nr263s ds jp

軽負荷高効率機能搭載 同期整流方式 BUCK 型スイッチングレギュレータ IC
データシート
NR263S
概要
NR263S は、パワーMOSFET 内蔵の同期整流型
チョッパレギュレータ IC です。ピーク電流制御
方式により、セラミックコンデンサのような超
低 ESR のコンデンサに対応します。軽負荷時に
はパルススキップ動作を行うことによって超高
効率を実現します。過電流保護、低入力禁止、
過熱保護等の保護機能を有しています。外部
コンデンサ値の選定により、ソフトスタート時
間を設定できます。外部信号でオンオフできる
機能を有しており、EN 端子へ外部から信号を入
力することで、IC をターンオン／ターンオフで
きます。パッケージは、小型薄型の SOP8 パッ
ケージを用意しております。
パッケージ
SOP8 パッケージ
*原寸大ではありません。
特長
主要スペック
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
PowerMOSFET 内蔵同期整流型
電流モード型 PWM 制御(定常負荷)
パルススキップ動作(軽負荷)
定常時最大効率 94％
軽負荷時最大効率 86％
(@Vin=12V,Vout=5V,Iout=10mA)
出力にセラミックコンデンサのような
低 ESR コンデンサの使用に対応
保護回路を内蔵
過電流保護 (OCP) 垂下型自動復帰
過熱保護内蔵 (TSD) 自動復帰
低入力時誤動作防止回路 (UVLO)
出力 5V 固定により外付け部品点数削減
外付けコンデンサによる Soft-Start
ON/OFF 機能
入力電圧 VIN = 8.0～31V
出力電圧 VO=5V(内部固定)
出力電流 IO=1A
動作周波数 500kHz 固定
アプリケーション
●
●
●
●
●
冷蔵庫
エアコン
LCD-TV
Blu-ray
デジタル家電用電源
基本接続
NR263S (Vo=5V 固定)
NR263S-DSJ Rev.1.0
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NR263S
NNNNN
目次
概要 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1. 電気的特性 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.1 絶対最大定格 ---------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.2 推奨動作条件 ---------------------------------------------------------------------------------------- 4
1.3 電気的特性 ------------------------------------------------------------------------------------------- 5
2. ブロックダイアグラムと各端子機能 ---------------------------------------------------------------- 6
2.1 ブロックダイアグラム ---------------------------------------------------------------------------- 6
2.2 各端子機能 ------------------------------------------------------------------------------------------- 7
3. 標準接続図 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
4. 熱減定格 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
5. 外形図 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
5.1 外形、寸法 ----------------------------------------------------------------------------------------- 10
6. 現品表示 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 11
7. 動作説明 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 12
7.1 PWM(Pulse Width Modulation)出力制御 --------------------------------------------------- 12
7.2 イネーブル機能 ----------------------------------------------------------------------------------- 13
7.3 ソフトスタート機能 ----------------------------------------------------------------------------- 14
7.4 過電流保護(Over Current Protection)と出力短絡保護(Short Circuit Protection) -- 16
7.5 過熱保護(TSD)------------------------------------------------------------------------------------- 17
7.6 軽負荷時におけるパルススキップ動作について ------------------------------------------ 17
8. 設計上の注意点 ----------------------------------------------------------------------------------------- 19
8.1 外付け部品 ----------------------------------------------------------------------------------------- 19
8.1.1
インダクタ L1 ------------------------------------------------------------------------------- 19
8.1.2
入力コンデンサ CIN ------------------------------------------------------------------------ 21
8.1.3
出力コンデンサ CO ------------------------------------------------------------------------- 21
8.2 パターン設計 -------------------------------------------------------------------------------------- 22
8.2.1
入出力コンデンサ -------------------------------------------------------------------------- 22
8.2.2
実装基板パターン例 ----------------------------------------------------------------------- 23
8.3 応用設計 -------------------------------------------------------------------------------------------- 24
8.3.1
スパイクノイズの低減(1) ----------------------------------------------------------------- 24
8.3.2
スパイクノイズの低減(2) ----------------------------------------------------------------- 24
8.3.3
ビーズコア使用に関するご注意--------------------------------------------------------- 25
8.3.4
逆バイアス保護 ----------------------------------------------------------------------------- 25
8.3.5
VO 端子の過電圧保護 --------------------------------------------------------------------- 25
9. 代表特性例(Ta=25°C) ---------------------------------------------------------------------------------- 27
10. 梱包仕様 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 29
10.1 テーピング＆リール外観 ----------------------------------------------------------------------- 29
注意書き ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 30
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電気的特性
1.
絶対最大定格
1.1
● 電流値の極性は、IC を基準としてシンクが“＋”、ソースが“－”と規定
● 特記がない場合の条件 Ta = 25 °C
項目
記号
規格
単位
入力電圧
VIN
0.3～35
V
BS 端子電圧
VBS
SW 端子電圧
VSW
VO 端子電圧
EN 端子電圧
SS 端子電圧
VO
VEN
VSS
0.3～
40.5
-0.3～5.5
8
-1～35
-2～35
-6～35
0.3～6
0.3～35
0.3～7.0
SS 端子流入電流
Issb
5.0
mA
PD
1.56
W
TJ
40～150
°C
保存温度
Tstg
40～150
°C
熱抵抗(接合－リード(Pin No.4))
θJP
60
°C /W
熱抵抗(接合－周囲)
θJA
80
°C /W
BS-SW 間端子電圧
VBS-SW
許容損失
(1)
接合温度
(2)
(1)
(2)
条件
V
V
V
V
DC
*パルス幅制限 10ns 以内
DC
*パルス幅制限 100ns 以内
*パルス幅制限 10ns 以内
V
V
V
ガラスエポキシ基板 40×40mm
(弊社デモボード)実装時,Tj=150[°C]
ガラスエポキシ基板 40×40mm
(弊社デモボード)実装時
過熱保護により制限。
過熱保護検出温度は約 165°C となります。
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推奨動作条件
1.2
電気的特性に示す正常な回路機能を維持するために、推奨動作条件内で使用してください。
項 目
規 格 値
記 号
入力電圧
単 位
MIN
MAX
VIN
8
31
V
IO
0
1.0
A
条件
(3)
出力電流
(4)
動作周囲温度
(4)
Ta
40
85
°C
動作ジャンクション温度
(4)
Tj
40
125
°C
(3)
(4)
標準回路は図 3-1 になります。
図 4-1 に示す熱減定格範囲内で使用する必要があります。
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1.3
電気的特性
● 電流値の極性は、IC を基準としてシンクが“+”、ソースが“－”と規定
● 特記がない場合の条件 Ta = 25 °C
項目
記号
VO
出力電圧
MIN
規格値
TYP
MAX
4.85
5.00
5.15
⊿VO /⊿T
出力電圧温度係数
fsw
動作周波数
±0.3
-30%
500
単位
V
mV/°C
+30%
kHz
ラインレギュレーション
(5)
VLine
50
mV
ロードレギュレーション
(5)
VLoad
50
mV
過電流保護開始電流
IS
動作時回路電流
IIN
250
静止時回路電流
IIN(off)
1.2
UVLO 閾値
Vuvlo
6
5
Vuvlo_hys
UVLO_ヒステリシス
SS コンデンサ充電電流
EN 端子
1.1
ISS
1.5
2.6
VIN = 12V, Io = 0.5A
-40°C ～+85°C
VIN=12V, Vo=5.0V,
IO=0.5A
VIN= 8V～17V,
Vo=5.0V, IO=0.5A
VIN=12V, Vo=5.0V,
IO=0.1A～1.0A
VIN=12V, Vo=5.0V
uA
VIN= 12V, VEN=12V
IO=0mA
10
uA
VIN=12V, VEN=0V
7
V
VIN Rising
V
UVLO ON～UVLO OFF
5.0
8.5
μA
VSS=0V, VIN=12V
14
30
μA
VEN= 12V
1.1
2.1
V
VIN=12V
流入電流
IEN
オンスレシュ電圧
VEN
ヒステリシス電圧
VEN_hys
0.15
V
0.8
VIN = 12V，Io = 0.5A
A
0.55
2.5
測定条件
最大 ON デューティー
(5)
DMAX
85
%
VIN=12V
最小 ON 時間
(5)
TON(MIN)
200
nsec
VIN=12V
過熱保護開始温度
(5)
TSD
165
°C
VIN=12V
過熱保護復帰ヒステリシス
(5)
TSD_hys
15
°C
VIN=12V
(5)
RonH
250
mΩ
VIN=12V
(5)
RonL
200
mΩ
VIN=12V
ハイサイド SW MOSFET ON 抵
抗
ローサイド SW MOSFET ON 抵
抗
(5)
設計保証値です。
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2.
2.1
ブロックダイアグラムと各端子機能
ブロックダイアグラム
図 2-1
NR263S ブロックダイアグラム
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2.2
各端子機能
SS
1
BS
2
8 NC
7
VO
NR263S
SW
3
GND 4
図 2-2
6 EN
5 IN
ピン配置
表 4. 端子機能
端子 No.
記号
機能
1
SS
ソフトスタート端子
SS 端子とグランド間にコンデンサ接続することで、ソフトスタート時間を設定でき
ます
2
BS
ハイサイドブースト入力端子
BS 端子は、ハイサイド MOSFET のドライブ電力を供給します
コンデンサを SW 端子と BS 端子間に接続してください
3
SW
出力端子
出力電力を供給します
出力用 LC フィルタを SW 端子に接続してください
4
GND
5
IN
電源入力端子
IC に電力を供給します
6
EN
イネーブル入力端子
EN 端子を High でレギュレータをオン、Low でオフします
7
VO
基準電圧と出力電圧を比較するフィードバック端子
フィードバック閾値電圧は 5V です
VO 端子を直接出力電圧に接続してしてください
8
NC
接続なし
グランド端子
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3.
標準接続図
標準的な接続は図 3 のとおりです｡
VIN
RBS
REN
5
IN
6
CIN
CBS
2
BS
EN
SW
3
VO
L
NR263S
1
SS
GND
CSS
4
VO
NC
7
CO
8
GND
GND
図 3-1
CIN: 10μF / 25V
CO: 22μF / 16V
CBS: 0.1μF
CSS: 0.1μF
NR263S 標準接続図
REN:100kΩ
L: 6.8μH(VIN=12V 時)
RBS:≦10Ω
※デモボードの回路図は『8.2.2 項 実装基板パターン例』 記載のデモボード回路図を参照してください｡
4.
熱減定格
図 4-1
NR263S 熱減定格
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注記
1) 図 4-1 は PD=1.56W／Tj=150°C で規定していますので､ご使用の際は十分にマージンを取ってください｡
2) ガラスエポキシ基板 40×40mm
3) 銅箔エリア 25×25mm
4) 損失は下記式を使って求めます。効率は、入力電圧、出力電流によって変化する為、効率曲線より求め、
パーセント表示のまま代入します。
η
(1)
VO: 出力電圧
主な熱源はスイッチ素子と制御回路を内蔵した IC 内部と
負荷電流が流れるインダクタの損失です｡
(1)式は全体効率からインダクタの定常損失を引いて
IC の損失を求めるものです｡
VO=5V､IO=1A 連続､インダクタの DCR=80mΩ の場合､
全体効率 90%の時 IC の損失は(1)式より 0.476W となります｡
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VIN: 入力電圧
IO: 出力電流
ηx: 効率(%)
L(DCR)：インダクタ直流抵抗
9
NR263S
NNNNN
5.
5.1
外形図
外形、寸法
上面図
8
1
7
2
6
3
5
4
側面図 1
側面図 2
注記:
1) 単位：mm
2) 図は一定の縮尺で描かれていません｡
図 5-1
SOP8 パッケージ外観
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6.
現品表示
現品表示は､品名及びロット番号について､モールドパッケージ表面にレーザー捺印されます｡
*1. 製品名
*2. 製造ロット表示(3 桁)
1 文字目 : 製造年末尾 1 桁
2 文字目 : 製造月
1 月～9 月 : 1 ～ 9
10 月: O
11 月: N
12 月: D
3 文字目: 製造週
第 1 週 ～ 第 5 週 : 01 ～ 05
*3. 弊社管理番号 (4 桁)
*1
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SK *2
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*3
図 6-1
捺印仕様
11
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動作説明
7.
特記なき場合の特性数値は、NR263S の仕様に準じ、TYP 値を表記します。
7.1
PWM(Pulse Width Modulation)出力制御
NR263S の PWM 制御回路は、カレントセンスアンプ、エラーアンプ、PWM コンパレータ、スロープ重畳回路で構
成されています。カレントセンスアンプで検出したドレイン電流フィードバック信号 Vtrip と、エラーアンプで生成し
た出力電圧と基準電圧との誤差増幅信号 Vcomp とを、PWM コンパレータで比較することにより、オンデューテ
ィーの制御を行います。スロープ重畳回路では、電流フィードバック信号 Vtrip に対して、スロープ信号を重畳する
ことで、オンディーティ―50%以上で発生するサブハーモニック発振を回避します。
図 7-1
電流モード PWM 制御チョッパ型レギュレータ基本構成
UVLO が解除、または、EN 端子が閾値を超えると SS 端子電圧が上昇を開始し、0.6V(typ.)に達するまでの間に
ローサイドスイッチ(以下 M2)がオンすることによって、ハイサイドドライバおよびハイサイドスイッチ(以下 M1)を駆動
するためのブースト用コンデンサ CBS を充電します。その後、0.6V(typ.)を超えると、スイッチング動作を開始します。
M1 および M2 は、出力にパワーを供給するスイッチング MOSFET で、交互にオンオフを繰り返すことにより、出力
段に対してエネルギーを供給します。M1 が ON のタイミングで、インダクタ L の電流が増加し、カレントセンス
アンプの出力も上昇します。PWM コンパレータでは、カレントセンスアンプの出力とスロープ補正信号とが加算さ
れた信号 Vtrip と、誤差増幅器の出力 Vcomp を比較し、Vtrip が Vcomp を超えた時に M1 が OFF すると共に、
M2 が ON することで、インダクタ L の回生電流は、GND から M2 を介して流れます。その後、発振器 OSC から
のセット信号を受けて、再び M1 が ON します。
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7.2
イネーブル機能
EN 端子が IN 端子に接続された状態で、入力電圧 VIN を 6V(typ.)以上に上昇させると UVLO が解除され､
スイッチング動作を開始します｡また、入力電圧 VIN が 6V(typ.)以上印加された状態で、EN 端子電圧が
1.1V(typ.)を超えるとスイッチング動作を開始します｡
VIN
VIN
REN1
REN1
IN
EN
IN
EN
GND
GND
(A)
図 7-2
(B)
EN 端子による外部 ON／OFF
図 7-2(A)は､外部オン／オフを行わず､VIN 印加／遮断により起動／停止します｡REN1 は 100[kΩ]を推奨します｡
図 7-2(B)は EN 端子電圧 VEN を、オープンコレクタ等のスイッチにより GND へ短絡することにより、出力を外部信
号で ON／OFF させることが可能です｡
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7.3
ソフトスタート機能
1 番端子（SS 端子）と 4 番端子（GND 端子）間にコンデンサを接続すると起動開始時にソフトスタート
機能を利用できます。
出力電圧 VO はソフトスタートコンデンサ CSS の充電電圧に相関し立ち上がります。
SS 端子から供給される内部定電流源 ISS は 5μA であるため､ソフトスタート期間は CSS の充電時定数に依
存します｡定電流により CSS が充電開始されると､SS 端子電圧 VSS は直線的に上昇します｡ソフトスタート
開始閾値電圧(VSS1=0.6V)～ソフトスタート終了閾値電圧(VSS2=1.4V)を通過する間がソフトスタート期間
です｡ソフトスタート期間中は､PWM 制御の OFF 期間をコントロールして立ち上がり時間を制御しており
ます｡ソフトスタート期間 tSS 及びディレイ時間 t_delay は以下の式で概略求まります。
(2)
但し､VSS1(=0.6V) ≦VSS≦ VSS2 (=1.4V), ISS=5μA
(3)
但し､0V ≦VSS＜VSS1 (0.5V)の間, ISS=5μA
出力電圧 Vo の立ち上がり時間は t_delay + tSS になります｡
図 7-3
通常起動時におけるソフトスタートのタイミングチャート
Vss
Vss
Vss2=1.4V
Vss2=1.4V
Vss1=0.6V
Vss1=0.6V
Vo
図 7-4
T
Vo
T
T
T
起動時 Vo のオーバーシュートのイメージ
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尚､起動時の出力電圧 Vo の立ち上がり波形に､過度なオーバーシュートが発生しない様に､Css の容量を調
整してください｡これは主に tss が短い場合に発生します｡定電圧制御が追従する前に､ソフトスタートが
終了してしまうと図 7-4 の様な波形になる場合が有ります｡Css の容量を大きくすると､オーバーシュート
は発生しにくくなりますが､起動時間も長くなる事を考慮願います｡必ず実動にて立ち上がり波形を確認
した上で､CSS の容量を調整してください
注記)リスタート時の Css 放電について
EN 端子でのオン･オフ操作など､本 IC がリスタートする際の SS コンデンサ Css の放電について述べます｡
本 IC では､Css に電圧が残った状態で再起動させると､内部の強制放電回路により､一旦 SS 端子電圧を
0.6V まで放電してから､ソフトスタートを再開するシーケンスになっております｡(図 7-5)
Css コンデンサの放電は､IC の内部インピーダンス 600Ω(typ.)で放電されます｡
Vss2=1.4V
Vss1=0.6V
図 7-5
ソフトスタートコンデンサ CSS の放電
CSS に電圧が残った状態の場合､EN 端子に ON 信号が入ってから､起動時に Vo が定電圧精度内に入るまで
は､t_discharge＋tss の時間がかかります｡ソフトスタートコンデンサは､内部のレギュレータ電圧(1.8V)ま
で充電されています｡定常状態で､ソフトスタートコンデンサ CSS が 1.8V まで充電されている状態からの
放電において､任意の時間 t における VSS と､1.8V→0.6V に放電される時間 t_discharge に関しては､式(4)､(5)
で計算できます｡
Ω
Ω
(4)
(5)
連続的な ON／OFF 操作を行うモードがあるときは､CSS 放電による遅れも考慮願います
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7.4
過電流保護(Over Current Protection)と出力短絡保護(Short Circuit Protection)
図 7-6 に OCP 特性を示します。NR263S は、垂下型過電流保護回路を内蔵しています。過電流保護回路は
スイッチングトランジスタのピーク電流を検出し、ピーク電流が設定値を超えると強制的にトランジスタ
の ON 時間を短縮させて､出力電圧 VO を低下させ電流を制限しています。
VO 端子電圧 VO が 3.50V(70%)まで低下すると、FDOWN モードに切り替わり、スイッチング周波数を低下さ
せることで垂下特性改善を行っています。
さらに､Vo 端子電圧 VO が 1.50V(30%)まで低下すると、ソフトスタートコンデンサ CSS を ISS=5μA(typ.)で
充電開始し､SS 端子電圧 VSS が 2.2V に達すると、Short Circuit Protection 機能が働き、
間欠保護動作(HICCUP)
が有効になると共にスイッチング動作を停止します。間欠保護動作(HICCUP)期間中は、ソフトスタート
コンデンサ CSS を 2.5μA で放電し、0.23V に達すると、再度ソフトスタートが開始され､この繰り返しによ
り間欠動作モード(HICCUP)が維持されます｡間欠保護動作を行うことによって、発熱などの部品ストレス
を軽減することができます｡過電流状態が解除されると出力電圧は自動的に復帰します。
短絡電流が連続的に流れる事が有ります｡
定常負荷
負荷短絡
定常負荷
IO
SW
OCP閾値：2.1A
IDH
FB
V
短絡閾値：0.24V
O
SWオン期間
定常時：1.8V
SWオフ期間
HICCUPオフ閾値：2.2V
SS完了閾値：1.4V
SS
定常時：1.8V
再起動閾値：0.23V
←HICCUP充電：5μ A
SS端子電流
↑HICCUP放電：-2.5μ A
図 7-6
過電流保護 HICCUP モード時のタイミングチャート
OCP特性カーブ(動作例)
HICCUP機能無し
HICCUP機能有り
5.5
5.0
4.5
出力電圧 Vo(V)
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
HICCUP 動作
1.0
0.5
0.0
0
0.5
図 7-7
1
出力電流 Io(A)
1.5
2
OCP 特性カーブ(動作例：VIN=12V 時)
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7.5
過熱保護(TSD)
出力電圧
熱保護回路は、IC の半導体接合温度を検出し、接合
温度が設定値(約 165°C)を超えると出力トランジスタを
停止させ、出力を OFF します。接合温度が過熱保護設
定値より 15°C 程度低下すると自動的に復帰します。
注)瞬時短絡等の発熱に対し IC を保護する回路であり、
長時間短絡等、発熱が継続する状態の信頼性を含め
た動作を保証するものではありません。
復帰設定温度
保護設定温度
接合温度
図 7-8 TSD 動作
7.6
軽負荷時におけるパルススキップ動作について
NR263S には､軽負荷時の高効率を実現するために、パルススキップモード(当社呼称)を搭載しています｡
負荷電流が減尐するほど COMP 電圧 VCOMP が低下するよう制御し、VCOMP が軽負荷検知閾値 Vskip 以下の
状態、および、インダクタ電流の不連続状態が一定期間継続すると、パルススキップモードに切り替わり
ます。パルススキップモードでは、Hi-side MOSFET ドレイン電流のピーク値(=ILP)は入力電圧 VIN と使用
インダクタのインダクタンス L で決まる一定値に制限され、負荷に応じてスイッチング周波数が変化する
周波数可変動作を行います。スイッチング周波数が低下するほど、Hi-side MOSFET と Lo-side MOSFET の
スイッチング損失が低下するために軽負荷時の効率を改善することができます。負荷電流が増加し、
COMP 電圧 VCOMP が Vskip 以上の状態、または、インダクタ電流の連続状態が一定期間継続すると、通常
の PWM 動作に切り替わります。
注記)
※VCOMP、Skip signal、および、軽負荷検知閾値 Vsk はパッケージ外部から直接確認することはできません｡
※パルススキップモードは外部からの信号により､意図的にキャンセルさせることはできません｡
図 7-9
パルススキップのタイミングチャート
尚､パルススキップモードは上記のとおり周波数が低下します｡可聴周波数帯域(20kHz 以下)になる場合も
あります｡パルススキップ周波数は概ね次式で計算できます｡
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NR263S
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(6)
スタンバイ･軽負荷での実動確認において､もし可聴周波数帯域での動作になり異音がする場合は､(6)式を
参考にインダクタのインダクタンス(L)を調整してください｡ただし Fskip を高くすると､消費電力は増加方
向ですのでご注意ください｡パルススキップ動作時は､(6)式の ILP は入力電圧 VIN および使用インダクタの
インダクタンス L で決まる一定値に制限されますが､図 7-10 の様な入力電圧依存性を持っています｡Fskip
を計算する場合は､図 7-10 から ILP の値を読みとって代入してください｡
1.2
1
L=6.8μH
ILP(A)
0.8
L=10μH
0.6
L=22μH
0.4
L=33μH
L=47μH
0.2
L=68μH
0
0
5
10
15
20
25
30
35
VIN(V)
図 7-10 インダクタンス別､VIN vs. ILP 特性
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NNNNN
設計上の注意点
8.
8.1
外付け部品
各部品は使用条件に適合したものを使用します。
8.1.1
インダクタ L1
インダクタ L1 は、チョッパ型スイッチングレギュレータの中心的役割を果たしています。 レギュレー
タを安定して動作させるためには、飽和状態での動作や、自己発熱による高温動作等の危険な状態を回避
しなくてはなりません。以下に挙げる 6 項目に注意してインダクタを選定してください。
 スイッチングレギュレータ用であること
ノイズフィルタ用のコイルは、損失が大きく発熱が大となりますのでご使用を避けて下さい。
 サブハーモニック発振の回避
NR263S のようなピーク検出電流制御方式では、インダクタ電流 IL が連続電流モードで､制御 Duty が 0.5
を超える様な使用条件において､インダクタ電流がスイッチング動作周波数の整数倍の周期で変動するこ
とがあります。このような現象をサブハーモニック発振と呼び、ピーク検出電流制御モードでは原理的に
発生する問題です。安定な動作をさせる為に IC 内部でスロープ補正を行っておりますが、アプリケーシ
ョンとしても、出力電圧に対応した適切なインダクタンスを選定することが必要です。具体的にはスロー
プ補償量が IC 内部で固定のため､インダクタ電流の傾きを緩やかにする事が必要です｡
インダクタ電流の脈流部 ΔIL およびピーク電流 ILP は、次式にて表されます。
Δ
(7)
Δ
(8)
図 8-1 インダクタンスとリップルの関係
この式よりインダクタのインダクタンスが小さいほど、ΔIL、ILp ともに増大することが分かります。よっ
てインダクタンスが過小であるとインダクタ電流の変動が大きくなるためレギュレータの動作が不安定
になるおそれがあります。過負荷・負荷短絡時の磁気飽和によるインダクタンス L の減尐に注意願います。
(制御デューティが 0.5 以上の場合のインダクタンス L 計算)
制御 Duty は、出力電圧 VO と入力電圧 VIN の比で表わされ、入力電圧 VIN が 10V 以下の条件で Duty≧0.5
となります。この入出力条件およびインダクタ電流が連続状態で使用する場合には、サブハーモニック発
振を回避するために、ΔIL は 0.2A 未満の設定を推奨します(インダクタ電流の傾き緩和)｡
Δ
(9)
(制御デューティが 0.5 未満の場合のインダクタンス L 計算)
D＜0.5 の場合は､ΔIL 設定可能範囲は 0.2≦ΔIL≦1A です｡標準接続図中の参考定数である 6.8μH は､この設
定可能範囲の概ね上限であり､インダクタンス L をもっとも小さくできる設定です｡ΔIL を小さくすると必
要インダクタンス L は大きくなります｡ΔIL=0.2A～1A の範囲で､(9)式を用いてインダクタンス L を計算し
てください｡
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 ΔIL／Io 比
ΔIL／Io が大きいと､インダクタンスは小さくなりますが､出力リップル電圧の増大などの背反事項が有り
ます｡ΔIL／Io の値を小さくすると､必要なインダクタンスは増加､且つ外形は大型化方向です｡従来からコ
ストパフォーマンスが良い設定として､一般的には ΔIL／Io≒0.2～0.3 と言われております｡
 コイルの線径
インダクタンスを大きくしようとする場合､鉄芯のコアサイズが同じなら､巻線の巻数が増え電線の線径
が細くなります｡直流抵抗 DCR も増大しますので､大きな電流は流せなくなります｡DCR を優先にすると､
コアサイズが大型化します｡
 直流重畳特性
チョークコイルのインダクタンスは、コアの材質／形状にもよりますが､流す直流電流に対してインダク
タンスが次第に減尐する様な直流重畳特性を有しています｡実際に使用する最大負荷電流を流した際の､
インダクタンスが設計に対して大きく下がっていないか？必ずご確認ください｡コイルメーカーから直流
重畳特性のデータ･グラフなどを入手いただき､お使いのインダクタの特性を把握しておいてください｡そ
の際重要になるパラメータとしては､
1)飽和点･･･何アンペアで磁気飽和を起こすか
2)実使用の負荷電流でのインダクタンス変動
例えば､実負荷で Io=1A まで使用するのに､飽和点が 0.5A などのコイルは使えません｡また､無負荷では
10μH のインダクタンスを有するのに､1A 流したら 5μH なってしまう様な特性の物にはご注意ください｡
 ノイズが尐ないこと
ドラム型のような開磁路型コアは、磁束がインダクタの外側を通過するため周辺回路へノイズによる障害
を与えることがあります。低漏洩磁束タイプのコア／構造を採用したコイルをご使用下さい。詳細はイン
ダクタメーカーへご相談ください｡
 発熱について
実際に基板に実装して使用する場合､インダクタ本体の発熱は周囲の部品からの影響を受ける可能性が有
ります｡
インダクタの温度上昇は､殆どの場合､自己発熱を含んで､
1)車載グレード品：150°C
2)高信頼性品：125°C
3)一般品：85°C ～ 100°C
この様な温度制限が有ります｡搭載する基板の設計が変わると､温度上昇が異なりますので､必ずご評価く
ださい｡
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8.1.2
入力コンデンサ CIN
入力コンデンサにはセラミックコンデンサをご使用ください｡入力インピーダンスを下げ、IC の安定動作
に寄与します｡入力コンデンサ CIN は極力 IC の IN～GND の間へ最短距離で配置される必要があります。
トランスの 2 次側整流平滑回路における平滑コンデンサ CF がある場合であっても、IC の直近に CIN を配
置してください｡CIN 選定のポイントとして次のことが挙げられます。




耐電圧の満足及び､印加電圧に対する容量変化が尐ないこと
使用する周囲温度範囲での容量変化率が小さいこと
発熱を含んだ部品温度が､最高使用温度の仕様を満足すること
使用する周波数及び､温度条件でインピーダンス Z が十分低いこと
*コンデンサ製造メーカーの製品情報を照会してください
*セラミックコンデンサであっても､リード線を有する挿入部品は､面実装品よりもインピーダンスが高い
ことが有りますのでご注意ください｡
*セラミックコンデンサの場合､一般的に許容リップル電流は仕様に含まれていませんが､セラミックコン
デンサはリップル電流が流れることにより､内部の等価直列抵抗 ESR があるため若干発熱します｡した
がって発熱を含んだ最高使用温度を遵守する必要が有ります｡この時､周囲の発熱部品からの煽りも考慮
してください｡
使用条件､実装条件､放熱条件等を考慮して､マージンを持った最適なものを選定してください｡
8.1.3
出力コンデンサ CO
電流制御方式は、電圧制御方式にインダクタ電流を検出し帰還するループを追加した方式です。帰還ルー
プにインダクタ電流を追加することで、LC フィルタの二次遅れ要素の影響を考慮せず安定な動作を実現
できます。二次遅れを補正するために必要であった LC フィルタの容量 C を小さいものにでき、低 ESR
のコンデンサ（セラミックコンデンサ）を用いても安定した動作を得ることができます。
出力コンデンサ CO は、インダクタと共に LC ローパスフィルターを構成し、スイッチング出力の平滑コン
デンサとして機能しています。出力コンデンサ CO にはインダクタ電流の脈流部 ΔIL がそのまま流れます｡
セラミックコンデンサには等価直列抵抗 ESR が存在し､ESR と ΔIL の掛け算した電圧がそのまま出力リッ
プル電圧 VO ripple となって現れます｡
Ω
Δ
(10)
任意の出力リップル電圧 VO ripple に抑える場合､セラミックコンデンサでの必要な ESR 条件は､
Ω
Δ
(11)
したがって､インダクタ電流の脈流部 ΔIL が小さい場合は相対的に出力リップル電圧 VO ripple は小さくなり
ます｡ΔIL が大きい場合は､セラミックコンデンサを並列接続するなど､ESR を下げる必要があります｡CO 選
定のポイントとしては入力コンデンサ CIN と同様に､次のことが挙げられます。




耐電圧の満足及び､印加電圧に対する容量変化が尐ないこと
使用する周囲温度範囲での容量変化率が小さいこと
発熱を含んだ部品温度が､最高使用温度の仕様を満足すること
使用する周波数及び､温度条件でインピーダンス Z が十分低いこと
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*コンデンサ製造メーカーの製品情報を照会してください
*セラミックコンデンサであっても､リード線を有する挿入部品は､面実装品よりもインピーダンスが高い
ことが有りますのでご注意ください｡
*セラミックコンデンサの場合､一般的に許容リップル電流は仕様に含まれていませんが､セラミックコン
デンサはリップル電流が流れることにより､内部の等価直列抵抗 ESR があるため若干発熱します｡した
がって発熱を含んだ最高使用温度を遵守する必要が有ります｡この時､周囲の発熱部品からの煽りも考慮
してください｡
使用条件､実装条件､放熱条件等を考慮して､マージンを持った最適なものを選定してください｡
8.2
パターン設計
接続図中の太線部分には大電流が流れますので、出来る限り太く短いパターンとして下さい。また､信号
系 GND と､主回路電流が流れる GND は共通インピーダンスにならない様にしてください｡
図 8-2
8.2.1
配線パターン注意箇所
入出力コンデンサ
入力コンデンサ CIN と、出力コンデンサ CO は、出来る限り IC
に近づけて下さい。理想的には IC のピン間に直接接続する
イメージです｡スイッチング電源の 2 次側など､予め入力側に
平滑用コンデンサがある場合は、NR263S 用入力コンデン
サと兼用にすることが可能ですが、距離が離れている場合
には、平滑用とは別に入力コンデンサを接続することが必要
です。(バイパスコンデンサ)
入出力のコンデンサにはリップル電流が流れますので､コン
デンサの電極までのインピーダンス､ESR は小さくする必要
が有ります｡基板を設計する際は､入出力コンデンサのパ
ターンの長さは最短として下さい。コンデンサ部分のパ
ターン引き回しにも同様の配慮が必要です。
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(A)
(B)
(A)･･･推奨
(B)･･･非推奨
図 8-3 CIN, CO
パターンの例
22
NR263S
NNNNN
8.2.2
実装基板パターン例
以下に弊社デモボード用プリント基板のパターン図を示します｡ (両面基板)
外形：40mm×40mm
基材厚：1.6mm
銅箔厚：35μm
図 8-4
PCB 部品面パターンレイアウト(表面)
図 8-6
(参考)
C1,C2:10μF/25V
R1:100kΩ
図 8-5
PCB 裏面パターンレイアウト
NR260S シリーズ･デモボード回路図
C3:0.1μF C4,C5:22μF/16V C7:0.047μF R3:10Ω 以下
R4 & R5:ショート
R6:オープン
L1:6.8μH
※部品番号はデモボード基板のシルクに合わせています｡
※オプション部品
C11：進相コンデンサ･･･実験用
C12：IN～GND 間パスコン･･･実験用
C13：スナバ回路用コンデンサ･･･実験用, R10：スナバ回路用抵抗･･･実験用
R2：オープン(NR263S では使用しません)
R3：スパイクノイズ低減用抵抗･･･実験用
D1：効率改善用ショットキーバリアダイオード･･･実験用
内蔵 Lo-side MOSFET のボディダイオード VF より小さい､ショットキーバリアダイオード推奨
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注記
1) 寸法：mm
2) 図は一定の縮尺で描かれていません
図 8-7
8.3
8.3.1
SOP8 用フットプリント
応用設計
スパイクノイズの低減(1)
BS 直列抵抗の挿入
図 8-8 の RBS(オプション)を挿入することで､IC 内蔵
のパワーMOSFET のターンオンスイッチングス
ピードを遅くすることが出来ます｡スパイクノイズ
はスイッチングスピード低下に連動して下がる傾
向となります｡RBS を使用する場合は 10Ω を上限と
して設定してください｡
※ご注意
1)誤って RBS の抵抗値を大きくしすぎると､IC 内蔵
パワーMOSFET はアンダードライブとなり､最悪破
損する事が有ります｡
2)RBS が大きすぎると､起動不良を起こす事が有り
ます｡※デモボードの R3 です｡
8.3.2
RBS
BS
NR263S
図 8-8
SW
CBS
BS 直列抵抗の挿入
スパイクノイズの低減(2)
スナバ回路の追加
上記の対策に図 8-9 のように抵抗とコンデンサ（RC
スナバ）を追加することにより、出力波形及び、ダ
イオードのリカバリータイムを補正し、一層のスパ
イクノイズを低減させることができます。BS 直列
抵抗挿入と同様に効率が低下しますので注意して
下さい。
※オシロスコープにてスパイクノイズを観測され
る際には、プローブの GND リード線が長いとリー
ド線がアンテナの作用をしてスパイクノイズが大
きく観測されることがあります。スパイクノイズの
観測に当たってはプローブのリード線を最短にし
て出力コンデンサの根本に接続して下さい。
※デモボードの C13，R10 です｡
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IN
SW
NR263S
GND
*オプション
図 8-9
スナバ回路の追加
24
NR263S
NNNNN
8.3.3
ビーズコア使用に関するご注意
図 8-10 ビーズコア挿入禁止範囲
図 8-10 の赤の点線内ではフェライトビーズなどのビーズコアを挿入しないでください。プリント基板パ
ターン設計においては、IC の安全且つ安定動作のため、配線パターンの寄生インダクタンスを小さく抑え
ていただくように推奨しております｡
ビーズコアを挿入すると､元々配線パターンが持つ寄生インダクタンスに､ビーズコアが持つインダク
タンスが加算されるため､この影響によってサージ電圧の発生､或いは IC の GND が不安定／負電位になる
など､誤動作が発生したり､最悪の場合破損に至る事があります｡ノイズの低減に関しては､基本的に上記
の「BS 直列抵抗の挿入」及び､「スナバ回路の追加」で対策してください｡
8.3.4
逆バイアス保護
バッテリーチャージ等、入力端子より出力の電圧が
高くなるような場合には、入出力間に逆バイアス保
護用のダイオードが必要となります。
2. IN
IN
NR263S
NR885E
3.SW
SW
図 8-11 逆バイアス保護用ダイオード
8.3.5
VO 端子の過電圧保護
DC/DC コンバータ回路が動作中であるとき､VO 出力回路に接続されている負荷線コネクタなどを活線挿
抜すると､VO 出力回路端には､活線挿抜が原因であるサージ電圧が発生することがあります｡それが
NR263S の VO 端子絶対最大定格電圧(6V)を超えないようご注意ください｡また､外部回路からのまわり込
み等は対策してください｡それでもサージ電圧など過電圧要因が抑制出来ない場合は､図 8-12 に示すよう
に､RVO を挿入して VO 端子を保護してください｡目安として RVO は 100Ω とします｡
尚､RVO(=100Ω)が入る事により、出力電圧 VO は､5V(typ)に対して＋5mV 程度上昇します｡
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100Ω
図 8-12
VO 端子過電圧保護用抵抗 RVO
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代表特性例(Ta=25°C)
9.
(1)効率
100
90
80
70
VIN=8V
VIN=12V
VIN=18V
VIN=24V
VIN=31V
η [%]
60
50
効率
40
30
20
10
0
0.001
0.010
0.100
1.000
出力電流 IO [A]
図 9-1
(4) 回路電流: IIN
(2)出力電圧立上り Io=1A
2.5
5.0
入力電流 Iin [mA]
出力電圧 VO [V]
6.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
4.0
5.0
6.0
7.0
2
1.5
1
0.5
0
8.0
0
5
入力電圧 VIN [V]
図 9-2
15
20
25
30
入力電圧 VIN [V]
図 9-3
(3)出力電圧変動 : VLoad
(5)静止時回路電流 : Iin(off)
10
5.20
9
入力電流 Iin [uA]
5.15
出力電圧 VO [V]
10
5.10
5.05
5.00
4.95
4.90
4.85
4.80
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
出力電流 IO [A]
図 9-5
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0
5
10
15
20
25
30
入力電圧 VIN [V]
図 9-4
27
NR263S
NNNNN
(6)動作周波数 : Fosc
(7)過電流保護特性
6.0
5.0
出力電圧 VO [V]
周波数 Fosc [Khｚ]
1000
100
10
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
VIN =8V
VIN =12V
VIN =18V
VIN =24V
VIN =31V
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
1
出力電流 IO [A]
図 9-7
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0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
出力電流 IO [A]
図 9-6
28
NR263S
NNNNN
10. 梱包仕様
1.75
10.1 テーピング＆リール外観
部品装着くぼみ角穴
5.55
12.0
φ1.55
送り丸穴
5.5
0.3
φ2.05
2.47
6.7
8.0
4.0
EIAJ No.TE1208
2.0
注記:
1)寸法表記 : mm
2)表面抵抗 : 109Ω以下
3 図は一定の縮尺で描かれていません
図 10-1
テーピング外観
注記:
1)寸法表記 : mm
2)図は一定の縮尺で
描かれていません
EIAJ No.RRM-12DC
φ13
梱包数量
4000 個／リール
±0.2
図 10-2 リール外観
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φ330±2
±0.8
φ80±1
φ21
13.5
17.5
±0.5
±1.0
29
NR263S
NNNNN
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●本書に記載している製品（以下、「本製品」という）のデータ、図、表その他のすべての内容は本書発行
時点のものとなります。本書に記載している内容は、改良などにより予告なく変更することがあります。
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連法令を十分に調査したうえで、当該法令に適合するよう使用してください。
●本製品および本技術情報を、大量破壊兵器の開発を含む、軍事用途や軍事利用の目的で使用しないでくだ
さい。また、本製品および本技術情報を輸出または非居住者などに提供する場合は、
「米国輸出管理規則」、
「外国為替及び外国貿易法」など、各国の適用のある輸出管理法令等を遵守してください。
●弊社物流網以外での本製品の落下などの輸送中のトラブルについて、弊社は一切責任を負いません。
●本書は、正確を期すため慎重に製作したものですが、弊社は本書に誤りがないことを保証するものではな
く、万一本書に記載している内容の誤りや欠落に起因して使用者に損害が生じた場合においても、弊社は
一切責任を負いません。
●本製品を使用するときに特に注意することは納入仕様書、一般的な使用上の注意は弊社ホームページを参
照してください。
NR263S-DSJ Rev.1.0
サンケン電気株式会社
2016.03.09
http://www.sanken-ele.co.jp
© SANKEN ELECTRIC CO.,LTD. 2016
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