コンパクトな同期整流型降圧コンバータ ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A は、高効率のモ 特長 ノリシック同期整流型降圧 DC/DC コンバータです。2.7V ～ 5.5Vの入力電源によって最大2Aの連続出力電流を供給できま す。ピーク電流モード制御アーキテクチャを使用し、極めて 低いデューティ・サイクルでの動作が可能です。1MHz または 2MHz のいずれかのスイッチング周波数で動作するため、優れ た過渡応答特性を有し、低インダクタンスのインダクタを使 用できます。安定性にも優れています。 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A は、効率を最大 化するために、rDS(ON) が極めて小さい MOSFET を内蔵して います。さらに、ハイサイド MOSFET が PMOS であるため、 ブート・コンデンサが不要であり、外付け部品点数が削減さ れます。本製品は 100% のデューティ・サイクルでも動作可能 です (@1MHz 品 )。 • VIN 範囲：2.7V ～ 5.5V • 最大 IOUT：1.5A または 2A (2 ページの表 1 参照 ) • スイッチング周波数：1MHz または 2MHz (2 ページの表 1 参照 ) • 過電流および短絡保護 • 過熱保護 / サーマル・プロテクション • 負電流保護 • パワーグッドおよびイネーブル • 100% デューティ・サイクル (1MHz 品 ) • 内部ソフトスタートおよびソフトストップ • VIN アンダーボルテージ・ロックアウトおよび VOUT 過 電圧保護 高速負荷応答を実現するため、製品は PWM ( パルス幅変調 ) で構成され、これは出力ノイズと RF 干渉の低減にも役立ち ます。 • 最大 95% のピーク効率 これらの製品は、熱性能を向上するエキスポーズド・パッド を備えた省スペース型の 8 ピン 2mm x 2mmTDFN 鉛フリー・ パッケージで供給されます。コンバータ全体の占有面積は 64mm2 未満です。 • 汎用 POL アプリケーション • 産業用、計装用、医療用機器 • 通信およびネットワーク用機器 • ゲーム・コンソール 100 ISL80015, ISL80020 GND EN PG +2.7V...+5.5V 1 C1 22µF 2 3 4 VIN PHASE EN PGND 8 C2 22µF 6 NC PG 5 FB 0.6V 9 +1.8V/2A 7 SGND EPAD L1 VOUT 90 GND EFFICIENCY (%) VIN C3 22pF R1 200k? 1% R2 100k? 1% 80 2.5VOUT 70 1.5VOUT 1.8VOUT 3.3VOUT 60 50 VO R 1 = R 2 ------------ – 1 VFB ( 式 1) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 OUTPUT LOAD (A) 図1. アプリケーション回路例 2015 年 4 月 1 日 FN6692.2 40 1 図 2. 効率 vs 負荷、fSW = 2MHz、VIN = 5V、TA = +25 ℃ 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 2015.All Rights Reserved Intersil、Intersil ロゴは Intersil Corporation または関連子会社が権利を保有しています。 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。 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 表 1. 主な相違点一覧 製品型番 IOUT (MAX) (A) fSW (MHz) ISL80015 1.5 1 ISL80015A 1.5 2 ISL80020 2 1 ISL80020A 2 2 VIN 範囲 (V) VOUT 範囲 (V) パッケージ 寸法 2.7 ～ 5.5 0.6 ～ 5.5 8 ピン 2mm x 2mm TDFN NOTE：本データシートでは、表内に示した各製品型番をまとめて「製品」と呼びます。 表 2. 部品値の選択表 Submit Document Feedback 2 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A ピン配置 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A (8 LD 2x2 TDFN) 上面図 VIN 1 EN 2 SGND 3 PG 4 EPAD (GND) PAD PIN 9 8 PHASE 7 PGND 6 NC 5 FB ピンの説明 ピン番号 ピン名称 1 VIN PWM レギュレータのパワー段の入力電源および IC のバイアスを供給する内部リニア・レギュレータの電 源です。デカップリングのために、VIN と GND の間には 10μF 以上のセラミック・コンデンサを接続し、 かつ IC のできるだけ近くに配置します。 2 EN イネーブル入力です。このピンの電圧が 1.4V を上回ると、製品がイネーブルされます。このピンをグラウ ンドにプルダウンすると、製品はディスエーブルされます。ディスエーブルすると、100Ω の抵抗が PHASE ピンを介して出力を放電します。詳細については、4 ページの「機能ブロック図」の図 3 を参照し てください。 3 SGND 4 PG パワーグッド出力は、ソフトスタート期間中、および出力電圧がレギュレーションのリミット値を下回る場 合にグラウンドにプルダウンされます。このピンには製品内部で 5MΩ のプルアップ抵抗が接続されていま す。 5 FB レギュレータの帰還ピンです。FB は、電圧ループ誤差アンプへの負入力です。出力電圧は、FB に接続され た外付け抵抗分圧回路によって設定されます。また、パワーグッド PWM レギュレータのパワーグッドおよ びアンダーボルテージ保護回路も FB を使って出力電圧をモニタリングします。 6 NC NC ピンはエキスポーズド・パッドに接続します。 7 PGND 電源およびアナログ・グラウンド接続です。基板のグラウンド層に直接接続します。 8 PHASE 出力電圧レギュレーションのためのパワー段のスイッチング・ノードです。出力インダクタに接続します。 製品をディスエーブルすると、このピンは 100Ω の抵抗によって放電されます。詳細については、4 ページ の「機能ブロック図」の図 3 を参照してください。 9 E PAD エキスポーズド・パッドは適切な電気的性能を得るために PGND ピンに接続する必要があります。熱性能 を最適化するために、パッド下には PGND 層に接続するビアをできるだけ多く配置してください。 Submit Document Feedback ピンの説明 ピン 3 はエキスポーズド・パッドに接続します。 3 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 機能ブロック図 図 3. 機能ブロック図 Submit Document Feedback 4 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 注文情報 パッケージ テープ・アンド・ リール (RoHS 準拠 ) テープ・アンド・ リール 数量 製品 マーキング 技術仕様 温度範囲 (℃) ISL80020IRZ-T 1000 020 2A, 1MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80020IRZ-T7A 250 020 2A, 1MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80020AIRZ-T 1000 20A 2A, 2MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80020AIRZ-T7A 250 20A 2A, 2MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80015IRZ-T 1000 015 1.5A, 1MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80015IRZ-T7A 250 015 1.5A, 1MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80015AIRZ-T 1000 A15 1.5A, 2MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80015AIRZ-T7A 250 A15 1.5A, 2MHz -40 ～ +85 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80020FRZ-T 1000 20F 2A, 1MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80020FRZ-T7A 250 20F 2A, 1MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80020AFRZ-T 1000 0AF 2A, 2MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80020AFRZ-T7A 250 0AF 2A, 2MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80015FRZ-T 1000 15F 1.5A, 1MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80015FRZ-T7A 250 15F 1.5A, 1MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80015AFRZ-T 1000 5AF 1.5A, 2MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C ISL80015AFRZ-T7A 250 5AF 1.5A, 2MHz -40 ～ +125 8 Ld TDFN L8.2x2C 製品型番 (Note 1, 2, 3) パッケージの 外形図 NOTE： 1. リールの詳細仕様については、TB347 を参照してください。 2. インターシルのこれらの鉛フリー・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、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 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A の製品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。 Submit Document Feedback 5 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 絶対最大定格 温度情報 VIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ 6V (DC) または 7V (20ms) PHASE . . . . . . -1.5V (100ns)/-0.3V (DC) ～ 6V (DC) または 7V (20ms) EN、PG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ VIN + 0.3V FB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ 2.7V 0A におけるジャンクション温度範囲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +150 ℃ ESD 定格 人体モデル (JESD22-JS-001 に従ってテスト済み ) . . . . . . . . . . .4kV マシンモデル (JESD22-A115C に従ってテスト済み ) . . . . . . . .300V 帯電デバイスモデル (JESD22-C101D に従ってテスト済み ) . . .2kV ラッチアップ (JESD78D、クラス 2、レベル A に従ってテスト済み ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±100mA (@+125 ℃ ) 熱抵抗 ( 代表値、Note 4、5) JA ( ℃ /W) JC ( ℃ /W) 2 x 2 TDFN パッケージ. . . . . . . . . . . . . . . . 71 7 ジャンクション温度範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -55 ℃～ +125 ℃ 保存温度範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -65 ℃～ +150 ℃ 鉛フリー・リフロープロファイル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TB493 参照 推奨動作条件 VIN 電源電圧範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7V ～ 5.5V 負荷電流範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0A ～ 2A ジャンクション温度範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -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 に悪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. JA 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. JC 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。 電気的特性 特記のない限り、TJ = -40 ℃～ +125 ℃、VIN = 2.7V ～ 5.5V に対する値です。代表値は TA = +25 ℃に対する値で す。太字のリミット値は動作温度範囲 -40 ℃～ +85 ℃に対して適用されます。 Submit Document Feedback 6 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 電気的特性 特記のない限り、TJ = -40 ℃～ +125 ℃、VIN = 2.7V ～ 5.5V に対する値です。代表値は TA = +25 ℃に対する値で す。太字のリミット値は動作温度範囲 -40 ℃～ +85 ℃に対して適用されます。( 続き ) NOTE： 6. 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。 7. 製造時テストは実施していません。評価用ボードを用いた特性評価による値です。負荷レギュレーションのグラフ ( 図 8 ～ 11) を参照し てください。105 ℃の TA は、ほぼワーストケースの動作点を表します。 Submit Document Feedback 7 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 100 100 90 90 80 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 代表的な性能曲線 2.5VOUT 1.2VOUT 70 1.5VOUT 1.8VOUT 60 50 40 80 2.5VOUT 70 1.2VOUT 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 40 2.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 90 90 EFFICIENCY (%) 100 80 2.5VOUT 1.5VOUT 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 図 5. 効率 vs 負荷、fSW = 2MHz、VIN = 3.3V、TA = +25 ℃ 100 70 1.0 OUTPUT LOAD (A) 図 4. 効率 vs 負荷、fSW = 1MHz、VIN = 3.3V、TA = +25 ℃ EFFICIENCY (%) 1.8VOUT 50 OUTPUT LOAD (A) 1.8VOUT 3.3VOUT 60 80 2.5VOUT 70 1.5VOUT 1.8VOUT 3.3VOUT 60 50 50 40 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 40 2.0 0.0 0.2 0.4 1.810 1.515 1.805 OUTPUT VOLTAGE (V) 1.520 1.510 3.3VIN 1.500 5VIN 1.495 1.490 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 OUTPUT LOAD (A) 1.6 1.8 図 8. VOUT レギュレーション vs 負荷、fSW = 2MHz、 VOUT = 1.5V、TA = +25 ℃ Submit Document Feedback 8 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 図 7. 効率 vs 負荷、fSW = 2MHz、VIN = 5V、TA = +25 ℃ 図 6. 効率 vs 負荷、fSW = 1MHz、VIN = 5V、TA = +25 ℃ 1.505 0.6 OUTPUT LOAD (A) OUTPUT LOAD (A) OUTPUT VOLTAGE (V) 1.5VOUT 60 2.0 1.800 3.3VIN 1.795 1.790 5VIN 1.785 1.780 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 OUTPUT LOAD (A) 図 9. VOUT レギュレーション vs 負荷、fSW = 2MHz、 VOUT = 1.8V、TA = +25 ℃ FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 代表的な性能曲線 ( 続き ) 2.505 3.335 3.330 OUTPUT VOLTAGE (V) OUTPUT VOLTAGE (V) 2.500 3.3VIN PWM 2.495 2.490 2.485 5VIN PWM 2.480 2.475 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 OUTPUT LOAD (A) 3.325 5VIN 3.320 3.315 3.310 1.6 1.8 2.0 図 10. VOUT レギュレーション vs 負荷、fSW = 2MHz、 VOUT = 2.5V、TA = +25 ℃ 3.305 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 OUTPUT LOAD (A) 1.4 1.6 1.8 2.0 図 11. VOUT レギュレーション vs 負荷、fSW = 2MHz、 VOUT = 3.3V、TA = +25 ℃ PHASE 5V/DIV PHASE 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 1ms/DIV 図 12. 無負荷時のスタートアップ、fSW = 2MHz、VIN = 5V、 TA = +25 ℃ 図 13. 無負荷時のシャットダウン、fSW = 2MHz、VIN = 5V、 TA = +25 ℃ PHASE 5V/DIV PHASE 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV VEN 2V/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 図 14. 2A 負荷時のスタートアップ、fSW = 2MHz、VIN = 5V、 TA = +25 ℃ Submit Document Feedback 9 1ms/DIV 図 15. 2A 負荷時のシャットダウン、fSW = 2MHz、VIN = 5V、 TA = +25 ℃ FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 代表的な性能曲線 ( 続き ) VEN 5V/DIV VEN 5V/DIV VOUT 1V/DIV VOUT 1V/DIV IL 1A/DIV PG 5V/DIV IL 1A/DIV PG 5V/DIV 1ms/DIV 1ms/DIV 図 16. 1.5A 負荷時のスタートアップ、fSW = 2MHz、 VIN = 5V、TA = +25 ℃ 図 17. 1.5A 負荷時のシャットダウン、fSW = 2MHz、 VIN = 5V、TA = +25 ℃ VIN 5V/DIV VIN 5V/DIV VOUT 1V/DIV IL 1A/DIV IL 1A/DIV PG 5V/DIV VOUT 1V/DIV PG 5V/DIV 500µs/DIV 1ms/DIV 図 18. 2A 負荷時のスタートアップ VIN、fSW = 2MHz、 VIN = 5V、TA = +25 ℃ 図 19. 2A 負荷時のシャットダウン VIN、fSW = 2MHz、 VIN = 5V、TA = +25 ℃ PHASE 1V/DIV PHASE 1V/DIV 10ns/DIV 10ns/DIV 図 20. 無負荷時のジッタ、fSW = 2MHz、VIN = 5V、TA = +25 ℃ 図 21. フル負荷時のジッタ、fSW = 2MHz、VIN = 5V、TA = +25 ℃ Submit Document Feedback 10 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 代表的な性能曲線 ( 続き ) PHASE 5V/DIV VOUT RIPPLE 50mV/DIV VOUT 10mV/DIV IL 0.5A/DIV IL 1A/DIV 500ns/DIV 200µs/DIV 図 22. 無負荷時の定常状態、fSW = 2MHz、VIN = 5V、 TA = +25 ℃ 図 23. 負荷変動、fSW = 2MHz、VIN = 5V、TA = +25 ℃ VOUT 0.5V/DIV IL 1A/DIV VOUT 0.5V/DIV PG 2V/DIV PG 5V/DIV 500µs/DIV 図 24. 過電流保護、fSW = 2MHz、VIN = 5V、TA = +25 ℃ Submit Document Feedback 11 1ms/DIV 図 25. 過熱保護、fSW = 2MHz、VIN = 5V、TA = +163 ℃ FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 動作原理 過電流保護 この製品はバッテリ駆動のアプリケーションに対して最適化 された降圧スイッチング・レギュレータです。高いスイッチ ング周波数 (1MHz または 2MHz) で動作するため、より低イン ダクタンスのインダクタを使用でき、外形寸法の縮小と同時 に高い効率を実現します。レギュレータがシャットダウンさ れているときの標準的な静止電流はわずか 1.2μA です。 4 ページの「機能ブロック図」に示すとおり、過電流保護は OCP コンパレータによって CSA 出力をモニタリングするこ とで実現しています。電流検出回路による、P-FET 電流から CSA 出力へのゲインは 300mV/A です。 CSA 出力がスレッショ ルドに達すると、OCP コンパレータがトリップして、ただち に P-FET をターンオフします。 過電流機能は、 上側の MOSFET を通して流れる電流をモニタリングすることで、出力短絡か らスイッチング・コンバータを保護します。 PWM 制御方式 高速負荷応答とパルスごとの電流リミットを実現するため、 本製品は電流モード・パルス幅変調 (PWM) 制御方式を採用し ています。4 ページの「機能ブロック図」を参照してくださ い。電流ループは、発振器、PWM コンパレータ、電流検出回 路、電流ループを安定させるための傾き補償回路によって構 成されています。傾き補償は 900mV/Ts です。この値は周波数 に従って変化します。電流検出回路のゲインは通常 300mV/A です。電流ループの制御リファレンスは、誤差アンプ (EAMP) の出力によって供給されます。 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 P チャネル MOSFET がターン オンし、MOSFET 内の電流がランプアップしはじめます。電 流アンプ (CSA) と傾き補償の和が電流ループの制御リファレ ンスに達すると、PWM コンパレータ (COMP) は PWM ロジッ クに信号を送り、P-FET をターンオフ、N チャネル MOSFET をターンオンします。N-FET は PWM サイクルの終りまでオ ンのままです。図 26 に、PWM 動作中の代表的な動作波形を 示します。点線は、傾き補償ランプと電流検出アンプ (CSA) の出力の和を表します。 VEAMP 過電流状態を検出すると、上側 MOSFET がただちにターン オフし、次のスイッチング・サイクルまでは再ターンオンし ません。過電流状態が解消されると、出力はレギュレーショ ン・ポイントに復帰します。 短絡保護 短絡保護 (SCP) コンパレータは出力短絡から製品を保護する ために VFB ピンの電圧をモニタリングします。 VFB が 0.3V を 下回ると、SCP コンパレータは PWM 発振器の周波数を強制的 に通常動作時の値の 1/3 に低下させます。このコンパレータ は、スタートアップ時または出力短絡時に有効になります。 負電流保護 過電流と同様に、負電流保護は、ローサイド N-FET を流れる 電流をモニタリングすることで実現されます (4 ページの「機 能ブロック図」参照 )。インダクタ電流の最小値 ( 谷底点 ) が 連続する 2 つのサイクルで -1.5A に達すると、P-FET と N-FET の両方が遮断されます。N-FET に並列接続された 100Ω の抵 抗が出力をレギュレーション値に放電しはじめます。出力が レギュレーション範囲内に入ると、制御回路がスイッチング を開始します。 PG VCSA DUTY CYCLE IL VOUT 図 26. PWM 動作波形 リファレンス電圧は 0.6V です。この電圧は誤差アンプの出 力 VEAMP を調整するために帰還回路で使用します。誤差ア ンプは、電圧誤差信号を電流出力に変換するトランスコンダ クタンス・アンプです。電圧ループは 27pF および 200kΩ の RC ネットワークにより内部補償されています。EAMP の最 大出力電圧は、高精度で 1.6V にクランプされます。 PG は降圧型レギュレータの出力電圧を連続的にモニタリン グするウィンドウ・コンパレータの出力です。PG は EN が Low の期間、および降圧型レギュレータのソフトスタートの期間、 アクティブに Low に保持されます。ソフトスタート期間から 1ms の遅延が経過すると、出力電圧が VFB によって設定され る公称レギュレーション電圧内にある限り、PG はハイ・イン ピーダンスになります。VFB が公称レギュレーション電圧か ら 15% 低下するか、上回ると PG が Low に引き下げられます。 すべてのフォルト状態は、ソフトスタートによってクリアさ れるまで、PG を強制的に Low に引き下げます。ほとんどのア プリケーションに適した5MΩのプルアップ抵抗が内蔵されて います。PG から VIN に外付けの抵抗を追加することでプル アップ力を強化できます。 UVLO 入力電圧がアンダーボルテージ・ロックアウト (UVLO) ス レッショルドを下回ると、レギュレータがディスエーブルさ れます。 イネーブル、ディスエーブル、ソフト・スタートアップ VIN ピンが立ち上がり POR トリップ・ポイント ( 公称値 2.5V) を超えると、本製品は動作を開始します。EN ピンが外部的 に Low に維持されている場合は、EN ピンが解放されるまで 動作は開始されません。EN が解放され、論理スレッショル ドを上回った後の内部ソフトスタート時間のデフォルト値 は 1ms です。 Submit Document Feedback 12 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 放電モード ( ソフトストップ ) シャットダウン・モードへの遷移または VIN UVLO が発生す ると、内部の 100Ω スイッチを介して出力が GND に放電され ます。 サーマル・シャットダウン 本製品は、サーマル・プロテクションを内蔵しています。内 部温度が +150 ℃に達すると、レギュレータは完全にシャット ダウンされます。温度が +125 ℃を下回ると、ソフトスタート の手順を経て製品は動作を再開します。 電力ディレーティング特性 製品が最高ジャンクション温度を超えないように、何らかの 熱解析が必要です。温度上昇は式 2 で表されます。 T RISE = PD JA ( 式 2) ここで、PD はレギュレータの電力損失、θJA はダイのジャン クションから周囲温度への熱抵抗です。ジャンクション温度 (TJ) は式 3 で求められます。 T J = T A + T RISE ( 式 3) 温度設計を行うとき、実際のジャンクション温度は絶対最高 ジャンクション温度の +125 ℃を上回ってはなりません。 サーマルパッドからの熱インピーダンスによってジャンク ション温度がサーマル・シャットダウン・レベルよりも低く 抑えられていれば、製品は最高周囲温度 85 ℃まで、入力電 圧 / 出力電圧の組み合わせおよびスイッチング周波数に応じ たフル電流を供給します。ジャンクション温度をサーマル・ シャットダウン・レベル以下に維持するには、製品の電力損 失を小さくする必要があります。図 27 に、ISL80020EVAL1Z キットを使用した場合の、周囲温度に対するおおよその出力 電流ディレーティング曲線を示します。 OUTPUT CURRENT (V) 2.0 1V VO V O 1 – --------- V IN I = --------------------------------------L f SW ( 式 4) インダクタの飽和電流定格は、少なくともピーク電流より大 きくなければなりません。 出力電圧の選択 レギュレータの出力電圧は外付けの抵抗分圧回路を使用して 設定できます。抵抗分圧回路は内部リファレンス電圧を基準 に出力電圧をスケーリングし、その電圧を誤差アンプの反転 入力に帰還します。 出力電圧設定抵抗 R1 は、帰還抵抗およびレギュレータの目 標出力電圧として選択した値に依存します。帰還抵抗は式 5 に示すとおり、通常は 10kΩ ～ 100kΩ の間の値です。 VO R 1 = R 2 ------------ – 1 VFB ( 式 5) 1.5V 入力コンデンサの選択 2.5V 入力コンデンサの主な機能は、寄生インダクタンスのデカッ プリングと、スイッチング電流のバッテリ・レールへの逆流 を防ぐフィルタリングです。入力コンデンサの選択では、最 低 2 個の 22μF の X5R または X7R セラミック・コンデンサか ら検討を始めるとよいでしょう。 3.3V 0.5 VIN = 5V, OLFM 0 50 60 70 定常状態と過渡動作を考慮して、ISL80020A と ISL80015A に は通常 1.2μH が必要です。一方、ISL80020 と ISL80015 は、 通常 2.2μH の出力インダクタを必要とします。コンバータ・ システムの総合性能を最適化するために、これらより高いま たは低いインダクタ値を使用することも可能です。例えば、 出力電圧がより高い 3.3V のアプリケーションの場合、イン ダクタのリップル電流と出力電圧リップルを低減するため に、出力インダクタの値を大きくできます。最適性能を得る ために、インダクタ・リップル電流は最大出力電流の約 30% に設定することを推奨します。インダクタ・リップル電流 は、式 4 によって表されます。 目標出力電圧が 0.6V の場合、R2 には抵抗を接続せず、R1 は 短絡します。VIN から PHASE にはリーク電流が流れます。 出力には、あらかじめ 10μA 以上の負荷を接続しておくこと を推奨します。性能を向上するには、R1 に並列に 22pF を追 加します。 2.5 1.0 出力インダクタおよびコンデンサの選択 製品は内部補償ネットワークを使用しており、出力コンデン サの値は出力電圧に依存します。セラミック・コンデンサは X5R または X7R を推奨します。 ここで、TA は周囲温度です。DFN パッケージの θJA は +71 ℃ /W です。 1.5 アプリケーション情報 80 90 100 TEMPERATURE (°C) 110 120 130 図 27. ディレーティング曲線 vs 温度 Submit Document Feedback 13 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 出力コンデンサの選択 出力コンデンサはインダクタ電流のフィルタリングに必要 です。出力コンデンサの選択肢を検討する場合、出力リップ ル電圧と過渡応答の 2 つが重要な要因となります。電流モー ド制御ループであることから低 ESR のセラミック・コンデ ンサを使用でき、ボード・レイアウトが縮小されます。電解 コンデンサやポリマ・コンデンサも使用可能です。 セラミック・コンデンサにはそのほかにも考慮事項がありま す。セラミック・コンデンサは優れた総合性能と信頼性を示 しますが、回路内での実際の容量値を考慮する必要がありま す。セラミック・コンデンサの定格は、大きなピーク・ツー・ ピーク電圧振幅と DC バイアスなしの条件で規定されていま す。DC/DC コンバータ・アプリケーションの場合、このよ うな条件は実情に即していません。その結果、実際の容量値 が公称値より著しく低くなる場合があります。アプリケー ション内での実際の容量値を判断するには、メーカーのデー タシートを参照してください。ほとんどのメーカーが DC バ イアスに対する容量値の特性を公開しているため、この効果 には簡単に対処できます。AC 電圧による効果が公開される ことはまれですが、通常さらに約 20% 容量値が減少するも のと仮定すれば十分です。このような検討では、実効的な容 量値がすぐに定格値より 50% 減少してしまう場合がありま す。それでも、信頼性が高く、ESR が極めて低いことから、 セラミック・コンデンサは多くのアプリケーションにとって 優れた選択肢です。 式 6 と 7 から、目標リップル電圧レベルを満たすために必要 な容量値を計算できます。容量の追加も可能です。 セラミック・コンデンサ ( 低 ESR) の場合： I V OUTripple = ------------------------------------8 f SW C OUT ( 式 6) ここで、I 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 は出力コンデンサの 容量値です。 過渡応答の要件についての検討は、負荷が突然取り去られ た場合に許容される VOUT のオーバーシュートを決定する ことから始めるとよいでしょう。この場合、インダクタに 蓄えられたエネルギーは COUT に転送され、その電圧が上 昇します。リップルおよび過渡応答の両方の要件から必要 な容量値を計算し、その結果の大きい方を選択します。 式 8 から、レギュレート電圧に対する目標オーバーシュー トを実現するために必要なコンデンサの値が決まります。 I OUT 2 * L C OUT = -------------------------------------------------------------------------------------------V OUT 2 * V OUTMAX V OUT 2 – 1 ( 式 8) ここで、VOUTMAX/VOUT は、負荷切り離し時に許容される 最大オーバーシュートの相対値です。オーバーシュートが 5% の場合の式は、次の通りです。式 9： I OUT 2 * L C OUT = ----------------------------------------------------V OUT 2 * 1.05 2 – 1 ( 式 9) レイアウトに関する考慮事項 設計するコンバータの適切な動作を保証する上で、PCB レイ アウトは極めて重要な設計段階となります。パワー・ループ は、出力インダクタの L、出力コンデンサの COUT、PHASE ピン、PGND ピンから構成されます。パワー・ループはでき るだけ小さくし、短く太いトレースで直接接続する必要があ ります。コンバータのスイッチング・ノード、PHASE ピン、 ノードに接続するトレースには大きなノイズが乗るため、電 圧帰還のトレースは、これらのノイズの多いトレースから離 します。入力コンデンサは VIN ピンと入力のグラウンドので きるだけ近くに配置し、出力コンデンサはできるだけ近くに 接続する必要があります。IC の熱は主にサーマルパッドを 介して放熱されます。サーマルパッドに接続する銅エリアを 最大化することを推奨します。さらに、ベタグラウンド層は EMI 性能の向上に役立ちます。放熱を最適化するために、 パッド内に4 個以上のビアによるグラウンド接続を追加する ことを推奨します。 電解コンデンサを使用する場合は、次式で計算します。 V OUTripple = I*ESR Submit Document Feedback ( 式 7) 14 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A 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 のデータシートは、インターシルのウェブサイトでご確認ください。 日付 レビジョン 変更点 2015 年 4 月 1 日 FN6692.2 2015 年 2 月 17 日 FN6692.1 電気的特性の表の VFB Bias Current の MIN 値を -120 から -350 に変更。 2015 年 2 月 5 日 FN6692.0 初版 12 ページの「動作原理」で、標準的な静止電流値を「5μA」から「1.2μA」に変更。 12 ページの「イネーブル、ディスエーブル、ソフト・スタートアップ」で、公称値を「2.7V」から 「2.5V」に変更 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、関連製品については、www.intersil.com の各製品情報 ページを参照してください。 本データシートに対するご意見は www.intersil.com/ask にお寄せください。 信頼性に関するデータも www.intersil.com/support に掲載されています。 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。 Submit Document Feedback 15 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日 ISL80020、ISL80020A、ISL80015、ISL80015A パッケージ寸法図 L8.2x2C 8 LEAD THIN DUAL FLAT NO-LEAD PLASTIC PACKAGE (TDFN) WITH E-PAD Rev 0, 07/08 2.00 6 PIN #1 INDEX AREA A B 6 PIN 1 INDEX AREA 8 1 0.50 2.00 1.45±0.050 Exp.DAP (4X) 0.15 0.10 M C A B 0.25 ( 8x0.30 ) 上面図 0.80±0.050 Exp.DAP 底面図 ( 8x0.20 ) Package Outline ( 8x0.30 ) SEE DETAIL "X" ( 6x0.50 ) 1.45 2.00 0.10 C 0 . 75 ( 0 . 80 max) C BASE PLANE SEATING PLANE 0.08 C 側面図 ( 8x0.25 ) 0.80 2.00 推奨ランドパターンの例 C 0 . 2 REF 0 . 00 MIN. 0 . 05 MAX. "X" の詳細 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 AMSE Y14.5m-1994 に従っています。 3. 特記のない限り、公差は DECIMAL± 0.05 です。 4. 寸法 b 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。 5. タイバー( 示されている場合 ) は非機能性です。 表示されている 6. 1 ピンの識別子はオプションですが、 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。 Submit Document Feedback 16 FN6692.2 2015 年 4 月 1 日