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ISL8009A
特長
ISL8009A は同期型の高効率降圧 DC/DC レ ギ ュ レータ です。最
大で 1.5A の電流を連続し て出力で き ます。 ま た、 0.8V ま での
低電圧出力が得 ら れ る よ う に最適化し てい ます。 入力電圧範
囲は 2.7V か ら 5.5V で、 1 個の リ チウ ム イ オンバ ッ テ リ 、 3 個
の NiMH バ ッ テ リ 、 あ る いはレ ギ ュ レー ト し た 5V 電源で動
作が可能です。 ISL8009A は、 電流モー ド アーキテ ク チ ャ を採
用し た こ と に よ り 、 高い ス イ ッ チン グ周波数にて き わめて低
いデューテ ィ サ イ ク ルで動作 し、 高速応答 と 優れたループ安
定性を両立し ています。 さ ら に強制 PWM モー ド と 、 自由度
の高い PFM/PWM 自動切換えモー ド を備え、 待機時の電流を
17μA にまで抑えてい る ため、負荷が軽い条件下において も 高
い電源変換効率を達成 し、 結果 と し てバ ッ テ リ の動作時間を
長 く する こ と がで き ます。 小型の外付け部品で回路を構成で
き る よ う に、 パルス幅変調 （PWM） のス イ ッ チン グ周波数は
1.6MHz に設定し ています。
• 効率 95％ （max） を誇る 同期型降圧レ ギ ュ レー タ
ISL8009A は、 高い変換効率の実現 と 外付け部品点数の削減を
目的 と し て、オン抵抗の低い P チ ャ ネル MOSFET と N チ ャ ネ
ル MOSFET のペア をモ ノ リ シ ッ ク 上に構成し ています。 入力
電圧が低い と き には MOSFET を常時オンにする こ と で、 出力
1.5A 時の ド ロ ッ プア ウ ト 電圧を 400mV 未満に抑えています。
ISL8009A は、電源投入時に 2ms のパワーオン リ セ ッ ト （POR）
タ イ マが動作し ます。 タ イ マ出力は RSI 入力に よ って リ セ ッ
ト で き ます。 シ ャ ッ ト ダ ウ ン時に出力コ ンデンサの電荷を内
部 100Ω 抵抗を介し て放電する ソ フ ト 放電機能を備え ます。そ
のほか、 内部デジ タ ル ソ フ ト ス タ ー ト 、 パ ワーシーケ ン ス を
実現する イ ネーブル、 オーバーカ レ ン ト 保護、 お よびサーマ
ルシ ャ ッ ト ダ ウ ンの機能を備えています。
ISL8009A のパ ッ ケージは、2mm×3mm の 8 リ ー ド DFN で、厚
さ は 1mm です。 DC/DC コ ンバータ回路全体をわずか 1cm2 の
面積で実装する こ と が可能です。
• 2ms の リ セ ッ ト タ イ マ
• 入力電源電圧範囲 2.7V か ら 5.5V
• 温度 / 負荷 / 入力変動に対 し て出力精度 3％
• 出力電流 1.5A を保証
• PFM モー ド の待機時電流は 17μA
• 強制 PWM モー ド と PFM モー ド と を選択可能
• ロ ジ ッ ク 制御のシ ャ ッ ト ダ ウ ン動作電流 ： 1μA 以下
• 90％の最大デ ュ ーテ ィ サ イ ク ル動作に よ っ て 1.5A 出力時
に も 低 ド ロ ッ プア ウ ト を実現
• 電流モー ド 補償回路を内蔵
• デジ タ ル ソ フ ト ス タ ー ト 機能
• ピー ク 電流を制限す る 短絡保護機能
• オーバー ヒ ー ト 保護機能
• イ ネーブル機能
• ソ フ ト 放電機能
• 2mm×3mm サ イ ズの小型 8 端子 DFN パ ッ ケージ
• 鉛フ リ ー （RoHS 適合）
アプリケーション
• DC/DC POL モジ ュ ール
• マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ / マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ、 FPGA、
DSP な ど の電源
• ルー タ やス イ ッ チ用のプ ラ グ イ ン DC/DC モジ ュ ール
• ポー タ ブル機器
• テ ス ト 機器や測定機器
ピン配置図
ISL8009A
(8 LD DFN)
上面図
VIN
1
8 LX
EN
2
7 GND
POR
3
6 VFB
SKIP
4
5 RSI
* 放熱パ ッ ド はグ ラ ン ド に接続 し て く だ さ い *
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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。
Intersil お よびロ ゴは Intersil Americas Inc. の米国における登録商標です。
Copyright Intersil Americas Inc. 2008, 2009. All Rights Reserved
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。
翻訳については正確を期すよ う に務めていますが、 最新の情報については英語版を確認 し て く だ さ る よ う お願いいた し ます。
ISL8009A
1.5A 出力、 優れた待機時電流特性、 1.6MHz 動作、
高効率降圧レギュレータ
ISL8009A
注文情報
部品型番
（備考 1、 2、 3）
マーキング
温度範囲
パ ッ ケージ
（鉛フ リ ー）
パ ッ ケージ
寸法図
ISL8009AIRZ-T
09A
-40 ℃～ +85 ℃
8 端子 2mm×3mm DFN
L8.2x3
備考 ：
1. リ ールの詳細仕様については当社発行の Technical Brief 「Tape and Reel Specification for Integrated Circuit （TB347）」 を参照 し て く だ さ い。
2. 鉛フ リ ーのプ ラ ス チ ッ ク パ ッ ケージ製品には、 専用の鉛フ リ ー素材、 モール ド 素材、 ダ イ ア タ ッ チ素材を採用す る と と も に、 端子には亜
鉛 100％の メ ッ キ と ア ニー リ ン グ を実施 し てい ます （RoHS 指令に適合す る と と も に SnPb ハン ダ付けお よ び鉛フ 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 ・ リ フ ロ ー温度において MSL 分類に対応 し 、 こ の仕様は
IPC/JEDEC J STD-020 の鉛フ リ ー要件 と 同等か上回 る も のです。
3. 湿度感受性レベル （MSL） については ISL8209A のデバ イ ス情報ページ を参照 し て く だ さ い。MSL の詳細については当社発行の Technical
Brief 「Guidelines for Handling and Processing Moisture Sensitive Surface Mount Devices （TB363）」 を参照 し て く だ さ い。
2
FN6656.2
2009 年 11 月 19 日
ISL8009A
絶対最大定格 （GND 基準）
温度情報
電源電圧 （VIN） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-0.3V ～ +6.5V
EN, RSI, SKIP, VFB, POR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V ～ VIN + 0.3V
LX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-1.5V ～ +6.5V
VFB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-0.3V ～ +2.7V
熱抵抗 （typ 値）
推奨動作条件
θJA （℃ /W）
θJC （℃ /W）
8 Ld 2x3 DFN （備考 4、 5） . . . . . . . . 55
5.5
接合部温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -55 ℃～ +125 ℃
保存温度範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -65 ℃～ +150 ℃
鉛フ リ ー ・ リ フ ロ ープ ロ フ ァ イ ル . . . . . . . . . . 以下の URL を参照
http://www.intersil.com/pbfree/Pb-FreeReflow.asp
VIN 電源電圧範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +2.7V ～ +5.5V
負荷電流範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0A ～ 1.5A
周囲温度範囲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -40 ℃～ +85 ℃
注意 ： 過度に長い期間にわた っ て最大定格ま たは最大定格付近でデバ イ ス を動作 さ せないで く だ さ い。 その よ う な動作条件を課す と 、 製品の信頼性に影響が及
ぶ恐れがあ る と と も に、 保証の対象 と はな ら ない可能性があ り ます。
備考 ：
4. θJA は、 「ダ イ ア タ ッ チ」 方式に よ っ て放熱効率の高い試験基板に実装後、 自由大気中で測定 し た値です。 詳 し く は当社発行の 「Technical
Brief 「Thermal Characterization of Packaged Semiconductor Devices （TB379）」 を参照 し て く だ さ い。
5. θJC の測定で 「ケース温度」 位置は、 パ ッ ケージ下面の放熱用露出金属の中心です。
電気的特性
仕様の代表値 （typ 値） は以下の条件で測定し ています ： TA = +25 ℃ , EN = VIN, RSI = SKIP = 0V, VIN = 5V, L = 2.2μH,
C1 = C2 = 20μF, IO = 0A ～ 1.5A。 9 ページの 「代表的なアプ リ ケーシ ョ ン例」 セ ク シ ョ ン を参照し て く だ さ い。
パラ メ ー タ
min
（備考 7）
typ
max
（備考 7）
単位
-
2.5
2.7
V
2.2
2.4
-
V
SKIP = VIN, 出力に負荷な し
-
17
30
µA
SKIP = VIN, 出力に負荷な し ,
非ス イ ッ チ ング動作、 参考情報
-
15
-
µA
SKIP = GND, 出力に負荷な し
-
3.7
6
mA
VIN = 5.5V, EN = low
-
0.1
2
µA
0.784
0.8
0.816
V
-
0.1
-
µA
-3
-
3
%
記号
試験条件
入力電源
VIN ア ン ダーボルテージ ロ ッ ク アウ ト
スレ ッ シ ョ ルド
VUVLO 立ち上が り
立ち下が り
IVIN
待機時電源電流
ISD
シ ャ ッ ト ダウン電源電流
出力レギ ュ レ ーシ ョ ン
VFB レギ ュ レーシ ョ ン電圧
VVFB
VFB バイ ア ス電流
IVFB
VFB = 0.75V
出力電圧精度
VIN = VO + 0.5V ～ 5.5V, IO = 0A ～ 1A
( 備考 6)
ラ イ ン レギ ュ レーシ ョ ン
VIN = VO + 0.5V ～ 5.5V (min 2.7V)
-
0.2
-
%/V
参考情報
-
20
-
µA/V
VIN = 5.5V, IO = 200mA
-
0.12
0.22
Ω
VIN = 2.7V, IO = 200mA
-
0.16
0.27
Ω
VIN = 5.5V, IO = 200mA
-
0.11
0.22
Ω
VIN = 2.7V, IO = 200mA
-
0.15
0.27
Ω
1.8
2.1
2.6
A
補償
誤差ア ン プの ト ラ ン ス コ ン ダ ク タ ン ス
LX
P チ ャ ネル MOSFET オ ン抵抗
N チ ャ ネル MOSFET オ ン抵抗
P チ ャ ネル MOSFET ピー ク電流 リ ミ ッ ト
IPK
IO = 1.5A
LX 最大デ ュ ーテ ィ サイ クル
fS
PWM ス イ ッ チ ング周波数
LX 最小オ ン時間
SKIP = low （強制 PWM モー ド ）
ソ フ ト ス タ ー ト ア ッ プ時間
Enable = 0
ソ フ ト 放電抵抗
3
90
-
-
%
1.35
1.6
1.75
MHz
-
70
100
ns
-
1.1
-
ms
80
100
120
Ω
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2009 年 11 月 19 日
ISL8009A
電気的特性
仕様の代表値 （typ 値） は以下の条件で測定し ています ： TA = +25 ℃ , EN = VIN, RSI = SKIP = 0V, VIN = 5V, L = 2.2μH,
C1 = C2 = 20μF, IO = 0A ～ 1.5A。 9 ページの 「代表的なアプ リ ケーシ ョ ン例」 セ ク シ ョ ン を参照し て く だ さ い。 ( 続 き )
パラ メ ー タ
記号
試験条件
min
（備考 7）
typ
max
（備考 7）
単位
-
-
0.3
V
-
2
-
ms
-
0.01
0.1
µA
1.2
-
-
V
89.5
92
94.5
%
POR
出力 Low 電圧
シ ン ク 1mA, VFB = 0.7V
遅延時間
POR = VIN = 3.6V
POR ピ ン リ ー ク電流
有効 POR 信号に必要な最低電源電圧
PGOOD 内部 Low 立ち上が り ス レ ッ シ ョ ル ド
レギ ュ レーシ ョ ン定格電圧のパーセ ン ト 値
PGOOD 内部 Low 立ち下が り ス レ ッ シ ョ ル ド
レギ ュ レーシ ョ ン定格電圧のパーセ ン ト 値
85
88
91
%
PGOOD 内部 High 立ち上が り ス レ ッ シ ョ ル ド
レギ ュ レーシ ョ ン定格電圧のパーセ ン ト 値
108
112
114
%
PGOOD 内部 High 立ち下が り ス レ ッ シ ョ ル ド
レギ ュ レーシ ョ ン定格電圧のパーセ ン ト 値
104
107
110
%
-
6.5
-
µs
ロ ジ ッ ク Low 入力
-
-
0.4
V
ロ ジ ッ ク High 入力
1.4
-
-
V
-
0.1
1
µA
サーマルシ ャ ッ ト ダウン
-
140
-
℃
サーマルシ ャ ッ ト ダウンの ヒ ス テ リ シ ス
-
25
-
℃
PGOOD 内部遅延時間
EN, SKIP, RSI
5.5V にプルア ッ プ
ロ ジ ッ ク入力 リ ー ク電流
備考 ：
6. リ ミ ッ ト 値は特性評価に よ っ て得た値であ り 、 製品の試験は行っ てい ません。
7. MIN 値ま たは MAX 値のあ る パ ラ メ ー タ は、 特に指定のない限 り 25 ℃にて試験 し てい ます。 温度 リ ミ ッ ト 値は特性評価に よ っ て得た値
であ り 、 製品の試験は行っ てい ません。
ピンの説明
LX
VIN
ス イ ッ チン グ ノ ー ド です。 イ ン ダ ク タ の一方の端子に接続し
て く だ さ い。
電圧入力です。グ ラ ン ド と の間に 10μF のセ ラ ミ ッ ク コ ンデン
サを接続し て く だ さ い。
GND
シ ス テム グ ラ ン ド です。
EN
レ ギ ュ レータ の イ ネーブルピ ンです。 High を与え る と 出力が
有効にな り ます。 Low を与え る と デバ イ スはシ ャ ッ ト ダ ウ ン
し、 出力コ ンデンサの電荷を放電 し ます。 こ のピ ンはオープ
ンでは使用し ないで く だ さ い。
VFB
降圧レ ギ ュ レータ出力の帰還入力です。 設定し たい出力電圧
に応じ た抵抗分圧回路を介し て レ ギ ュ レータ出力を接続し ま
す。
POR
RSI
2ms の タ イ マ出力です。パワーア ッ プ時ま たは EN ピ ンが High
の と き、 出力電圧のパワーグ ッ ド 信号を 2ms だけ遅延し て出
力し ます。RSI に Low を与え る と POR 出力は リ セ ッ ト さ れま
す。 RSI に High を与え る と 2ms の遅延タ イ マが動作を開始し
ます。
2ms タ イ マを リ セ ッ ト する入力です。 出力電圧が PGOOD の
範囲内の と き RSI に Low を与え る と 、 内部タ イ マがス ター ト
し、 2ms 遅れて POR 信号を生成し ます。 RSI に High を与え る
と POR は リ セ ッ ト さ れます。 ま た RSI を High か ら Low にす
る と 、 出力電圧が PGOOD の範囲内にあれば、 内部カ ウ ン タ
を リ ス ター ト し ます。PGOOD の範囲内になければ出力電圧条
件に よ っ て リ セ ッ ト さ れます。
SKIP
モー ド 選択ピ ンです。 PFM モー ド で動作 させる には、 High ま
たは入力電圧 VIN に接続し て く だ さ い。 強制 PWM モー ド で
動作 さ せ る には、 Low ま たはグ ラ ン ド に接続 し て く だ さ い。
こ のピ ンはオープンでは使用し ないで く だ さ い。
4
放熱パ ッ ド
放熱パ ッ ド は適切な電気的特性を得る ためにグ ラ ン ド に接続
し て く だ さ い。 放熱性能を最大限に高め る ために も 放熱パ ッ
ド のグ ラ ン ド 接続は重要です。
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2009 年 11 月 19 日
ISL8009A
代表的な動作性能
（特に指定しない限り、 動作条件は次のとおりです ： TA = +25 ℃ , VIN = 5V, EN = VIN, RSI = SKIP = 0V,
L = 2.2μH, C1 = 20μF, C2 = 20μF, IO = 0A）
100
100
90
90
80
1.5VO - PWM
60
1.8VO - PWM
50
1.2VO - PWM
40
2.5VO - PFM
80
効率（%）
効率（%）
70
2.5VO - PWM
1.5VO - PFM
1.8VO - PFM
70
1.2VO - PFM
60
30
20
50
10
0
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
40
0.05
1.50
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
負荷電流（A）
負荷電流（A）
図 1. 効率 と 負荷電流、 VIN = 3.3V PWM
図 2. 効率 と 負荷電流、 VIN = 3.3V PFM
100
100
90
90
80
2.5VO - PWM
70
1.5VO - PWM
3.3VO - PWM
1.8VO - PWM
50
効率（%）
効率（%）
60
40
1.2VO - PWM
30
2.5VO - PFM
80
20
3.3VO - PFM
1.5VO - PFM
70
1.8VO - PFM
60
50
1.2VO - PFM
10
0
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
40
0.05
1.50
0.15
0.25
0.35
図 3. 効率 と 負荷電流、 VIN = 5V PWM
0.55
0.65
0.75
図 4. 効率 と 負荷電流、 VIN = 5V PFM
1.54
1.24
1.23
2.8VIN - PWM
5VIN - PWM
1.53
5VIN - PFM
1.52 2.8VIN - PWM
出力電圧（V)
1.22
出力電圧（V)
0.45
負荷電流（A）
負荷電流（A）
1.21
3.3VIN-PFM
1.20
1.19
3.3VIN - PWM
1.18
2.8VIN - PFM
5VIN - PWM
5VIN - PFM
1.51
1.50
3.3VIN-PFM
1.49
3.3VIN - PWM
1.48
2.8VIN - PFM
1.47
1.17
1.16
0.00
0.25
0.50
0.75
負荷電流（A）
1.00
1.25
図 5. 出力電圧レギ ュ レーシ ョ ン と 負荷電流、
VO = 1.2V
5
1.50
1.46
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
負荷電流（A）
図 6. 出力電圧レギ ュ レーシ ョ ン と 負荷電流、
VO = 1.5V
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2009 年 11 月 19 日
ISL8009A
代表的な動作性能
（特に指定しない限り、 動作条件は次のとおりです ： TA = +25 ℃ , VIN = 5V, EN = VIN, RSI = SKIP = 0V,
L = 2.2μH, C1 = 20μF, C2 = 20μF, IO = 0A） ( 続 き )
1.84
2.54
1.83
2.53
1.81 2.7VIN - PWM
1.80
4VIN-PFM
1.79
1.78
2.51
2.50
2.49
3.3VIN - PFM
2.48
2.7VIN - PFM
4VIN - PWM
1.77
1.76
0.00
0.25
0.50
0.75
5VIN - PFM
5VIN - PWM
2.52
出力電圧（V)
1.82
出力電圧（V)
5.5VIN - PFM
5.5VIN - PWM
3.3VIN - PWM
2.47
1.00
1.25
2.46
0.00
1.50
0.25
0.50
負荷電流（A）
図 7. 出力電圧レギ ュ レーシ ョ ン と 負荷電流、
VO = 1.8V
1.25
1.50
0.7
2.8VIN - PWM
3.40
4VIN - PWM
0.6
5.5VIN - PFM
5.5VIN - PWM
0.5
消費電力（W）
3.38
3.36
3.34
4VIN - PFM
3.32
5VIN-PFM
3.3VIN - PWM
0.4
0.3
2.8VIN - PFM
0.2
3.30
3.3VIN - PWM
3.3VIN-PFM
5VIN - PWM
3.28
0.1
3.26
0.00
0.0
0.00
5VIN - PFM
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
0.25
0.50
負荷電流（A）
0.75
1.00
負荷電流（A）
1.25
1.50
図 10. 消費電力 と 負荷電流、 1.6MHz、 VO = 1.8V
図 9. 出力電圧レギ ュ レーシ ョ ン と 負荷電流、
VO = 3.3V
45
2.5
0.75A 負荷
40
2.0
無負荷 - PWM
35
30
出力電圧（V)
消費電力（W）
1.00
図 8. 出力電圧レギ ュ レーシ ョ ン と 負荷電流、
VO = 2.5V
3.42
出力電圧（V)
0.75
負荷電流（A）
25
20
15
無負荷 - PFM
1.5
1.5A 負荷
1.0
無負荷
10
0.5
5
0
2.75
3.25
3.75
4.25
4.75
5.25
入力電圧（V）
図 11. 無負荷時の消費電力 と 入力電圧、 VO = 1.8V
6
0.0
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
入力電圧（V）
図 12. 出力電圧レギ ュ レーシ ョ ン と 入力電圧、
PWM モー ド
FN6656.2
2009 年 11 月 19 日
ISL8009A
代表的な動作性能
（特に指定しない限り、 動作条件は次のとおりです ： TA = +25 ℃ , VIN = 5V, EN = VIN, RSI = SKIP = 0V,
L = 2.2μH, C1 = 20μF, C2 = 20μF, IO = 0A） ( 続 き )
2.0
無負荷
出力電圧（V)
1.5
0.75A 負荷
1.0
LX 2V/DIV
1.5A 負荷
0.5
VO リ ッ プル
20mV/DIV
0.0
-0.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
IL 0.2A/DIV
入力電圧（V）
図 13. 出力電圧レギ ュ レーシ ョ ン と 入力電圧、
スキ ッ プ モー ド
図 14. 無負荷時の安定状態動作 （PWM）、 1μs/DIV
LX 2V/DIV
VO リ ッ プル
20mV/DIV
LX 2V/DIV
IL 0.5A/DIV
VO リ ッ プル
20mV/DIV
IL 0.2A/DIV
図 15. 無負荷時の安定状態動作 （PFM）、 1μs/DIV
図 16. フ ル負荷時の安定状態動作、 1μs/DIV
LX 2V/DIV
LX 2V/DIV
VO リ ッ プル
50mV/DIV
IL 1A/DIV
VO リ ッ プル
50mV/DIV
IL 1A/DIV
図 17. 負荷変動応答 （PWM）、 200μs/DIV
7
図 18. 負荷変動応答 （PFM）、 200μs/DIV
FN6656.2
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ISL8009A
代表的な動作性能
（特に指定しない限り、 動作条件は次のとおりです ： TA = +25 ℃ , VIN = 5V, EN = VIN, RSI = SKIP = 0V,
L = 2.2μH, C1 = 20μF, C2 = 20μF, IO = 0A） ( 続 き )
EN 2V/DIV
EN 2V/DIV
VO
1V/DIV
VO
0.5V/DIV
IL 1A/DIV
IL 1A/DIV
POR 2V/DIV
POR 1V/DIV
図 19. 無負荷時のソ フ ト ス タ ー ト 、 500μs/DIV
図 20. 1V プ リ バイ ア ス時のソ フ ト ス タ ー ト 、
500μs/DIV
LX 2V/DIV
EN 2V/DIV
VO
0.5V/DIV
IL 0.5A/DIV
IL 1A/DIV
VO
1V/DIV
POR 5V/DIV
POR 2V/DIV
図 21. フル負荷時のソ フ ト ス タ ー ト 、 500μs/DIV
図 22. 出力短絡、 10.0μs/DIV
VO 1V/DIV
IL 1A/DIV
POR 5V/DIV
図 23. 出力短絡か らの復帰、 500μs/DIV
8
FN6656.2
2009 年 11 月 19 日
ISL8009A
代表的なアプリケーション例
L
2.2µH
入力 VIN 2.7V ～ 5.5V
VIN
LX
C1
10µF
出力 VO
1.8V/1.5A
C2
20µF
R2
124k
GND
ISL8009A
*C3
220pF
EN
R3
100k
R1
100k
POR
VFB
SKIP
RSI
* C3 は負荷変動応答性能を
高める ための も のでオ プ シ ョ ン
です。追加する前にループ帯域を
確認 し て く だ さ い。
図 24. 代表的な ア プ リ ケーシ ョ ン例
内部ブロック図
SKIP
シャットダウン
390k
バンドギャップ 0.8V
EAMP
+
EN
シャットダウン
27pF
ソフトスタート
+
COMP
VIN
発振回路
PWM/PFM
ロジック制御
保護
ドライバ
+
LX
GND
VFB
傾き
補償
0.864V
+
+
CSA1
+
OCP
0.85V
+
0.736V
+
SKIP
POR
2ms
遅延
0.17V
ゼロクロス
センス
RSI
0.2V
SCP
+
図 25. 内部ブ ロ ッ ク 図
9
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ISL8009A
動作の仕組み
ISL8009Aはバ ッ テ リ で動作する ポータ ブルデバ イ スに適し た
降圧型ス イ ッ チン グ レ ギ ュ レータ です。 負荷が重い条件下で
は 1.6MHz の固定ス イ ッ チン グ周波数で動作し ます。 小型の
外付け イ ン ダ ク タ と コ ンデンサで回路を構成する こ と がで き
ますので、 基板面積を占有し ません。 負荷が軽い条件下では、
固定周波数動作に強制 さ れていない限 り 、 ス イ ッ チン グ周波
数を下げて動作 し、 ス イ ッ チン グ損失を抑えてバ ッ テ リ の動
作時間を最大限確保 し ます。 無負荷状態での待機時の電流は
わずか 17μA （TYP 値） です。 さ ら に、 レ ギ ュ レータ がシ ャ ッ
ト ダ ウ ン状態での電源電流はわずか 0.1μA （TYP 値） です。
電流ループに与え る リ フ ァ レ ン ス電圧を制御する こ と に よ っ
て出力電圧の レ ギ ュ レーシ ョ ン を行い ます。 バン ド ギ ャ ッ プ
回路は 0.8V の リ フ ァ レ ン ス電圧を電圧制御ループに出力し ま
す。 帰還信号は VFB ピ ンに入力 さ れます。 ソ フ ト ス ター ト ブ
ロ ッ ク は、 ス ター ト ア ッ プ時の動作にのみ関係 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 と 390kΩ の RC ネ ッ
ト ワー ク に よ っ て内部で補償 さ れています。 EAMP 出力の最
高電圧はバン ド ギ ャ ッ プ電圧 （1.172V） に よ っ て高精度に ク
ラ ンプ さ れています。
VEAMP
PWM 制御方式
ISL8009A は、 高速な負荷変動応答の実現 と パルス毎に電流制
限を行 う ために、 電流モー ド のパルス幅変調 （PWM） 制御方
式を採用し ています。 図 25 は内部ブ ロ ッ ク 図です。 電流ルー
プは、 発振回路、 PWM コ ンパレータ 「COMP」、 電流セン ス
回路、 および電流ループの安定性を確保する傾き補償回路で
構成し ています。 電流セン ス回路は P チ ャ ネル MOSFET の
ターンオン抵抗 と 電流セン ス ア ンプ 「CSA」 で構成 し てい ま
す。 電流セン ス回路のゲ イ ンは 0.4V/A （typ 値） です。 電流
ループ の制御 リ フ ァ レ ン ス は電圧ループ の誤差 ア ン プ
「EAMP」 か ら 与え ら れます。
PWM 動作は発振回路が出力する ク ロ ッ ク に よ っ て始ま り ま
す。 PWM サ イ ク ルの開始時に P チ ャ ネル MOSFET は ターン
オン し、 MOSFET を流れ る電流は上昇を開始 し ます。 電流セ
ン ス ア ンプ CSA の出力 と 傾き補償 （0.675V/μs） の合計値が
電流ループの制御 リ フ ァ レ ン ス に到達す る と 、 P チ ャ ネル
MOSFET を タ ーンオフ し N チ ャ ネル MOSFET を ターンオン
する よ う に、 PWM コ ンパレータ COMP は PWM 回路に信号
を出力 し ます。 その後 PWM サ イ ク ルが終わ る ま で N チ ャ ネ
ル MOSFET はオンの状態を続け ます。 図 26 に PWM 動作中
の動作波形の一例を示し ます。 点線は補償傾き と 電流セン ス
ア ンプ CSA 出力の合計です。
VCSA1
Duty
デューティ
Cycle
波形
IL
VOUT
図 26. PWM 動作波形
スキ ッ プモー ド
ISL8009A は、 負荷が軽い場合にはパルス ス キ ッ プモー ド に移
行し、 ス イ ッ チン グ周波数を下げて ス イ ッ チン グ損失を抑え
ます。図 27 にス キ ッ プモー ド 時の動作波形を示し ます。図 25
に示すゼ ロ ク ロ ス検出回路に よ っ て、 N チ ャ ネル MOSFET 電
流のゼ ロ ク ロ ス をモニ タ し ます。 8 サ イ ク ル連続し て N チ ャ
ネル MOSFET がゼ ロ を交差 し た こ と を検出する と 、 レ ギ ュ
レータ はス キ ッ プモー ド に移行し ます。 こ の 8 サ イ ク ルの検
出サ イ ク ル中、 イ ン ダ ク タ 内の電流は負にな る場合があ り ま
す。 電流がゼ ロ を ク ロ ス し ないサ イ ク ルが検出 さ れる と カ ウ
ン タ はゼ ロ に リ セ ッ ト さ れます。
クClock
ロック
88サイ
クル
Cycles
IL
Current
電流 リ ミLimit
ット
Load
負荷電流
Current
0
定格値 +1.5%
Nominal
+ 1.5%
VOUT
Vo
定格値
Nominal
図 27. スキ ッ プ モー ド の動作波形
10
FN6656.2
2009 年 11 月 19 日
ISL8009A
ス キ ッ プモー ド に移行する と 、 パルス幅変調は図 25 に示す
SKIP コ ンパレータ に よ っ て制御 さ れます。 ス キ ッ プモー ド で
も 各パルスサ イ ク ル と PMW ク ロ ッ ク と の同期関係は維持 さ
れます。 P チ ャ ネル MOSFET は PWM ク ロ ッ ク で ターンオン
し、 自分自身を流れ る 電流が電流 リ ミ ッ ト 値 （CSA 出力で
0.2V） の 20％に達する と ターンオフ し ます。 各サ イ ク ルの平
均イ ン ダ ク タ 電流は負荷の平均電流 よ り も 大き いため、 出力
電圧はサ イ ク ルご と に上昇 し ます。 そ し て出力電圧が定格値
よ り 1.5％高い値に到達する と 、P チ ャ ネル MOSFET は即座に
ターンオフ し、 イ ン ダ ク タ 電流は完全に放電 さ れてゼ ロ を保
ち ます。 負荷に流れ る電流に よ っ て出力コ ンデンサの電荷が
放電 さ れ る ため、 出力電圧は徐々に低下 し ます。 出力電圧が
定格値に低下する と P チ ャ ネル MOSFET はその ク ロ ッ ク で再
びターンオン し、 以上の動作を繰 り 返し ます。
出力電圧が定格電圧 よ り 1.5％低 く な る と レ ギ ュ レ ー タ は
PWM モー ド 動作に戻 り ます。
モー ド 制御
ISL8009A は動作モー ド を制御する SKIP ピ ン を備えています。
SKIP ピ ンに Low を与えた場合ま たはグ ラ ン ド に接続し た場
合、 レ ギ ュ レータ は強制 PWM モー ド で動作し ます。 なお強
制 PWM モー ド は、 負荷が軽い場合で も ス キ ッ プモー ド に移
行する こ と な く 、 決め ら れた PWM 周波数で動作する モー ド
です。
出力オーバーカ レ ン ト 保護
オーバーカ レ ン ト 保護は、 図 25 に示すよ う に、 OCP コ ンパ
レー タ を使っ て CSA 出力を モニ タ し て実現 し てい ます。 N
チ ャ ネル MOSFET 電流か ら CSA 出力に至る電流セン ス回路
のゲ イ ンは 0.4V/A です。 CSA 出力が 0.8V に達する と （2A の
ス イ ッ チ電流に相当）、 OCP コ ンパレータ に よ って、 P チ ャ ネ
ル MOSFET を即座に ターンオフ し ます。
.
VO
MIN
25ns
RSI
2ms
2ms
POR
図 28. RSI と POR の タ イ ミ ング図
UVLO （入力ア ンダーボルテージ ロ ッ ク アウ ト ）
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 はデ ィ ス エーブル状態に
な り ます。
ソ フ ト スター ト
ソ フ ト ス ター ト ア ッ プはス ター ト ア ッ プ時の突入電流を防止
する機能です。 ソ フ ト ス タ ー ト 回路は電圧ループ と 電流ルー
プの両方に ラ ンプ リ フ ァ レ ン ス信号を出力し ます。 こ の 2 つ
の ラ ンプ信号は イ ン ダ ク タ の電流増加ス ピー ド と 出力電圧の
上昇ス ピー ド を制限する ため、 結果 と し て出力電圧は緩やか
に上昇 し ます。 ス ター ト ア ッ プの最初の段階では出力電圧は
0.2V 未満ですか ら、PWM 動作周波数は定格周波数の 1/3 に低
下し ます。
パワー MOSFET
パワーMOSFET は最高の効率が得ら れる よ う に最適化 さ れて
います。 P チ ャ ネル MOSFET のオン抵抗は代表値で 120mΩ、
N チ ャ ネル MOSFET のオン抵抗は代表値で 110mΩ です。
デューテ ィ サイ クル
短絡回路保護用の SCP コ ンパレータ は、 VFB ピ ンの電圧をモ
ニ タ し、 出力短絡を保護する よ う に動作し ます。 VFB が 0.2V
を下回る と 、SCP コ ンパレータ は PWM 周波数を定格の 1/3 の
周波数に強制的に低下 させます。 こ の SCP コ ンパレータ はス
ター ト ア ッ プ時ま たは出力短絡発生時にのみ動作し ます。
ISL8009Aは、バ ッ テ リ の動作時間を最大限に確保する ために、
デューテ ィ サ イ ク ル制御を採用し てい ます。 バ ッ テ リ 入力電
圧がISL8009Aが出力のレ ギ ュ レーシ ョ ン を維持で き ないレベ
ルにま で低下する と 、 レ ギ ュ レータ は P チ ャ ネル MOSFET を
完全に ターンオン し ます。 デューテ ィ サ イ ク ル動作時での電
圧降下の最大値は、 負荷電流 と P チ ャ ネル MOSFET のオン抵
抗 と の積で求め ら れます。
RSI/POR 機能
イ ネーブル
電源投入時、オープン コ レ ク タ のパワーオン リ セ ッ ト 出力は、
あ ら か じ め設定 さ れた電圧に VO が到達し た後、 およ そ 2ms
にわた って Low にな り ます。 RSI （ リ セ ッ ト 信号） に High を
与え る と 、 POR は速やかに Low にな り ます。 RSI が Low に
戻ったあ と も POR は 2ms だけ Low を維持し ます。 ただ し出
力電圧には影響を与え ません （図 28）。 こ の機能を使わない と
きは、 RSI はグ ラ ン ド に接続し、 POR にはプルア ッ プ抵抗 R1
のみを接続し て く だ さ い。
イ ネーブル （EN） 入力は、 レ ギ ュ レータ のオン ま たはオフ を
外部か ら 制御する端子で、 パワーア ッ プシーケ ン ス に利用し
ます。 レ ギ ュ レータ を イ ネーブルにする と 、 バン ド ギ ャ ッ プ
リ フ ァ レ ン スの安定に必要な 600μs （代表値） の遅延を経て、
ソ フ ト ス タ ー ト が始ま り ます。 レ ギ ュ レータ をデ ィ ス エーブ
ルにする と P チ ャ ネル MOSFET と N チ ャ ネル MOSFET は即
座に ターンオフ し ます。 ま た、LX と GND 間に存在する 100Ω
ソ フ ト ス ター ト 放電抵抗が作動し、 出力を 0V に落 と し ます。
プルア ッ プ抵抗 R1 を実装し た場合、 POR 出力はパワーグ ッ
ド 状態に到達し てか ら 2ms だけ遅延し た信号 と し て利用で き
ます。 こ の機能を適切に動作 さ せる には、 RSI ピ ン を直接ま
たは抵抗を介し てグ ラ ン ド に接続し て く だ さ い。
サーマルシ ャ ッ ト ダウン
出力短絡保護
11
ISL8009A はサーマル保護機能を内蔵し ています。 接合部温度
が +140℃にま で上昇する と レ ギ ュ レータ は完全にシ ャ ッ ト ダ
ウ ン し ます。 その後、 接合部温度が +120 ℃未満に下が る と 、
ISL8009Aは ソ フ ト ス ター ト ア ッ プ動作を経て通常動作に戻 り
ます。
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ISL8009A
アプリケーション情報
出力イ ンダ ク タ と 出力コ ンデンサの選択
安定 し た動作 と 良好な負荷応答性能 を 得 る た めに、 通常は
3.3μH の出力 イ ン ダ ク タ を使用 し ます。 必要に応 じ て、 コ ン
バー タ回路全体の性能を最適化する ために、 こ れ以外の イ ン
ダ ク タ ン ス値を選択し て も かまいません。 た と えば、 3.3V 程
度の高電圧出力の ア プ リ ケーシ ョ ン では、 イ ン ダ ク タ 電流
リ ッ プル と 出力電圧 リ ッ プルを抑え る ために、 出力 イ ン ダ ク
タ 値を増やす方法があ り ます。 こ の と き、 イ ン ダ ク タ リ ッ プ
ル電流は式 (1) で求め ら れます。
VO ⎞
⎛
V O × ⎜ 1 – --------⎟
V
⎝
IN⎠
ΔI = --------------------------------------L × fS
(EQ. 1)
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 も
大き く なければな り ません。ISL8009A は代表値で 2.1A のピー
ク 電流を保護し ます。 ISL8009A を最大出力電流条件で使用す
る場合は、 飽和電流定格が 2.4A 以上なければな り ません。
ISL8009A は、 補償回路を内蔵し てお り 、 出力コ ンデンサ容量
は出力電圧に依存 し ます。 セ ラ ミ ッ ク コ ンデンサの温度係数
は X5R 品ま たは X7R 品を推奨し ます。推奨最小容量を表 1 に
示し ます。
R2 と R3 で構成 さ れる抵抗分圧回路に よ っ て、 待機時の電流
は VO/(R2 ＋ R3） の関係に従い増加する ため、 で き る だけ大
き な抵抗値を推奨し ます。 ただ し、 VFB ピ ンの リ ー ク 電流は
ゼ ロ ではないため出力電圧設定に誤差が生じ ます。 リ ー ク 電
流の代表値は 0.1μA です。 出力電圧精度に対する リ ー ク 電流
の影響をで き る だけ排除する ために、R3 には 200kΩ 以上を選
択し ないで く だ さ い。 ま た、 VO ＝ 0.8V の と きは R2 を短絡し
R3 を開放にする構成を推奨し ます。
レ イ アウ ト の設計ガ イ ド ラ イ ン
設計し た コ ンバータ回路か ら 所期の性能を得る う えで、 レ イ
ア ウ ト 設 計 は き わ め て 重 要 な ス テ ッ プ の ひ と つ で す。
ISL8009A 降圧コ ンバータ の電源ループは、出力イ ンダ ク タ L、
出力コ ンデンサ CO、 LX ピ ン、 および GND ピ ンで構成 さ れ
ます。 こ のループの面積がで き る だけ小 さ く な る よ う に基板
レ イ ア ウ ト を設計する必要があ り ます。
IC の熱は主に放熱パ ッ ド か ら放熱 さ れます。 放熱パ ッ ド を接
続する銅箔領域の面積はで き る だけ広 く し て く だ さ い。 ま た、
EMI 性能の向上にはベタ ・ グ ラ ン ド 層が効果的です。 ベタ ・
グ ラ ン ド と は放熱パ ッ ド の下に 5 個のビ ア を設けて接続し て
く だ さ い。
表 1. 出力 コ ンデンサ容量 と 出力電圧
VO (V)
CO (µF)
L (µH)
0.8
10
1.0~2.2
1.2
10
1.2~2.2
1.6
10
1.8~2.2
1.8
10
1.8~3.3
2.5
10
1.8~3.3
3.3
10
1.8~4.7
3.6
10
1.8~4.7
表 1 に示し た出力電圧ご と コ ンデンサ容量は、 コ ンバータ シ
ス テム全体の動作を安定 させる ための最小値です。
入力コ ンデンサの選択
入力コ ンデンサの主な役割は、 寄生 イ ン ダ ク タ ン ス成分のデ
カ ッ プ リ ン グ と 、 バ ッ テ リ の電源レールに ス イ ッ チン グ電流
の逆流を防止する フ ィ ル タ 機能のふたつです。 入力コ ンデン
サの選択では、 容量 10μF、 温度係数 X5R ま たは X7R のセ ラ
ミ ッ ク コ ンデンサを まず最初に検討し て く だ さ い。
出力電圧設定抵抗の選択
出力電圧は図 24 に示すよ う に抵抗 R2 と 抵抗 R3 を用いて設定
し ます。 出力電圧は式 (2) で求めます。
R ⎞
⎛
V O = 0.8 × ⎜ 1 + ------2-⎟
R 3⎠
⎝
(EQ. 2)
こ の式で 0.8V は リ フ ァ レ ン ス電圧を表し ています。
12
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2009 年 11 月 19 日
ISL8009A
デ ュ アルフ ラ ッ ト ・ ノ ー リ ー ド プ ラ スチ ッ クパ ッ ケージ （DFN）
L8.2x3
8 端子デ ュ アルフ ラ ッ ト ・ ノ ー リ ー ド プ ラ スチ ッ ク パ ッ ケージ
単位 mm
2X
A
0.15 C A
D
記号
A
2X
0.15 C B
A1
min
E
0.90
1.00
-
-
-
0.05
-
0.32
5,8
1.75
7,8
1.90
7,8
D2
イ ンデ ッ ク ス
エリア
E2
B
A
C
取 り 付け面
側面図
A3
1.65
1.80
-
0.50 BSC
-
k
0.20
-
-
-
L
0.30
0.40
0.50
8
N
8
Nd
4
0.08 C
-
3.00 BSC
1.65
e
// 0.10 C
0.25
2.00 BSC
1.50
E
上面図
2
3
Rev. 0 6/04
備考 ：
D2
( 基準 B)
6
イ ンデ ッ ク ス
領域
0.20 REF
0.20
D
6
備考
0.80
A3
b
max
公称値
7
8. 寸法 と 公差は ASME Y14.5-1994 に準拠 し てい ます。
8
9. N は端子数です。
D2/2
1
2
NX k
( 基準 A)
E2/2
14. 寸法 D2 お よ び E2 は電気的特性お よ び放熱特性を高め る 放熱
パ ッ ド に適用 さ れます。
NX L
NX b
e
8
5
0.10 M C A B
(Nd-1)Xe
REF.
12. 寸法 b は金属端子に適用 さ れ、 端子先端か ら 0.25mm ～ 0.30mm
のポ イ ン ト で計測 し た値です。
13. 1 ピ ンの識別子はオプシ ョ ンですが、表示 し た 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。
E2
N N-1
10. Nd は D 辺の端子数です。
11. すべての寸法の単位は mm です。 角度の単位は ° です。
15. 定格寸法は PCB レ イ ア ウ ト パ タ ーン設計の参考用に提供す る も
のです。 詳 し く は当社発行の Technical Brief 「PCB Land Pattern
Design and Surface Mount Guidelines for QFN Packages （TB389）」
を参照 し て く だ さ い。
底面図
CL
(A1)
NX (b)
L
5
断面 "C-C"
C C
e
端子先端
各端子 / 側面
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 ーシルの製品は製品に関する情報のみを提供 し て販売 さ れます。 イ ン タ ーシルは、 予告な し にいかな る時点において も 、 回路設計、 ソ フ ト ウ ェ ア、 仕様
を変更する権利を有 し ます。 し たがいま し てお客様におかれては、 部品を発注する前に、 デー タ シー ト が最新であ る こ と を ご確認 く だ さ る よ う にお願いいた し
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