SPI-8000TW アプリケーション ノート ２出力面実装型スイッチングレギュレータ IC ＳＰＩ－８０００ＴＷ シリーズ 第3版 2013 年 11 月 サンケン電気株式会社 EI-00070 1/22 SPI-8000TW －－－ 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 －－－－－－－－－－ 4 ２－３ 回路図 －－－－－－－－－－ 8 ３－１ PWM 出力電圧制御 －－－－－－－－－－ 11 ３－２ 過電流・過熱保護 －－－－－－－－－－ 12 ２．製品仕様 ３．動作説明 ４．各端子の説明 ４－１ 端子記号、名称 －－－－－－－－－－ 13 ４－２ 端子機能説明 －－－－－－－－－－ 13 ５．使用に際しての注意事項 ５－１ 外付部品選定上の注意 －－－－－－－－－－ 15 ５－２ パターン設計上の注意 －－－－－－－－－－ 18 ５－２ 動作上の注意 －－－－－－－－－－ 18 ６－１ ソフトスタート －－－－－－－－－－ 19 ６－２ 出力 ON･OFF 制御 －－－－－－－－－－ 19 ６－３ 出力電圧可変 －－－－－－－－－－ 20 ６－４ 逆バイアス保護 －－－－－－－－－－ 20 ６－５ 動作周波数範囲 －－－－－－－－－－ 20 ７．用語解説 －－－－－－－－－－ 21 ８．使用上の注意 －－－－－－－－－－ 22 ６．応用 EI-00070 2/22 SPI-8000TW １．概要 SPI-8000TW シリーズ（SPI-8001TW、SPI-8002TW、SPI-8003TW）は、降圧スイッチングレギュレータに必 要な機能と過電流及び過熱に対する保護機能を持ったレギュレータ IC です。2 つの 1.5A 可変出力を面実 装パッケージに実装し、小型・高効率なスイッチングレギュレータが実現できます。 ●１－１ 特長 ・小型パッケージ、高出力電流 1.5A HSOP-16Pin 面実装パッケージで、出力電流は各出力最大 1.5Ａです。 ・高効率 ・ 80% TYP（SPI-8001TW）、78%（SPI-8002TW） ・ 78%（SPI-8003TW） * 条件：VIN=15V/IO=0.5A * 条件：VIN=14V/IO=0.5A ・出力電圧可変 １～16V（SPI-8001TW）、1～24V（SPI-8002TW、SPI-8003TW） ・低電圧・高精度基準電圧 1V±1％と低電圧で高精度です。 ・動作周波数 250kHz 固定（SPI-8001TW、SPI-8002TW）、200～400kHz 可変(SPI-8003TW)と高い動作周波数 でチョークコイルの小型化が可能です｡ ・低消費電流 出力オフ時、1μA 以下。待機時の低消費電力化が可能。 ・保護機能内蔵 フの字型過電流保護機能、過熱保護機能 ・制御機能内蔵 出力オン/オフ制御機能（チャンネル毎で可能）、ソフトスタート機能 ●１－２ 主な用途 ・オンボードローカル電源 ●１－３ ・ＯＡ機器用電源 ・2 次側出力電圧安定化 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） EI-00070 3/22 SPI-8000TW ２．製品仕様 ●２－１ 外形図（HSOP-16Pin） ●２－２ 定格 ・絶対最大定格 *１ 項目 記号 入力電圧 VIN VIN 入力電圧 VCC VCC 入力電圧 VC/E VC/E *２ Pd 許容損失 規格 21 単位 V 条件 (8001TW) V 40 3.0 135 150 -40～135 -40～150 V W 接合温度 Tj 保存温度 Tstg 熱抵抗(接合－ケース間) θj-c 9.0 ℃/W 熱抵抗(接合－周囲間) θj-a 35.8 ℃/W ℃ ℃ (8002TW,8003TW) ガラスエポキシ基板 70.0cm2 (銅箔エリア 30.8cm2)実装時 (8001TW,8002TW) (8003TW) (8001TW,8002TW) (8003TW) ガラスエポキシ基板 70.0cm2 (銅箔エリア 30.8cm2)実装時 ガラスエポキシ基板 70.0cm2 (銅箔エリア 30.8cm2)実装時 *１絶対最大定格とは、破壊限界を示す定格であり瞬時動作及び定常動作において、 一項目たりとも規格値を超えないように配慮する必要があります。 *２但し、過熱保護により制限。 EI-00070 4/22 SPI-8000TW ・推奨動作条件 *３ 項目 記号 MIN 入力電圧範囲 VIN *4 VIN VO+3 入力電圧範囲 VCC VCC 4.5 入力電圧範囲 VC/E VC/E 出力電圧範囲 Vo 出力電流範囲 IOUT 動作時接合温度範囲 Tjop -30 動作温度範囲 Top -30 規格 MAX 単位 20 (8001TW) 38 (8002/3TW) V V V 1 16 (8001TW) 24 (8002/3TW) 1.5 V A 135(8001/2TW) 125(8003TW) 135(8001/2TW) 85(8003TW) ℃ ℃ *３推奨動作条件とは、電気的特性に示す正常な回路機能を維持するために必要とさ れる動作条件を示すもので、実使用においては当条件内とする必要があります。 *4 入力電圧範囲の最大値は、下記グラフを参照願います。 入力電圧範囲 8002TW、8003TW 50 20 40 入力電圧 VIN [V] 入力電圧 VIN [V] 8001TW 25 15 10 5 38 30 4.75 20 10 8 0 0 1 2 3 出力電圧 Vo [V] 4 5 0 0 2 4 6 8 10 出力電圧 Vo [V] ・SPI-8001TW の出力電圧 2～16V においての入力電圧範囲は Vo+3～20V です。 ・SPI-8002TW、SPI-8003TW の出力電圧 4.75～24V においての 入力電圧範囲は Vo+3～38V です。 ・斜線領域の使用条件下においては、位相余裕の低下、ON 幅の減尐により発振が不安定と なる場合がありますので、チョークコイル L、出力コンデンサ C2、C3 の容量を大きくし てください。 EI-00070 5/22 SPI-8000TW ・電気的特性(SPI-8001TW、SPI-8002TW) *5 (Ta=25℃) 項目 設定基準電圧 基準電圧温度係数 記号 規格値 MIN TYP MAX VREF 0.996 1.006 1.016 ⊿VREF/ ±0.1 ⊿T 効率 1 *6 Eff1 80/78 効率 2 *6 Eff2 83/81 動作周波数 fosc 250 ラインレギュレーション VLine 30 60 ロードレギュレーション VLoad 10 40 過電流保護開始電流 IS 静止時回路電流１ IIN 4 静止時回路電流 2 ICC 8.5 静止時回路電流 3 IIN(off) 静止時回路電流 4 ICC(off) C/E 端子 SS 端子 *7 Hi レベル電圧 VC/EH Low レベル電圧 VC/EL Hi 時流入電流 IC/EH Low レベル電圧 VSSL Low 時流出電流 ISSL 1.6 測定条件 V VIN=10V, Vo=1V, IO=0.1A mV/ VIN=10V, Vo=1V, IO=0.1A, ℃ Ta=-30～+135℃ % VIN=VCC=15V,VO=5V,Io=0.5A VIN=15V, VO=5V, Io=0.5A, % VCC=5V kHz VIN=VCC=15V,VO=5V,Io=0.5A VIN=VCC=10～20V, Vo=5V, mV IO=1A VIN= VCC=15V, Vo=5V, mV IO=0.2～1.5A A VIN= VCC=15V VIN= 15V, VCC=5V, IO=0A, mA VO≦12V mA VCC=15V, IO=0A 1 μA VIN=15V, VC/E=0V or Open 1 μA VCC=15V, VC/E=0V or Open 2.0 0.8 95 V VIN=VCC=15V V VIN=VCC=15V μA 0.5 60 単位 80 V VC/E=20V VIN= VCC=15V μA VSSL=0V, VIN= VCC=15V *効率規格値欄内は、左側が SPI-8001TW、右側が SPI-8002TW となります。 EI-00070 6/22 SPI-8000TW ・電気的特性(SPI-8003TW) *5 (Ta=25℃) 項目 記号 VREF 設定基準電圧 規格値 MIN TYP MAX 0.996 1.006 1.016 単位 V ⊿VREF/ ⊿T ±0.1 効率 1 *6 Eff1 78 % 効率 2 *6 Eff2 81 % 動作周波数範囲 Fosc ラインレギュレーション VLine 30 60 ロードレギュレーション VLoad 10 40 基準電圧温度係数 200 測定条件 VIN=14V, IO=0.1A mV/ VIN=14V, IO=0.1A, ℃ Ta=-30～+125℃ 400 kHz VIN=14V,IO=0.1A,Cosc=100pF VIN=VCC=9～18V, Vo=5V, mV IO=1A VIN= VCC=14V, Vo=5V, mV IO=0.2～1.5A 過電流保護開始電流 IS 静止時回路電流 1 IIN 4 mA 静止時回路電流 2 ICC 8.5 mA VCC=14V, IO=0A 静止時回路電流 3 IIN(off) 1 μA VIN=14V, VC/E：Low or Open 静止時回路電流 4 ICC(off) 1 μA VCC=14V, VC/E：Low or Open 静止時回路電流 5 IIN(SS0V) 4 mA VIN= 14V, VCC=5V, IO=0A, SS1=SS2=0V 静止時回路電流 6 ICC(SS0V) 8.5 mA VCC=14V, IO=0A, SS1=SS2=0V C/E 端子 SS 端子 *7 Hi レベル電圧 VC/EH Low レベル電圧 VC/EL Hi 時流入電流 IC/EH Low レベル電圧 VSSL Low 時流出電流 ISSL 1.6 VIN=VCC=14V,VO=5V,Io=0.5A。 VIN=14V,VO=5V,Io=0.5A, VCC=5V A 2.0 0.8 95 60 80 VO≦12V V VIN=VCC=14V V VIN=VCC=14V μA 0.5 VIN= VCC=14V VIN= 14V, VCC=5V, IO=0A, V VC/E=20V VIN= VCC=14V μA VSSL=0V, VIN= VCC=14V *5 電気的特性とは、上表各項目に示してある測定条件でＩＣを動作させた場合に保証される特 性値規格であります。 *6 効率は次式により算出されます。 VO･IO η(%)= VIN･IIN ×100 *7 ６番、11 番端子は、SS 端子で、コンデンサを接続することによりソフトスタートさせ ることが出来ます。また、SS 端子を用い、出力を ON/OFF することが可能です。SS 端子電圧を VSSL 以下にすることで出力は停止します。SS 端子の電位切り替えは、トラ ンジスタのオープンコレクタ駆動等で行うことが出来ます。尚、ソフトスタートと、 ON/OFF を併用した場合、ON/OFF 用トランジスタにはＣ4、Ｃ５のディスチャージ電 流が流れるため、コンデンサ容量が大きい場合は、電流制限等の保護を行って下さい。 また、SS 端子はＩＣ内部電源にプルアップされていますので、外部からの電圧印加出 来ません。 EI-00070 7/22 SPI-8000TW ●２－３ 回路図 ・ブロックダイアグラム(SPI-8001TW、SPI-8002TW) VIN 3 VCC VC/E C1 SPI-8000TW C6 3V 14 Start C/E VREF PReg OSC fdown TSD UVLO RESET 1V ｆ down cut 6 SS1 7 VREF1 PWM Logic ｆ down cut SWout1 4 Drive PWM Amp Bufferr-Amp 2 OCP 3V R5 C4 VIN1 AGND DGND1 5 VIN2 15 L1 Di1 C2 C7 R1 OCP 3V VO1 R2 R6 11 SS2 10 VREF2 PWM Logic C5 SWout2 13 PWM Amp Bufferr-Amp Drive VO2 Di2 DGND2 AGND L2 C3 12 AGND 1、9 R3 R4 ・応用回路例 VIN 3 VCC 2 6 C/E VIN1 SWout1 5 4 Ch1 SS1 VREF1 R5 7 L1 VO1 Di1 R1 C2 IREF1 DGND1 C4 C6 VC/E 14 C7 R2 SPI-8000TW 15 C1 VIN2 SWout2 13 VO2 L2 11 R6 C5 12 SS2 Ch2 VREF2 10 Di2 C3 IREF2 DGND2 R3 C8 R4 AGND 1、9 GND GND ・主要部品一覧表 部品番号 C1 C2, C3 C4, C5 C6, C7, C8 L1, L2 D1, D2 R1, R3 R2, R4 220μF/50V 470μF/25V 1μF/10V 0.1μF/50V 47μH 2A/60V 4kΩ(VO=5V 設定) 1kΩ 定格 電解ｺﾝﾃﾞﾝｻｰ 電解ｺﾝﾃﾞﾝｻｰ ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻｰ ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻｰ ｲﾝﾀﾞｸﾀｰ ｼｮｯﾄｷﾊﾞﾘｱﾀﾞｲｵｰﾄﾞ 推奨部品 UUD1H221MNR1GS (nichicon) UUD1E471MNR1GS (nichicon) GRM21BR11A105MA01B (村田製作所) GRM21BR11H104MA01B (村田製作所) SLF12575T-470M2R7 (TDK) SFPB-66 (サンケン電気) － － EI-00070 8/22 C8 SPI-8000TW ・ブロックダイアグラム(SPI-8003TW) VIN 3 VCC 15 C/E VC/E SPI-8003TW 3V Start VREF OSC RESET PReg C4 C1 TSD fdown UVL O 1V 10 Rosc VIN1 8 R7 Cosc 6 R5 ｆ down cut C9 7 OCP 3V PWM Logic SS1 ｆ down cut VIN2 OCP PWM Logic AGND C2 16 R1 R2 Drive VO2 L2 SWout2 14 PWM Amp C7 Di1 3V BufferrAmp VO1 DGND1 5 11 VREF2 C6 L1 SWout1 4 Amp PWM BufferrAmp AGND 12 SS2 R6 Drive VREF1 C5 2 Di2 C3 DGND2 13 AGND 1、9 C8 R3 R4 ・応用回路例 VIN VCC 2 6 R5 5 C1 R6 C6 Ch1 VREF1 VIN2 1 2 SS2 DGND 2 AGN D 1? 9 Di1 1 Ch2 SWout2 1 4 VREF2 1 1 L 2 Di2 IREF 2 COSC 8 C9 GN D 7 L 1 IREF SPI8003TW 1 6 1 3 SWout1 4 DGND 1 C5 C4 C/E VIN1 SS1 VC/E 1 5 3 VO1 R1 R2 C 2 C 7 VO2 R3 R4 C 3 C 8 ROSC 10 R7 R8 Q1 GN D EI-00070 9/22 SPI-8000TW ・主要部品一覧表 部品番号 C1 C2, C3 C5, C6 C4, C7, C8 C9 L1, L2 D1, D2 R1, R3 R2, R4 R7 R8 220μF/50V 470μF/25V 1μF/10V 0.1μF/50V 100pF/10V 47μH 2A/60V 4kΩ(VO=5V 設定) 1kΩ 30kΩ 9.1kΩ 定格 電解ｺﾝﾃﾞﾝｻｰ 電解ｺﾝﾃﾞﾝｻｰ ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻｰ ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻｰ ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻｰ ｲﾝﾀﾞｸﾀｰ ｼｮｯﾄｷﾊﾞﾘｱﾀﾞｲｵｰﾄﾞ 推奨部品 UUD1H221MNR1GS (nichicon) UUD1E471MNR1GS (nichicon) GRM21BR11A105MA01B (村田製作所) GRM21BR11H104MA01B (村田製作所) GRM21BR11H101MA01B (村田製作所) SLF12575T-470M2R7 (TDK) SFPB-66 (サンケン電気) － － － － 動作周波数は、Cosc-GND 間に付加するｺﾝﾃﾞﾝｻ及び Rosc-GND 間に付加する抵抗で設定す る事が可能です。又、上記応用回路のように Q1 を付加して ON/OFF させる事で、動作周 波数を変更させる事が可能です。 上記の例では、 Q1 ON の場合：R7（30kΩ）のみとなりますので、動作周波数は約 300kHz となります。 Q1 OFF の場合：R7（30kΩ）と R8（9.1kΩ）の合成抵抗になりますので、動作周波数は 約 250kHz となります。 ｽｲｯﾁﾝｸﾞﾉｲｽﾞによる影響を受けやすい、AM ﾗｼﾞｵや通信機器、TV、音響機器等のｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝにお奨めです。 EI-00070 10/22 SPI-8000TW ３．動作説明 ●３－１ ＰＷＭ出力電圧制御 SPI-8000TW シリーズは、ＰＷＭ方式にて出力電圧を制御しており、ＰＷＭコンパレータ、発 振器、誤差増幅器、基準電圧、出力トランジスタドライブ回路、等を内蔵しております。 ＰＷＭコンパレータの入力には発振器からの三角波出力(250KHz:SPI-8001/2TW, 200～400kHz:SPI-8003TW)と誤差増幅器の出力が与えられます。ＰＷＭコンパレータは発振器 出力と誤差増幅器出力を比較し、発振器出力に対し誤差増幅器出力が上回った時間にスイッチ ングトランジスタがＯＮになるよう制御しています。 ＰＷＭ制御チョッパ型レギュレータ基本構成 L３ ｽｲｯﾁﾝｸﾞﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ VIN D1 PWMｺﾝﾊﾟﾚｰﾀ VOUT 誤差増幅器出力と発振器出力を C２ ＰＷＭコンパレータで比較し、 ドライブ回路 方形波のドライブ信号をさせて スイッチングトランジスタを 誤差増幅器 発振器 ドライブする。 基準電圧 仮に出力電圧が上昇しようとした場合、誤差増幅器は反転型のため誤差増幅器の出力は低下 します。誤差増幅器出力が低下しますと発振器の三角波レベルを下回る時間が増加しスイッチ ングトランジスタのＯＮ時間を短縮させる事により出力電圧を一定に保ちます。このようにス イッチングの周波数は固定したままで、スイッチングトランジスタのＯＮ時間を変化させる事 により出力電圧を制御しています。 （Vin が高い程スイッチングトランジスタのＯＮ時間は短くなります。） ＰＷＭコンパレータ動作図 発振器出力 誤差増幅器出力 ON OFF ｽｲｯﾁﾝｸﾞﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ出力 スイッチングトランジスタの方形波出力は、チョークコイルとコンデンサによるＬＣローパス フィルターにより平滑され、安定化された直流電圧として負荷へ供給される事になります。 EI-00070 11/22 SPI-8000TW ●３－２ 過電流・過熱保護 過電流時出力電圧特性 出力 電圧 ここで周波数が低下 出力電流 SPI-8000TW シリーズは、負荷短絡時の電流を抑えるため、フの字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を低下させ電流を 制限しています。更に出力電圧が定格値の約 50%まで低下しますとスイッチング周波数を約 70KHz に落とし低出力電圧時の電流増加を防止しています。過電流状態を解除すると出力電圧 は自動的に復帰します。 過熱保護時出力電圧特性 出力電圧 復帰設定温度 保護設定温度 接合温度 過熱保護回路は、ＩＣの半導体接合温度を検出し、接合温度が設定値を超えると出力トラン ジスタを停止させ、出力をＯＦＦとします。接合温度が過熱保護設定値より約 15℃程度低下し ますと自動的に復帰します。 ※（過熱保護特性）注意事項 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。 EI-00070 12/22 SPI-8000TW ４．各端子の説明 ●４－１ 端子記号、名称 端子番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ●４－２ SPI-8001TW / SPI-8002TW 記号 名称 AGND ｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子 VIN1 ﾊﾟﾜｰ部入力端子（ch1） VCC 制御部入力端子 SWout1 ｽｲｯﾁﾝｸﾞ出力端子（ch1） DGND1 ﾄﾞﾗｲﾌﾞ部ｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子（ch1） SS1 ｿﾌﾄｽﾀｰﾄ, ON/OFF 端子（ch1） VREF1 基準電圧端子（ch1） N/C 無接続端子 AGND ｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子 VREF2 基準電圧端子（ch2） SS2 ｿﾌﾄｽﾀｰﾄ, ON/OFF 端子（ch2） DGND2 ﾄﾞﾗｲﾌﾞ部ｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子（ch2） SWout2 ｽｲｯﾁﾝｸﾞ出力端子（ch2） C/E ﾁｯﾌﾟｲﾈｰﾌﾞﾙ端子 VIN2 ﾊﾟﾜｰ部入力端子（ch2） N/C 無接続端子 記号 AGND VIN1 VCC SWout1 DGND1 SS1 VREF1 Cosc AGND Rosc VREF2 SS2 DGND2 SWout2 C/E VIN2 SPI-8003TW 名称 ｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子 ﾊﾟﾜｰ部入力端子（ch1） 制御部入力端子 ｽｲｯﾁﾝｸﾞ出力端子（ch1） ﾄﾞﾗｲﾌﾞ部ｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子（ch1） ｿﾌﾄｽﾀｰﾄ, ON/OFF 端子（ch1） 基準電圧端子（ch1） 周波数設定端子(ｺﾝﾃﾞﾝｻ用) ｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子 周波数設定端子(抵抗用) 基準電圧端子（ch2） ｿﾌﾄｽﾀｰﾄ, ON/OFF 端子（ch2） ﾄﾞﾗｲﾌﾞ部ｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子（ch2） ｽｲｯﾁﾝｸﾞ出力端子（ch2） ﾁｯﾌﾟｲﾈｰﾌﾞﾙ端子 ﾊﾟﾜｰ部入力端子（ch2） 端子機能説明 ・AGND （端子番号 1, 9）: SPI-8001/2/3TW ｱﾅﾛｸﾞｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子です。 ・DGND1, 2 （端子番号 5, 12）: SPI-8001/2TW （端子番号 5, 13）: SPI-8003TW ﾊﾟﾜｰｸﾞﾗﾝﾄﾞ端子です。 ・VIN1, 2 （端子番号 2, 15）: SPI-8001/2TW （端子番号 2, 16）: SPI-8003TW 外部ﾒｲﾝ電圧の入力端子です。VIN1 と VIN2 は別々に接続することも可能です。 ・VCC (端子番号 3) : SPI-8001/2/3TW 内部電源供給用の端子です。VIN(2,15 番端子:SPI-8001/2TW、2,16 番端子:SPI-8003TW)に接 続もしくは推奨動作範囲内の電圧を印加してください。低い電圧のほうが、消費電力が減尐しま す。 ・Swout１、2 (端子番号 4、13) : SPI-8001/2TW (端子番号 4、14) : SPI-8003TW ｽｲｯﾁﾝｸﾞ出力端子です。 ・SS1、2 (端子番号 6、11) : SPI-8001/2TW (端子番号 6、12) : SPI-8003TW ｿﾌﾄｽﾀｰﾄ用端子です。接続されたｺﾝﾃﾞﾝｻ C4、C5 より、出力電圧をｿﾌﾄｽﾀｰﾄさせることができま す。SS 端子を 0.5V 以下にすることで Ch 別に ON/OFF できます。詳細は P.20 を参照願います。 R5、R6 は、ｵｰﾌﾟﾝｺﾚｸﾀﾄﾗﾝｼﾞｽﾀを用いて ON/OFF した際のﾃﾞｨｽﾁｬｰｼﾞ保護用です。ON/OFF しない場合は、R5、R6 は不要です。 EI-00070 13/22 SPI-8000TW ・Vref1、2 (端子番号 7、10) : SPI-8001/2TW (端子番号 7、11) : SPI-8003TW 出力電圧設定用の端子です。R1、R2 で Ch1 の出力電圧、R3、R4 で Ch2 の出力電圧を設定しま す。出力電圧設定方法は P.20 を参照願います。出力電圧可変範囲１～16V（SPI-8001TW）、1～ 24V（SPI-8002/3TW）です。 ・C/E (端子番号 14) : SPI-8001/2TW (端子番号 15) : SPI-8003TW ON/OFF 端子です。0.8V 以下で出力 OFF、2V 以上で出力 ON となります。C/E 端子を用いた ON/OFF は Ch1、Ch2 ともに ON/OFF します。C/E 端子で OFF した場合の VIN、VCC の流入 電流はそれぞれ 1μA 以下になります。C/E を使用しない場合は VIN にﾌﾟﾙｱｯﾌﾟ願います。 ・Cosc、Rosc (端子番号 8、10) : SPI-8003TW 発振周波数設定用の端子です。C9、R7(R8)で発振周波数を設定します。発振周波数設定方法 については P.21 の動作周波数特性を参照願います。 発振周波数可変動作範囲は 200kHz～400kHz（SPI-8003TW）です。 ・N/C(端子番号 8、16): SPI-8001/2TW N/C 端子は内部回路に接続されていませんので、ｵｰﾌﾟﾝとしてください。ﾉｲｽﾞの影響をさけるた め中継ﾊﾟｯﾄﾞ等には使用しないでください。 EI-00070 14/22 SPI-8000TW ５．ご使用に際しての注意事項 ●５－１ 周辺部品選定上の注意 ５－１－① チョークコイル（Ｌ１,２） チョークコイルＬは、スイッチングトランジスタ OFF 時に負荷側に電流を供給しており、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。レギュレータの安定動作維持のため、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は回避しなくてはなりません。チョークコイル選定の ポイントとしては以下の事項が挙げられます ａ）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使用をさけてください。 ｂ）インダクタンス値が適正であること チョークコイルのインダクタンスは、大きいほどコイルを流れるリップル電流が減尐し出力リップル電 圧が小さくなりますが、コイルの外形は大形になります。逆に小さなインダクタンスとすると、スイッチ ングトランジスタやダイオードを流れるピーク電流が増大して損失が増加し、リップル電圧も大きくな り安定動作確保の上で好ましくありません。 インダクタンスが大きい程、リップル電流・電圧は インダクタンスが小さい程、リップル電流・電圧が 小さくなる。ただし、コイルの外形は大型になる。 大きくなる。コイルの外形は小型になるが、動作が 不安定になりやすい。 仕様書に示すインダクタンス値は、安定動作に適した目安の値でありますが、また次式によって適当な インダクタンス値を求めることもできます。 ここで､ΔIL はチョークコイルのリップル電流値を示し、大略下記の目安に従って設定します。 ・使用出力電流が SPI-8000TW の最大定格(1.5A)に近い場合：出力電流×0.2～0.3 倍 ・使用出力電流が大略 0.5A 以下の場合：出力電流×0.5～0.6 倍 L (Vin Vout ) Vout IL Vin f －－－（１） ｃ）定格電流を満足すること チョークコイルの定格電流は、使用する最大負荷電流より大きくなくてはなりません。負荷電流がコ イルの定格電流を越えると、インダクタンスが激減し、ついには飽和状態となります。この状態では、 高周波インピーダンスが低下し、過大な電流が流れますのでご注意ください。 ｄ）ノイズが尐ないこと ドラム型のような開磁路型コアは、磁束がコイル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。なるべくトロイダル型や EI 型、EE 型のような閉磁路型コアのコイルをご使 用下さい。 EI-00070 15/22 SPI-8000TW ５－１－②入力コンデンサ（Ｃ１） 入力コンデンサは、入力回路のバイパスコンデンサとして動作し、スイッチング時の急峻な電流をレギュ レータに供給しており、入力側の電圧降下を補償しています。従って極力レギュレータＩＣの近くに取り 付ける必要があります。また、AC 整流回路の平滑コンデンサが入力回路にある場合には、入力コンデ ンサは平滑コンデンサと兼用とすることができますが、同様の配慮が必要です。 Ｃ１選定のポイントとして次のことが挙げられます。 ａ）耐圧を満足すること。 ｂ）許容リップル電流値を満足すること。 ｃ）低ＥＳＲであること。低ＥＳＲのほうが、出力に発生するスパイクノイズが減尐します。 Ｃ１の電流の流れ これら耐圧や許容リップル電流値を、オーバーしたりディレーティング無しで使用した場合、コンデンサ 自身の寿命が低下（パンク、容量の減尐、等価インピーダンス増大、等）するばかりでなく、レギュレータ の異常発振を誘発する危険があります。従って、十分なマージンをとった選択が必要です。なお入力コ ンデンサに流れるリップル電流実効値 Irms は下記の式で求められます。Vin は最低入力電圧としてくだ さい。 Irms 1.2 Vo1 Vo 2 Iout1 1.2 Iout 2 Vin Vin Vo1：Ch1 の出力電圧、Vo2：Ch2 の出力電圧 －－－（２） Io1：Ch1 の出力電流、Io2：Ch2 の出力電流 ５－1－③出力コンデンサ（Ｃ２,３） 出力コンデンサＣ２は、チョークコイルＬと共にＬＣローパスフィルターを構成して、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。出力コンデンサにはチョークコイル電流の脈流部ΔIL と等しい電 流が充放電されています。従ってＣ２選定のﾊﾟﾗﾒｰﾀとしては入力コンデンサと同様に、耐圧及び許容リ ップル電流値に十分なマージンをとった上で満足する必要があります。また、その他のポイントとして、 直流等価抵抗(ＥＳＲ)、容量となります。以下に選定の注意点を示します。 C2 の電流の流れ EI-00070 16/22 SPI-8000TW a）許容リップル電流 出力コンデンサのリップル電流実効値は、下記の式で求められます。 Irms IL 2 3 －－－（３） b）直流等価抵抗（ESR） 安定動作のため ESR は適切な値を選ぶことが必要です。ESR が過大な場合には、出力ﾘｯﾌﾟﾙ電圧増 大による異常発振、一方、過尐な場合は位相余裕の不足となります。出力ﾘｯﾌﾟﾙ電圧は、チョークコ イル電流の脈流部ΔIL（＝Ｃ２充放電電流）と ESR の積で決まり、出力ﾘｯﾌﾟﾙ電圧としては、出力電圧 の 0.5～1%程度(例：Vout=5V で 0.5％の場合：25mV)にて良好な動作となり、出力電圧ﾘｯﾌﾟﾙの求め 方は（４）（５）を参照願います。ESR は温度で変化し、特に高温時には ESR が低下することから注意が 必要です。 Vrip Vin Vout Vout ESR L Vin f Vrip IL ESR －－－（４） －－－（５） また、ESR が極端に小さい場合(約１０～２０ｍΩ以下)位相遅れが大きくなり、異常発振となる可能性が あります。このため、出力コンデンサにタンタルコンデンサや積層セラミックコンデンサを単体で用いる ことは適当ではありません。但し低温(＜0 ﾟ C)で使用される場合には、電解コンデンサと並列にタンタ ルコンデンサや積層セラミックコンデンサを接続すると出力リップル電圧の低減に有効です。更に、一 層出力リップル電圧を小さくするには、下図に示すように、LＣフィルタを一段追加しπ型フィルターを 構成するのが効果的です。 SPI8000TW L2 ： 20uH Co2 ： 200uF このように、出力コンデンサＣ２においては、耐圧及び許容リップル電流が満足されれば、容量より ESR の方が動作安定度に与える影響が大きい事にご注意ください。出力ｺﾝﾃﾞﾝｻのﾚｲｱｳﾄについて は、IC より離れた場所に配置した場合、配線抵抗等で擬似的に ESR の上昇と等価となるため、IC 近 傍の配置を推奨します。 ５－１－④フライホイールダイオード（Ｄｉ１,２） ダイオード Di は、スイッチングオフ時にチョークコイルに貯えられたエネルギーを放出させるための物 です。フライホイールダイオードには必ずショットキーバリアダイオードを使用して下さい。一般の整流 用ダイオードやファーストリカバリダイオード等を使用した場合、リカバリ及びオン電圧による逆電圧印 可によりＩＣを破壊する恐れがあります。 EI-00070 17/22 SPI-8000TW ●５－２ パターン上の注意 SPI-8001/2TW VC/E R6 L2 C5 1pin Di2 VO2 16pin 1.25±0.25 1.27±0.25 R3 C8 1pin R4 C3 GND VIN C1 １ (0.4) (0.87) C2 C6 R2 8pin C7 pin R1 Di1 C4 9pin VO1 1.5±0.1 0.3±0.1 L1 R5 7.5±0.2 (11.1) (4.5) 推奨ランドパターン SPI-8003TW C/E R2 L2 Di2 R４ SS2 C3 R7 C8 16 9 １ 8 Di1 C7 C9 C4 C1 L1 C2 SS1 R1 R3 推奨パターン *最適な動作条件とするためには、GND ラインは 9 番端子を中心にした 1 点 GND 配線とし、各部品を最短で配置することが必要です。 ●５－３ 動作上の注意 1． SPI-8000TW の出力を並列動作させることはできません。 2． SPI-8000TW は GND が共通なため、反転ﾁｮｯﾊﾟﾚｷﾞｭﾚｰﾀとして使用することはできません。 EI-00070 18/22 SPI-8000TW ６．応用 ●６－１ソフトスタート 6,11 番端子にコンデンサを接続すると入力電圧投入時にソフトスタートがかかるようにな ります。コンデンサＣ4、C5 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 御する為のもので、遅れ時間 Td 及び立ち上がり時間 Ts は下記の式で求められます。但し実機 においては、入力電源、負荷の立ち上がり、等の影響を受ける為多尐の変動があります。 VIN SPI-8000TW 6.11PIN Td VOUT C4 C5 Td Ts Ts C4 60 106 (Sec) C 4 Vo Vin 60 106 －－（６） (Sec)－－（７） 例えば VIN=15V. Vo=5V、C3=1uF とすると、 1 106 16.6(ms) 60 106 Td Ts ≒ 22.1(ms) Td Ts 5 1 106 ≒ 5.5(ms ) 15 60 106 よって、電源投入後、出力電圧立ち上がりまで、22.1ms かかる事になります。 但しＣ４、Ｃ５を大きくしますと VinOFF 後のＣ４、Ｃ５ディスチャージも時間がかかるよ うになります。Ｃ４、Ｃ５は 4.7uF 以内の値で使用される事をお奨めします。 ●６－２ ソフトスタートを用いた出力の ON・OFF 制御 ６、１１番・ソフトスタート端子を用いて、出力 ON・OFF 制御が可能です。オープンコレク タ等のスイッチにより、 ６、 １１番端子を Lo レベル(０.５Ｖ以下)とすると出力は停止します。 又ソフトスタートとの併用も可能です。ソフトスタート端子はＩＣ内部でプルアップ済みです ので外部からは電圧を印加しないで下さい。R5、R6 は C4、C5 ディスチャージ時保護用です。 SPI-8000TW 6,11PIN R5,R6 C4,C5 EI-00070 19/22 SPI-8000TW ●６－３ 出力電圧設定 R1、R2 で Ch1 の出力電圧、R3、R4 で Ch2 の出力電圧を設定します。 出力電圧が 5V の場合、R1 は 4kΩ、R2 は１kΩとなります。 R1( R3) VO1 V REF1 VO1 1 I REF 1 ●６－４ 110 3 ，R 2( R 4) V REF 1 1 ≒1K I REF 1 110 3 ‐‐(8) 逆バイアス保護 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。推奨ダイオード：SFPL52(サンケン製) 2,15 PIN ●６－５ SPI-8000TW 4,13 PIN 動作周波数範囲（SPI-8003TW） SPI-8003TW Rosc-fosc(Ta=25℃) 500 450 y 3686 x 0.7442 400 fosc(kHz) 350 y 1741.8x 0.7082 300 Cosc=220pF Cosc=100pF 250 200 150 100 50 0 1 10 Rosc(kohm) 100 EI-00070 20/22 SPI-8000TW ７．用語解説 ・ジッタ 異常スイッチング動作の一種で、入出力条件が一定にも関わらずスイッチングパルス幅が変 動する現象であります。ジッタが発生すると、出力のリップル電圧ピーク幅が増加します。 ・推奨動作条件 正常な回路機能を維持するために必要とされる動作条件を示すもので、実使用においては当 条件内とする必要があります。 ・絶対最大定格 破壊限界を示す定格であり、瞬時動作及び定常動作において、一項目かつ一瞬たりとも規格 値を超えないように配慮する必要があります。 ・電気的特性 各項目に示している条件で動作させた場合の特性値規格であります。動作条件が異なる場合 には、規格値から外れる可能性があります。 ・ＰＷＭ (Pulse width modulation) パルス変調方式の一種で、変調信号波（チョッパ型スイッチングレギュレータの場合、出力 電圧）の変化に応じて、パルスの幅を変えて変調する方式であります。 ・ＥＳＲ (Equivalent series resistance) コンデンサの等価直列抵抗値を示します。コンデンサに直列に接続された抵抗と同等の作用 を示します。 EI-00070 21/22 SPI-8000TW ８．使用上の注意 ！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。 ご注文に際して ご注文数量は、１４００個の整数倍でご指定下さいますようお願い致します。 EI-00070 22/22