の等価回路(Comp.A) 図 1.1-7に示すように，R3を通って流れ出るI3 が発生するため，R2 に流れる 電流I2が増加します。これにより，R2の電圧降下が増加して，V3の電圧レベル が上昇します。V3 の電圧レベルが上昇すると，図 1.1-2に示す[1]→[2]のとき のVINよりも，さらに低いVINでないとV3＝VRになりません（→ヒステリシス） 。 このとき，次式が成り立ちます。 V 2 − V 3 + VIN − V3 = V3 R3 R1 R2 - - - (a) V 2≒ VCC - - - (b) (b)を(a)に代入してVINを求めます。 ( VIN = V3 1 + ) R1 − R1 VCC R3 R 2 // R 3 検出電圧VIL(A)は，V3＝VRのときのVINとなりますので，次式が成り立ちます。 ( VIL(A) = VR 1 + 4 R1 R 2 // R 3 ) − RR 1 3 VCC 1.1 ヒステリシスの作成方法 ■ Comp.Bのヒステリシス Comp.Bの場合は，R6に電流が流れているかいないかにより，検出値が異なります （図 1.1-8参照） 。 VIN VCC R6 R4 V1 1 + − R5 RL (+) B (−) 7 HYS-B 6 OUT-B VR 図 1.1-8 Comp.B等価回路 ○ VIN立下り時 図 1.1-8のように回路を設定します。1ピンの端子電圧V1がVRよりも高い場合， 内部回路の動作は図 1.1-10のようになり，6のTrはONし，VO(B)は“L”を出力 します（図 1.1-9の[1]の範囲） 。 また，7ピンのTrはOFFしますので，R6にはポイントPには電流が流れません。 このとき，図 1.1-8の等価回路は図 1.1-11のようになります。 VO (B) [1] [2] VIN VIH (B) 図 1.1-9 Comp.B出力動作（VIN立下り時） OFF 8 VCC 7 HYS-B 5 GND ON ON OFF OFF ON ON OFF "H" 1 6 IN-B OUT-B 図 1.1-10 1ピン端子電圧がVRよりも高い場合の回路動作(Comp.B) 5 1章 MB3761アプリケーション VIN R4 V1 + 1 − R5 (+) B (−) 7 VHB 6 VOB VR 図 1.1-11 V1＞VR時の等価回路(Comp.B) 図 1.1-11より，スレッショホルド電圧VIL(B)は，次式のようになります。 VIL(B) = ○ ( 1 + RR ) V 4 5 R VIN立上り時 VINを徐々に上げていった場合の動作は，1ピン端子電圧がVRよりも低いとき （図 1.1-12の[3]のとき），内部回路動作は図 1.1-13のようになり，6ピンの 内部TrはOFFし，7ピンの内部TrはONします。このとき，図 1.1-8の等価回路は 図 1.1-14のようになります。 VO (B) [4] [3] VIL (B) VIN VIH (B) 図 1.1-12 Comp.B出力動作（VIN立上り時） ON 8 VCC 7 HYS-B 5 GND OFF OFF ON ON OFF OFF ON "+" 6 H OUT-B 1 L IN-B 図 1.1-13 1ピン端子電圧がVRよりも低い場合の回路動作(Comp.B) VIN I4 R4 R6 I6 R5 V1 I5 1 + − B 6 (−) VOB VR 図 1.1-14 V1＜VR時の等価回路(Comp.B) 6 1.1 ヒステリシスの作成方法 図 1.1-14に示すように，R4を流れる電流I4は7ピンが“L”になったことによ り，R6に流れる電流I6とR5に流れる電流I5とに分流されます。これにより，R5に よる電圧降下がI6の分小さくなり，V1の電圧レベルが低下します。 再び，V1＞VRとして出力を反転させるには，図 1.1-9に示す[1]→[2]のときの VINよりも，さらに高いVINでないと反転（V1＝VRとなる）しません（→ヒステリ シス） 。 このとき，次式が成り立ちます。 VIN − V1 = V1 + V1 R4 R6 R5 V1＝VRとなったときのVINが，VIN＝VIH(B)です。したがって，VINを徐々に上げ ていったときの検出電圧VIH(B)は，次式のようになります。 VIH(B) = ( 1 + R R// R ) × V 4 5 6 R 7 1章 MB3761アプリケーション 1.2 ヒステリシスの付加方法 MB3761に内蔵されているコンパレータA（Comp.A）とコンパレータA（Comp.B）に は，ヒステリシスを付加することができます。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例1 ヒステリシス付加方法（7ページ） 」 ■ Comp.Aへのヒステリシス付加方法 VCC VCC R1 RL I V2 R2 V3 3 + − R3 (+) 2 A HYS-A 4 (−) Vo (A) OUT-A VR 図 1.2-1 ヒステリシスの追加(Comp.A) ○ V3＜VRのとき 図 1.2-1に示す②ピン内部のTrはOFFしているため，②ピンから流れ出る電 流はありません。したがって，等価回路は図 1.2-2のようになり，検出電圧は 次式のようになります。 VIH(A ) = ( 1 + R R+ R ) V 1 2 3 R VCC R1 R2 + − R3 A OUT-A VR 図 1.2-2 V3＜VR時の等価回路(Comp.A) ○ V3＞VRのとき 図 1.2-1に示す②ピン内部のTrはONし，V2≒VCCとなります。したがって，等 価回路は図 1.2-3のようになり，検出電圧は次式のようになります。 VIL(A) = 8 ( 1 + RR ) V 2 3 R 1.2 ヒステリシスの付加方法 VCC R2 + − R3 A OUT-A VR 図 1.2-3 V3＞VR時の等価回路(Comp.A) ■ Comp.Bへのヒステリシス付加方法 VCC R1 VIN V1 + 1 − R2 (+) B (−) RL VH (B) 7 Vo (A) 6 OUT-B C1 VR R3 図 1.2-4 ヒステリシスの追加(Comp.B) ○ V1＞VRのとき 図 1.2-4に示す⑦ピン内部のTrはOFFしており，等価回路は図 1.2-5のよう になります。また，⑥ピン内部の出力TrはONで，出力レベルは“L”となりま す。 検出電圧は次式のようになります。 VIL(B) = ( 1 + R 2R+ R ) V 1 R 3 VIN R1 + − R2 B 6 VR R3 図 1.2-5 V1＞VR時の等価回路(Comp.B) ○ V1＞VRのとき 図 1.2-4に示す⑦ピン内部のTrはONしており，出力レベルは“L”となりま す。等価回路は図 1.2-6のようになります。また，⑥ピン内部の出力TrはOFF で，出力レベルは“H”となります。 検出電圧は次式のようになります。 VIH(B) = ( 1 + RR ) V 1 2 R 9 1章 MB3761アプリケーション VCC VIN R1 V1 RL + 1 − R2 VR B 6 C1 図 1.2-6 V1＜VR時の等価回路(Comp.B) 10 1.3 電源電圧の異常検出方法[1] 1.3 電源電圧の異常検出方法[1] 電源電圧の異常検出方法[1] MB3761を使用した電源電圧の異常検出方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例2 電源電圧異常検出（7ページ） 」 ■ 電源電圧の異常検出方法[1] VCC VCC VCC RL R1 OUT-A 4 A 3 R3 Vo 7 1 B R4 R2 VR VR 1.2 V VO V CCL V CCH V CC *1：VCC＜VCCLのとき Comp.Aの④ピン出力“H”→ VOは“L” Comp.Bの⑦ピン出力“L”→ VOは“L” Comp.Bの検出電圧はVCCLは次式のようになります。 ( ) VCCL = 1 + R 3 VR R4 *2：VCC＜VCCL＜VCCHのとき Comp.Aの④ピン出力“H”→ VOは“H” Comp.Bの⑦ピン出力“H”→ VOは“H” *3：VCC＞VCCHのとき Comp.Aの④ピン出力“L”→ VOは“L” Comp.Bの⑦ピン出力“H”→ VOは“L” Comp.Aの検出電圧はVCCHは次式のようになります。 ( ) VCCH = 1 + R1 VR R2 11 1章 MB3761アプリケーション 1.4 電源電圧の異常検出方法[2] 電源電圧の異常検出方法[2] MB3761を使用した電源電圧の異常検出方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例3 電源電圧異常検出（8ページ） 」 ■ 電源電圧の異常検出方法[2] VCC VCC VCC RL R3 HYS-B 7 B 1 R1 VA VO R4 3 A OUT-A 4 VR R2 VR VO [1] [2] [3] V CC V CCL V CCH [1]： VCCが高く，VR＜VAのとき，Comp.Aの出力は“L”レベルになり，VBはR3とR4の 分圧で決まります。 [2]： VB＜VRとなると，Comp.Bの出力は“L”レベルになります。 [3]： VCCがさらに小さくなり，VR＞VAとなった場合は，OUT-Aの出力は“H”となり， Comp.Bの出力も“H”となります。 【Comp.Bの働き】 ○ OUT-A（④ピン）が“L”レベルのとき *1： VCC > R 3+ R 4 × VR R4 3+ R 4 R *1： VCC < × VR R4 ○ - - - 出力Voは“H”となります。 - - - 出力Voは“L”となります。 OUT-A（④ピン）が“H”レベルのとき 出力Voは“H”となります。 【Comp.Aの働き】 *2： VCC > R1+ R 2 × VR R2 1+ R 2 R *2： VCC < × VR R2 12 - - - 出力OUT − Aは“L”となります。 - - - 出力OUT − Aは“H”となります。 1.5 プログラマブルツェナ 1.5 プログラマブルツェナ MB3761を使用したプログラマブルツェナについて説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例4 プログラマブルツェナ（8ページ） 」 ■ プログラマブルツェナ VCC R1 + VR 3 − R3 A Vo=V8 4 R2 VO = R 2 + R 3 × V R R3 = 1 + R 2 × VR R3 ( ) VCC R1 Vo R2 I1 I2 R3 6mA ∗ > I1 > I2 ∗: Tr 13 1章 MB3761アプリケーション 1.6 減電圧リセット回路例の算出式 MB3761を使用した減電圧リセット回路例の算出式について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例5 減電圧リセット回路例（8ページ） 」 ■ 減電圧リセット回路例の算出式 VCC=5V VCC=5V R1 R4 VSC R2 VTH 1 + − R3 B 3 7 + A − VTH C1 2 OUT VTH R5 図 1.6-1 減電圧リセットの等価回路例 【VCC(H)とVCC(L)の算出】 VCC R1 VCC R1 VX R2 R2 R4 VTH R3 VTH R3 VCC(L) VCC(H) 図 1.6-2 VCC(H)とVCC(L)の等価回路 VCC(H)の算出： (R 2 + R 3) // R 4 VCC = VX R1+ (R 2 + R 3) // R 4 - - - (a) R 3 VX = VTH R 2+ R 3 - - - (b) (a)，(b)より (R 2+R 3)R 4 R 2+R 3+R 4 VCC = R 2 + R 3 VTH R3 R1+ (R 2+R 3)R 4 R 2+R 3+R 4 14 1.6 減電圧リセット回路例の算出式 ( R 2 + R 3) R 4 VCC = R 2 + R 3 VTH R3 R1(R 2 + R 3+ R 4) + (R 2 + R 3)R 4 R1(R 2 + R 3+ R 4) + (R 2 + R 3)R 4 VTH R 3R 4 R1(R 2 + R 3) (R1+ R 2 + R 3)R 4 = VTH + VTH R 3R 4 R 3R 4 R1(R 2 + R 3) = VTH + VCC(L) R 3R 4 VCC (H) = VCC(L)の算出： R3 VCC = VTH R 1+ R 2 + R 3 - - - (c) (c)より VCC(L) = R1+ R 2 + R 3 VTH R3 15 1章 MB3761アプリケーション 1.7 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] MB3761を使用したヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「動作概要（5ページ） 」 「応用回路例2 電源電圧異常検出（7ページ） 」 ■ ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] 図 1.7-1は，データシートに記載されている「動作概要」の回路図と「応用回 路例2 電源電圧異常検出」の回路図を組み合わせたものです。検出電圧は次式の ようになります。 ( ( ( ( ) VIL(B) = 1 + R 4 × VR R5 × VR VIL(B) = 1 + R 4 R 5 // R 6 ×VR − R 4 × VCC VIL(A ) = 1 + R 4 R3 R 2 // R 3 1 R × VR VIL(A ) = 1 + R2 ) ) ) ＜注意事項＞ 実際にご使用になる際は，消費電流や各端子の最大定格，推奨動作条件などを考慮の上，動作 確認をして抵抗値を設定してください。 VCC R4 R6 R1 1 8 2 7 3 6 4 5 R5 R3 R2 RL VO 図 1.7-1 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[1] VO VCC VIL(B) VIH(B) VIL(A) VIH(A) 図 1.7-2 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[1]の出力動作 16 1.7 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] VCC VCC R3 VCC R6 R1 + 3 − R2 VR HYS-A 2 A V 4 OUT-A 1.2 V R4 RL Vo + 1 7 B − HYS-B R5 VR 図 1.7-3 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[1]の等価回路 17 1章 MB3761アプリケーション 1.8 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[2] ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[2] MB3761を使用したヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例1 ヒステリシス付加方法（7ページ） 」 「応用回路例3 電源電圧異常検出（8ページ） 」 ■ ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[2] 図 1.8-1は，データシートに記載されている「応用回路例1 ヒステリシス付加 方法」の回路図と「応用回路例3 電源電圧異常検出」の回路図を応用したもので す。Comp.AがVCCL1，VCCL2を，Comp.BがVCCH3，VCCH4をそれぞれ検出します。 検出電圧は次式のようになります。 ( ( ( ( ) VCCL1 = 1 +R 2 × VR R3 VCCL 2 = 1 + R1+ R 2 × VR R3 × VR VCCH 3 = 1 + R 4 R 5+ R 6 VCCH 4 = 1 +R 4 × VR R5 ) ) ) ＜注意事項＞ ここで紹介した方法は，ご希望の検出電圧が高めになりますと，抵抗比により，⑦ピンの電圧 が小さくなります。その小さい電圧値をシステム側が“H”として検出できない場合は，ご使用 になれません。 詳細は，「1.2 ヒステリシスの付加方法」および「1.4 電源電圧の異常検出方 法[2]」をご参照ください。 VCC VCC VO R1 R4 1 + R2 R5 − VA + 3 − R3 A 2 4 7 VR R6 (−) B VC OUT-A VR 図 1.8-1 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[2] VO ∗1 ∗2 [3] [2] [1] V CC V CCL2 V CCL1 V CCH3 V CCH4 図 1.8-2 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出回路例[2]の出力動作 18 1.9 MB3761のトラブルシューティング 1.9 MB3761のトラブルシューティング MB3761のトラブルシューティング MB3761のトラブルシューティングについて記載します。 ■ MB3761のトラブルシューティング 1) 出力がばたついてしまう場合 - 2) 入力変化スピードが遅い場合，出力にばたつきが発生することがあり ます。詳細は，「1.9.1 出力がばたついてしまう場合」を参照くださ い。 ヒステリシスがうまくとれない場合 - 抵抗値の設定によっては，低い方の検出電圧の実測値が設定値よりも 高くなる場合があります。詳細は，「1.9.2 ヒステリシスがうまくと れない場合」を参照ください。 19 1章 MB3761アプリケーション 1.9.1 出力がばたついてしまう場合 入力変化スピードが遅い場合，出力にばたつきが発生することがあります。 ■ 出力がばたついてしまう場合 【原因】 1) コンパレータB（Comp.B）の出力OUT-B，HYS-B間のオフセットのために， 入力（IN-B）立下がり時に，HYS-Bが“L”となる前にOUT-Bが“H”とな ることがあります。この状態のときに，IN-Bへのノイズまたは2)の要因 により，OUT-Bの出力が不安定となります。なお，コンパレータA（Comp.A） は，回路構成上，出力にオフセットを生じしにくくなっています。 2) Comp.BまたはComp.Aの出力が切り換わる際に，IC内部の共通インピーダ ンスのためにIN-BまたはIN-Aのごくわずかな電圧範囲で，内部基準電圧 もしくはコンパレータのオフセットがわずかに変動します。 【対策】 1) 出力不安定が生じる電圧範囲は，入力のわずかな電圧範囲です。そのた め，入力の変化スピードが速いときには不安定現象はみられません（図 1.9-1に参照）。入力の変化スピードが遅いときには，Comp.Aのご使用を 推奨します（ 【原因】の1）参照） 。ただし，Comp.Aでも，あまりスピード が遅いと同様の現象が発生します。十分な実験・確認をお願いします。 2) 入力の変化スピードが遅い信号でComp.Bを使用する場合は，OUT-Bを外付 けトランジスタで一旦反転させて，ヒステリシス用にご使用くださるこ とを推奨します（図 1.9-2に参照） 。 VCC 2.2M 100k 76.8k 1 8 2 7 3 6 4 5 47k VO (B) 図 1.9-1 出力不安定の対策方法[1] 20 1.9 MB3761のトラブルシューティング VCC 100k 76.8k 1 8 2 7 3 6 4 5 47k VO (B) 0.01µF 2.2M 図 1.9-2 出力不安定の対策方法[2] 3) 【原因】の 2)による不安定対策としては，ヒステリシスが動作するのに 十分な時間の確保と，出力不安定の解消をするために，出力に容量を挿 入することを推奨します。 21 1章 MB3761アプリケーション 1.9.2 ヒステリシスがうまくとれない場合 データシートの「応用回路例1」に従い，抵抗値を設定した場合，抵抗値の設定に よっては，低い方の検出電圧の実測値が設定値よりも高くなる場合があります。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例1 ヒステリシス付加方法（7ページ） 」 ■ ヒステリシスがうまくとれない場合 【原因と対策】 データシートの「応用回路例1」のコンパレータA（Comp.A）側の原理を図 1.9-3 に示します。図 1.9-3のように，2ピンからの電流Iがあるかないかで，V2の電 圧が換わり，ヒステリシスを作っています。VIL(A)の式（データシートに記載） は，R1の電圧降下を無視しています。しかし，電流Iは80µA程度ありますので， 抵抗値によってはR1の電圧降下が無視できず，計測値と実測値が異なる場合あ ります。（つまり，V3＞VRのとき，②ピン内部のTrはONし，V2≒VCCとして，VIL(A) の計算式を出していますが，実際にはV2とVCCは全く同じではないため誤差が生 じるということです。） VCC VCC R1 RL V2 I 80µA 3 + R2 V3 − R3 (+) 2 A (−) HYS-A 4 Vo (A) OUT-A VR 図 1.9-3 ヒステリシスの追加(Comp.A) 参考： 検出値をVIH(A)＝36V，VIL(A)＝30Vに設定した場合の，抵抗の選択による検出 実測値の違いを図 1.9-4，図 1.9-5に示します。抵抗値によって，ヒステリシ ス幅が小さくなっていきます。 VOA (V) MARKER ( 30.300V . 30.298V . ) 40.00 4.000 /div .0000 .0000 VCC 4.000/div 40.00 (V) (R1＝100k，R2＝480k，R3＝20k，RL＝11k) 図 1.9-4 ほぼ設定値とおりの結果 22 1.9 MB3761のトラブルシューティング VOA (V) MARKER ( 34.800V . 34.797V . ) 40.00 4.000 /div .0000 .0000 VCC 4.000/div 40.00 (V) (R1＝11k，R2＝4.7k，R3＝200Ω，RL＝11k) 図 1.9-5 設定値とおりにならない例 23 1章 MB3761アプリケーション 1.10 MB3761のＱ＆Ａ集 MB3761のＱ＆Ａ集 MB3761のＱ＆Ａを以下に示します。 ■ MB3761のＱ＆Ａ集 Q1 MB3761に関するＱ＆Ａ VCCが40V時でも，入力電圧は6.5V(最 A1 入力電圧は6.5V(最大)です。 大)なのか? 3ピンのクランプ電圧は約6.5V程度です（下図参照）。また， また，3ピンについている保護ダイ 入力ピンに大きな電流を流せるようには設計されていませ オードのクランプ電圧はどの位か? ん。 I3 (mA) MARKER ( 6.8300V . 51.74nA . ) 2.000 .2000 /div .0000 .0000 10.00 1.000/div V3 (V) [測定回路] VCC=5V 8 MB3761 3 I3 V3 5 GND 24 Q2 MB3761に関するＱ＆Ａ MB3771は電源電圧が0.8Vあればリ A2 MB3761の“L”レベル保証電源電圧は2.5Vです。 セットが“L”を出力するが，MB3761 実力データを下図に示します。 ではどうか? VOUT (V) HYSB (V) MARKER ( 1.9800V . . 0015V . 1.9558V ) 5.000 5.000 .5000 /div .5000 /div OUT-B HYS-B HYS-B OUT-B .0000 .0000 .0000 5.000 .5000/div VCC (V) [測定回路] VCC=5V 51k 100k 1 10k 8 MB3761 7 HYS-B 6 51k OUT-B 5 GND 25 1章 MB3761アプリケーション 26 2 章 MB3771 MB3771アプリケーション アプリケーション この章では，MB3771のアプリケーションについて説明します。 2.1 外部微調整型の算出式 2.2 任意電源電圧監視（VCC≦18Vの監視） 2.3 任意電源電圧監視（5V定電圧出力） 2.4 5V，12V電源電圧監視 2.5 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 2.6 負電源監視 2.7 基準電圧出力と電圧低下監視[1] 2.8 基準電圧出力と電圧低下監視[2] 2.9 低電圧，過電圧検出 2.10 リセット出力 2.11 未使用端子の処理 2.12 MB3771のＱ＆Ａ集 2.13 MB3771の入出力部等価回路 27 2章 MB3771アプリケーション 2.1 外部微調整型の算出式 VSAの検出電圧は，外部から調整することができます。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例2. 5V電源電圧監視（外部微調整型） （7ページ） 」 ■ 外部微調整型の算出式 VCC VCC R1 97k − 7 40k R2 Comp.A + 1.23V + Comp.B − 8 図 2.1-1 外部微調整型の等価回路図 図 2.1-1おいて，97kΩの抵抗と外付け抵抗R1の合成抵抗をRA，40kΩの抵抗と外 付け抵抗R2の合成抵抗をRBとします。 RA ＝ R1×97kΩ / (R1＋97kΩ) RB ＝ R2×40kΩ / (R2＋40kΩ) [Ω] [Ω] 検出電圧の算出式は，次のようになります。 検出電圧VSAL = RA＋RB × VSB [V] RB （VCC下降時） RA＋RB （VSB＋VHYSB）[V] × RB （VCC上昇時） 検出電圧VSAH = ただし，コンパレータBのスレッショルドレベルをVSB(=1.230V Typ.)，ヒステ リシス幅をYHSYB(=28mV Typ.)とします。 ここで，R1<<97k，R2<<40k となるようなR1，R2を選ぶと，検出電圧の算出式は 次のようになります。 検出電圧VSAL≒ R1＋R2 × VSB [V] R2 （VCC下降時） 検出電圧VSAH≒ R1＋R2 （ × VSB＋VHYSB）[V] R2 （VCC上昇時） ＜注意事項＞ MB3771の電源電圧の最小値は3.5Vです。したがって，検出電圧は3.5Vより高い値を設定してく ださい。また，R1，R2のどちらか一方だけで外部調整する方法は，検出電圧の精度が悪くなるな るため，推奨致しません。 28 2.1 外部微調整型の算出式 ■ 外部微調整型の詳細計算値（最大値の算出） 表 2.1-1 外部微調整型の詳細計算値（最大値の算出） 算出項目 R1 R2 R' R" 抵抗値 合成抵抗値 R 1× R ' R 2+R' *1 8.3195 9.191×126.1 9.191+126.1 = 8.5666 RB = R 2× R " R 2 + R" *2 3.0485 3.267 × 51.2 3.267 + 51.2 = 3.0710 3.7290 8.5666 ×3.0710 3.0710 *3 VSB （リファレンス） 基準電圧値 *4 最大値計算に使用する数値 9.191k（+1％） 3.267k（-1％） 126.1k（30％） 51.2k （28％）…相対精度2％より RA = RA + RB RB 検出電圧値 Typ. 9.1k 3.3k 97k 40k = 3.7895 1.230V 1.248V（規格） VHYSB（ヒステリシス） 0.028V 0.042V（規格） VSAL 4.59V 3.7895×1.248＝4.729V 4.729V VSAH 4.69V 3.7895×(1.248＋0.042)＝4.888V 4.888V *1：R1と R ' が最大のとき，RAが最大になります。 *2：R2と R" が最小のとき，RBが最小になります。 *3：RAが最大でRBが最小のとき， RAR+BRB が最大になります。 *4：リファレンス，ヒステリシスのばらつきを含めない場合のVSALとVSAHは，次のようになります。 VSAL＝3.7895×1.23＝4.66V VSAH＝3.7895×(1.23＋0.028)＝4.77V 29 2章 MB3771アプリケーション 2.2 任意電源電圧監視（ 任意電源電圧監視（VCC≦18Vの監視） 18Vの監視） MB3771を使用したVCC≦18Vの電源電圧の監視方法について説明します。ここで， 説明する方法では，VCC=4.45Vを境に，7ピンの処理方法が異なります。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例3. 任意電源電圧監視 (1) VCC≦18Vの 監視（7ページ） 」 ■ 任意電源電圧監視（VCC≦18Vの監視） Comp.D + − VCC 0.25V VCC c 0 0 1 1 97k − 7 Comp.A + 40k VSA 1.23V 6 − 8 − + d c R Q VSB 1.23V 1.2V 1 Comp.B + VCC R 0 1 0 0 b R1 R2 a d 0 1 0 1 VCC S a 0 0 1 1 b 0 1 0 1 CT c 0 1 1 0 図 2.2-1 任意電源電圧監視の等価回路 コンパレータA（Comp.A），コンパレータB（Comp.B）の出力が共に“L”でない と，リセットは“H”を出力しません。VCC≦18Vの任意電源電圧監視の場合，Com.A の出力は常に“L”になるように設定し，電圧監視はComp.Bで行います。 VSAHは，温度条件（Ta=-40℃∼+85℃）を含めて，4.45V（最大）と規定していま す。これにより，VCCが4.45V以上では，温度ばらつきを考慮しても，Comp.Aは常 に“L”レベルを出力します（つまり，VCC≧4.45Vでは，Comp.Aは無効となってい ます）。したがって，検出電圧を4.45V以上に設定した場合は，7ピンは開放で使 用できます。 検出電圧が4.45Vより低い場合は，Comp.Bの出力だけが有効になるように7ピン はVCCに接続しておきます（7ピンをVSA電圧よりも高くして，Comp.Aの出力を無効 にします）。 検出電圧の算出式は，次のようになります。 検出電圧 ＝ R1＋R2 × VSB [V] R2 VSB：VCC立下り時 1.23V(Typ.) VCC立上り時 1.23V(Typ.)＋28mV(ヒステリシスの分) ＜注意事項＞ MB3771の電源電圧の最小値は3.5Vです。したがって，検出電圧は3.5Vより高い値を設定してく ださい。 30 2.3 任意電源電圧監視（5V定電圧出力） 2.3 任意電源電圧監視（ 任意電源電圧監視（5V定電圧出力） MB3771を使用した5V定電圧の出力方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例3. 任意電源電圧監視 (2) VCC＞18Vの 監視（8ページ） 」 ■ 任意電源電圧監視（5V定電圧出力） VCC R3 R4 R4 V3 3 V2 2 R5 Comp.C + V2 IOUTC − 2 R5 VSC 1.245V − Comp.C + V3 3 VSC 1.245V [A] [B] 図 2.3-1 定電圧出力の等価回路図 図 2.3-1[A]においては，コンパレータC（Comp.C）をオペアンプとして使用し， 定電圧出力を実現しています。トランジスタ（Tr）はオープンコレクタ出力のた め，R3でプルアップします。また，出力の容量はリップル低減のために必要です。 図 2.3-1[B]は，[A]の等価回路で定電圧電源回路です（2ピン電圧＞VSC時，3ピ ンは“L”レベルを出力するという意味での等価です）。2ピンの電圧をV2，3ピン の電圧をV3とすると次式が成り立ちます。 ( ) V3 ＝ V2 × 1 + R 4 [V] R5 R4＝100kΩ，R4＝100kΩとすると，V3≒5Vになります。 このV3をMB3771の電源電圧として使用します。 ■ R3の決定方法（VCC＝140Vの場合） 図 2.3-1[A]のTrの出力電流IOUTCは，最大6mAと規定しています。VCCが最大のと きでも，この値を越えないような抵抗値を設定する必要があります。 (140V − 5V) / 6mA ≒ 22.5 [kΩ] したがって，R3は22.5kΩ以上にしてください。 また，抵抗の最大値は出力電流に依存しますので，負荷条件を考慮して最適値 を設定してください。 R3＝110kΩとすると，R3を流れる電流は，次のようになります。 (140V − 5V) / 110kΩ ≒ 1.2 [mA] 31 2章 MB3771アプリケーション この場合，安定な定電圧供給のために，IOUTCとICCを考慮し，3ピンより外部へ 取り出す電流は0.2mA以下としてください。 32 2.4 5V，12V電源電圧監視 2.4 5V，12V 12V電源電圧監視 MB3771を使用した5V，12V電源電圧の監視方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「ブロックダイヤグラム（2ページ） 」 「 応用回路例5. 5V，12V電源電圧監視（9ページ） 」 ■ 12V電源電圧監視 VCC2 R1 − 2 Comp.C IRQ 3 + R2 VSC 1.245V R3 図 2.4-1 12V電源電圧監視の等価回路（2ピン電圧＞1.245Vの場合） VCC2 R1 − 2 + R2 Comp.C 3 IRQ VSC R3 R4 図 2.4-2 12V電源電圧監視の等価回路（2ピン電圧＜1.245Vの場合） 2ピン電圧＞1.245Vになると，データシートに記載した「ダイヤグラム」のComp.C の出力は“H”となり，3ピンの内部TrはONしますので3ピン出力は“L”となりま す。このとき，データシートに記載した「応用回路例5.」の外付けTrはOFFします ので，図 2.4-1のような等価回路になります。 このときの検出電圧は，次式のようになります。 VSCL = R1+2R+2+3R 3 × VSC R R 2ピン電圧＜1.245Vになると，データシートに記載した「ダイヤグラム」のComp.C の出力は“L”となり，3ピンの内部TrはOFFしますので3ピン出力は“H”となりま す。このとき，データシートに記載した「応用回路例5.」の外付けTrはONします ので，図 2.4-2のような等価回路になります。 このときの検出電圧は，次式のようになります。 VSCH = R1+R 2+R 3 // R 4 × VSC R 2+R 3 // R 4 33 2章 MB3771アプリケーション ヒステリシス幅VHYSCは，次式のようになります。 VHYSC =VSCH − VSCL R 4(R 3−R 3 // R 4) = × VSC (R1+R 2) (R 2+R 3 // R 4) ■ 5V電源電圧監視 5V電源電圧は，Comp.Aで監視しています。 MB3771 VCC1 + − 7 Comp.A RESET VSA 図 2.4-3 5V電源電圧監視の等価回路 34 2.5 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 2.5 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 MB3771を使用したディレイド・トリガによる電源電圧の監視方法について説明し ます。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例8. ディレイド・トリガによる電源電圧 監視（10ページ） 」 ■ ディレイド・トリガによる電源電圧監視 VCC VC 100k − Comp.A + 7 C1 40k 1.24V 図 2.5-1 ディレイド・トリガによる電源電圧監視の等価回路 VC (V) P VCC PI 図 2.5-2 7ピンの電圧レベルの変化 VCCが5V→4Vに変化したとき，容量Cに蓄積された電荷の一部が40kΩ抵抗を通っ てGNDに放電されます（図 2.5-1参照） 。 このとき，7ピンの電圧レベルの変化は，図 2.5-2のようになります。検出時間 TPIは(b)式で求められます。 コンパレータの入力電圧VCは，(a)式から算出できます。 40k 40k 40k ×5V − × 4V × e − tpI / 40 k . C1 + × 4V VC = 100k + 40k 100k + 40k 100k + 40k - - - (a) (a) 式より，TPIは(b)式のようになります。 TPI [ sµ]≒ 4 ×10 −2 × C1 - - - (b) 【例】 C1=1000ｐFのとき，TPI＝40µs 35 2章 MB3771アプリケーション 参考： 検出時間TPIの実測データをに示します。なお，ここに示した値は参考値です。 保証するものではありません。 （実力的に，拡散抵抗ばらつき±20％，基準電圧ばらつき±5％程度ありま すので，C1 のばらつき以外にTPI には±30％程度のばらつきを考慮してくださ い。 ） 140 120 Ta= 70˚C 100 TPI [µs] Ta= 25˚C 80 Ta= -30˚C Ta= 0˚C 60 40 20 0 1000 2000 3000 C1[pF] 図 2.5-3 検出時間TPIの実測データ（参考値） 36 2.6 負電源監視 2.6 負電源監視 MB3771を使用した負電源の監視方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例9. (正負)2電源電圧監視（11ページ） 」 ■ 負電源監視 VCC R5 R3 R3 VO 3 VEE + 2 R4 VEE Comp.C − 2 IOUTC − R4 + VSC Comp.C VO 3 VSC [A] [B] 図 2.6-1 負電源監視の等価回路[1] R3 VEE − 2 R4 Comp.C + VO 3 R1 VSC − Comp.B + R2 VSB 図 2.6-2 負電源監視の等価回路[2] 図 2.6-1[A]において，Comp.Cはオペアンプとして使用しています。Trはオープ ンコレクタ出力のため，R5でプルアップします。出力の容量はリップル低減のた めに必要です。 図 2.6-1[B]は，[A]の等価回路で反転形増幅回路です。Comp.Cのスレッショル ド電圧をVSCとし，負電源VEEの検出値をVSLとすると，Comp.Cの出力VO（3ピン電圧） は，次式のようになります。 VO =VSC − (VSL −VSC) ・R 3 [ V ] R4 - - - (a) 図 2.6-2のようにVOを，R1とR2で分圧してComp.Bで検出します。Comp.Bのスレッ ショルド電圧をVSBとすると，VOは次式のようになります。 VO = R1+2R 2 ・VSB [V] R - - - (b) 37 2章 MB3771アプリケーション ここで，VSB≒VSC，R1＝R2＝R3とすると(a)，(b)式より，VSLは次式のようになり ます。 VSL =VSB (1 − R4 / R 3) [V] VSB：VCC立下り時 1.23V VCC立上り時 1.23V＋28mV 【例】 R1＝R2＝R3＝20kΩ，R4＝183kΩ，VSB＝1.23Vとすると，検出電圧VSL＝-10Vとな ります。 38 2.7 基準電圧出力と電圧低下監視[1] 2.7 基準電圧出力と電圧低下監視[1] 基準電圧出力と電圧低下監視[1] MB3771を使用した基準電圧出力と電圧低下の監視方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例10. 基準電圧出力と電圧低下監視 (1) 9V出力，5V，9V監視（11ページ） 」 「応用回路例10. 基準電圧出力と電圧低下監視 (2) 5V出力，5V監視(No.1)（12ページ） 」 ■ 9V出力，5V，9V監視 15V 15V R5 R3 Q2 3 V2 IB V1 + 2 Comp.C Q1 V1 − 2 R3 IOUTC − R4 VSC Comp.C V2 + VSC 1.245V R4 [A] [B] 図 2.7-1 基準電圧出力と電圧低下監視の等価回路[1]（9V出力，5V，9V監視） R3 V1 − 2 Comp.C V2 + VSC R1 − Comp.B + R4 R2 VSB 図 2.7-2 基準電圧出力と電圧低下監視の等価回路[2]（9V出力，5V，9V監視） 図 2.7-1[A]において，Comp.Cはオペアンプとして使用し，定電圧出力をしてい ます。3ピン内部Tr（Q1）はオープンコレクタ出力のため，R5でプルアップします。 3ピンの外付け容量はリップル低減のためです。 IOUTCは，最大6mAと規定しています。したがって，R5は15V/6mA＝25kΩ以上の抵 抗にしてください。 図 2.7-1[B]は，[A]をさらに簡略化した等価回路で，低電圧電源回路です。2ピ ンの電圧をV1，出力電圧をV2とすると，次式が成り立ちます。 V 2 =V1 × ( 1 + R 3 / R 4) [V] 39 2章 MB3771アプリケーション 【例】 R3＝7.5kΩ，R4＝1.2kΩ，VSC＝1.245Vとすると，V2≒9Vとなり，V2から9V出力 が得られます。 図 2.7-2は，図 2.7-1[B]に示した定電圧電源回路の出力V2の分圧を，Comp.Bで 検出しています。V2の検出電圧V2SLは，次式のようになります。 V 2SL =( R1 +R 2) × VSB / R 2 [V] 【例】 R1＝300kΩ，R2＝60kΩとすると，V2SL≒7.2Vとなります。 ○ 出力電流に関して 3ピン電圧は，V2電圧（9V）＋Q2のVBE電圧（≒0.7Vとする）≒9.7Vです。 これにより，R5の電圧降下は以下のようになります。 15V−9.7V＝5.3 [V] R5（＝3kΩ）を流れる電流は，5.3V/3kΩ＝1.7mAとなります。したがって，V2 から取り出せる電流は，次式から算出できます。 V2の出力電流≒Q2のベース電流IB×Q2のhFE−V2/(R3＋R4)−V2/(R1＋R2) Q2のhFE≒100とすると，V2の出力電流は次のようになります。 V2の出力電流≒1.76mA×100−9V/(8.7kΩ)−9V/(62.3kΩ) ≒175 [mA] ＜注意事項＞ V2の出力電流は，安定供給のために，外付けトランジスタQ2のばらつきを考慮し，50mAまでと してください。 ■ 5V出力，5V監視(No.1) 「■ 9V出力，5V，9V監視」の説明において，R3＝3.6kΩ，R4＝3.6kΩとすると， V2は5V出力となります。 ＜注意事項＞ V2の出力電流は，安定供給のために，外付けトランジスタQ2のばらつきを考慮し，50mAまでと してください。 40 2.8 基準電圧出力と電圧低下監視[2] 2.8 基準電圧出力と電圧低下監視[2] 基準電圧出力と電圧低下監視[2] MB3771を使用した基準電圧出力と電圧低下の監視方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例10. 基準電圧出力と電圧低下監視 (3) 5V出力，5V監視(No.2)（12ページ） 」 「応用回路例10. 基準電圧出力と電圧低下監視 (4) 5V監視，1.245V出力（13ページ） 」 ■ 5V出力，5V監視(No.2) VCC R1 R2 VO 3 V2 + 2 Comp.C IOUTC − R4 VSC 図 2.8-1 基準電圧出力と電圧低下監視の等価回路[1]（5V出力，5V監視） VCC=5V R1 VO 3 IB + 2 − Comp.C IOUTC VSC 図 2.8-2 基準電圧出力と電圧低下監視の等価回路[2]（5V監視，1.245V出力） 図 2.8-1において，Comp.Cはオペアンプとして使用し，定電圧出力をしていま す。Trはオープンコレクタ出力のため，R1でプルアップします。出力の容量はリッ プル低減のためです。 2ピンの電圧をV2，出力電圧をVOとすると，次式が成り立ちます。 VO =V 2 × ( 1 + R 2 / R 3) [V] R2＝100kΩ，R3＝33kΩ，VSC＝1.245Vとすると，V2≒5V（∵，VSC≒V2）となり ます。 41 2章 MB3771アプリケーション 【例】 IOUTCの規格は，最大6mAです。VCC＝40Vの場合，R1は次のようになります。 R1 ≧ (40V−5V)/6mA ≒ 5.8 [kΩ] マージンをみて，R1＝11kΩとすると，そのときの出力電流Iは次のようにな ります。 I ＝ (40V−5V)/6kΩ ≒ 3.2 [mA] 安定供給のために，I＜1.6mAとなるような出力電流にします。 ■ 5V監視，1.245V出力 図 2.8-2は，電圧フォロワ回路で，出力VO＝VSCとなります。 【例】 IOUTCの規格は，最大6mAです。VCC＝5Vの場合，R1は次のようになります。 R1 ≧ (5V−1.245V)/6mA ≒ 0.6 [kΩ] ＜注意事項＞ データシートの「応用回路例10. 基準電圧出力と電圧低下監視 (4) 5V監視，1.245V出力」に 記載した図の3ピンについている0.47µFのコンデンサはリップル低減用です。容量は，システム に応じて最適な値にしてください。 42 2.9 低電圧，過電圧検出 2.9 低電圧，過電圧検出 MB3771を使用した低電圧，過電圧の検出方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例11. 低電圧，過電圧検出(Vcc＝５V) （13ページ） 」 ■ 低電圧，過電圧検出 VCC VSL R2 × VSL = VSB R1 + R 2 R1 6 − Comp.B + R2 VSB 1.23V VSH R4 × VSH = VSC R4 + R3 VCC VCC 100k 3 R3 2 + Comp.C − 7 40k Comp.A + − R4 VSC 1.245V 図 2.9-1 低電圧，過電圧検出の等価回路 R1，R2でVSLの値を，R3，R4でVSHの値をそれぞれ設定します。 Comp.Cはヒステリシスをもたないため，VSHにヒステリシスは付きません。 Comp.A，Comp.Bの出力が共に“L”のとき，リセットは“H”を出力します。そ れは，VSL＜VCC＜VSHの範囲です。 Comp.Cは，VCCがVSH以上になると，3ピンのTrをONして，7ピンを約GNDまで低下 させ，Comp.Aの出力を反転させて，リセットを“L”にします。VSH以下のときは， 3ピンのTrはOFFとなるので，7ピンはオープンと同じです。したがって，VCC立上 り時，VSLの値を100kと40kで検出するVCC(Typ. 4.2V)より小さくする場合は，注意 が必要です。 43 2章 MB3771アプリケーション 2.10 リセット出力 リセット出力の時間設定の算出式とばらつきについて説明します。 ■ リセット出力 VCC ICT RESET − Comp.C + 1 CT V1 図 2.10-1 リセット内部等価回路 RESET 出力パルス幅TPOは，次式より求められます。 TPO =CT × V1 / ICT Typ.値（スレッショルド電圧：V1≒1.24V，CT充電電流：ICT≒12µA）を代入する と次式になります。 TPO [ms] ≒ 100 × CT [µF] 上式より，CTを一定とすれば，TPOのばらつきは充放電電流ICTとスレッショルド 電圧V1によって決定されます。充放電電流のばらつきは，主にIC内部の拡散抵抗R と基準電圧のばらつき，およびカレント・ミラーを構成するTrのhfeの誤差等に依 存します。 また，スレッショルド電圧のばらつきは，主に抵抗ばらつきと基準電圧ばらつ きに依存します。一般的にICの抵抗ばらつきは，Ta＝25℃で±20％∼30％，Ta＝40℃∼+85℃で±40％程度で，Trのhfeの相対誤差は約±10％です。MB3771の基準 電圧ばらつきは，Ta＝25℃で±1.6％，Ta＝-40℃∼+85℃で±3.2％程度です CTの値を一定とすると，TPOは次式のようになります。 TPO (min .) [ms] ≒ (100 ×0.5) × CT [µF] × ×CT [µF] TPO (max .) [ms] ≒ (100 1.5) ±20％のばらつきがあるCTを使用すると，TPOは次のようになります。 TPO (min .) [ms] ≒ (100 ×0.5) ×(CT × 0.8) [µF] × ×(CT ×1.2) [µF] TPO (max .) [ms] ≒ (100 1.5) 44 2.10 リセット出力 ＜注意事項＞ CTの値を小さくして設定時間を短くした場合，IC内部の遅延時間（約2µs）の影響が無視できな くなります。遅延時間の影響の無い領域に，CTの値を選んでご使用ください。 45 2章 MB3771アプリケーション 2.11 未使用端子の処理 MB3771の未使用端子の処理方法を，表 2.11-1に示します。 ■ 未使用端子の処理 表 2.11-1 MB3771の未使用端子の処理 端子名 CT端子 OPEN VSC端子 GND OUTC端子 OPEN VSB / RESIN 端子 46 未使用端子の処理 VCC VSA端子 OPEN RESET 端子 OPEN 2.12 MB3771のＱ＆Ａ集 2.12 MB3771のＱ＆Ａ集 MB3771のＱ＆Ａ集 MB3771のＱ＆Ａを以下に示します。 ■ MB3771のＱ＆Ａ集 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 MB3771に関するＱ＆Ａ VCC入力が無い状態で，VSB，VSC端子 A1 VSB，VSC端子は電源電圧とは無関係で，最大定格-0.3V∼+20V に電圧がかかる場合がある。ICは です。20Vまで印加しても，ICの故障・破壊は生じません。 故障しないのか? ただし，VSAについては，VCC＋0.3V以上の電圧や20V以上の 電圧を印加すると破壊の原因になります。 VCC入力が無い状態で，OUTC 端子に 電圧がかかる場合がある。ICは故 障しないのか? IRESETの規格は，20mA(max.)である が，突入電流により，一瞬20mA以 上の電流が流れる。ICは故障しな いのか? 出力シンク電流の定義がわからな い 。 推 奨 動 作 条 件 で は IRESET は 20mA(max.) と 規 定 さ れ て い る の に，電気的特性では，20mA(min.)， 40mA(Typ.)となっているのはなぜ か? また，IOUTCも推奨動作条件で は 6mA(max.), 電 気 的 特 性 で は 15mA(Typ.)となっているのはなぜ か? 入力電流IILBは，VSB端子に0Vが印加 されたときに，ICから流れ出す電 流だと思われるが，20nA(Typ.)流 れ込む規格になっているのはなぜ か? また，IILC も，50nA(Typ.)流 れ込む規格になっているのはなぜ か? VSAの出力遅延時間はどれくらいか? VCCが0.8V以下になると出力やICの 内部動作はどうなるのか? A2 特に規格は設けておりませんが，18Vまでは耐圧がありま す。 A3 瞬時では推奨動作条件の2倍程度の実力はあります。瞬時短 絡に対して，破壊等な生じません。 ただし，電流値や時定数の規格，保証はしていません。 A4 IRESETの電気的特性は，「 RESET 端子に1Vの電源をショート した場合，流れ込む電流値は，標準で40mAあります」とい う意味です。推奨動作条件は，定常的には，20mAまで流せ るという意味であり，それ以上流した場合には，信頼性， 特性上問題が生じます。 IOUTCについても同じです。 A5 流れ出しの規格です。次のようにお考えください。 記号 IILB IILC A6 A7 最小 -250 -500 標準 -20 -50 最大 − − 単位 nA nA VSBと同じ2µs(typ.)，10µs(max.)です。 VCCが3.5V以下になるとリセット“L”出力以外の動作は保 証していません。内部動作がどうなっているかもわかりま せん。リセット“L”出力は，VCCが1.2Vまでは保証してい ます。 VCCが1.2V以下では， RESET 端子はハイインピーダンス状態 となり，出力電圧は不定となります。ただし，下記の回路 図の実験においては，VCCが0.8V(Typ.)で， RESET 端子電圧 ≒VCCとなります（条件は下図のとおりです。データシート の「標準特性曲線 出力( RESET )電圧−電源電圧特性」を ご参照ください）。 RESET V * VSC GND VCC VCCL：図中の*部分が0.4VになったときのVCCの値。 47 2章 MB3771アプリケーション Q8 MB3771に関するＱ＆Ａ 電源電圧0Vの場合， RESET 端子は A8 電源電圧0Vの場合， RESET 端子は0V（高インピーダンス状 どのような状態になるのか? 態）です。VCC が0.8V 位(1.2mA max.) に上昇するまで， RESET 端子もVCCに合わせて上昇します（VCCが低すぎると， 内部TrがONしきれないため）。 Q9 RESET 端子の“L”出力レベルの規 格はどうなっているのか? A9 VOLRです。データシートの「標準特性曲線 出力( RESET ) 電圧−出力電流特性(VOLR−IRESET特性)」をご参照ください。 Q10 出力遅延時間tPDの測定方法はどう すればよいのか? また，実力値は どれくらいか? A10 Q11 データシートの「応用回路例6. 強 制リセット使用時」のtPOはどうな るのか? データシートの「応用回路例7. 非 反転リセット出力」のリセット出 力はどうなるのか? A11 データシートの「応用回路例6. 強制リセット使用時」を用 いて，6ピンをON/OFFさせることでリセット出力の遅れを測 定することができます。 実力値は，-50∼100％(1µs∼4µs)でばらつきます。 電源ON時と強制リセット時（VSB端子使用）は，共に同じ時 間のtPOが出力されます。 TPO [ms]＝CT [µs]×102 8ピンはデータシートの「基本動作説明」の動作と同じです。 3ピンは8ピンに対して，逆の出力をします。 Q12 A12 VRESET VCC (V) 4.2 4.3 10k Q13 Q14 Q15 48 1 8 2 7 3 6 4 5 「非反転リセット出力」を使用す るとき，遅れ時間はどうなるのか? MB3771とGNDが絶縁されている別電 源の監視は可能か? A13 Comp.Aの遅延時間に，Comp.Cの遅延時間が加わります。 A14 検出電圧はなぜ4.2Vに設定したの か? A15 MB3771は自身のGNDを基準にして，コンパレータ入力電位を 監視しています。GNDが共通でない電源の監視はできませ ん。 マイコンは，電源電圧5V±10％という推奨動作条件が多く， 4.5Vでリセットが出力されてはならないため，VSAHの上限値 は4.5V以下となります。これに合わせたマージン設定と， マイコン自体が4.2V程度の実力はあるだろうという推定の 元に値を設定しました。外付け抵抗で，システムに合わせ た設定を行ってください。 2.12 MB3771のＱ＆Ａ集 Q16 MB3771に関するＱ＆Ａ IC単体では正常動作するのに，シ A16 1) システム側のリセット端子のインピーダンスが小さい ため，電流を引っ張り過ぎている可能性があります(デー ステムに組み込むと RESET 端子が “L”のまま（または不安定）になっ タシートの「標準特性曲線 出力( RESET )電圧−出力電 てしまう。考えられる原因とその 流特性(VOLH−IOH特性)」をご参照ください)。 対策はどうすればよいのか? この場合は， RESET 端子を抵抗でプルアップすること で対処できます。抵抗値はリセット出力トランジスタの 電流能力により決まります。20mA(max.)を越えないよう な抵抗とします。 2) 1)の他，マイコン等の発生する電源ノイズの影響で， 誤動作が生じている可能性が考えられます。 この場合は，ノイズによる瞬時電圧低下対策として，ディ レイド・トリガ方式とする方法や本ICの電源端子間にバ イパスコンデンサ(0.1µF程度)を挿入する対策が考えられ ます。 Q17 VSAにVCC以上の電圧を印加するとど うなるのか? Q17 VSA端子はVCCを抵抗で分圧しています。抵抗部分にVCC以上 の電圧が印加されると，接合分離が損なわれて，VCCに向かっ て順方向の電流が流れます。ICの故障の原因となりますの で，注意してください。 VCC VCC+xV Al N+ N P P P Iso N Iso P Sub N GND 49 2章 MB3771アプリケーション 2.13 MB3771の入出力部等価回路 MB3771の入出力部等価回路 MB3771の入出力部の等価回路図を以下に示します。 ■ MB3771の入出力部等価回路 ＜CT端子＞ ＜VSC端子＞ VCC VCC 2 1 ＜OUTC端子＞ ＜ VSB / RESIN 端子＞ VCC 3 6 ＜VSA端子＞ ＜ RESET ＞ VCC VCC 8 7 (注意) 電流記号で表わしている回路は，下図のようにPNPトランジスタを使用したカレントミラー方式の定電 流回路となっています。 50 3 章 MB3773 MB3773アプリケーション アプリケーション この章では，MB3773のアプリケーションについて説明します。 3.1 外部微調整型の算出式 3.2 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 3.3 時間設定の算出式とばらつき 3.4 CK入力回路部の構成 3.5 ウォッチドッグタイマの動作原理 3.6 ウォッチドッグタイマの停止方法 3.7 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[1] 3.8 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[2] 3.9 コンパレータとラッチの働き 3.10 ウォッチドッグタイマのリセット時の電源低下 3.11 未使用端子の処理 3.12 MB3773のＱ＆Ａ集 3.13 MB3773の入出力部等価回路 51 3章 MB3773アプリケーション 3.1 外部微調整型の算出式 VSAの検出電圧は，外部から調整することができます。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例2. 5V電源電圧監視（外部微調整型） （12ページ） 」 ■ 外部微調整型の算出式 VCC VCC R1 97k − 7 + 40k R2 Comp.S 1.24V 図 3.1-1 外部微調整型の等価回路図 図 3.1-1において，97kΩの抵抗と外付け抵抗R1の合成抵抗をRA，40kΩの抵抗と 外付け抵抗R2の合成抵抗をRBとします。 RA ＝ R1×97kΩ / (R1＋97kΩ) RB ＝ R2×40kΩ / (R2＋40kΩ) [Ω] [Ω] 検出電圧の算出式は，次のようになります。 検出電圧VSL = RA＋RB × VS [V] RB （VCC下降時） RA＋RB × （VS＋VHYS）[V] RB （VCC上昇時） 検出電圧VSH = ただし，コンパレータSのスレッショルドレベルをVS(=1.23V Typ.)，ヒステリ シス幅をYHSY(=28mV Typ.)とします。 ここで，R1<<97k，R2<<40k となるようなR1，R2を選ぶと，検出電圧の算出式は 次のようになります。 検出電圧VSL≒ R1＋R2 × VS [V] R2 （VCC下降時） 検出電圧VSH≒ R1＋R2 × （VS＋VHYS）[V] R2 （VCC上昇時） ＜注意事項＞ MB3773の電源電圧の最小値は3.5Vです。したがって，検出電圧は3.5Vより高い値を設定してく ださい。また，R1，R2のどちらか一方だけで外部調整する方法は，検出電圧の精度が悪くなるな るため，推奨致しません。 52 3.2 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 3.2 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 MB3773を使用したディレイド・トリガによる電源電圧の監視方法について説明し ます。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例7. ディレイド・トリガによる電源電圧 監視（17ページ） 」 ■ ディレイド・トリガによる電源電圧監視 VCC 97k − Comp.S + 7 C1 40k 1.245V 図 3.2-1 ディレイド・トリガによる電源電圧監視の等価回路 (V) P VCC PI 図 3.2-2 7ピンの電圧レベルの変化 VCCが5V→4Vに変化したとき，容量Cに蓄積された電荷の一部が40kΩ抵抗を通っ てGNDに放電されます（図 3.2-1参照） 。 このとき，7ピンの電圧レベルの変化は，図 3.2-2のようになります。検出時間 TPIは次式で求められます。 TPI [ sµ]≒ 5 ×10−2 × C1 [pF] 【例】 C1=1000ｐFのとき，TPI＝50µs 53 3章 MB3773アプリケーション 参考： 検出時間TPIの実測データをに示します。なお，ここに示した値は参考値です。 保証するものではありません。 140 Ta= 25˚C 120 100 TPI [µs] 80 60 40 20 0 1000 2000 3000 C1[pF] 図 3.2-3 検出時間TPIの実測データ（参考値） 54 3.3 時間設定の算出式とばらつき 3.3 時間設定の算出式とばらつき 電源立上り時リセットホールド時間(TPR)，ウォッチドッグタイマ監視時間(TWD)， およびウォッチドッグタイマのリセット時間(TWR)の算出式とばらつきについて説明 します。 ■ 時間設定の算出式とばらつき VCC VCC ICTU RESET ICTUW − ICTD Comp.O + 1 CT 0.4 or 1.4V 図 3.3-1 リセット内部等価回路 TPR，TWD，TWRは，次式より求められます。 TPR =CT × V1 / ICTU TWD =CT ×(V1 − V 2) / ICTD TWR =CT ×(V1 − V 2) / ICTUW それぞれ表 3.3-1のTyp.値を代入すると次式になります。 TPR [ms] ≒ 1000 × CT [µF] TWD [ms] ≒ 100 ×CT [µF] TWR [ms] ≒ 20 ×CT [µF] 表 3.3-1 Typ.値 項目 立上りスレッショルド電圧 立下りスレッショルド電圧 パワーオンリセット充電電流 ウォッチドッグタイマ放電電流 ウォッチドッグタイマ充電電流 Typ.値 V1＝1.4V V2＝0.4V ICTU＝1.2µΑ ICTD＝10µΑ ICTUW＝50µΑ 上式より，CTを一定とすれば，TPR，TWD，TWRのばらつきは充放電電流ICTU,ICTD,ICTUW およびスレッショルド電圧V1，V2によって決定されます。充放電電流のばらつき は，主にIC内部の拡散抵抗Rと基準電圧のばらつき，およびカレント・ミラーを構 成するTrのhfeの誤差等に依存します。 また，スレッショルド電圧のばらつきは，主に抵抗ばらつきと基準電圧ばらつ きに依存します。 55 3章 MB3773アプリケーション 一般的にICの抵抗ばらつきは，Ta＝25℃で±20％∼30％，Ta＝-40℃∼+85℃で ±40％程度で，Trのhfeの相対誤差は約±10％です。MB3773の基準電圧ばらつきは， Ta＝25℃で±1.5％，Ta＝-40℃∼+85℃で±2.5％程度です ±20％のばらつきがあるCTを使用すると，TPRは次のようになります。 TPR (min .) [ms] ≒ (1000 ×0.5) ×(CT × 0.8) [µF] TPR (max .) [ms] ≒ (1000 1.5) × ×(CT ×1.2) [µF] なお，TWD，TWRについても，同様に計算されます。 ＜注意事項＞ CTの値を小さくして設定時間を短くした場合，IC内部の遅延時間（約2µs）の影響が無視でき なくなります。遅延時間の影響の無い領域に，CTの値を選んでご使用ください。 56 3.4 CK入力回路部の構成 3.4 CK入力回路部の構成 CK入力回路部の構成 MB3773のCK入力回路部の構成を以下に示します。 ■ CK入力回路部の構成 図 3.4-1にCK信号入力部の立下りエッジ検出等価回路を示します。この回路は， CKの立下りを検出して，そのパルスを伝達します。 CK入力パルス幅TCKWの規格値は，3µs以上としています。 3 C − + A B VSB 1.23V 図 3.4-1 CK信号入力部の立下りエッジ検出等価回路 CKW CK A B C 図 3.4-2 CK信号入力部の立下りエッジ検出等価回路(各部の波形) 57 3章 MB3773アプリケーション 3.5 ウォッチドッグタイマの動作原理 MB3773のウォッチドッグタイマの動作原理を示します。 ■ ウォッチドッグタイマの動作原理 図 3.5-1に，ウォッチドッグタイマの等価回路を示します。 VCC CK 3 a ICTUW F.F b VCC c R Q S Q 5 × ICTD 8 RESET ICTUW d − e + 1 ICTD CT f Comp.O h 0.4 or 1.4V − + 1.4V g + − 0.4V 図 3.5-1 ウォッチドッグタイマの等価回路 ウォッチドッグタイマの動作は，次のようになります。 1) クロック入力パルスが“H”→“L”になると，c点（F.FのQ出力）が“L” →“Hになり，上側のスイッチはON，した側のスイッチはOFFします。こ のとき，ICTUWが流れ，CTを充電します。 2) e点の電圧（CTの電圧）が1.4V以上になると，f点が“L”になり，下側ス イッチがON，上側スイッチがOFFします。このとき，ICTDによりCTは充電 します。 3) 一定期間クロックパルスが入らずに，CTが放電し続けてe点の電圧が0.4V 以下になると，e点が“L”になり，CTは充電に切り替わります。また， そのときComp.Cは“H”を出力（h点）してTrをONさせ， RESET は“L”と なります。 4) 充電電流ICTUWにより，e点の電圧が1.4V以上になるとh点は“L”となり， リセットが解除されます。 ウォッチドッグタイマのタイミングチャートを図 3.5-2に示します。 58 3.5 ウォッチドッグタイマの動作原理 a b c d e 1 2 1 2 1 4 3 f g h WD WR 図 3.5-2 ウォッチドッグタイマのタイミングチャート 59 3章 MB3773アプリケーション 3.6 ウォッチドッグタイマの停止方法 MB3773のウォッチドッグタイマの停止方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例8. ウォッチドッグタイマ停止方法 （17∼19ページ） 」 ■ ウォッチドッグタイマの停止方法 VCC (5V) VCC 1 8 RESET 2 7 RESET 3 6 4 5 a CK IC GND IB d R2 CT HALT c R1 b e R1=1MΩ R2=1kΩ 図 3.6-1 ウォッチドッグタイマの停止方法（NPNトランジスタ使用） 図 3.6-1において，ロジック系HALT出力が“H”のとき，ウォッチドッグタイマ 動作が停止します。 a点：VREF≒1.24V，b点：ロジック出力≒5Vとすると，b点が5VのときTrはONし， 充電電流ICが流れます。 e点(CTレベル)は，充電電流ICより上昇します。（IC >> ICTD≒10µAを前提としま す） 。e点の上昇によりd点も上昇し，TrのVCEが飽和する点で上昇は止まります。 VCE≒0.1Vとすると，a点の電圧≒1.24Vにより，d点の電圧は次のようになりま す。 d点の電圧＝a点の電圧−VCE＝1.4V そのとき，ICは止まり，R2の電圧降下のなくなります。 通常の動作では，マイコンからのクロックが途絶えるとe点の電圧レベルが徐々 に下がり，e≦0.4Vとなったときに，リセットを出力します。HALT=“H”のとき， e点の電圧≒1.14Vに保たれるため，ウォッチドッグタイマ動作は停止します。 60 3.7 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[1] 3.7 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[1] ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[1] データシートに記載したウォッチドッグタイマの停止回路例（a∼d図）は，シス テムの違いに応じて選択します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例8. ウォッチドッグタイマ停止方法 （17∼19ページ） 」 ■ ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[1] ○ データシート掲載の回路例（a図,ｂ図）に関して a図,ｂ図は，電源立上げおよび瞬低により，パワーオンリセットがかかって いる間は，ウォッチドッグタイマを動作状態にしてください。 a図,ｂ図は，「パワーオンリセット時は，HALTからウォッチドッグタイマ停 止信号を出力しない」というシステム条件下でのみ使用可能な回路例です。こ れは，パワーオンリセット時にHALTからウォッチドッグタイマ停止信号を入力 すると，CT端子レベルがリセット解除電圧（1.4V）に到達するまえにVREF（1.24V） 以下のレベルに保持されてしまい，リセットが解除されない状態になるためで す。（詳細は，｢3.8 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[2]｣をご参照 ください。 ） ○ データシート掲載の回路例（c図,d図）に関して c図,d図は，2入力NANDを追加するとにより，a図,ｂ図の条件を考慮しなくて も使用できる回路例です。 c図は，パワーオンリセット時にHALTからウォッチドッグタイマ停止信号“H” レベルが出力された場合でも，NANDのもう一方の端子にはパワーオンリセット が終了するまで“L”レベルが入力され続け，TrをOFFします。このため，パワー オンリセット終了以前に，CT端子がVREF以下のレベルに保持されることはあり ません。パワーオンリセットとウォッチドッグタイマのタイミング条件を気に せずに使用することができます。 61 3章 MB3773アプリケーション 3.8 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[2] ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[2] ウォッチドッグタイマを停止させて電圧監視だけをしたい場合は，データシート に記載したウォッチドッグタイマの停止回路例（a∼d図）を使用します。 ・ 関連データシート項目： 「応用回路例8. ウォッチドッグタイマ停止方法 （17∼19ページ） 」 ■ ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[2] データシート掲載の回路例（a図,ｂ図）では，Trを使用しなくても図 3.8-1の ような回路で動作するようにみえますが，この回路はスイッチの制御なしには正 常な電圧検出はできません。 VCC MB3773 8 1 RESET 7 6 5 R2=1k CT SW. 図 3.8-1 電圧検出できない回路例 ○ ○ 図 3.8-1の回路を使用した場合の現象 1) スイッチがON状態でVCCを立上げた場合， RESET は“L”のまま立上りませ ん。 2) 電源5V時，スイッチをONさせるとウォッチドッグタイマは停止します。 その状態でVCCが低下すると， RESET は“L”を出力しますが，再びVCCが復 帰しても RESET は“L”のまま立上りません。 図 3.8-1の回路を使用した場合の現象が起こる原因 これらの現象は，以下の原因により起こります。 62 1) 図 3.8-2に実際の回路図を示します。1ピンのIC内部に抵抗rがあり，1ピ ン内部のTrがONすると，外付け抵抗R2と1ピン内部抵抗rとで基準電圧（≒ 1.24V）を分圧した値がCT端子に表われます（あるサンプルでは，0.8Vで した）。8ピンは，a点電圧が1.4V以上にならないと“H”を出力しないた め，TrがONしている間は“L”のまま立上りません。 2) 図 3.8-3にスイッチON状態でVCCが低下したときの内部動作のタイミング を示します。1ピン内部のTrは，通常VCC がVSL 以下でON，VSH 以上でOFFし ますが，1ピン電圧（CT端子電圧）が0.25V以下にならないとフリップフ ロップのリセット入力が行われません。このため，VCCがVSH以上になって も1ピン内部TrはON状態を続けます。 （スイッチON状態でVCCが低下したと きの動作タイミングの詳細については，「3.9 コンパレータとラッチの 働き」をご参照ください。 ） 3.8 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[2] 3) 1)，2)のことから，図 3.8-1の回路を使用する場合には，スイッチの制 御が必要です。VCCがVSL以下でOFF，VSH以上でONになるようにしてくださ い。 VCC VCC 8 RESET a r Comp.R f + F.F c R h Tr 0.4 or 1.4V g 0.25V e Comp.O + − d − e Q f 1 R2 6 1.24V S CT 図 3.8-2 実際の回路 VSL VCC VSH c d L e L f Vref g h 図 3.8-3 スイッチON状態でVCCが低下したときの内部動作 63 3章 MB3773アプリケーション 3.9 コンパレータとラッチの働き コンパレータ（Comp.）とラッチの働きを示します。 ■ コンパレータとラッチの働き 図 3.9-1にコンパレータとラッチの動作タイミングを示します（回路図につい ては，図 3.8-2を参照してください） 。 b 1 (Set) c d (Reset) e (Q) f 2 3 g ck PR PR h 図 3.9-1 コンパレータとラッチの動作タイミング 64 1) 電源電圧が低下するとCTの放電が始まります。 2) CT電圧が内部Comp.のVTH（≒0.25V）より低下するとラッチが反転します。 3) 2)により，CTは充電に切り替わります（図 3.9-1のような瞬低の場合）。 4) Comp.Rとラッチの働きは，CTが十分に放電を終えないうちにVCCが復帰し ても，CTレベルがいったんVTH（≒0.25V）に到達するまで放電を継続させ ることです。この働きにより，電源瞬低時でも所要のtPR時間を保つこと ができます。 3.10 ウォッチドッグタイマのリセット時の電源低下 3.10 ウォッチドッグタイマのリセット時の電源低下 ウォッチドッグタイマのリセットがかかっている間に電源が低下すると，リセッ ト出力のホールド時間は，下図のようになります。 ■ ウォッチドッグタイマのリセット時の電源低下 Vcc CK CT PR Reset 65 3章 MB3773アプリケーション 3.11 未使用端子の処理 MB3773の未使用端子の処理方法を，表 3.11-1に示します。 ■ 未使用端子の処理 表 3.11-1 MB3773の未使用端子の処理 端子名 66 未使用端子の処理 CT端子 OPEN RESET端子 OPEN CK端子 OPEN VREF端子 OPEN VS端子 OPEN RESET 端子 OPEN 3.12 MB3773のＱ＆Ａ集 3.12 MB3773のＱ＆Ａ集 MB3773のＱ＆Ａ集 MB3773のＱ＆Ａを以下に示します。 ■ MB3773のＱ＆Ａ集 Q1 Q2 MB3773に関するＱ＆Ａ 電源電流ICCは「ウォッチドッグタイ A1 バイポーラICのため，ウォッチドッグタイマ動作中のときと マ動作中」という測定条件が，動作 ほとんど変わりません。 中でなければどのくらいか? CK入力パルス幅TCKWと入力周期TCKは どこを指すのか? A2 下図のとおりです。 CKW CKW CK Q3 CKが3µs以下になったときの動作は どうなるのか? A3 Q4 CT端子，VREF端子をVCC端子にシュー トしてよいのか? A4 Q5 VS端子（7ピン）を，プルアップし て電圧低下検出をさせないようにし た場合，電源が何VまでRESET端子（2 ピン）の“L”レベルは保証される のか? リセット保証の最小電源電圧は 1.2V(max.)とあるが，最小1.2Vまで 設定できると考えてよいのか? A5 Q6 Q7 外付け抵抗にて検出電圧を調整する 場合に関して 1) 計算式のVREFは1.24V固定でよい のか? 2) ばらつきの原因は何か? 温度 特性のグラフをみてもそれ程変化 するようにはみえない。 3) 外付け抵抗に金属皮膜抵抗（± 1％程度）を用いて検出電圧を最 小4.5V，最大4.7V以内に抑えるこ とは可能か? A6 A7 CK パルス発生器がクロックスピードに追従できなくなります。 つまり，幅3µs以下のクロック信号は無視されます。 規格では「CK入力パルス幅」として，最小3µsを規定してい ますが，実力的には幅1µs以上はクロックに対してパルスを 発生します。 CT端子，VREF端子の最大定格は特に規定していませんが，VCC 電圧をかけてICがただちに破壊されることはありません。た だし，連続使用すると特性劣化に可能性がありますので，推 奨できません。 CT端子はVREF電圧以下にし，VREF端子には電圧をかけないでく ださい。 3.5Vまでです。電源電圧が3.5V以下になると内部のコンパ レータの正常動作は保証されません。したがって，検出電圧 も3.5Vより高く設定してください。 リセット保証の最小電源電圧1.2V(max.)の規格とは異なりま す。 検出電圧は3.5Vより高く設定してください。 リセット出力部のみ，電源電圧が1.2Vまで下がっても“L” レベルは保証されます。そのとき，内部基準電圧は1.24Vを 保っておらず，コンパレータも正常動作しておりません。し たがって，電圧検出はできません。 1) 1.215V∼1.275Vまでばらつきます。 2) 基準電圧のばらつきは，IC内部の拡散抵抗のばらつきや カレントミラーを構成するTrのhfeの相対誤差等，実際の 回路のデバイスパラメータや回路構成の影響に依存しま す。MB3773の基準電圧回路はバンドギャップリファレンス 方式で構成していますので，実力的にはデータシートに記 載した「標準特性曲線」のようにあまり変化はみられませ ん。ただし，出荷試験において，温度試験は実施していま せんので，マージンを多くとっています。 3) 抵抗のばらつきが無いとした場合のみ，VSL，VSHのばら つきは現行規格の許容範囲と同等程度に収まると考えま す。 67 3章 MB3773アプリケーション Q8 MB3773に関するＱ＆Ａ リセット端子出力電流10µAのばら A8 電流ばらつきは±50％程度の見込みです。 つき程度と原因は? リセット端子の内部プルアップ回路は，PNPトランジスタを 使用したカレントミラー方式の定電流回路です。 電流のばらつき要因には，抵抗Rの相対誤差，抵抗Rの上端 電位の誤差，PNPトランジスタ電流の誤差等があり，合わせ -50∼100％程度（参考値：5µA∼20µA）です。 VCC 10µA 8 (2) R Q9 68 IC単体では正常動作するのに，シ ステムに組み込むとリセット端子 が“L”のまま（または不安定）に なってしまう。考えられる原因と その対策はどうすればよいのか? A9 1) システム側のリセット端子のインピーダンスが小さい ため，電流を引っ張り過ぎている可能性があります(デー タシートの「標準特性曲線 ハイレベル出力電圧−ハイ レベル出力電流特性」をご参照ください)。 この場合は，リセット端子を抵抗でプルアップするこ とで対処できます。抵抗値はリセット出力トランジスタ の電流能力により決まります。20mA(max.)を越えないよ うな抵抗とします。 2) 1)の他，マイコン等の発生する電源ノイズの影響で， 誤動作が生じている可能性が考えられます。 この場合は，ノイズによる瞬時電圧低下対策として， ディレイド・トリガ方式とする方法や本ICの電源端子間 にバイパスコンデンサ(0.1µF程度)を挿入する対策が考え られます。 3.13 MB3773の入出力部等価回路 3.13 MB3773の入出力部等価回路 MB3773の入出力部等価回路 MB3773の入出力部の等価回路図を以下に示します。 ■ MB3773の入出力部等価回路 ＜CT端子＞ ＜CK端子＞ VCC VCC 3 1 ＜VREF端子＞ ＜VS端子＞ VCC VCC 6 7 ＜RESET， RESET 端子＞ VCC 8 (2 ) (注意) 電流記号で表わしている回路は，下図のようにPNPトランジスタを使用したカレントミラー方式の定電 流回路となっています。 69 3章 MB3773アプリケーション 70 4 章 MB3790 MB3790アプリケーション アプリケーション この章では，MB3790のアプリケーションについて説明します。 4.1 電池交換時にアラームを出力させる方法 4.2 アナログスイッチ 4.3 電源電圧検出レベルの微調整方法 4.4 CT端子に接続する容量 4.5 電源電圧検出レベル設定時間の調整方法 4.6 一次電池の消費電流（IBATA，IBATB） 4.7 リセットパルス幅(tPO)の算出式 4.8 一次電池から二次電池への充電 4.9 電池のドロップが大きい原因 4.10 入力パルス幅(tPI)が5µs未満時の動作 4.11 バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する方法) 4.12 二次電池を3V以上充電する方法 4.13 容量の大きさと出力遅延時間の関係 4.14 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続するときの注意点 4.15 未使用端子の処理 4.16 MB3790のＱ＆Ａ集 4.17 MB3780AとMB3790の比較 71 4章 MB3790アプリケーション 4.1 電池交換時にアラームを出力させる方法 MB3790を使用して電池交換時にアラームを出力させる方法について説明します。 ■ 電池交換時にアラームを出力させる方法 VOUT VIN IBAT VBAT1 VBATL2 VBAT1 2.37V R 図 4.1-1 等価回路図（電池交換時のアラーム出力） 電池交換等で，VBAT1端子が開放状態になるとアラーム出力が不定となります。 開放状態のときに電池のレベル低下時と同様にアラームを出力させるためには， VBAT1端子に電池と並列に抵抗Rをプルダウンさせる方法があります。そのとき のR値は，電池の消費電流の増加を抑えるために，大きくする方が望ましくな ります。その最大値の考え方を次に示します。 ○ VIN＝5V時 VBAT1端子から流れ出す電流IBAT1の規格値は，VBAT1＝3V時，Ta=25℃で最大100nA です（データシート上のIBATのことです。温度が上昇すると，増加していく特 性を持ちます）。 VBAT1＝0V時，VBAT1＝端子から流れ出す電流をIBAT1とすると（規格はありませ ん），図 4.1-1のように外付け抵抗RをVBAT1に接続した場合，RはIBAT1’によるRの 電圧上昇分がVBAT2（＝2.37V）を越えないような値にする必要があります。 R×IBAT＜VBATL2 R＜IBAT／IBAT1’ ここで，IBAT1’＝100nA程度だった場合には，次のようになります。 R＜2.37V／100×10-9A R＜23.7MΩ 最大抵抗値は，Ta＝25℃で10MΩ以下と考えます（保証値ではなく，参考値です） 。 ○ VIN＝0V時 コンパレータが動作しないため，アラームは出力されません。 72 4.2 アナログスイッチ 4.2 アナログスイッチ アナログスイッチについて説明します。 ■ アナログスイッチ VOUT R 100Ω 0.3V IBAT VBAT1 VBAT1 VBAT2 VBAT2 3V 図 4.2-1 等価回路図（一次電池と二次電池） RSW VSW Ω 図 4.2-2 アナログスイッチ1の等価回路図 ○ 一次電池と二次電池を併用する場合（CONTROL端子＝“H”） 二次電池から一次電池へ電流が流れ込まないように，アナログスイッチはOFF にしてください。 ○ 一次電池のみ使用する場合（CONTROL端子＝“L” ） 1) 2) 図 4.2-1では，アナログスイッチとダイオードを並列接続することによ り，入出力間電圧差の特性を良よくしています（つまり，SBDはIC内部で の電圧降下をなるべく小さくするためにあります） 。 - アナログスイッチの経路：10kΩ抵抗（ON時） - ダイオード経路：0.3V＋100Ω抵抗 図 4.2-2に，アナログスイッチ1がONしたときの等価回路を示します。バッ テリ1入力電流IBATが微少で，アナログスイッチ1のON抵抗RSWによる電圧 降下が0.3V以下のとき，IBATはずべてアナログスイッチを流れます。IBAT が増えて，RSWの電圧降下が0.3V以上になるとダイオード側にも流れ始め， 次式を維持するように分流します。 RSWの電圧降下＝100Ω抵抗の電圧降下＋0.3V 73 4章 MB3790アプリケーション 74 3) 規格に「バッテリ1出力電圧差 DVB1」という項目があります。IBAT＝10µA と微少電流のときは，SBDはOFFしており，10 µA×10 kΩ＝0.1Vの電位差 がVOUT 端子−VBAT1 端子間に現れます。IBAT ＝100µAなると，その電流はア ナログスイッチ1側に約30µA，SBD＋100Ω側に約70µAと分流され，VOUT端 子−VBAT1端子間電圧差は約0.3Vとなります。この場合，電流が100倍になっ ても電圧差は，3倍ですんでいることになります。 4) VBAT2端子はオープンにしてください。 4.3 電源電圧検出レベルの微調整方法 4.3 電源電圧検出レベルの微調整方法 電源電圧検出レベルの微調整方法について説明します。 ■ 電源電圧検出レベルの微調整方法 VIN R1 590k R2 240k − + VREF 1.24V 図 4.3-1 等価回路図（電源電圧検出レベルの微調整） 図 4.3-1において，590kΩの抵抗と外付け抵抗R1の合成抵抗をRA，240kΩの抵抗 と外付け抵抗R2の合成抵抗をRBとします。 RA ＝ R1×590kΩ / (R1＋590kΩ) RB ＝ R2×240kΩ / (R2＋240kΩ) [Ω] [Ω] 検出電圧の算出式は，次のようになります。 検出電圧VINL ＝ (RA＋RB) / RB×(VREF−ΔV) 検出電圧VINH ＝ (RA＋RB) / RB×VREF [V] [V] （VCC下降時） （VCC上昇時） ただし，コンパレータのスレッショルドレベルをVREF(≒1.24V Typ.)，ヒステリ シス幅をΔV(=29mV Typ.)とします。[ΔV＝DVIN×240/(590＋240)] ここで，R1<<590k，R2<<240kとなるようなR1，R2を選ぶと，検出電圧の算出式は 次のようになります。 検出電圧VINL ≒ (R1＋R2) / R2 × (VREF−ΔV) 検出電圧VINH ≒ (R1＋R2) / R2 × VREF [V] [V] （VCC下降時） （VCC上昇時） ＜注意事項＞ MB3790の入力電圧の最小値は4.0Vです。したがって，検出電圧は4.0Vより高い値を設定してく ださい。 75 4章 MB3790アプリケーション 4.4 CT端子に接続する容量 CT端子に接続する容量は，リークが小さいものをご使用ください。容量のリーク が大きいと，CT端子がVth(=3V)を超えず，リセットが解除されない場合があります。 ■ CT端子に接続する容量 CT端子への充電電流は，3µA程度です。電解コンデンサ等，漏れ電流の大きいコ ンデンサを使用すると，tPOが長くなったり，CT端子の充電がされなかったりしま すので，リークが小さい容量をご使用ください。 参考データとして，CT端子電圧のスレッショルドVthを図 4.4-1に，漏れ電流とCT 端子電圧の関係を図 4.4-2に示します（いずれもサンプル1個の実測値です）。 図 4.4-1はCT端子がVth（このサンプルの場合は3.28V）を超えないとリセットが 解除されないことを示し，図 4.4-2はCT端子から3µA程度の電流を引くとCT端子電 圧は低下し，コンデンサに充電されないことを示します。 RESET (V) MARKER ( 3.5800V . . 0000V ) 5.000 .5000 /div MB3790 VIN VCT 0 5V 5V CTL GND .0000 .0000 .5000/div VCT 5.000 (V) 図 4.4-1 CT端子電圧のスレッショルドVth VCT (V) MARKER ( -2.748µA . 3.0649 . ) 5.000 .5000 /div MB3790 VIN ICT 0 3µA 5V CTL GND .0000 .0000 ICT .5000/div -5.000 (µA) 図 4.4-2 漏れ電流とCT端子電圧の関係 76 VCT 4.5 電源電圧検出レベル設定時間の調整方法 4.5 電源電圧検出レベル設定時間の調整方法 電源電圧検出レベル設定時間の調整方法について説明します。 ・ 関連データシート項目： 「アプリケーション3. 電源電圧検出レベル設定時間 の調整方法（16ページ） 」 ■ 電源電圧検出レベル設定時間の調整方法 VCC C Comp. 590k − 240k Vref 1.25V VSENSE + 図 4.5-1 等価回路図（電源電圧検出レベル設定時間の調整方法） VSENSE (V) PI VIN VS5 Vref VS4 PI 図 4.5-2 VSEMSE端子の電圧レベルの変化 VINが5V→4Vに変化したとき，容量Cに蓄積された電荷の一部が，240kΩ抵抗を通っ てGNDに放電されます（図 4.5-1参照） 。 このとき，VSEMSE電圧レベルの変化は，図 4.5-2のようになります。検出電圧tPI は，次式で求められます。VINが5VのときのVSEMSE端子電圧をVS5，VINが4Vのときの VSEMSE端子電圧をVS4とすると，次のようになります。 (Vref −VS4) =(VS5 −VS4) × e − tPI / CR 入力パルス幅tPIは，次のようになります。 tPI =C − ×R × ln (Vref − VS4) (VS5 − VS4) =2.8 ×105 × C tPI[µs] ≒ 0.28×C [pF] 【例】 C=1000pFのとき，tPI≒280µs 77 4章 MB3790アプリケーション ＜注意事項＞ 1) 2) 78 上述の式は，VINの波形によって変わります。 一般に抵抗の絶対誤差は±30％，相対誤差は±2％程度です。 実際のtPIは実験確認の上，ご検討ください。 4.6 一次電池の消費電流（IBATA，IBATB） 4.6 一次電池の消費電流（ 一次電池の消費電流（IBATA，IBATB） データシートに記載されている電気的特性の中に，「バッテリ1入力電流IBATA， IBATB」という項目があります。その定義について説明します。 ■ 一次電池の消費電流（IBATA，IBATB） IBATA： 下図に示す回路において，VIN＝0V時に一次電池から入り込む電流値です。つ まり，バックアップ時のIC自体の消費電流のことです。 コンパレータの入力バイアス電流が主な要因となります。電流は，ICへの流 れ込みとなり，最大500nAと規定しています。 MB3790 VIN VOUT 0V OFF CTL VREF GND IBATA 3V IBATB： 下図に示す回路において，バッテリ1から入り込む電流値です。 コンパレータの入力バイアス電流の他，SBDの漏れ電流が発生し，IBAT端子か らの流れ出し要因となります。規格では流れ込みが最大500nA，流れ出しが最 大100nAと規定しています。 MB3790 VIN VOUT 5V ON CTL VREF GND IBATA 3V ＜注意事項＞ VBAT1にリチウム一次電池を使用する場合は，電池への逆流電流に十分ご注意願います。 参考： 上記規格（IBATA，IBATB）は，VOUT端子に負荷が無い場合にIC内で消費する電流 を規定しています。負荷を付けてVOUT の出力電流を発生させた場合は，IBAT も 増加します。 79 4章 MB3790アプリケーション 4.7 リセットパルス幅(t リセットパルス幅(tPO)の算出式 リセットパルス幅（tPO）の算出式について説明します。 ■ リセットパルス幅（tPO）の算出式 VCC 3µA C − Comp. + Vth 3V 図 4.7-1 等価回路図[リセットパルス幅（tPO）の算出式] VOUTがVINH以上になると，CT端子に接続したコンデンサに3µAの定電流源が充電を 始めます。コンパレータのスレッショルド電圧Vthまで充電するとリセットが解除 されます。（図 4.7-1参照） CT端子が3Vまで充電する時間が，リセットパルス幅tPOです。次式で求められま す。 I ×tPO =CT × Vth tPO [ms] = Vth × CT I Typ.値として，Vth≒3V，I≒3µAを代入すると次式のようになります。 tPO [ms] ≒ 10-3×CT [pF] 【例】 CT=1000pFのとき，tPO≒1ms ＜注意事項＞ データシートに記載されているtPOの規格値50％∼200％は，外付け容量CTのばらつきは考慮し ていません。 80 4.8 一次電池から二次電池への充電 4.8 一次電池から二次電池への充電 ここでは，二次電池が0V時，二次電池へ一次電池から充電されて，一次電池が減 少するかどうかについて検討します。 ■ 一次電池から二次電池への充電 VINがOPEN時，放電状態の二次電池を接続すると，一次電池から二次電池へ電流 が流れ込みます（図 4.8-1参照）。 VOUT R 100Ω SBD 0.3V VBAT1 VBAT2 VBAT1 IBAT VBAT2 図 4.8-1 アナログスイッチ（一次電池から二次電池への充電） 一次電池から二次電池への充電時のデータを図 4.8-2に示します。 IBAT1 (µA) MARKER ( . 0000V . 357.9µA . ) 500.0 MB3790 50.00 /div VBAT2 CTL VBAT1 .0000 .0000 VBAT2 .5000/div GND 0 3V 5.000 (V) 図 4.8-2 一次電池から二次電池への充電時のデータ 一次電池が3V，二次電池が0Vのとき，一次電池からの電流が二次電池へ流れ込 みます。VBAT1＝3V，VBAT2＝0Vのとき，VBAT1とVBAT2の間には，100Ω抵抗とアナログ スイッチ（スイッチ抵抗を10kΩとします）があるため，その電流は次のようにな ります。 IBAT1 ≒ 3V ≒ 300µA 10k Ω +100Ω 81 4章 MB3790アプリケーション 図 4.8-2は，実測データです（実測サンプルでは357µAでした） 。 この放電は，二次電池が一次電池とほぼ同じ電圧になるまで止まりません。最 終的に半分になります（一次電池の電圧＋0.3V≒二次電池の電圧となると止まり ます） 。放電が止まるまでの時間は，一次電池の容量と放電特性によりますので， 一次電池のメーカにお問い合わせください。 放電状態で出荷される二次電池を最初に使用される場合は，二次電池を接続し たら直ぐにシステム側から充電するような仕様とする必要があります。小容量の 一次電池を交換する場合も，二次電池の充電を行ってからの方がよいと考えます。 また，リークの大きい二次電池は，一次電池の電荷を減少させる原因になります ので注意が必要です。 82 4.9 電池のドロップが大きい原因 4.9 電池のドロップが大きい原因 ここでは，バックアップ時に電池は3Vあるのに，VOUTからは2V程度の出力しか得 られない原因について検討します。 ■ 電池のドロップが大きい原因 ICが故障していないとすると，原因としては次の2つが考えられます。 ○ CONTROL端子がオープンになっている場合 CONTROL端子がオープンになっていると，回路的に不安定となり，電池が3V あってもVOUTが低下して2V程度しか出力しません（図 4.9-1参照）。 VOUT (V) MARKER ( . 0000V . 2.2150V . ) 5.000 MB3790 .5000 /div VIN VIN VOUT VBAT1 CTL VBAT2 GND .0000 .0000 VIN .5000/div 5.000 (V) 図 4.9-1 VOUT−VIN特性 ○ 電流を引っ張り過ぎている場合 特に，VOUT端子がSRAMだけではなく，他のロジックにも接続されている場合， VOUT端子から何Aの電流を引っ張っているかをご確認ください（規格は，500µA までです） 。 図 4.9-2は，VIN 電圧を0V，VBAT2 を3Vととし，バックアップ状態にして，VOUT より0→200µAまで取り出したときの，VOUT電圧を測定したものです。VOUTより取 り出す電流により，どれくらいの電圧降下があるかの参考としてください。 ＜注意事項＞ リセット端子も内部でVOUTに接続されているため，電流を取り出すと，同様にVOUT電圧の低下が 起こりますので注意してください。 83 4章 MB3790アプリケーション VOUT (V) MARKER ( 94.37µA . 2.2990V . ) 3.000 MB3790 .3000 /div VIN VIN IBAT2 .0000 .0000 IBAT2 20.00/div 200.0 (µA) 図 4.9-2 VOUT−IBAT2特性 84 VOUT VBAT1 CTL VBAT2 GND 0 200µA 4.10 入力パルス幅(tPI)が5µs未満時の動作 4.10 入力パルス幅(t µµs未満時の動作 入力パルス幅(tPI)が5µs tPIが5µs未満時の動作について説明します。 ■ 入力パルス幅(tPI)が5µs未満時の動作 b Comp. VIN + − 1.25V a F.F c Vth : 3V S e R Q f d Vth : 1.5V CT 図 4.10-1 ブロック図[入力パルス幅(tPI)が5µs未満時の動作] tPIが5µs未満時，リセット出力は不定です。ただし，中途半端なリセット出力 はしません。リセット出力したとすると，それはほぼCTで設定したtPOとなります。 tPIの実力値（リセット出力するための最小のtPI）は，各サンプルによって異なり ますが，保証は5µsです（5µs未満だとリセット出力は，絶対に無いという意味で はなく，5µs以上なら必ずリセット出力するという意味です）。 内部にラッチ回路を内蔵しているため，CTが放電しきらないうちに直ぐにVCCが 復帰しても，放電はCT電圧が約1.5Vに低下するまで続けます。したがって，一度VCC の低下を検出すると必ず正常なリセット出力をします。 図 4.10-1のブロック図の動作波形を，図 4.10-2に示します。 なお，VSENSE端子に容量Cを接続して，tPIを大きくする応用例（「4.5 電源電圧 検出レベル設定時間の調整方法」参照）を示しましたが，容量CはtPOには無関係 です。また，tPIを小さくするような応用回路はありません。 85 4章 MB3790アプリケーション b 1 (S) c d (R) e (Q) f CT 2 3 a PO 図 4.10-2 VCCが瞬低の場合の波形 86 1) 電源電圧が低下するとCTの放電が始まります。 2) CT電圧が内部インバータのVTH（≒1.5V）より低下するとラッチが反転し ます。 3) 2)により，CTは充電に切り替わります（図 4.10-2のような瞬低の場合）。 4) インバータとラッチの働きは，CTが十分に放電を終えないうちにVCCが復 帰しても，CTレベルがいったんVTH（≒0.25V）に到達するまで放電を継続 させることです。この働きにより，電源瞬低時でも所要のtPR時間を保つ ことができます。 4.11 バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する方法) 4.11 バックアップ(V バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する 方法) 方法) VOUT端子にスーパーキャパシタを付加してバックアップする方法について説明し ます。 ■ バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する方法) MB3790 5V 図 4.11-1 等価回路図[1] [バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する方法)] MB3790 VIN IOUT 0V 1V 2V CNL VOUT SBD 3V GND VBATA2 VBATA1 図 4.11-2 等価回路図[2] [バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタを付加する方法)] 図 4.11-1のように，VOUT端子に容量を接続して，バックアップする方法があり ます。抵抗値は接続した容量とダイオードに依存しますので，適切な値を設定し てください。 VOUTは，最大定格を規定していませんが，耐圧は，VBATと同様に6V程度あります。 VOUTの電圧が3.5Vを超える当たりから，リーク電流が発生します。増加に程度は VINレベルにより異なり，またサンプルばらつきがあります。図 4.11-1の回路で は，VOUT 端子レベルは3.8V程度と思われますので，若干バックアップ時間に影響 します。 図 4.11-3，図 4.11-4は，VIN入力時のVOUTリーク電流(IOUT)の実測データです。 図 4.11-3と図 4.11-4の違いは，サンプルの違いです。 87 4章 MB3790アプリケーション MARKER ( 3.5000V . 976.4nA . ) 100 100.0 80 VIN=0V IOUT 10.00 /div VIN=1V 60 (µA) VIN=2V 20 .0000 .0000 3.000 .5000/div V4 4.000 (V) 5.000 VOUT(V) 図 4.11-3 VIN入力時のVOUTリーク電流(IOUT)の実測データ[1] MARKER ( 3.5000V . 977.7nA . ) 100 100.0 80 IOUT 10.00 /div VIN=0V 60 (µA) VIN=1V VIN=2V 20 .0000 .0000 3.000 V4 .5000/div 4.000 (V) 5.000 VOUT(V) 図 4.11-4 VIN入力時のVOUTリーク電流(IOUT)の実測データ[2] 88 4.12 二次電池を3V以上充電する方法 4.12 二次電池を3V 二次電池を3V以上充電する方法 3V以上充電する方法 二次電池を3V以上充電する方法について説明します。 ■ 二次電池を3V以上充電する方法 MB3790 VIN 3V SBD ICHG2 ICHG2I VBATA1 VBATA2 図 4.12-1 等価回路図（二次電池を3V以上充電する方法） 図 4.12-1のようにVINより，ダイオード，抵抗Rを通してVBATを充電する方法が あります。抵抗値はVBAT の容量とダイオードに依存しますので，適切な値を設定 してください。 ただし，ICに流れ込むリーク電流IBATによって，バックアップ時間が短縮されて しまいます。 図 4.12-2はVIN＞4.2V時のVBAT2リーク電流の実測データです。VBAT2の電圧が3Vを 超えるとリーク電流が発生し，3.3V以上では13µA程度となります。 MARKER ( 3.3000V . 13.26µA . ) 20 MB3790 IBAT2 (µA) 10 VOUT VIN 4.5V GND IBAT2 VBATA2 3.000 .0000 V4 .5000/div 4.000 (V) 5.000 VOUT(V) 図 4.12-2 VIN＞4.2V時のVBAT2リーク電流の実測データ 89 4章 MB3790アプリケーション 4.13 容量の大きさと出力遅延時間の関係 CT端子に接続する容量が大きいと放電時間が長くなります。ここでは，放電時間 が長くなった場合，リセット遅延時間にどのような影響を与えるのかについて説明 します。 ■ 容量の大きさと出力遅延時間の関係 MB3790は，CT端子に接続する容量の大きさが，リセット出力遅延時間に影響し ないような回路構成になっています。データシートに記載されているブロックダ イヤグラムでは，CT端子の電圧が直接，Vth：3Vのコンパレータに入力されていま すが，実際には図 4.13-1のようにCT端子の内部に抵抗があります。したがって， Vth：3Vのコンパレータが検知する電圧はa点の電圧です。 MOSトランジスタは，VCC(またはVSENSE端子)の低下を検出するとONし，Vth：3Vの コンパレータはa点の電圧を検出して，CTの放電を待たずにリセット出力をします。 規格では，リセット出力遅延時間tpdRは，最大10µとしています。 ただし，VCC が0Vまで急激に低下してしまった場合は，MOSトランジスタが放電 能力を失い（ON抵抗が大きくなる），CTの大きさによってリセット出力に遅延が生 じますのでご注意ください。 VCC 3µA − C Comp + MOS Vth 3V − Comp + Vth 1.5V 図 4.13-1 等価回路図（容量の大きさと出力遅延時間の関係） 90 4.14 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続するときの注意点 4.14 電源保護用にV 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続するときの注 意点 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続するときの注意点を示します。 ■ 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続するときの注意点 【現象】 1) 図 4.14-1のようにVBAT1端子にダイオードを接続した場合，高温になって 一次電池の電圧が低下しても，VBAT1端子の電圧（図 4.14-1のa点電圧） が低下せずに，アラームが出力されない現象が起こる可能性があります。 2) 図 4.14-2のようにダイオード無しの場合は，高温時でもアラームが出力 されます。 MB3790 a VIN 5V IL1 V b GND ALM2 VBATA1 V 図 4.14-1 測定回路図[1]（電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続する場合） MB3790 a VIN 5V V GND VBATA1 ALM2 V 図 4.14-2 測定回路図[2]（電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続する場合） 【原因】 1) VBAT1端子入力部は，図 4.14-3のよう回路になっています。VBAT1端子がOPEN 時には，SBDに逆バイアスが印加されているため，SBDのリーク電流IL2が 流れます。このIL2 により，Q1のNPNトランジスタにベース電流が供給さ れます。 2) 通常，IL2 に対して，Q1のNPNトランジスタが動作するベース電流が大き いため，Q1は動作せず，アラームが出力されます。 3) しかし，温度が高くなるとIL2が増加してQ1が動作し，アラーム出力され ない可能性が大きくなります。 4) MB3790は高温時に，IL2が増加する傾向があります。常温では20nA程度で すが，高温になると増加する傾向があります。 （データシートの標準特性 曲線「リーク電流−周囲温度特性」をご参照ください。） 91 4章 MB3790アプリケーション 5) 温度上昇によりIL2が増加するとVBAT1端子電圧が上昇します。これは，IL2 の増加により，Q1のNPNトランジスタのベース電流IBが増加し，IBが一定 以上流れるとVBAT1端子が飽和電圧まで上昇するためです。この飽和電圧 は，NPNトランジスタの特性に影響されますので，プロセスのロットによ り異なります(3V∼5V)。 6) 図 4.14-1のようにVBAT1端子にダイオードを接続すると，そのダイオード にはリーク電流IL1＝IL2−IBが流れます。常温においてVBAT1を0Vにしても a点に飽和電圧が発生し，アラームが“H”のままとなります。 MB3790 Vout IL2 VBAT1 Q1 IB 5µA GND 図 4.14-3 等価回路図（VBAT1端子入力部） 【対策】 VBAT1端子（a点）とGND間に高抵抗を挿入してください。抵抗値としては，Ta ＝25℃で，10MΩ程度以下です。ご使用の温度が高い程，抵抗を小さくしてくだ さい。 ＜注意事項＞ ダイオード無しの場合，高温時にリーク電流により，電池が破裂する可能性がありますので注 意してください。リーク耐量は，電池メーカにお問い合わせください。 92 4.15 未使用端子の処理 4.15 未使用端子の処理 MB3790の未使用端子の処理方法を，表 4.15-1に示します。 ■ 未使用端子の処理 表 4.15-1 MB3790の未使用端子の処理 端子名 未使用端子の処理 VBAT1端子 GNDまたはVIN （実験的に未使用ならOPENで可ですが，アラー ム出力は不定となります） VBAT2端子 OPEN ALARM1/ ALARM2 端子 OPEN RESET / RESET 端子 OPEN VSENSE端子 OPEN CTP端子 CONTROL端子 − OPEN 93 4章 MB3790アプリケーション 4.16 MB3790のＱ＆Ａ集 MB3790のＱ＆Ａ集 MB3790のＱ＆Ａを以下に示します。 ■ MB3790のＱ＆Ａ集 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 一次電池とMB3790の間にはダイオー ド，または抵抗等は必要ないのか? MB3790が故障した場合を考えて，保 護回路を入れた方がよいか? VINが低下するとVOUT出力は，VIN電圧 からバッテリに切り換えて出力する が，VINを急激に低下させると切り換 えに時間がかかり，VINが低下しても しばらくの間，VOUTはVINの電圧を出 力する。対策は? (VINの立下り時間が2.5V/µs時，VOUT が約バッテリ電圧を出力するまでに 20µs位かかる) SRAMのCS端子に，RESET端子を接続 したいが，データシートをみると， バックアップ時のRESET 出力電圧 は，最大0.4Vとなっている。多くの SRAMがデータ保持電源電流を，CSが 0.2V以下の条件で規定されている が，そのまま接続して問題ないか? バッテリ2充電電流ICHGH について， 「条件 VCHG＝3.3V時」となっている が，バッテリ2出力VCHGは2.8V（最大 2.95V）となっている。矛盾しない か? 二次電池の充電時間はどの位か? MB3790に関するＱ＆Ａ A1 電池にもよりますが，MB3790の故障モードが確定できないた め，保護回路を入れた方が無難です。また， 電池メーカにもお問い合わせください。 特に当社から推奨する回路はありません。 A2 VINが低下した場合，IC内部のトランジスタのON/OFFタイミ ング差によって，VOUTがVINに追従してしまいます。 VIN−GND間の容量を大きくする等，VINの立下り時間を長くし てください。 (瞬時停電時のバックアップ動作を保証するために，VINの5V から0Vまでの立下り時間は，50µs以上必要です。) A3 最大0.4Vといっても，RESET端子に3mAの電流を流れ込ませた 場合です。(データシートの「標準特性曲線 RESET端子のVOL 特性」をご参照ください)。実力的には5mAの入力電流がない と，0.2Vになりません。 ご使用回路の入力電流によって設計してください。 A4 強制的に，VBAT2端子に3.3Vの電池を接続したときのリークを 規定しています。 A5 下記回路で充電したときの充電時間を，ご使用になる電池 メーカにお問い合わせください。 500Ω 3V Q6 94 データシートに記載されている「ア プリケーション2. リセット信号の 強制出力方法」では，VSENSE 端子が OPENかGNDかのモードだが，“H”か “L”かのモードは使用できないの か? （“H”：VIN電圧） A6 使用できません。VINとVSENSE端子を直接接続（ショート）す ると，「VINが1.24V以下にならないとRESETが“H”にならな い構造」になります（コンパレータ入力に，直接VINがかか るため）。 しかも，VINが1.24Vになったときには，基準電圧が低下して います（1.24Vを保持していない）。つまり，電源電圧監視 ができなくなります。 4.16 MB3790のＱ＆Ａ集 Q7 MB3790に関するＱ＆Ａ アラーム端子の以上動作について A7 データシートに記載されている「標準接続例」のとおり，VIN VBAT1＝3.3時のアラームが本来“H” −GND間，およびVOUT−GND間に0.022µFの容量を接続してく を出力すべきところ，“L”を出力 ださい。この容量がないと動作が不安定となり，異常動作 するのはなぜか? を起こすことがあります。 95 4章 MB3790アプリケーション 4.17 MB3780Aと MB3780AとMB3790の比較 MB3790の比較 MB3780AとMB3790の比較一覧を，表 4.17-1に示します。 ■ MB3780AとMB3790の比較 表 4.17-1 MB3780AとMB3790の比較一覧 バッテリバックアップ用IC MB3780A MB3790 入力電圧範囲 0∼6V 0∼5.5V プロセス バイポーラ Bi-CMOS 入力減電圧検出値 4.2V／4.3V 無負荷時入力回路電流 1mA（標準） 50µA（標準） 出力駆動電流 200mA 入出力間電圧差 200mV （RON＝0.5Ω） バックアップ時出力電流 0.5mA（最大） バックアップ時リーク電流 0.5µA以下 論理 正論理 正論理／負論理 パワーオンリセット 出力形式 オープンコレクタ CMOS 一次電池減電圧検出機能 2.65V／2.37V 二次電池充電機能 内蔵 薄型パッケージ対応 SSOP20 (注) 表中の項目の網掛けは，MB3780AとMB3790とで違いがあることを示します。 項 目 96 5 章 MB3793 MB3793アプリケーション アプリケーション この章では，MB3793のアプリケーションについて説明します。 5.1 A∼D値の意味 5.2 クロックタイミング 5.3 fmax制限推奨回路 5.4 fmax制限回路タイミング 5.5 未使用端子の処理 5.6 電源監視のみで使用する場合の回路例 5.7 MB3793-42外付け回路の具体的な確認方法 5.8 MB3793の入出力部等価回路 5.9 MB3793-42の電気的特性測定回路 97 5章 MB3793アプリケーション 5.1 A∼D値の意味 データシートの「標準接続図」にA∼Dの値が記載されています。各時間設定の算 出に使用する数値ですが，電源電圧依存性があり，シリーズによって数値が異なり ます。ここでは，A∼Dはどこからでてきた値なのかを考えてみます。 ■ A∼D値の意味 VCC，CTP，CTW， RESET のタイミングチャートを，図 5.1-1に示します。 Vcc VSL CTP VCTPX VCTPH 3 VCTPL 0.7 1 CTW 2 VCTWH 1.24V VCTWL 0.24V WR RESET PR WD 図 5.1-1 VCC，CTP，CTW， RESET のタイミングチャート 各関係式は，次に示すとおりです。 ○ パワーオンリセット時間TPR 容量CTPを定電流Ictp1にて，電圧VCTPHまで充電する時間です。 VCTPH TPR = ×CTP≒A × CTP Ictp1 ○ ウォチドッグタイマ監視時間TWD 容量CTWを定電流Ictw1にて，電圧VCTWHからVCTWLまで放電する時間T1と容量CTP を電圧VCTPXからVCTPLまで自然放電させる時間T2，およびVCTPHからVCTPXまで 定電流Ictp1で充電させる時間を合計した時間です。 TPR≒T1 + T 2 + T3 ≒ ( VCTWH − VCTWL ) ×CTW +CTP ×R × log( VCTPX / VCTPL ) +CTP × Ictw1 ≒B ×CTW +C × CTP 98 ( VCTPX − VCTPH ) Ictp1 5.1 A∼D値の意味 ただし，RはMOSトランジスタの抵抗です。また，型格に-Aの付いている品種 はC＝0で計算できる回路になっています。 ○ ウォチドッグタイマリセット時間TWR 容量CTPを定電流Ictp1の約10倍で，電圧VCTPLからVCTPHまで充電時間です。 TWR = (VCTPH − VCTPL ) ×CTP≒D × CTP 10 × Ictp1 99 5章 MB3793アプリケーション 5.2 クロックタイミング クロックタイミングについて説明します。 ・ 関連データシート項目： 「タイミングチャート1. 基本動作（6ページ） 」 ■ クロックタイミング CK端子(CK1，CK2)には立上りを認識するようなラッチ回路があります。したがっ て， “H”にしたままでは，動作しません。 また，ラッチ回路は，CK1，CK2を交互に読むようになっています。まず，CK1を 読み，次にCK2を読みます。 CTWの③∼④間にクロックが入った場合の動作を次に示します。 ○ CK1に１個入った場合 CK1 CK2 CTW 4 3 ○ CK2に１個入った場合 必ずCK1から数え始めます。 CK1 CK2 CTW 3 100 4 5.2 クロックタイミング ○ 複数入った場合 2個目で充電しますが，元々充電なので変化はありません。 CK1 CK2 CTW 3 4 INH立下り後の最初のCKは，CK2なので無視され，次のCK1から数えます。 また，データシートに記載されている「タイミングチャート1. 基本動作」 の⑦∼⑧の間も同様に，CK1から数えます。 101 5章 MB3793アプリケーション 5.3 fmax制限推奨回路 fmax制限推奨回路について説明します。 ■ fmax制限推奨回路 VCC R1 CK CK1 CK2 10kΩ Q1 C1 図 5.3-1 等価回路図（fmax制限推奨回路） CK端子下図のクロックを入力する場合に，T2が短すぎるとC1電圧がクロック入 力スレッショルド電圧（∼1.9V）に達しなくなるため，リセット信号を出力しま す。T1は，次式で表わされます。 T1 ≅ 0.7C1R1 2 CK 3 C1 1 また，ばらつきにより， ≅ 0.33C1R1≦T1≦(≅ 0.7C1R1) の間は不定となります。 【設定例】 C 0.01µF 0.1µF 102 R 10kΩ 10kΩ T1 70µs 700µs 5.4 fmax制限回路タイミング 5.4 fmax制限回路タイミング fmax制限回路タイミングについて説明します。 ■ fmax制限回路タイミング VCC R1 CK CK1 CK2 10kΩ Q1 C1 図 5.4-1 等価回路図（fmax制限回路タイミング） マイコン側から見ると1系統のCK監視ですが，MB3793から見ると2系統のCK監視 です。したがって，CK2の立上りごとにCTWが充電に切り換わります。 データシートの「タイミングチャート3. 1クロック入力監視」では，マイコン からのCKを1個飛ばしに，CTWが充電に切り換わりますのでご注意ください。 CK CK1 Vth CH CK2 CTW RESET 図 5.4-2 fmax制限回路タイミング 103 5章 MB3793アプリケーション 5.5 未使用端子の処理 MB3793の未使用端子の処理方法を，表 5.5-1に示します。 ■ 未使用端子の処理 表 5.5-1 MB3793の未使用端子の処理 端子名 未使用端子の処理 RESET 端子 OPEN CTW端子 GND CTP端子 OPEN INH端子 GND CK1端子 GNDまたはVCC CK2端子 GNDまたはVCC CK1端子のみ使用する場合は，CK1端子へ接続 【1. CTW端子がOPENの場合の動作】 リセット出力は不定となります。 不定とは： “H”になるか“L”になるか，またはどのような電圧レベルを出力するか分 からない状態のことです。サンプルばらつきや周辺回路によって状態が異なり ます。一般にMOSプロセスを使用した入力端子は，OPENにすると出力が不定と なります。参考までに，手持ちサンプルで実験したところ，端子内部の容量が あるためにtWRの周期で“H”，“L”を繰り返していました。これは，クロック入 力の有無にかかわらず同様の結果でした。ただし，下図の動作は保証できませ ん。 WR 【2. CTW端子がGNDの場合の動作】 リセット端子は“H”となります。INH端子を“H”にしたときと同様の動作 です。 【3. CTP端子がOPENの場合の動作】 リセット端子は“H”となります。(CTP端子は約VCC電圧のレベルになってい ます。) しかし，tPRが無くなり，VCC立上り時に電圧が4.3V以上になると，いきなりリ セットが解除されます。また，tWRも無くなり，クロックが無くてもリセット端 子は“H”固定です。 104 5.5 未使用端子の処理 【4. CTP端子がGNDの場合の動作】 リセット端子は“L”固定となります。(CTP端子が立上がれないとICは動作 しません。) 【5. INT端子がOPENの場合の動作】 リセット出力は不定となります。 (手持ちサンプルで実験したところ，“H”になったり，“L”になったり不安 定です。) 【6. VCC端子またはGND端子がOPENの場合の動作】 リセット端子は“L”となります。CK端子やINT端子に電圧がかかっていても 同様です。（なお，リセット端子はCMOS出力バッファのため，プルアップ抵抗 は必要ありません。 ） ｢1.｣∼｢6.｣のような状態は，特にICに過大な負担がかかって故障することは ありませんが，使用方法としては推奨致しません。｢2.｣についてのみ，MB3793 を電源監視としてのみ使用する場合（ウォッチドッグタイマを全く使用しない 場合）に有効で，使用できます（ 「5.6 電源監視のみで使用する場合の回路例」 をご参照ください） 。 105 5章 MB3793アプリケーション 5.6 電源監視のみで使用する場合の回路例 MB3793を電源電圧監視のみで使用する場合（このとき，ウォッチドッグタイマは 別ICを使用する等の対処が必要）の応用例を図 5.6-1に，そのタイミングを図 5.6-2 に示します。 ■ 電源監視のみで使用する場合の回路例 VCC INH VCC RESET CTW VCC RESET MB3793 CK1 CTP VCC RESET CK2 図 5.6-1 電源電圧監視のみで使用する場合の回路例 VSH VSH Vcc VSL VSL Vth Vth CTP PR PR RESET 図 5.6-2 タイミング図（電源電圧監視のみで使用する場合） 106 5.7 MB3793-42外付け回路の具体的な確認方法 5.7 MB3793-42外付け回路の具体的な確認方法 MB3793-42外付け回路の具体的な確認方法 INH入力を図 5.7-1のようなインタフェースとする場合の抵抗の推奨値について検 討します。R2とR3はマイコンとトランジスタ（Tr）によって決定されますので，こ こではR1の検討をします。 ■ MB3793-42外付け回路の具体的な確認方法 VDD MB3793-42 R2 R3 INH R1 図 5.7-1 INH入力外付け回路例 以下に示す｢1.｣でR1の最小値，｢2.｣でR1の最大値が算出できます。消費電流等 も含め，最適値を決定してください。 【1. INHを“L”にする場合（TrはOFF状態） 】 Trのリーク電流をi1，INHからのリーク電流をi2，INHのスレッショルドの最 小値をVth(min.)とした場合，R1の値は次の条件を満たすように選びます。 (i1＋i2)×R1＜Vth(min.) (Ta=25℃時，i2(max.)は1µA, Vth(min.)は0.8Vです。) VDD i1 i2 INH R1 【2. INHを“H”にする場合（TrはON状態） 】 INHの入力インピーダンスはrとなります。 INH＝5V印加時，入力電流が1µA(max.)の場合，rは次のように求められます。 r= 5V 1µA R1 とrの合成抵抗をIR，TrのON抵抗をRec ，INHのスレッショルドの最大値を Vth(max.)とした場合，R1の値は次の条件を満たすように選びます。 107 5章 MB3793アプリケーション IR > Vth (max .) IR + Re c (Ta=25℃時，Vth(max.)は3.5V，rは約5MΩです。) VDD INH 1µA(max) R1 参考： INHのリークは少ないため，マイコンから直接INHに接続することも考えられ ます。ただし，オープンドレインは不可です。 108 5.8 MB3793の入出力部等価回路 5.8 MB3793の入出力部等価回路 MB3793の入出力部等価回路 MB3793の入出力部の等価回路図を以下に示します。 ■ MB3793の入出力部等価回路 ＜INH端子＞ ＜ RESET 端子＞ VCC VCC VCC RESET INH ＜CTW端子＞ ＜CK端子＞ VCC VCC VCC CK VCC CTW ＜CTP端子＞ VCC VCC VCC CTP (注意) 電流記号で表わしている回路は，下図のようにPNPトランジスタを使用したカレントミラー方式の定電 流回路となっています。 VCC VCC VCC 109 5章 MB3793アプリケーション 5.9 MB3793-42の電気的特性測定回路 MB3793-42の電気的特性測定回路 MB3793-42の電気的特性測定回路を以下に示します。 ■ MB3793-42の電気的特性測定回路 VCC＝5V（MB3793-42） ＜電源電流ICC1＞ Ta=25℃ CTP＝0.1µF CTW＝0.01µF ＜電源電流ICC2＞ 8 1 7 2 CTW CTW CTP 3 6 4 5 CTP 1 8 2 7 3 6 4 5 ICC2 Vcc ICC1 Vcc ＜検出電圧VSL/VSH/VSHYS＞ CTW CTP ＜クロック入力スレッショルド電圧VthCH/VthCL＞ ＜クロック入力ヒステリシス幅VCHYS＞ 1 8 1 8 2 7 2 7 3 6 3 6 4 5 4 5 CTW CTP Vcc Vcc ＜インヒビット入力スレッショルド電圧VthIN＞ CTW CTP ＜入力電流IIH＞ 1 8 1 8 2 7 2 7 3 6 3 6 4 5 4 5 CTW CTP Vcc Vcc ＜入力電流IIL＞ CTW CTP ＜リセット出力電圧VOH＞ 1 8 1 8 2 7 2 7 3 6 3 6 4 5 4 5 A A A IIL 5mA V 5V Vcc Vcc ＜リセット出力電圧VOL＞ V 5mA ＜リセット出力最小電源電圧VCCL＞ 1 8 1 8 2 7 2 7 3 6 3 6 4 5 4 5 Vcc 110 A A 50µA A CTW 0.4V CTP 1.2V A IIH 5.9 MB3793-42の電気的特性測定回路 VCC＝5V（MB3793-42） Ta=25℃ CTP＝0.1µF ＜パワーオンリセットホールド時間tPR＞ CTW CTP CTW＝0.01µF ＜ウォッチドッグタイマ監視時間tWP＞ ＜ウォッチドッグタイマ監視時のリセット時間tWR＞ 1 8 1 8 2 7 2 7 3 6 3 6 4 5 4 5 CTW CTP Vcc ＜CK入力パルス幅tckw＞ CTW CTP ＜リセット出力遷移時間tTLH＞ 1 8 1 8 2 7 2 7 3 6 3 6 4 5 4 5 50pF CTW CTP Vcc 111 5章 MB3793アプリケーション 112 索引 ＜アルファベット＞ ＜五十音＞ Ａ あ A∼D値 A∼D値の意味 ..........................98 アナログスイッチ アナログスイッチ ...................... 73 アラーム 電池交換時にアラームを出力させる方法 .. 72 Ｃ CK入力回路 CK入力回路部の構成 ....................57 CT端子 CT端子に接続する容量 ..................76 Ｆ fmax制限回路タイミング fmax制限回路タイミング ...............103 fmax制限推奨回路 fmax制限推奨回路 .....................102 Ｑ Q&A集 MB3761のQ&A集 MB3771のQ&A集 MB3773のQ&A集 MB3790のQ&A集 い 異常検出 電源電圧の異常検出方法[1] ............. 11 電源電圧の異常検出方法[2] ............. 12 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] ................................. 16 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[2] ................................. 18 一次電池 一次電池から二次電池への充電 .......... 81 一次電池の消費電流（IBATA，IBATB） .... 79 う .........................24 .........................47 .........................67 .........................94 Ｖ VOUT端子 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続す るときの注意点 ...................91 バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタ を付加する方法) ..................87 ウォッチドッグタイマ ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[1] ................................. 61 ウォッチドッグタイマの停止回路の注意点[2] ................................. 62 ウォッチドッグタイマの停止方法 ........ 60 ウォッチドッグタイマの動作原理 ........ 58 ウォッチドッグタイマのリセット時の電源低 下 ............................... 65 か 外部微調整型 外部微調整型の算出式 .............. 28, 52 外部微調整型の詳細計算値（最大値の算出） ................................. 29 過電圧 低電圧，過電圧検出 .................... 43 き 基準電圧出力 基準電圧出力と電圧低下監視[1] ......... 39 基準電圧出力と電圧低下監視[2] ......... 41 113 索引 く て クロックタイミング クロックタイミング ...................100 スーパーキャパシタ バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタ を付加する方法) ..................87 低電圧 低電圧，過電圧検出 .................... 43 定電圧出力 任意電源電圧監視（5V定電圧出力） ...... 31 ディレイド・トリガ ディレイド・トリガによる電源電圧監視 .. 53 ディレイド・トリガ ディレイド・トリガによる電源電圧監視 .. 35 電圧低下監視 基準電圧出力と電圧低下監視[1] ......... 39 基準電圧出力と電圧低下監視[2] ......... 41 電気的特性測定回路 MB3793-42の電気的特性測定回路 ........ 110 電源監視 電源監視のみで使用する場合の回路例 ... 106 電源電圧 電源電圧の異常検出方法[1] ............. 11 電源電圧の異常検出方法[2] ............. 12 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] ................................. 16 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[2] ................................. 18 電源電圧監視 12V電源電圧監視 ....................... 33 5V電源電圧監視 ........................ 34 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 .. 53 ディレイド・トリガによる電源電圧監視 .. 35 任意電源電圧監視（VCC≦18Vの監視） .... 30 電源電圧検出レベル 電源電圧検出レベル設定時間の調整方法 .. 77 電源電圧検出レベルの微調整方法 ........ 75 電源保護 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続す るときの注意点 ................... 91 電池交換 電池交換時にアラームを出力させる方法 .. 72 電池のドロップ 電池のドロップが大きい原因 ............ 83 そ と 外付け回路 MB3793-42外付け回路の具体的な確認方法 ................................107 トラブルシューティング MB3761のトラブルシューティング ........ 19 け 減電圧リセット 減電圧リセット回路例の算出式...........14 こ コンパレータ コンパレータとラッチの働き.............64 さ 算出式 外部微調整型の算出式 .............. 28, 52 減電圧リセット回路例の算出式...........14 時間設定の算出式とばらつき.............55 し 充電 一次電池から二次電池への充電...........81 二次電池を3V以上充電する方法...........89 出力遅延時間 容量の大きさと出力遅延時間の関係.......90 消費電流 一次電池の消費電流（IBATA，IBATB）.....79 す た ダイオード 電源保護用にVOUT端子へダイオードを接続す るときの注意点 ...................91 114 に 二次電池 一次電池から二次電池への充電 .......... 81 二次電池を3V以上充電する方法 .......... 89 入出力部等価回路 MB3771の入出力部等価回路 .............. 50 MB3773の入出力部等価回路 .............. 69 MB3793の入出力部等価回路 ............. 109 索引 入力パルス幅 入力パルス幅(tPI)が5µs未満時の動作 ....85 任意電源電圧監視 任意電源電圧監視（5V定電圧出力）.......31 は バックアップ バックアップ(VOUT端子にスーパーキャパシタ を付加する方法) ..................87 ばらつき 時間設定の算出式とばらつき.............55 ひ ふ 負電源監視 負電源監視 ............................ 37 プログラマブルツェナ プログラマブルツェナ .................. 13 み 未使用端子 未使用端子の処理 ......... 46, 66, 93, 104 よ 容量 CT端子に接続する容量 .................. 76 容量の大きさと出力遅延時間の関係 ...... 90 比較 MB3780AとMB3790の比較 .................96 ヒステリシス Comp.Aのヒステリシス ...................2 Comp.Aへのヒステリシス付加方法..........8 Comp.Bのヒステリシス ...................5 Comp.Bへのヒステリシス付加方法..........9 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[1] .................................16 ヒステリシス付き電源電圧の異常検出方法[2] .................................18 ヒステリシスの付加方法 .................8 ヒステリシスの作成方法 .................2 ら ラッチ コンパレータとラッチの働き ............ 64 り リセット リセット出力 .......................... 44 リセットパルス幅 リセットパルス幅（tPO）の算出式 ....... 80 115 索引 116 AM41-10101-1 富士通半導体デバイス・ASSP MANUAL 富士通半導体デバイス 電源電圧監視用IC 電源用ASSP アプリケーションノート 1999年4月 初版発行 発 行 富士通株式会社 編 集 技術標準部 電子デバイス事業推進本部 ドキュメント技術部