SI-3000KD シリーズ アプリケーション ノート 面実装シリーズレギュレータＩＣ SI-3000KD シリーズ 第 2 版 2013 年 11 月 サンケン電気株式会社 SI-3000KD －－－ 目次 －－－ １．概要 １－１ 特長 －－－－－－－－－－ 3 １－２ 主な用途 －－－－－－－－－－ 3 １－３ 種別 －－－－－－－－－－ 3 ２－１ 外形図 －－－－－－－－－－ 4 ２－２ 定格 －－－－－－－－－－ 5 ２－３ 回路図 －－－－－－－－－－ 6 ３－１ 電圧制御 －－－－－－－－－－ 8 ３－２ 過電流保護 －－－－－－－－－－ 8 ３－３ 過熱保護 －－－－－－－－－－ 8 ４－１ 外付部品選定上の注意 －－－－－－－－－－ 9 ４－２ パターン設計上の注意 －－－－－－－－－－ 11 ５－１ 出力 ON･OFF 制御 －－－－－－－－－－ 11 ５－２ 熱設計 －－－－－－－－－－ 12 －－－－－－－－－－ 14 ２．製品仕様 ３．SI-3000KD シリーズの動作説明 ４．使用に際しての注意事項 ５．応用 ６．代表特性例(SI-3012KD,SI-3010KD) ２ SI-3000KD １．概要 SI-3000KD は、パワー部に低飽和ＰＮＰバイポーラトランジスタを使用したシリーズ レギュレータＩＣであり、低入出力電圧差で使用することが可能です。ActiveHi で動作 するオンオフ端子を有しておりオフ時の回路消費電流はゼロになります。 17v 耐 圧 で 出 力 コ ン デ ン サ に セ ラ ミ ッ ク コ ン デ ン サ を 使 用 可 能 な 製 品 郡 （SI-3012KD,SI-3033KD）と、出力コンデンサに電解コンデンサを使用する高耐圧（35v） 品（SI-3010KD,SI-3050KD）の 2 製品群用意しております。 ●１－１ 特長 ・出力電流１Ａ TO263-5 の外形で、出力電流が最大１Ａです。 ・低飽和(Vdif＝0.6vmax/IO=1A) 低入出力電圧差で設計可能です。 ・オンオフ機能 TLL ロジック信号で直接制御可能なオンオフ端子を設けています。 ・低消費電流 オフ時の回路消費電流はゼロです。 無負荷時暗電流は 350uAmax（SI-3012KD,SI-3033KD） 600uAmax（SI-3010KD,SI-3050KD）です。 ・高リップル減衰率 ７５ｄB（SI-3050KD：F=100～120kHz） ・過電流保護内蔵 自動復帰型、過電流保護回路を内蔵しています。 SI-3012KD,SI-3033KD：垂下型過電流保護 SI-3010KD,SI-3050KD：フの字引き込み型過電流保護 ・過熱保護内蔵 自動復帰型、過熱保護回路を内蔵しています。 ●１－２ 主な用途 ・オンボードローカル電源 ・ＯＡ機器用電源 ・レギュレータ２次側出力電圧安定化 ・テレコム用電源 ●１－３ 種別 ・種別：半導体集積回路（モノリシックＩＣ） ・ 構造：樹脂封止型（トランスファーモールド） ３ 製品質量：約 1.48ｇ Products Weight：Approx.1.48g ステム部分は 3pin(GND)と同電位です。 4-[1.70±0.25] 1 2 3 4 5 5-0.80±0.10 φ 1.50 Dp : ±0.20 (15°) 4.90±0.20 9.90±0.20 (3°) (3°) 2.00±0.10 (0.75) 9.20±0.20 (4.60) (0.40) 15.30±0.30 ケース温度測定点 (0.50) (R0.30) 3-(R0.30) 4.50±0.20 15.30±0.30 0～6° 2.54 ±0.30 (R0.30) (1.75) 5-0.80±0.10 2x(R0.45) 4-[1.70±0.25] 注記 1) 寸法はモールドバリを含まない。 2) ( )内は参考寸法を示す。 3) [ ]内はリードフォーミング後寸法 4) 裏面段差：０．８ｍｍMAX 5) 単位：mm 2.40±0.20 (3°) +0.15 -0.10 +0.10 -0.05 0.10 1.30 (4.40) (8.00) 10.00±0.20 SI-3000KD ２．製品仕様 単位：㎜ ２-1 外形および寸法 端子配列 Pin assignment １． Vc(on/off) ２． VIN ３． GND ４． Vout ５． ADJ ４ 4.90±0.20 9.20±0.20 (6.80) SI-3000KD ●２－２ 定格 ●2-2-1:絶対最大定格 Ta=25℃ ● 2-2-2：推奨動作条件 項目 記号 規格値 単位 SI-3010KD SI-3050KD 入力電圧 VIN 2.4 ～27 *1 *2 ～27 *1 V 出力電流 Io 0～1.0 *1 A 動作周囲温度 Top -30～+85 ℃ 動作時接合温度 Tj -20～+100 ℃ *1：Pd=(Vin-Vo)×Io の関係が有り、使用条件によっては Vin(max),Io(max)が制限されます。各々の値については銅箔面積― 許容損失のデータを参照し、算出して下さい。 *2：Vo＋入出力電圧差として下さい。 SI-3012KD 2.4 ～6.0*1 SI-3033KD *2 ～6 *1 ●2-2-3①電気的特性（SI-3012KD,SI-3033KD） Ta=25℃ ５ SI-3000KD ●2-2-3②電気的特性（SI-3010KD,SI-3050KD） ●２－３ Ta=25℃ 回路図 2-3-①ブロック図 （SI-3010KD、SI-3012KD） （SI-3033KD、SI-3050KD） ６ SI-3000KD ２－３－② 標準接続図 （SI-3010KD、SI-3012KD） （SI-3033KD、SI-3050KD *1 ） SI-3012KD/SI-3033KD 出力コンデンサにセラミックコンデンサなどの低 ESR コンデンサを使用する回路構成としていま す。電解コンデンサを使用した場合、低温で発振する場合があります。 SI-3010KD/SI-3050KD 出力コンデンサにセラコンなどの極端に ESR の低いコンデンサを使用した場合、発振する場合が あります。 SI-3012KD は設定電圧にかかわらず R3 は不要です。 ７ SI-3000KD ３．SI-3000KD の動作説明 ●３－１ 電圧制御 SI-3000KD シリーズは、エラーアンプにて基準電圧と ADJ 端子（固定出力品は出力電 圧を Vo 検出抵抗で分圧された電圧）を比較し、ドライブ回路を制御する事で、メイン の PNP パワーTr のエミッタ－コレクタ間の電圧を変化させ出力電圧を安定化させていま す。 この時のエミッタ－コレクタ間の電圧と出力電流の積は熱として消費されます。 ● ３－２ 過電流保護特性 ３－２①：SI-3012KD,SI-3033KD の過電流保護特性 SI-3012KD,SI-3033KD は垂下型の過電流保護を内蔵しております。 シリーズレギュレータの場合、過電流保護で出力電圧が低下しますと入出力電圧差が増 し大きな発熱を伴います。特に垂下型過電流保護の場合、大きな電流を流し続ける為、 特に注意が必要です。 ＜垂下型過電流保護特性 例＞ ３－２②：SI-3010KD,SI-3050KD の過電流保護特性 SI-3010KD,SI-3050KD,はフの字引き込み型の過電流保護を内蔵しております。 過電流保護が動作した後、更に負荷抵抗が小さくなり出力電圧が低下しますと出力電流 を絞り込み製品の損失増加を低減します。 但し、フの字引き込み型過電流保護の場合、起動時にも電流を制限する為、以下の使い 方をしますとスタートミスを起こす場合があるのでご使用できません。 出力電圧 (1) 定電流負荷 ＜フの字引き込み型過電流保護特性 (2) プラス・マイナス電源 (3) 直列運転 (4) グランドアップによる出力電圧調整 出力電流 ●３－３ 過熱保護特性 本 IC は、IC の半導体接合温度を検出し、接合温度が設定値(約 150℃)を超えるとド ライブ電流を制限する過熱保護回路を内蔵しています。過熱保護回路の動作電圧は最小 １３０℃で動作する為、Tj＜125℃で熱設計する必要があります。 ８ 例＞ SI-3000KD 又、過熱保護にはヒステリシスはなく過負荷状態が解除され、Tj が設定温度以下に下が ると即、自動復帰します。 過負荷状態で過熱保護が動作しますと、出力電圧が低下しますが、出力電圧の低下と共 に出力電流も低下し、短時間で過熱保護動作⇔自動復帰を繰り返す為、出力電圧が発振 しているような出力電圧波形になる事になります。 出力電圧 ※（過熱保護特性）注意事項 ＜過熱保護特性 例＞ ｼﾞｬﾝｸｼｮﾝ温度 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。 ４．使用に際しての注意事項 ●４－１ 外付部品選定上の注意 ４－１－① 入力コンデンサ CIN 入力コンデンサは入力ノイズの除去、安定化目的で必要となり 0.47uF～22uF を推奨 します。 入力コンデンサはセラミックコンデンサと電解コンデンサのどちらでもご使用頂けま す。 ４－１－② 出力コンデンサＣo 出力コンデンサＣo は、位相補正の為、推奨値以上の容量が必要になります。 又、製品によりコンデンサの直列等価抵抗値（ESR）の値に制限があり、製品により推 奨できるコンデンサの種類が限定されます。 ●SI-3010KD,SI-3050KD 推奨値：2Ω＞ESR＞0.2Ω 電解コンデンサの使用を推奨します、ESR が極端に低いセラミックコンデサや機能性高 分子コンデンサ、OS ｺﾝ、などを使用した場合、位相余裕度が低下し出力電圧が発振する 可能性があります。 ●SI-3012KD，SI-3033KD 推奨値：ESR＜0.2Ω セラミックコンデンサや機能性高分子コンデンサ、OS ｺﾝ、などの使用を推奨します、 ESR が大きい電解コンデサを使用しますと位相余裕度が低下し出力電圧が発振する可能 性があります。 室温で発振しない場合でも低温にて ESR が増大し発振する場合がある為、 電解コンデンサは推奨できません。 ９ SI-3000KD ４－１－③ 逆バイアス保護用ダイオードＤ１ 入力電圧を立ち下げた場合などで、入出力間が逆バイアスになる場合、保護用ダイオ ード D1 の挿入を推奨します。 但し、Vout＜3.3v 設定以下の場合、逆バイアスになる場合を含み D1 は不要です。 D1 の選定方法としては Cout に蓄えられたエネルギーを放出しの瞬時の放電に対し十分 な順方向電流耐量があるものを選定する必要が有ります。 Di の単位時間あたりの順方向電流の許容値標記は IFSM(A)で規定されており、弊社 Di の場合 は 50Hz 半波（10ms）で規定しておりますが、各社規定時間が異なる場合がありますので注意 ください。 この規定時間を実際の放電時間に換算した IFSM(A)を満たす物で選定を行ってください。 Co の放電時間は通常１ｍｓ以下ですが、ﾏｰｼﾞﾝをみて１ｍｓで換算する事をお進めします。 IFSM 換算式は 式(1) (2)より算出 2 I FSM t1 X ・・・・・・・（１） IFSM は各社カタログを参照 ｔ１：ｶﾀﾛｸﾞ規定時間 2 2 X 換算後 IFSM＝ ・・・・（２） t２：換算後時間(Co の放電時間) t2 ＜図１＞ Idis A 5v 充電時 Co vs Idis（放電電流） 参考ﾃﾞｰﾀ 120 100 80 60 40 20 0 1 10 100 1000 Co uF Cout=470uF を想定しますと約 90A 以上(1ms 間時)の IFSM が必要になり弊社 Di 規定の IFSM は 10ms で規定している為、30A の物であれば 94.8A(1ms 時)まで耐量があることになり使用可能と 判断できる事になります。 １０ SI-3000KD ●４－２ パターン設計上の注意 ４－２－① 入出力コンデンサ 入力コンデンサＣ１と、出力コンデンサＣ２は、出来る限りＩＣに近づけて下さい。入力側に AC 整流回路の平滑コンデンサがある場合には、入力コンデンサと兼用にする事が可能ですが、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事が必要です。 ４－２－② ADJ 端子（可変ﾀｲﾌﾟ SI-3010KD,SI-3012KD の出力電圧設定について） ADJ 端子は出力電圧を制御する為のフィードバック検出端子です。 R1 及び R2 を接続する事で出力電圧の設定が可能です。 SI-3010KD:IADJ が約 100uＡになるように設定ください。 SI-3012KD:IADJ が約 50uＡになるように設定ください。 R1、R2、出力電圧は次式で求められます。 IADJ=VADJ/R2 *VADJ=1.0v±2%（SI-3010KD）推奨 R2=10kΩ *VADJ=1.28v±3%（SI-3012KD）推奨 R2=24kΩ R1=（Vo-VADJ）/IADJ R2＝VADJ／IADJ Vout＝R1×（VADJ/R2）＋VADJ ５．応用 ●５－１ 出力の ON・OFF 制御 １番・Vc 端子に直接電圧印加を行い、出力 ON・OFF 制御が可能です。Vc 端子オープ ン時はオフになります Vc 端子は 0.8v 以下でオフ、2v 以上でオンとなります。 １１ SI-3000KD ●５－２熱設計 放熱の計算 一般に面実装 IC の発熱は、実装されますプリント基板サイズと材質、及び銅箔面積によって 左右されます。放熱には細心の注意を払い、熱設計には十分余裕を設けて下さい。放熱効果を高 めるためには、製品裏面ステム部分の接続される銅箔面積を大きくすることを推奨します。 基板部の銅箔面積が大きく放熱効果に影響します。 接合部温度 Tj(MAX)は製品固有の値であり、 厳守する必要があります。この為には、Ｐd(MAX)， ＴａＭＡＸに応じた放熱器設計（基板熱抵抗）が 必要になります。これらをわかりやすくグラフ化 した物が熱減定格であります。放熱設計は以下の手順で行います。 １）セット内最大周囲温度ＴａＭＡＸを求める。 ２）入出力条件を変化させ最大損失ＰｄＭＡＸを求める Pd=(VIN－Vout)×Iout ３）下図の熱減定格曲線上の交点より銅箔面積の大きさを決定する。 ●SI-3000KD 限定格曲線 3.5 銅箔面積40×40mm(θj-a:33.3℃/W) 3 Copper area 40 × 40mm 銅箔面積 20×40mm(θj-a:37℃/W) Copper area 20 × 40mm 2.5 銅箔面積20×20mm(θj-a:44℃/W) Power Dissipation 許容損失 PD[W] Copper area 20 × 20mm 2 銅箔面積 10×10mm(θj-a:53℃/W) Copper area 10 × 10mm 1.5 1 0.5 0 -25 0 25 50 周囲温度 75 100 125 Ta[℃] Ambient Temperature １２ SI-3000KD 参考資料としまして、片面銅箔基板 FR-4 での 2) 銅箔面積 － 許容損失のデータを下に示します。 ガラスエポキシ基板上銅箔面積vs接合部-周囲温度間熱抵抗(代表値) Copper area on PC board vs θj-a(Typical) 銅箔面積－許容損失Tjmax=100℃ 1.5 許容損失Pd (W） 55 Ta=25℃ 50 ガラスエポキシ基板40×40mm使用時 Glass-epoxy board 40×40mm 1 40℃ 45 θj-a 接合部|周囲温度間熱抵抗 (℃/W) j-a 銅箔面積 － 接合部-周囲温度間熱抵抗θ 40 35 60℃ 0.5 85℃ 0 10 30 0 200 100 400 600 2 銅箔面積 （㎜ ） 800 1000 1000 1200 1400 1600 1800 銅箔面積(mm2) Copper area １３ SI-3000KD ６-1．代表特性例 SI-3012KD １４ ６-1．代表特性例 SI-3012KD SI-3000KD １５ SI-3000KD ６-2．代表特性例 SI-3010KD １６ SI-3000KD ６-2．代表特性例 SI-3010KD １７ SI-3000KD ！注意 ●本書に記載されている内容は、改良などにより予告なく変更する事があります。ご使用の 際には、最新の情報である事をご確認下さい。 ●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、知的所有権、その他の権利の侵害問題につい て当社はいっさい責任を負いません。 ●本書に記載されている製品をご使用の場合は、これらの製品と目的物との組み合わせにつ いて使用者の責任において検討・判断を行って下さい。 ●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 損害等を発生させないよう、使用者の責任において、装置やシステム上で十分な安全設計 及び確認を行って下さい。 ●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 機器等）に使用される事を意図しております。ご使用の場合は、納入仕様書の締結をお願 いします。高い信頼性が要求される装置（輸送機器とその制御装置、交通信号制御装置、 火災・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の締結をお願いします。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、生命維持の為の医療機器など）には、当社の文書による合意がない 限り使用しないで下さい。 ●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。 ●本書に記載された内容を文書による当社の承諾無しに転記複製を禁じます。 １８