SPF8201 DATA SHEET Ver.1 1. 概要 SPF8201は高圧パワーMOSFETを内蔵したフライバック方式スイッチング電源制御用ICです。制御に必要な 外付け部品の実装点数が少なく回路設計が容易で電源の小型化・標準化に適しています。 2. 特長 ●車載対応品、AEC-Q100 Grade1準拠 ●800V定格 高耐圧パワーMOSFET内蔵 ●起動回路内蔵 （待機時の消費電力低減と、外付け部品削減が可能） ●高精度エラーアンプ（全温度±2%）をICに内蔵しており、簡単にスイッチング電源が構成できます。 ●固定周波数PWM方式で制御し、発振周波数は外付けのコンデンサ容量により設定できます。 ●電流モード制御 ●リーディング・エッジ・ブランキング機能内蔵 ●外付けのコンデンサ容量により時間設定可能なソフトスタート機能内蔵 ●小型面実装TSFP40ピンパッケージ（HSOP40パッケージ）採用 ●豊富な保護機能 ・過電流保護（OCP) → パルス・バイ・パルスでパワーMOSFETをOFF ・過負荷保護機能（OLP） → 自動復帰 ・過熱熱保護 → 検知温度ヒステリシスによる自動復帰 ・軽負荷時バースト機能 3. 標準接続回路図 Standard connection Q1 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. スイッチングノイズの影響 により IC が誤動作する場合 がありますのでスナバ、フィ ルターの追加などにより IC が誤動作しないよう配慮し て設計願います。 Since the switching noise caused by Q1 may affect the operation of an IC, appropriate design for peripheral circuits is required to prevent the malfunction of an IC by adding snubber circuit and /or filter circuit. 2014 Feb 1 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 4. 外形図 4-1. Package information 外形図 Package type, physical dimensions and material a b 4-2. 外観 Appearance 本体は、汚れ、傷、亀裂等なく綺麗であること。 The body shall be clean and shall not bear any stain, rust or flaw. 4-3. a：品名標示 Type Number b：ロット番号 Lot Number 第 1 文字 西暦年号下一桁 1st letter The last digit of year 第２文字 月 2nd letter Month 1～9 月：ｱﾗﾋﾞｱ数字 10 月：Ｏ 11 月：Ｎ 12 月：Ｄ (1 to 9 for Jan. to Sept., O for Oct. N for Nov. D for Dec.) 第 3,4 文字 製造日 3rd & 4th letter day 01~31 ｱﾗﾋﾞｱ数字 Arabic Numerals 第 5 文字 小ロット番号 5th letter Lot details 標示 Marking 標示は本体に、品名及びロット番号を明瞭、かつ容易に消えぬよう捺印すること。 The type number and lot number shall be clearly marked in order not to be erased easily. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 2 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 5. ブロック図と端子配列 5-1. Block Diagram and Pin Assignment and Function ブロック図 Block Diagram SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 3 / 23 SPF8201 5-2. DATA SHEET Ver.1 端子配列 Pin Assignment and Function No. Symbol 1 D/ST 2 Function No. Symbol 21 GND グラウンド端子 Ground terminal - 22 N.C Non Connection 3 - 23 N.C Non Connection 4 - 24 N.C Non Connection 5 - 25 SS/STP 6 S/OCP MOSFET ソース / 過電流保護端子 MOSFET source / over current protection 26 GND 制御 IC グラウンド端子 Control IC Ground terminal 7 S/OCP MOSFET ソース / 過電流保護端子 MOSFET source / over current protection 27 FREQ 周波数設定端子 Frequency setting terminal 8 S/OCP MOSFET ソース / 過電流保護端子 MOSFET source / over current protection 28 COMP 位相補償端子 Phase compensation terminal 9 S/OCP MOSFET ソース / 過電流保護端子 MOSFET source / over current protection 29 - 10 S/OCP MOSFET ソース / 過電流保護端子 MOSFET source / over current protection 30 - 11 S/OCP MOSFET ソース / 過電流保護端子 MOSFET source / over current protection 31 - 12 S/OCP MOSFET ソース / 過電流保護端子 MOSFET source / over current protection 32 - 13 GND グラウンド端子 Ground terminal 33 D/ST 14 PGND パワーグラウンド（ゲートドライブ用グラウンド） Power ground terminal (Gate drive ground) 34 N.C Non Connection 15 Option テスト用端子 : 接続不可 For test terminal : to be unconnected. 35 N.C Non Connection 16 FB フィードバック端子 Feedback terminal 36 N.C Non Connection 17 Vcc 電源端子 Power supply terminal 37 N.C Non Connection 18 N.C Non Connection 38 N.C Non Connection 19 N.C Non Connection 39 N.C Non Connection 20 GND グラウンド端子 Ground terminal 40 D/ST MOSFET ドレイン / 起動電流入力端子 MOSFET Drain / Input of start-up current SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. Function ソフトスタート端子/ドライブ停止端子 Soft-start terminal / shutoff function terminal MOSFET ドレイン / 起動電流入力端子 MOSFET Drain / Input of start-up current MOSFET ドレイン / 起動電流入力端子 MOSFET Drain / Input of start-up current 2014 Feb 4 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 ・端子番号 1、33、40 は内部で放熱フィン（D/ST）と接続されています。 D/ST terminals (1, 33, 40 ) are internally connected to slug(D/ST). ・端子番号 26 は制御 IC のグラウンド端子です。端子番号 13、20、21 は内部で放熱フィン（GND）と接続されています。 これらの端子はランドパターン上で端子番号 26 と接続してご使用ください。 The terminal number 26 is a ground terminal of control IC. The terminals (13, 20, 21 ) are internally connected to slug(GND). The terminals (13, 20, 21) are required to connect to terminal number 26. ・端子番号 6、7、8、9、10、11、12 はランドパターン上でショートしてご使用ください。 S/OCP terminals (6、7、8、9、10、11、12) are required to be shorted. ・端子番号 2-5、29-32 は端子無しとなります。 Terminal 2-5 and 29-32 are non-connection and they are removed from a package. 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 GND N.C N.C N.C SS/STP GND COMP FREQ D/ST N.C N.C S/OCP 28 27 26 25 24 23 22 21 N.C S/OCP 40 39 38 37 36 35 34 33 N.C S/OCP GND D/ST N.C N.C S/OCP GND S/OCP N.C N.C D/ST SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. Vcc 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 FB 9 PGND option 8 S/OCP GND 7 S/OCP 6 N.C GND 8 Vcc N.C 7 D/ST 1 option 6 FB 1 PGND S/OCP S/OCP GND S/OCP S/OCP S/OCP S/OCP S/OCP GND N.C N.C SS/STP N.C GND 28 27 26 25 24 23 22 21 D/ST 40 39 38 37 36 35 34 33 FREQ D/ST COMP < bottom view > N.C N.C N.C N.C N.C N.C D/ST < top view > 2014 Feb 5 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 6. 絶対最大定格と電気的特性 Absolute maximum ratings and Electrical characteristics 6-1. 絶対最大定格（Ta=25℃） Absolute maximum ratings（Ta=25 C） 項 目 Characteristics 制 御 部 電 源 Vcc terminal input voltage 起 動 端 子 電 源 D/ST terminal input voltage 記 号 Symbol 電 電 圧 圧 Vcc 規 格 値 Rating 単位 Unit 備 考 Remarks - 0 .3 ~ 3 6 V 600 V DC 800 600 V V Pulse(t<1us) DC 800 V Pulse(t<1us) シングルパルス Single pulse VD/ST Tj=-40 ~ 1 2 5 ℃ (※1-1) Tj=-40 ~ 1 2 5 ℃ (※1-1) MOSFET ド レ イ ン -ソ ー ス MOSFET D-S voltage VDS MOSFET ド レ イ ン ピ ー ク 電 流 MOSFET Drain peak current ID 3 A VS/OCP -2 ~ 6 V フ ィ ー ド バ ッ ク 端 子 電 圧 FB terminal voltage VFB - 0 .3 ~ 6 V ソ フ ト ス タ ー ト /ド ラ イ ブ 停 止 端 子 電 圧 SS/STP terminal Voltage VSS/STP - 0 .3 ~ 6 V 発 振 周 波 数 設 定 端 子 電 圧 FREQ terminal Voltage VFRQ - 0 .3 ~ 6 V 位 相 補 償 端 COMP terminal Voltage Vcomp - 0 .3 ~ 6 V VPG - 0 .3 ~ 0 . 3 V 35.7 W Tc=25℃ 2 .1 W 実装基板による（※1-2） Dependent on the mount PCB Tj -40 ~ 150 ℃ Tstg -40 ~ 150 ℃ S / O C P 端 子 S/OCP terminal voltage 子 P G N D 端 子 PGND terminal Voltage 許 容 Power dissipation 損 電 電 電 圧 圧 圧 失 ジ ャ ン ク シ ョ ン 温 度 Junction temperature 保 存 Storage temperature 温 度 Pd ※1-1 Tj = - 40℃は設計保証です。 Tj= - 40℃ shall be treated as a design value. ※1-2 ガラスエポキシ基板(サイズ : 115mm x 38mm x 1.6mmt) Mount with glass epoxy resin (size : 115mm x 38 mm x 1.6mmt) SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 6 / 23 SPF8201 6-2. DATA SHEET Ver.1 電気的特性 (特に指定のない場合、Vcc=16V ※2、Tj= - 40～125 C ※3) Electrical characteristics (Vcc=16V、Tj = - 40～125℃ unless otherwise specified) 項 目 Characteristics 動 作 開 始 電 Operation start voltage 動 作 停 止 電 Operation stop voltage 源 電 圧 源 電 圧 動 作 時 回 路 Circuit current in operation 電 流 非 動 作 時 回 路 電 流 Circuit current in non-operation 起 動 電 流 Start-up current SS/STP 端 子 High し き い 値 電 圧 SS/STP terminal high level threshold voltage SS/STP 端 子 Low し き い 値 電 圧 SS/STP terminal low level threshold voltage S S / S T P 端 子 流 出 電 流 SS/STP terminal outflow current S S / S T P 端 子 流 入 電 流 SS /STPterminal inflow current 発 振 周 Switching frequency 波 数 FREQ 端 子 High し き い 値 電 圧 FREQ terminal high level threshold voltage FREQ 端 子 Low し き い 値 電 圧 FREQ terminal low level threshold voltage F R E Q 端 子 流 出 電 流 FREQ terminal outflow current 最 大 オ ン デ ュ ー デ ィ 幅 Maximum on-duty width フ ィ ー ド バ ッ ク 電 圧 Feedback voltage 最 小 オ ン 時 間 Minimum on-time リーディングエッジブランキング時間 Leading edge blanking time O C P し き い 値 電 圧 OCP threshold voltage O L P 遅 延 時 間 OLP delay time バ ー ス ト 機 能 動 作 電 圧 Burst function operation voltage ド ラ イ ブ 停 止 SS/STP 端 子 し き い 値 電 圧 SS /STP terminal disable threshold voltage ド ラ イ ブ 復 帰 SS/STP 端 子 し き い 値 電 圧 SS/STP terminal enable threshold voltage SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 規 格 値 Limits 記 号 Symbol MIN TYP MAX 単位 Unit 備 考 Test condition Vccon 13.1 15.3 16.5 V Vccoff 7.0 8.3 9.6 V Iccon 3.4 6 mA Vcc > Vccon Iccoff 0.15 0.4 mA Vcc < Vccon VD/ST=300V Vcc=0V Istartup 1 2.5 4 mA VHSS 1.1 1.2 1.3 V VLSS 0.1 0.2 0.3 V Isrc(ss) 10 18 26 uA VSS/STP=0.1V Isnk(ss) 10 18 26 uA VSS/STP=1.3V 90 100 110 kHz 115 kHz Fosc 85 Tj=25℃ FREQ=200pF Tj=-40~125℃ FREQ=200pF VHF 1.1 1.2 1.3 V VLF 0.1 0.2 0.3 V Isrc(fq) 22 28 34 uA VFREQ=0.1V Dmax 43.0 47.0 49.9 % FREQ=200pF VFB 2.45 2.50 2.55 V tonmin 450 ns FREQ=200pF tBW 250 ns Design value FREQ=200pF Vocp 0.46 0.50 0.54 V tolp 24 38 52 ms 0.29 0.40 V VBST VSTS 3.5 4.0 4.5 V VSTR 3.1 3.6 4.1 V Css/STP=0.01uF 2014 Feb 7 / 23 SPF8201 DATA SHEET 項 目 Characteristics 記 号 Symbol 過 熱 保 護 動 作 開 始 温 度 Thermal shutdown operation temperature 過 熱 保 護 動 作 解 除 温 度 Thermal shutdown release temperature D / S T 端 子 入 力 D/ST terminal input current Ver.1 電 流 パ ワ ー MOSFET ド レ イ ン ソ ー ス 間 リ ー ク 電 流 MOSFET Drain-source leakage current パ ワ ー MOSFET オ ン 抵 抗 MOSFET on-resistance ス イ ッ チ ン グ 時 間 ※4 MOSFET switching time 規 格 値 Limits MIN TYP 151 165 ℃ TjL 150 ℃ ID/ST 200 TjH IDSS 5.6 Rdson tr tf MAX 単位 Unit 500 uA 10 100 6.5 13 350 350 uA uA Ω Ω ns ns 備 考 Test condition 設計保証 Design guarantee 設計保証 Design guarantee D/ST～GND 端子間 Between D/ST and GND VD/ST=600V VDS=600V, Tj=25℃ VDS=600V, Tj=125℃ Tj=25℃, ID = 0.5A Tj=125℃, ID = 0.5A Rload=100Ω,VD/ST=10V Rload=100Ω,VD/ST=10V Vcc=16V は起動開始電源電圧（Vccon）を一度超えた後の電圧条件になります。 Vcc = 16 V means the condition after the voltage once exceeds “Operation start voltage (Vccon)” ※3 Tj = - 40℃は設計保証です。製品出荷検査は上記仕様値に対して 25℃、125℃で出荷検査致します。 Tj= - 40℃ shall be treated as a design value. The ratings of devices shall be checked at 25 and 125℃ at Outgoing Inspection. ※4 スイッチング時間 MOSFET switching time ※2 推奨動作条件 Recommended operating conditions 項 目 Characteristics 制 御 部 最 大 電 源 電 圧 Vcc terminal maximum input voltage 発 振 周 波 数 Switching frequency SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 規 記 号 Symbol 格 値 Limits 単位 Unit Vcc 28 V Fosc 20 ~ 200 kHz 備 考 Test condition 2014 Feb 8 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 7. 端子および機能説明 Terminal description 7-1. D/ST 端子、Vcc 端子 D/ST terminal, Vcc terminal Fig. 7-1 に D/ST 端子および Vcc 端子周辺回路を示します。D/ST 端子はパワーMOSFET ドレインおよび起動 回路が接続されています。Vcc 端子は IC 電源供給端子です。HV 電源が印加され IC 内部の起動回路（定電流 回路）が動作すると、その起動電流 Istartup=2.5mA（typ）は Vcc 端子に接続された電解コンデンサ C1 を充電 します。そして Vcc 端子電圧が動作開始電源電圧 Vccon=15.3V（typ）まで上昇すると、IC は動作を開始しま す。IC 動作開始後、起動回路は自動的に IC 内部で遮断するため起動回路による電力消費は無くなります。 IC 動作後、Vcc 端子電圧が動作停止電源電圧 Vccoff=8.3V（typ）に低下すると IC は動作を停止し再び起動前 の状態に戻ります。IC 動作後は補助巻線 D から整流平滑された電圧（補助巻線電圧 VD）が Vcc 端子の供給 電力になります。Fig. 7-2 に Vcc 端子電圧と回路電流 Icc の関係、Fig. 7-3 に動作タイミングを示します。 IC 動作開始後しばらくの間は C1 からの電源供給になります。C1 に小さな容量を選びますと起動不良になる 場合があります。一般的な目安として C1 は 10uF～47uF 程度の容量で実機動作を確認し選定してください。 Fig. 7-1 shows the peripheral circuit of D/ST and Vcc terminals. The drain of the internal MOSFET and the start-up circuit are connected to D/ST terminal, and Vcc is power supply terminal of the IC. When the high voltage is inputted to D/ST terminal, the start-up circuit (constant current circuit) operates, and “Start-up Current (Istartup = 2.5mA typ.)” charges C1 which is connected Vcc. And when the Vcc voltage reaches “Operation Start Voltage (Vccon = 15.3V typ.)”, the IC starts switching operation. When the IC starts the switching operation, the start-up circuit stops its operation and the power for it is not consumed anymore. During the switching operation, the power is supplied to Vcc from the auxiliary winding D through the rectification circuit composed by D1 and C1. When Vcc voltage falls under “Operation Stop Voltage (Vccoff = 8.3V typ.)”, IC stops switching operation. Vcc voltage vs. Vcc terminal circuit current is shown in Fig.7-2, and the timing chart is shown in Fig.7-3. For a while after start-up, the power is supplied to Vcc from C1. If the C1 capacitance is not enough, the start-up behavior may cause malfunction. Therefore 10uF to 47uF is recommended as C1 generally. HV HV P D/ST ≒25V D1 Vcc time D Cp C1 Istartup 2.5mA (typ) time GND Vcc PGND Fig.7-1 D/ST 端子および Vcc 端子周辺回路 The peripheral circuit of D/ST and Vcc terminals 3.4mA (typ) Operation start IC動作開始 設定電圧 Setting voltage Vccon=15.3V (typ) Vccoff=8.3V (typ) Iccon tstart 停止 起動 time D/ST 発振動作 Vcc 8.3V (typ) time 15.3V (typ) Fig. 7-2 Vcc 端子電圧と回路電流 Icc の関係 Vcc Voltage vs. Circuit Current (Icc) SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. Fig.7-3 動作タイミング Timing chart at Start-up 2014 Feb 9 / 23 SPF8201 7-2. DATA SHEET Ver.1 FREQ 端子 FREQ terminal FREQ 端子は内部発振器の周波数を設定する端子です。FREQ 端子電圧しきい値電圧 VHF=1.2V(typ)、 VLF=0.2V(typ)の振幅でノコギリ波を生成し、この周期が駆動周波数になります。Fig. 7-4 に FREQ 端子接続コ ンデンサと発振周波数の関係を示します。コンデンサは FREQ 端子近傍に接続してください。 The internal oscillation frequency can be set at FREQ terminal. By charging and discharging external capacitor, the internal oscillation is generated (FREQ terminal high level threshold voltage VHF = 1.2V typ. and FREQ terminal low level threshold voltage VLF = 0.2V typ.). Therefore the oscillation frequency is set by the capacitance. The Capacitor is required to be connected to FREQ terminal as close as possible. Oscillation Frequency（ kHz） 1000 100 10 1 10 100 1000 10000 FREQ capacitance（ pF） Fig.7-4 FREQ 端子接続コンデンサと発振周波数の関係 Capacitance vs. Oscillation Frequency 7-3. SS/STP 端子 SS/STP terminal SS/STP 端子はソフトスタート時間の設定、過負荷保護機能（OLP）の遅延時間の設定、ドライブ停止機能の 3 つの機能を有する端子です。 Vcc 起動時、パワーMOSFET および整流ダイオードの電圧・電流ストレスを低減するためソフトスタート機 能を内蔵しています。ソフトスタート機能は S/OCP しきい値電圧を徐々に増加する機能でソフトスタート時間 は SS/STP 端子に接続したコンデンサにより設定できます。また、SS/STP 端子は過負荷保護機能の遅延時間も 兼用しているため IC 動作中の SS/STP 端子電圧はそのしきい値 VHSS=1.2V(typ)、VLSS=0.2V(typ)で三角波を生 成しています。 Soft Start Time and Over Load Protection Delay Time (tolp) can be set at SS/STP terminal, and this terminal has Disable Function as well. Soft Start circuit is integrated in order to reduce the stress of the internal MOSFET and rectification diode from high dV/dt and rush current. The soft start is realised by increasing “OCP threshold voltage (Vocp)” from zero softly. “OCP threshold voltage” is reference voltage of the comparator which is connected to S/OCP terminal internally. Since “OCP threshold voltage” increases in proportion to SS/STP terminal voltage, the Soft Start Time can be set by external capacitor of SS/STP terminal. SS/STP terminal also control OLP Delay Time. The delay time is controlled by the internal oscillator, and the frequency of the oscillator is controlled by external capacitor connected to SS/STP terminal. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 10 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 7-3-1. ソフトスタート機能 Soft Start Function Vcc 電圧が動作開始電圧 Vccon=15.3V(typ)に達すると SS/STP 端子に接続したコンデンサに定電流 Isrc(ss)=18uA が充電されます。SS/STP 端子電圧が約 1V に達するまで S/OCP しきい値電圧は SS/STP 端子電圧 に比例し徐々に上昇します。SS/STP 端子電圧が VHSS=1.0V(typ)になると S/OCP しきい値電圧は VOCP＝ 0.5V(typ)で固定されます。Vcc 動作開始時にこのように OCP しきい値電値が SS/STP 端子電圧に同期して徐々 に増加することでパワーMOSFET のドレイン電流も徐々に上昇しソフトスタート動作になります。 ソフトスタート動作時、S/OCP しきい値電圧は SS/STP 端子電圧が約 1V に達すると 0.5V(typ)でクランプされ るためソフトスタート時間 tss はおおよそ「tss(s) = 1(V)×CSS/STP(uF) / 18(uA)」で算出できます。 SS/STP 端子のコンデンサ容量は過負荷保護機能の遅延時間も兼ねており、SS/STP 端子のコンデンサ容量が小 さいと Vcc 起動時に定常動作になる前に過負荷保護が働き、起動不良になる場合があります。容量としては 0.01uF から 0.47uF を目安に実機動作を確認し決定してください。 When Vcc voltage reaches Vccon (15.3 typ.), the external capacitor which is connected to SS/STP terminal is charged by “SS/STP terminal outflow current (Isrc(ss) = 18uA typ.)”. And “OCP threshold voltage” increases in proportion to SS/STP terminal voltage, and it is fixed at Vocp (0.5V typ.) when SS/STP terminal voltage exceeds approx. 1.0V. Since the drain current of internal MOSFET is restricted by “OCP threshold voltage”, the soft start is realised by above operation. Since the “OCP threshold voltage” is fixed at approx. 0.5V when SS/STP terminal voltage reaches approx. 1.0V, the soft start period (tss) can be calculated by “ tss[s] = 1 [V] x CSS/STP [uF] / 18 [uA]”. The external capacitor CSS/STP also control “OLP delay time (tolp)”. If the capacitance is not enough, over load protection could operate before stable switching operation and the start-up malfunction could occur. Therefore 0.01uF to 0.47uF is recommended as CSS/STP capacitance. Fig.7-5 SS/STP 端子 SS/STP terminal SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 11 / 23 SPF8201 DATA SHEET Fig.7-6 Ver.1 SS/STP 端子電圧と OCP しきい値電圧 SS/STP voltage and OCP threshold voltage 7-3-2. 過負荷保護機能（OLP） Overload Protection (OLP) Function 過負荷状態（OCP 動作によりドレイン電流のピーク値が制限されている状態または最大 ONDUTY 動作状態） が一定時間（=TOLP 時間）続くと IC は発振動作を停止し、パワーMOSFET および整流ダイオードの部品スト レスを軽減します。SS/STP 端子で生成された三角波を IC 内部でカウントして OLP の遅延時間 TOLP を決め、 SS/STP 端子に接続したコンデンサ容量 CSS/STP が 0.01uF のときは TOLP = 38ms(typ)になります。TOLP は次 式で算出できます。 TOLP (ms) = 38(ms) × CSS/STP(uF) / 0.01(uF) 過負荷保護機能が働くと D/ST 端子は 7×TOLP 期間発振を停止し、その後自動的に発振を再開します。過負 荷状態が解消されていない場合は 8×TOLP の周期で発振と停止を繰り返します。 Overload is defined as the drain current of the internal MOSFET is restricted by OCP function or the IC operates at maximum on-duty. When overload condition continues for “OLP delay time (tolp)”, the IC stops switching operation in order to protect the internal MOSFET and external secondary rectification diode. The “OLP delay time” is decided by counting the pulse of the internal oscillator (SS_OSC) connected to SS/STP terminal. In case that the external capacitance connected to SS/STP terminal is 0.01uF, tolp = 38ms typ. Therefore “tolp” can be calculated by “tolp[ms] = 38[ms] x CSS/STP[uF] / 0.01[uF]”. When OLP function activates, internal MOSFET keeps shutoff for 7 times longer than “tolp” , and then the IC starts switching operation again. In case that the overload condition is not released, the switching operation and shutoff are repeated with the period of “8 x tolp”. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 12 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 Fig.7-7 過負荷保護動作 Overload protection operation 7-3-3. ドライブ停止機能 Shutoff (disable) Function SS/STP 端子にドライブ停止しきい値電圧 VSTS=4V(typ)を超える電圧を外部から印加することで強制的に内 蔵パワーMOSFET をオフ固定にできます。SS/STP 端子に外部からの電圧印加が無くなり、VSS/STP < VSTR に なると再びスイッチング動作を開始します。 The IC switching operation can be shut off forcibly by external input to SS/STP terminal which exceeds “Drive stop SS/STP threshold voltage (VSTS = 4.0V typ.)”. When the external input is disconnected and the SS/STP terminal voltage decreases under “Drive recovery SS/STP threshold voltage (VSTR = 3.6V typ.)”, the shutoff is released. Fig.7-8 ドライブ停止機能 Shutoff (disable) Function SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 13 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 7-4. S/OCP 端子 S/OCP terminal S/OCP 端子は内蔵パワーMOSFET のドレイン電流を検出する端子です。S/OCP 端子と GND 間に電流検出抵 抗を接続して使用します。S/OCP 端子は MOSFET のドレイン電流のピーク値を 1 パルス毎に検出し S/OCP 端 子電圧が VOCP=0.5V(typ)を超えるとパルス・バイ・パルスで過電流保護機能が動作しパワーMOSFET をター ンオフさせます。 ドレイン電流検出抵抗は高周波のスイッチング電流が流れるので内部インダクタンスの大きなものを使用す ると誤動作等の不具合の原因になります。電流検出抵抗には内部インダクタンスが小さく且つサージ耐量の大 きなものを使用してください。 S/OCP terminal detects the drain current of the internal MOSFET. The sense resistor is connected between S/OCP and GND terminal externally. S/OCP terminal detects the drain current at pulse by pulse, and when the S/OCP terminal voltage exceeds “OCP threshold voltage (Vocp = 0.5V typ.)”, the over-current function operates and the internal MOSFET is turned off every switching period. Since the high frequency current flows through the sense resistor, low inductance and high surge tolerance resistor shall be used. 7-5. COMP 端子 COMP terminal 誤差増幅器（エラーアンプ）の出力端子です。通常、COMP 端子と GND 間にコンデンサ Ccomp と抵抗 Rcomp をシリーズに接続し位相補償します。最終的には実機動作を確認の上、定数調整してください。 COMP terminal is the output of an error amplifier. The capacitor Ccomp and the resistor Rcomp are connected between COMP and GND terminals generally. Appropriate capacitance must be chosen by checking the operation. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 14 / 23 SPF8201 7-6. DATA SHEET Ver.1 FB 端子 FB terminal 誤差増幅器（エラーアンプ）の入力端子です。スイッチング電源の出力電圧の制御には過渡応答および安定 性に優れた電流モード制御を採用しています。FB端子 - COMP端子間に誤差増幅器が内蔵され、FB端子電圧 はフィードバック電圧VFB＝2.5Vと等しくなるように制御します。 フォトカプラを用いないで二次側電圧を制御する場合、Fig.7-9のように補助巻き線を用い二次側出力とトラ ンスにより結合した電圧を一次側に作ることにより制御を行います。Fig.7-9のように補助巻き線系を構成しま すと、補助巻き線系の平滑電圧V3と二次側出力電圧VOUTの関係はN2とN3の巻き数比により決まり VOUT＝N2/N3×V3 となります。V3は抵抗で分圧されFB端子に入力されICはFB端子をVFB=2.5Vと等しくなるように制御するため、 V3=(R1+R2)/R2×2.5 となります。したがって、二次側出力は VOUT＝N2/N3×(R1+R2) / R2×2.5 となるよう制御されます。 FB terminal is the input of an error amplifier. To control output voltage of a converter, the SPF8201 has current mode control, which is superior transient response and stability. The device has an error amplifier between FB terminal and COMP terminal. FB terminal adjusts input voltage to equalize VFB, Feedback voltage,=2.5V. In case that a user does not use an optocoupler to regulate secondary voltage, please use an auxiliary winding and make combined voltage in primary side from secondary output and an transformer to control operation, as described in Fig.7-9. When the auxiliary winding circuit is composed as Fig.7-9, a smoothing capacitor, V3, and secondly output VOUT is set by turn ratio of N2 and N3. The following is the equation. VOUT=(N2/N3)xV3 The voltage,V3, is divided by resistors and input to FB terminal. Then, IC controls voltage on FB terminal to be equalized VFB=2.5V. Therefore, VOUT=(R1+R2)/R2x2.5 Thus, secondly output will be controlled as follow. VOUT=N2/N3x(R1+R2)/R2x2.5 SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 15 / 23 SPF8201 DATA SHEET Fig.7-9 Ver.1 FB端子およびCOMP端子周辺回路 FB terminal and COMP terminal peripheral circuit 実際には、2次側と補助巻き線系のトランスの結合漏れや2次側整流ダイオードD2と補助巻き線系ダイオード D1のVFの違いにより、上式から出力電圧はずれますので実機動作で確認し調整してください。トランス巻き 数N2=N3、VOUT=V3として、二次側整流ダイオードD2と補助巻き線系ダイオードD1を同一種のものを使うと、 より二次側出力電圧の精度が上がります。補助巻き線系の電流が小さいのでメインFET（M1）がオフした時に 発生するサージ電圧によりC1がピーク充電されることにより2次側の出力電圧の変動が大きくなることが有り ます。補助巻き線系にダミー抵抗(R3)を追加することにより改善されることが有ります。 In actual use, there is a deviation between actual output and calculated output due to leakage from a transformer, and VF variance of secondly rectifier diode D2 and diode D1in the above schematic. Therefore, please adjust operation in an actual converter. When a user use transformer turns N2=N3, VOUT=V3, and a diode D2 and a diode D3 are the same, these will improve regulation accuracy of secondly output. Since auxiliary winding current is small, surge current generated by turn off of MOSFET(M1) charges C1. When C1 discharges, fluctuation of secondly side output voltage will be enlarged. In order to prevent this phenomenon, adding a dummy resistor (R3) in the circuit would mitigate the fluctuation. 7-7. PGND 端子 PGND Terminal IC 内部ゲートドライブ回路専用のグラウンド端子です。 PGND terminal is a GND terminal for an internal gate drive circuit. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 16 / 23 SPF8201 7-8. DATA SHEET Ver.1 過熱保護機能（TSD） Thermal Shut Down (TSD) ICの制御チップ部の温度がTjH＝165℃(typ)に達するとD/ST端子の発振を停止させる機能です。次に TjL=150℃(typ)まで下がると保護機能は解除されD/ST端子の発振を再開します（自動復帰動作）。 過熱保護機能は異常時にICを保護する機能であり、長時間発熱が継続する状態での信頼性を含めた動作を保 証するものではありません。 Thermal Shut Down is a function which stops oscillation of D/ST terminal when a control IC reaches TjH=165℃(typ). Then, after the temperature decreases to TjL=150℃, protection function is released and oscillation will resumed at D/ST terminal. (Auto re-start operation) Thermal Shut Down is a function to protect IC at abnormal mode. In case that generated heat persists on the IC for long duration, the protection does not guarantee safe and reliable operation of the device. 7-9. バーストモード Burst mode 負荷電力が減少すると共に IC の COMP 端子電圧も低下していきます。この COMP 端子電圧がバースト機能 動作電圧 VBST=0.29V を下回ると IC はメイン FET(M1)の発振を停止します。ここで出力電圧低下することに より COMP 端子電圧が上昇し、今度は 0.35V を上回るとメイン FET(M1)の発振を再開します このように間欠発振動作を行うことにより軽負荷時に出力電圧の上昇を防ぎます。 As load decreases, COMP terminal voltage of the IC will decrease. When COMP terminal voltage drops lower than the burst function operation voltage VBST=0.29V, IC stops oscillation of a MOSFET (M1). Then, the output voltage drop raises COMP terminal voltage. When the COMP terminal voltage exceeds 0.35V, MOSFET(M1) resumes oscillation. By Burst mode operation, the IC prevents increase of output voltage during low load condition. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 17 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 8. 設計上の注意点 Cautions for Designing a Converter 8-1. 外付け部品 External Component 各部品は使用条件に適合したものを使用します。 ・入力、出力の平滑用電解コンデンサはリップル電流、電圧、温度上昇に対し、適宜、余裕を設けます。また、 スイッチング電源用のHigh-Ripple タイプ、低インピーダンスタイプの部品を使用します。 ・トランス類は銅損・鉄損による温度上昇に対し、適宜、余裕を設けます。スイッチング電流には高周波成分 が含まれるので、表皮効果の影響が無視できない場合は、巻線の線径を、動作電流の実効値を考慮して、電 流密度は3～4A/mm2 前後を目安に選定します。また、表皮効果の影響が大きく、さらに温度対策が必要な場 合は、巻線表面積を増加させるため、巻線の本数を増やす、またはリッツ線などを使用します。 ・電流検出用抵抗Rocp は高周波スイッチング電流が流れるので内部インダクタンスの大きなものを使用する と誤動作の原因になります。内部インダクタンスが小さく、かつ、サージ耐量の大きなものを使用します。 A user shall select external components which meet usage requirements. ・Taking into account ripple current, voltage, and temperature rise, certain margins are needed for input and output smoothing electrolytic capacitors. These capacitors have to be high-ripple an low impedance type for a switching power supply. ・Please set appropriate margin for a transformer because loss of copper and steel generates heat. Since switching current contains high frequency element, in case that surface effect cannot be ignored, please choose a winding wire diameter around 3-4A/mm2 . In case that impact of skin effect cannot be ignored and additional thermal measures are needed, please increase surface area of winding wire by increasing number of wires or using litz wire. ・High frequency switching current flows through a current sense resister, Rocp. If a resister with large internal inductance is used, it could cause operation error. Please choose a resister with small inductance and high surge tolerance for Rocp. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 18 / 23 SPF8201 8-2. DATA SHEET Ver.1 補助巻き線 Auxiliary winding 実際の電源回路は2 次側出力電流Iout の値により2次側出力電圧が変化することがあります。これはパワー MOSFET がターンOFF した瞬間に発生するサージ電圧によって、C1 がピーク充電されるためです。 これを防止するにはFig.8-1のように整流用ダイオードD1 と直列に数Ω～数十Ω の抵抗Rcc の追加が有 効です。出力電圧に対するVcc 端子電圧の変化が使用するトランスの構造によって異なるため、 Rcc最適値は 実際に使用するトランスに合わせた調整が必要です。7-6項で挙げましたダミー抵抗(R3)と組み合わせての対策 も有効です。 また、出力電圧の変化率は下記の場合に悪くなるため、トランス設計時は補助巻線D の巻き位置に注意が必 要です。 · トランスの1 次-2 次の結合が悪い場合（低出力電圧、大電流負荷仕様など） · 補助巻線D と出力巻線の結合が悪い場合 In an actual converter, there would be modulation of secondly output voltage by output current, IOUT. The modulation occurs because instantaneously incurred surge voltage, when MOSFET turns off, charges a capacitor, C1. In order to avoid this phenomenon, it is effective to put a rectifier, D1, and a resister,Rcc, in series as shown in Fig.8-1. Modulation of Vcc terminal voltage depends on a structure of a transformer. Rcc needs to be optimized with a transformer. As decribed in 7-6, adding a dummy resister, R3, is effective solution. When the following cases are applicable, output voltage modulation will be worsen. winding position of auxiliary wind D during transformer design. A user needs to pay attention to · Bad coupling of primary and secondly of a transformer (Low output voltage, high current load specifications) · Bad coupling with an auxiliary winding D and output winding Fig.8-1 出力電流Ioutの影響を受けにくいVcc端子周辺回路 Vcc terminal peripheral circuit which is less affect of output current, Iout SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 19 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 8-3. 2 次側ダイオードのノイズ対策方法 Noise reduction measures of secondly diode 2 次側ダイオードのノイズ低減を行なう場合、Fig.8-2（a）のように2 次側ダイオードと並列にセラミックコ ンデンサCdi を挿入する場合があります。このときドレイン電流波形を観測しドレイン電流に異常なリンギン グ振動がある場合はFig.8-2（b） のようにダンパー抵抗Rdi を直列に挿入し、ドレイン電流の振動を改善して 電源動作を安定させることを推奨します。 なお、ノイズ対策用に挿入したRdi、Cdi の部品温度上昇は十分な検討、評価が必要です。 Fig.8-2 shows two noise reduction measures of a secondly diode. As described in the schematic (a), put a ceramic capacitor Cdi in parallel with a diode D2. In case that there is abnormal ringing appears on drain current, it is recommended to put a damper resister Rdi in series to stabilize draing current as described the schematic (b). Temperature rise of components, Rdi and Cdi, needs to be verified thoroughly before use. （a） （b） Fig.8-2 2 次側ダイオードのノイズ対策方法 Secondly diode noise reduction measure 8-4. パターン設計 Pattern Layout パターン配線および実装条件によって誤動作、ノイズ、損失などに大きな影響が現れるので配線の引回し、 部品配置には十分な注意が必要です。一般的にFig.8-3 のように高周波電流がループを作る部分はラインパタ ーンを“太く”、部品間の配線を“短く”してループ内面積が極力小さくなるようにし、ラインインピーダン スを下げたパターン設計を行います。また、アースラインは輻射ノイズにも大きな影響があるので極力“太く”、 “短く”配線します。スイッチング電源は高周波、高電圧の電流経路が存在するので、安全規格面を考慮した 部品配置、パターン距離が必要です。なお、パワーMOSFET のオン抵抗Rdsonは正の温度係数のため、熱設計 に注意します。 Pattern layout and mounting condition have impacts on malfunction, noise, and loss. Therefore, it is important to consider carefully with pattern layout and component location. As described in the Fig.8-3, a pattern for high frequency current loop shall be as thick as possible and connection between components as short as possible to make surface area of loop as small as possible to lower line impedance of a pattern. In addition, GND line has impact on radiation noise. Therefore, please make pattern as thick and short as possible for GND line. Since there are high frequency and high voltage current paths in a switching converter, a user need to examine component layout, pattern, and creepage distance to meet safety regulations. Furthermore, Rdson of MOSFET is a positive temperature coefficient. Please consider thermal characteristics during the design of a converter. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 20 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 Fig.8-3 高周波電流ループ（斜線部分） High Frequency Current Loop (Shaded Area) Fig.8-4 トランス～Rcc～D1～C1～トランスの経路 Transformer→Rcc→D1→C1→Transformer また、Fig.8-4 に示す、トランス～Rcc～D1～C1～トランスの経路で高周波電流が流れますのでこの部分は太 く短く配線してください。その他の部品（上図の R1,R2,R3,Cp,IC 等）への接続は上記のルートと重ならないよ うに C1 の両端から接続してください。 IC 周りのシグナルグランドとパワーグランドとはソース抵抗の端子部で共通にして入力のコンデンサ（－） 端子に太く短いパターンにて接続してください。 As described in Fig.8-4, high frequency current flows from transformer →Rcc→D1→C1→transformer, please make a pattern for this loop as thick and short as possible. Please avoid overlap with above loop and connection for other components (R1, R2, R3, Cp, and IC etc.). The loop needs to be connected to both terminal of C1. Signal GND and Power GND around the IC connects to terminal of a source resister and connect with a (-) terminal of capacitor with a thick and short pattern. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 21 / 23 SPF8201 DATA SHEET 使用上の注意 Ver.1 CAUTION/ WARNING 本書に記載されている動作例及び回路例は、使用上の参考として示したもので、これらに起因する当 社もしくは第三者の工業所有権、その他の権利の侵害問題について当社は一切責任を負いません。 Application and operation examples described in this document are quoted for the sole purpose of reference for the use of the products herein and Sanken can assume no responsibility for any infringement of industrial property rights, intellectual property rights or any other rights of Sanken or any third party which may result from its use. 本書に記載されている製品のご使用にあたって、これらの製品に他の製品・部材を組み合わせる場合、 或いは、これらの製品に物理的、化学的その他何らかの加工・処理を施す場合には、使用者の責任に於い てそのリスクをご検討の上行ってください。 When using the products specified herein by either (i) combining other products or materials therewith or (ii) physically, chemically or otherwise processing or treating the products, please duly consider all possible risks that may result from all such uses in advance and proceed therewith at your own responsibility. 当社は品質、信頼性の向上に努めていますが、半導体製品では、ある確率での欠陥、故障の発生は避 けられません。部品の故障により結果として、人身事故、火災事故、社会的な損害を発生させないよう、 使用者の責任に於いて、装置やシステム上で十分な安全設計及び確認を行ってください。 Although Sanken undertakes to enhance the quality and reliability of its products, the occurrence of failure and defect of semiconductor products at a certain rate is inevitable. Users of Sanken products are requested to take, at their own risk, preventative measures including safety design of the equipment or systems against any possible injury, death, fires or damages to the society due to device failure or malfunction. 本書に記載されている製品は、一般電子機器(家電製品、事務機器、通信端末機器、計測機器など)に使 用されることを意図しております。ご使用の際は、納入仕様書に著名または押印の上ご返却をお願いいた します。高い信頼性が要求される装置(交通信号制御装置、防災･防犯装置、各種安全装置など)への使用を ご検討の際には、必ず当社販売窓口へご相談及び納入仕様書に著名または押印の上、ご返却をお願いいた します。極めて高い信頼性が要求される装置(航空宇宙機器、原子力制御、生命維持のための医療機器な ど)には当社の文書による合意が無い限り使用しないでください。 Sanken products listed in this document are designed and intended for the use as components in general purpose electronic equipment or apparatus (home appliances, office equipment, telecommunication equipment, measuring equipment, etc.). Please return to us this document with your signature(s) or seal(s) prior to the use of the products herein. When considering the use of Sanken products in the applications where higher reliability is required (traffic signal control systems o equipment, fire/crime alarm systems, various safety devices, etc.), please contact your nearest Sanken sales representative to discuss, and then return to us this document with your signature(s) or seal(s) prior to the use of the products herein. The use of Sanken products without the written consent of Sanken in the applications where extremely high reliability is required (aerospace equipment, nuclear power control systems, life support systems, etc.) is strictly prohibited. 本書に記載された製品は耐放射線設計をしておりません。 Anti radioactive ray design is not considered for the products listed herein. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 22 / 23 SPF8201 DATA SHEET Ver.1 当社物流網外での輸送、製品落下等によるトラブルについて当社は一切責任を負いません。 Sanken assumes no responsibility for any troubles, such as dropping products caused during transportation out of Sanken’s distribution network. 弊社のデバイスをご使用、またはこれを使用した各種装置を設計する場合定格値に対するディレー ティングをどの程度行うかにより、信頼性に大きく影響いたします。ディレーティングとは信頼性を確保 または向上するため、各定格値から負荷を軽減した動作範囲を設定したり、サージやノイズなどについて 考慮することを言います。ディレーティングを行う要素には、一般的には電圧、電流、電力などの電気的 ストレス、周囲温度、湿度などの環境ストレス、半導体デバイスの自己発熱による熱ストレスがあります。 これらのストレスは、瞬間的数値あるいは最大値、最小値についても考慮する必要があります。なお パ ワーデバイスやパワーデバイス内蔵 IC は、自己発熱が大きく、接合部温度（Tj）のディレーティングの 程度が、信頼性を大きく変える要素となりますので充分にご配慮ください。 In the case that you use our semiconductor devices or design your products by using our semiconductor devices, the reliability largely depends on the degree of derating to be made to the rated values. Derating may be interpreted as a case that an operation range is set by derating the load from each rated value or surge voltage or noise is considered for derating in order to assure or improve the reliability..In general, derating factors include electric stresses such as electric voltage, electric current, electric power etc., environmental stresses such as ambient temperature, humidity etc. and thermal stress caused due to self-heating of semiconductor devices. For these stresses, instantaneous values, maximum values and minimum values must be taken into consideration. In addition, it should be noted that since power devices or IC’s including power devices have large self-heating value, the degree of derating of junction temperature (Tj) affects the reliability significantly. SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2014 Feb 23 / 23