[AP3405ADN] AP3405ADN Dual Output Step-Down DC-DC Controller 1. 概 要 AP3405ADNはデュアル出力の降圧DC-DCコントローラです。同期整流とカレントモードPWM固定制御 により急峻な負荷変動に対しても高速な応答を実現し、大電流域に至るまで広いレンジにわたり、高い 効率と精度を得ることが可能です。出力電圧は外部抵抗により0.6～5.5Vの範囲で設定します。入力電圧 範囲は4.0～36Vと広く、ACアダプタ併用バッテリ機器から5.0V、3.3V、2.5Vなどを生成するのに最適で す。外部N-chパワーMOSFETを駆動することにより、出力電流15Aまでの電源構成を実現します。駆動 周波数は外付けの抵抗により80kHz～2MHzの範囲で設定可能となっており、外部発振器の信号をFSYN 端子に入力することで外部同期にも対応しています。保護機能としてヒカップ型出力過電流保護機能、 出力過電圧保護機能、低入力電圧保護機能、パワーグッド機能、過熱保護機能を搭載しています。 2. 特 長 入力電圧範囲 4.0～36V（起動後は3.8～36V） 出力電圧範囲 0.6～5.5V 低入力電圧保護機能搭載 出力過電圧保護機能 パワーグッド機能搭載 ヒカップ型過電流保護機能搭載 FB制御電圧精度 2% ソフトスタート機能搭載 出力セラミックコンデンサ対応 駆動周波数設定範囲 80kHz～2MHz 駆動周波数精度 ±5%（at 400kHz≦f≦500kHz） パッケージ 32-pin QFN 0505 1 2 3 http://akm.transim.com/ 4 5 A 6 A M2 VU1 BST1 NC RSP1 GND1 VL1 RT VIN PWON2 NC CC2 V5 C15 R3 M1 C5 B R4 C2 D1 Vin C3 M3 D2 C1 L2 LX2 GND2 VU2 VL2 SS2 BST2 FB2 RSP2 C13 C GND3 NC R19 R20 CH-1 Vout CC1 RSN2 PWON2 RSN1 SS1 R30 R1 L1 LX1 PWGD2 R6 C7 FB1 PWON1 R7 B FSYN C4 C6 PWGD1 Ext. Synchronous C R15 CH-2 Vout M4 C14 C16 PWON1 R16 Title R17 Size D Number Revision D B Date: File: 1 2 3 2014/09/11 Sheet of C:\Users\..\AP3405AforBOM_20140911.SchDoc Drawn By : 4 014000406-J-05 5 6 2014/10 -1- [AP3405ADN] 3. 目 次 1. 概 要 ............................................................................................................................................................... 1 2. 特 長 ............................................................................................................................................................... 1 3. 目 次 ............................................................................................................................................................... 2 4. ブロック図 ....................................................................................................................................................... 3 5. オーダリングガイド ....................................................................................................................................... 3 6. ピン配置と機能説明 ....................................................................................................................................... 4 7. 絶対最大定格 ................................................................................................................................................... 6 8. 推奨動作条件 ................................................................................................................................................... 6 9. 電気的特性 ....................................................................................................................................................... 7 10. 機能説明 ........................................................................................................................................................... 9 10.1 内部電源 (V5) ...................................................................................................................................... 9 10.2 起動時ブーストコンデンサ充電動作 ............................................................................................... 9 10.3 ソフトスタート ................................................................................................................................... 9 10.4 電源電圧監視回路 (Under Voltage Lock Out : UVLO) ..................................................................... 9 10.5 定電圧動作 ........................................................................................................................................... 9 10.6 出力過電圧保護 (Over Voltage Protection：OVP) ............................................................................ 9 10.7 ローサイド外部N-chパワーMOSFET継続時動作 .......................................................................... 10 10.8 ハイサイド外部N-chパワーMOSFET継続時動作 .......................................................................... 10 10.9 ヒカップ型出力過電流制限 (Over Current Limit：OCL) .............................................................. 10 10.10 過熱保護 (Thermal Shutdown) ...................................................................................................... 10 10.11 パワーグッド ................................................................................................................................. 11 10.12 外部同期 ......................................................................................................................................... 11 10.13 動作停止からの再起動について ................................................................................................. 11 11. タイミングチャート ..................................................................................................................................... 12 12. 過電流保護ヒカップ動作 ............................................................................................................................. 13 13. アプリケーション情報 ................................................................................................................................. 14 カレントセンス抵抗 ............................................................................................................................. 14 インダクタンス ..................................................................................................................................... 14 位相補償 ................................................................................................................................................. 14 ソフトスタート ..................................................................................................................................... 14 出力電圧 ................................................................................................................................................. 14 駆動周波数 ............................................................................................................................................. 14 ブーストコンデンサ（CBST：C7,C16）.............................................................................................. 15 14. 基板レイアウトの注意事項 ......................................................................................................................... 16 推奨レイアウト ..................................................................................................................................... 16 GND配線................................................................................................................................................. 16 スイッチングノード配線 ..................................................................................................................... 16 カレントセンス抵抗配置配線 ............................................................................................................. 16 フィードバック端子配線 ..................................................................................................................... 16 V5，SS端子用コンデンサ .................................................................................................................... 16 バイパスコンデンサ ............................................................................................................................. 16 15. 特性例 ............................................................................................................................................................. 17 16. 外部接続回路例 ............................................................................................................................................. 19 ■ 標準動作回路 ..................................................................................................................................... 19 ■ 外部接続回路推奨部品 ........................................................................................................................... 19 17. パッケージ ..................................................................................................................................................... 20 ■ 外形寸法図 ............................................................................................................................................... 20 ■ マーキング ............................................................................................................................................... 20 18. 改訂履歴 ......................................................................................................................................................... 21 重要な注意事項 ..................................................................................................................................................... 22 014000406-J-05 2014/10 -2- [AP3405ADN] 4. ブロック図 PWON1 Main Power On V5 Regulator VIN PWON2 V5 V5 FSYN Vref Vref + SS1 SS1 Vref - Level Shift + - SS2 SS2 Comparator RSP1 RT OSC UVLOcomp SS1 Level Shift Comparator Reset Set OCL1 + Reset Set RSP2 + - OCL2 + V5 RSN1 RSN2 SS1 SS1 Comparator + Vcnt. CC1 Vref FBamp1 FB1 PWM1 Comparator + Reset Reset PWM2 - - + + iRAMP Vcnt. CC2 Vref FBamp2 iRAMP - - OVPcomp1 PWGDcomp1 + 0.64V Reset Reset + PWGD1 Control Logic2 Logic Control CH-2 + 0.52V FB2 - + Control Logic1 Logic Control CH-1 0.58V + - OVPcomp2 0.58V + PWGDcomp2 - 0.52V + + 0.64V PWGD2 BST1 BST2 VU1 Level Shift VU2 Level Shift LX1 LX2 V5 V5 VL1 VL2 GND GND Figure 1. Block Diagram 5. オーダリングガイド AP3405ADN -40～105°C 32-pin QFN 0505 014000406-J-05 2014/10 -3- [AP3405ADN] 6. ピン配置と機能説明 LX1 GND3 VL1 VIN NC V5 VL2 GND2 24 23 22 21 20 19 18 17 ■ ピン配置 VU1 25 16 LX2 BST1 26 15 VU2 RSP1 27 14 BST2 13 RSP2 12 NC 11 RSN2 10 PWGD2 9 PWON1 28 5 6 7 8 PWON2 CC2 FB2 SS2 32 4 SS1 Exposed pad RT 31 GND1 FSYN 3 2 30 2 PWGD1 CC1 29 1 RSN1 (Top View) FB1 NC AP3405ADN Exposed padはGND配線へ接続して下さい。 ■ 機能説明 No Pin Name I/O 1 FB1 I 2 CC1 O 3 GND1 - 4 RT I/O 5 PWON2 I 6 CC2 O 7 FB2 I 8 SS2 I/O 9 PWON1 I 10 PWGD2 O 11 RSN2 I 12 NC - 13 RSP2 I 14 BST2 I Description CH-1出力電圧フィードバック端子 エラーアンプ１の入力ピンです。出力電圧をフィードバックさせます。 CH-1位相補償端子 コンデンサと抵抗を接続し、エラーアンプ1の位相補償を行います。 グランド端子 GND2,3端子に対して電位差が発生しないようIC直下で接続してください。 駆動周波数設定端子 抵抗を接続して駆動周波数を決定します。 CH-2のパワーオン／オフ端子 単独では動作せず、CH-2のオンはCH-1とANDとなります。 CH-2位相補償端子 コンデンサと抵抗を接続し、エラーアンプ2の位相補償を行います。 CH-2出力電圧フィードバック端子 エラーアンプ2の入力ピンです。出力電圧をフィードバックさせます。 CH-2ソフトスタート端子 ソフトスタート用コンデンサを接続します。 メイン&CH-1パワーオン／オフ端子 メインブロック及びCH-1共通のパワーオン／オフ端子です。 CH-2パワーグッド 出力端子 N-ch MOSFETのオープンドレイン出力です。 CH-2電流検出端子 （－側） 電流検出抵抗―側（出力）に接続します。 オープン端子 CH-2電流検出端子 （＋側） 電流検出抵抗＋側に接続します。 CH-2ハイサイドドライバブースト端子 ハイサイド外部パワーN-ch MOSFET駆動電源です。BST2‐LX2間にブートストコン デンサを接続します。 014000406-J-05 2014/10 -4- [AP3405ADN] No Pin Name I/O 15 VU2 O 16 LX2 I 17 GND2 - 18 VL2 O 19 V5 I/O 20 NC - 21 VIN I 22 VL1 O 23 GND3 - 24 LX1 I 25 VU1 I 26 BST1 I 27 RSP1 I 28 NC - 29 RSN1 I 30 PWGD1 O 31 FSYN I 32 SS1 I/O Description CH-2ハイサイド外付けN-chパワーMOSFETドライブ端子 CH-2ハイサイド外付けN-chパワーMOSFETのゲートに接続します。電源はBST2端子 から供給します。 CH-2スイッチング ノード接続端子 インダクタ、ショットキーバリアダイオードカソード、ブートストラップコンデンサ 等を接続します。 グランド端子 GND1,3端子に対して電位差が発生しないようIC直下で接続してください。 CH-2ローサイド外付けN-chパワーMOSFETドライブ端子 CH-2ハイサイド外付けN-chパワーMOSFETのゲートに接続します。 5Vシリーズ レギュレータ出力端子 内部電源用5Vを出力します。10uF以上のセラミックコンデンサを接続します。 オープン端子 主電源入力端子 入力コンデンサを端子近傍に接続します。 CH-1ローサイド外付けN-chパワーMOSFETドライブ端子 CH-1ローサイド外部N-chパワーMOSFETのゲートに接続します。 グランド端子 GND1,2端子に対して電位差が発生しないようIC直下で接続してください。 CH-1スイッチング ノード接続端子 インダクタ、ショットキーバリアダイオードカソード、ブートストラップコンデンサ 等を接続します。 CH-1ハイサイド外付けN-chパワーMOSFETドライブ端子 CH-1ハイサイド外付けN-chパワーMOSFETのゲートに接続します。電源はBST1端子 から供給します。 CH-1ハイサイド ドライバブースト端子 CH-1ハイサイド外付けN-chパワーMOSFET駆動電源です。LX1間にブートストコンデ ンサを接続します。 CH-1電流検出端子 （＋側） 電流検出抵抗＋側に接続します。 オープン端子 CH-1電流検出端子 （－側） 電流検出抵抗―側（出力）に接続します。 CH-1パワーグッド 出力端子 N-ch MOSFETのオープンドレイン出力です。 外部同期信号入力端子 CH-1ソフトスタート端子 ソフトスタート用コンデンサを接続します。 014000406-J-05 2014/10 -5- [AP3405ADN] 7. 絶対最大定格 Parameter Symbol Voltage between BST1 or VU1 and GND3 Voltage between BST2 or VU2 and GND2 Voltage between VIN and GND1/2/3 Voltage between LX1 and GND3 Voltage between LX2 and GND2 Voltage between V5, CC1/2, FB1/2, RSN1/2 RSP1/2, PWON1/2, FSYN, PWGD1/2, RT, VL1/2,SS1/2, and GND1 Voltage between BST1 or VU1 and LX1 Voltage between BST2 or VU2 and LX2 Tstg Storage Ambient Temperature Range Tj Junction Temperature PD Power Dissipation (Ta=25°C) Note 1. GND＝GND1=GND2=GND3 Note 2. 基板レイアウトではICの直下で接続してください。 Note 3. Junction to Ambient Thermal Resistance, θJA=40C /W min 0.3 0.3 -0.3 -0.3 -0.3 typ - max 47 47 41 41 41 Unit V V V V V -0.3 - 6 V -0.3 -0.3 -40 -40 - - 6 6 150 125 2000 V V °C °C mW 注意： この値を超えた条件で使用した場合、デバイスを破壊することがあります。また通常の動作は 保証されません。 2500 2250 POWER DISSIPATON [mW] 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 105℃ 400mW 250 0 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 OPERATING AMBIENT TEMPERATURE Ta ℃ [ ] Figure 2. Power Dissipation 8. 推奨動作条件 Parameter Symbol min typ max Unit Vin 4 36 V 電源電圧範囲 Vin 3.8 36 V 起動後電源電圧範囲 Ta -40 105 C 動作周囲温度 Note 4. データシートに記載されている条件以外のご使用に関しては、当社では責任を負いかねますの で、十分ご注意下さい。 014000406-J-05 2014/10 -6- [AP3405ADN] 9. 電気的特性 (特に指定の無い場合、Vin=12V、Tｊ=-40～125C) Parameter 出力電圧範囲 内部電源 内部基準電圧 FB制御電圧 シャットダウン電流 静止時回路電流 パワーオン閾値 パワーオフ閾値 パワーオン端子電流”H” パワーオン端子電流”L” 低入力電圧保護解除（UVLO) 低入力電圧保護動作（UVLO) UVLOヒステリシス SS充電電流 SS放電電流(ヒカップ時） 過電流検出電圧１ Symbol min Unit 0.6 typ - max Vout 5.5 V V5 4.5 5.0 5.5 V Vref 1.113 1.159 1.205 V Vfb 0.568 0.580 0.592 V Isdn - - 5 uA Isupply 1000 2000 2700 uA VPON 1.5 - - V VPOFF - - 0.3 V 1.5 7.5 20 uA VPWON=5V(吸い込み) IPWONoff - - 5 uA VPWON=0V(吐出し) 3.2 3.6 4.0 V V5 電圧値 3.3 3.6 3.8 V V5 電圧値、Tj=25C VUVLOact 2.9 3.2 3.5 V V5 電圧値 HysUVLO 0.20 0.35 0.65 V Isson 21 30 39 uA Issoff 0.5 1.5 2.5 uA VUVLOdis VOCL2 出力過電圧保護動作電圧 パワーグッド動作電圧”H” パワーグッド動作電圧”L” パワーグッドヒステリシス パワーグッド残留電圧 VIN≧6V, IV5≦32mA IPWONon VOCL1 過電流検出電圧２ Conditions VOVP VPWGDH VPWGDL VPWGDhys VPWGDon 60 75 90 mV Vout=0.6V 67.5 75 82.5 mV Vout=0.6V Tj=25C 60 75 90 mV Vin≧6.5V, Vo=5.5V 67.5 75 82.5 mV Vin≧6.5V, Vo=5.5V, Tj=25C +10 +5 -15 1 - +15 +10 -10 5 - +20 +15 -5 9 0.4 % % % % V FB基準電圧比 FB基準電圧比 FB基準電圧比 FB基準電圧比 端子電流=0.5mA 周波数設定抵抗R30=937.5kΩ 周波数設定抵抗R30=369kΩ 80kHz Fclk80 70 80 90 kHz 200kHz Fclk200 180 200 220 kHz 400kHz Fclk400 380 400 420 kHz 500kHz Fclk500 475 500 525 kHz 周波数設定抵抗R30=180kΩ 周波数設定抵抗R30=142.0kΩ 1000kHz Fclk1k 800 1000 1200 kHz 周波数設定抵抗R30=66.3kΩ 2000kHz Fclk2k 1400 2000 2600 kHz 周波数設定抵抗R30=28.4kΩ Fsync 75 - 125 % 外部同期判定閾値 Vsync 0.3 - 1.5 V ミニマムオンタイム MINon - 200 300 ns 外付けMOSFETドライブ能力 (High Side) (Note 5) Trise 20 60 120 ns Tfall 10 25 50 ns 外付けMOSFETドライブ能力 (Low Side) Trise 20 60 120 ns Tfall 10 25 50 ns Ttsd 135 150 165 C TSDhys 5 15 25 C GmCC 200 300 400 uS 駆動周波数 外部同期周波数範囲 (Note 5) 過熱保護動作温度 (Note 5, Note 6) 過熱保護ヒステリシス (Note 5, Note 6) errorAMP出力 014000406-J-05 Fclk(typ)比。設定80kHz～ 500kHz時 Vin=12V , Cload = 3300 pF Vin=12V , Cload = 3300 pF FB=0.58V±0.02V 2014/10 -7- [AP3405ADN] Parameter ヒカップ動作OCLカウント デッドタイム（VL→VU） デッドタイム（VU→VL） デッドタイム （VL→VU：BSTチャージ確保用） デッドタイム （VU→VL：BSTチャージ確保用） Symbol min typ max Unit Conditions Nhiccup - 24 - times TDEAD1 20 50 95 ns Vin=12V, Cload=0pF TDEAD2 20 50 95 ns Vin=12V, Cload=0pF TDEAD1W 20 50 95 ns Vin=12V, Cload=0pF TDEAD2W 20 50 95 ns Vin=12V, Cload=0pF VUパルス幅 TPWVUW 250 500 1000 ns （BSTチャージ確保用） TPWVL 25 100 250 ns VLパルス幅（起動時） MINoff 50 150 250 ns ミニマムオフタイム Note 5. 設計保証値 Note 6. 異常時の発熱に対しICを保護する回路であり、仕様を超える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。 014000406-J-05 2014/10 -8- [AP3405ADN] 10. 機能説明 10.1 内部電源 (V5) 主電源電圧(VIN)が印加されPWON1端子へ”H”信号が入力されると、内部シリーズレギュレーターが起動し V5端子コンデンサを充電します。V5端子電圧が一定以上に達すると、内部基準電圧を起動しIC全体が動作 を開始します。主電源電圧(VIN)が5.5V以下となる用途ではV5端子をVIN端子へ接続して下さい。 10.2 起動時ブーストコンデンサ充電動作 内部電源（V5）起動後に、ハイサイド外部N-ch パワーMOSFET駆動電源となる BST端子-LX端子間に接続 されたブーストコンデンサを充電するため、ローサイド外部N-ch パワーMOSFETを4回オンします。このオ ン信号のパルスはtypで100nsです。 10.3 ソフトスタート 起動時に出力電圧のオーバーシュートを防ぐため、出力電流制限により緩やかに出力電圧を上昇させます。 SS端子電圧が0Vから1.16Vに上がる間、SS端子コンデンサは約30uAで充電されます。その間SS端子電圧に応 じて過電流検出値と過電圧検出値をリニアに変化させ、非同期整流で起動します。出力電圧が立ち上がる時 間は出力コンデンサの容量や負荷状態によって異なります。ソフトスタート期間中は、パワーグッド端子は 常にプルダウンされています。ソフトスタート期間中に設定出力電圧に達するよう、 SS端子コンデンサの値を選択してください。 10.4 電源電圧監視回路 (Under Voltage Lock Out : UVLO) 主電源電圧が低下してV5が3.2V以下になるとUVLO状態となりV5以外の全てのブロックを停止させます。こ の時SS端子を放電しスタンバイ動作となっています。UVLOは0.35Vのヒステリシスを持ち、再びV5端子電 圧が上昇し3.55Vを越えるまでUVLO状態を維持します。UVLO状態が解除されますとソフトスタートで再起 動動作へ移行します。 10.5 定電圧動作 AP3405ADNは電流モードPWM制御方式で動作します。FB端子と0.58V内部基準電圧の電位差をフィードバ ックアンプにて増幅し、インダクタ電流の目標値を設定します。ハイサイド外部N-chパワーMOSFETのオン 期間はインダクタ電流が目標値に達するまで継続されます。インダクタ－出力間に接続された電流検出抵抗 R1,R15でインダクタ電流を検知しています。オン期間のインダクタ電流が目標値に達すると、ハイサイド外 部N-chパワーMOSFETがオフ、ローサイド外部N-chパワーMOSFETがオンとなり同期整流動作を行います。 10.6 出力過電圧保護 (Over Voltage Protection：OVP) FB端子電圧を検出し、出力電圧が設定出力電圧の+15%以上になるとハイサイド外部N-chパワーMOSFETを オフ、ローサイド外部N-chパワーMOSFETをオンさせて保護を掛けます。 014000406-J-05 2014/10 -9- [AP3405ADN] 10.7 ローサイド外部N-chパワーMOSFET継続時動作 出力電圧が設定値よりも高い状態ではハイサイド外部N-ch パワーMOSFETオフ、ローサイド外部N-ch パワ ーMOSFETオンを継続します。この動作は出力コンデンサの電荷をインダクタ経由の逆流で放電させていま す。この逆流の放電電流値が過大となることを防ぐため、ハイサイド外部N-ch パワーMOSFETオフが４周 期継続した時点でローサイド外部N-ch パワーMOSFETをオフさせます。オフ期間は4周期継続し、出力電圧 が設定値よりも高い状態であれば、再度ローサイド外部N-ch パワーMOSFETをオンさせて出力コンデンサ を放電する動作を繰り返します。このサイクルは出力電圧が設定値よりも低い状態となりハイサイド外部 N-ch パワーMOSFETをオンするまで継続されます。 Iout 0A Vout Control Line Coil Current 0A Clock ON VU VL 4 count 4 count Figure 3. Lower side External Power MOSFET Continuous Operation 10.8 ハイサイド外部N-chパワーMOSFET継続時動作 出力電圧が設定値より低くハイサイド外部N-chパワーMOSFETのオンが継続すると、1周期中の最後に ミ ニマムオフタイム（typ=200ns)の間は必ずハイサイド外部N-chパワーMOSFETがオフするMax Duty状態とな ります。Max Duty状態ではブーストコンデンサへのチャージが十分に行われないことでブースト電圧の低下 が発生します。AP3405ADNはMax Duty状態が8周期継続する毎に、ブーストチャージを行うためのハイサイ ド外部N-chパワーMOSFETオフを強制的に行っています。このオフ信号のパルスはtypで500nsです。 10.9 ヒカップ型出力過電流制限 (Over Current Limit：OCL) AP3405ADNの出力電流制限はヒカップ方式を採用し、過電流状態での出力電流を抑えます。また、ソフト スタート期間中など出力電圧が設定値以下の期間は電流制限値が定格に対し低くなっています。この間に負 荷電流が増加しすぎると出力電圧が設定値まで上昇しないことがありますのでご注意ください。 AP3405ADNは電流モード制御方式を採用しており、電流検出抵抗を省略することはできません。 10.10 過熱保護 (Thermal Shutdown) IC内チップ温度をモニターし、約150C以上になるとハイサイド、ローサイド外部N-chパワーMOSFETを停止 させて、AP3405ADNを保護します。同時にソフトスタートコンデンサを放電します。過熱保護はヒステリ シスを持ち、過熱保護動作温度より約15C低下すると、ソフトスタートで再起動します。 014000406-J-05 2014/10 - 10 - [AP3405ADN] 10.11 パワーグッド AP3405ADNは出力電圧の状態を示すパワーグッド機能を備えています。PWGD端子はオープンドレイン出力 となっていますのでV5端子に100kΩ以上の抵抗でプルアップしてください。未使用の場合はGNDに接続して ください。出力電圧が設定出力電圧の±10%以内に入りますと内蔵のN-ch MOSFETがオフするためPWGD端 子電位が”H”レベルとなります。スタンバイ期間中およびソフトスタート期間中は常に”L”レベルです。 10.12 外部同期 AP3405ADNはFSYN端子への信号入力で外部同期に対応可能です。FSYN端子電圧の立下りがCH-2側ハイサ イド外部N-chパワーMOSFETオン～CH-1側ハイサイド外部N-chパワーMOSFETオンの期間に入力されると、 CH-2側のハイサイド外部N-chパワーMOSFETはオフ、CH-1側のハイサイド外部N-chパワーMOSFETがオンに 切り替わり外部同期動作へ移行します。FSYN端子に入力される外部同期信号はCH-1, CH-2間の位相反転の ため、Duty=50%信号を基本とします。外部同期時、FSYNへの入力信号の立下りエッジがCH-1のハイサイド 外部N-chパワーMOSFETオンタイミング、立ち上がりエッジがCH-2のハイサイド外部N-chパワーMOSFETオ ンタイミングになります。FSYNへの入力信号=”H”が、内部発振器の1周期以上継続した場合、外部同期から 内部発振器での駆動周波数動作に戻ります。FSYN端子への入力信号=”L”の状態ではクロックが停止した状 態で保持されます。外部同期から内部発振器への切り替えの際はFSYN端子へ”H”信号またはオープンとなる よう処理をお願いします。 10.13 動作停止からの再起動について AP3405ADNはPWON端子に”L”入力により動作を停止しても出力コンデンサに溜まった電荷を強制的に放電 はしません。そのためパワーダウン直後に再起動した場合、出力電圧が十分に低下しない状況での再起動と なる可能性があり、その場合以下の注意が必要となります。 ソフトスタート(10.3で説明)期間中の過電圧制限値は“SS端子電圧／1.16V×Vout設定値”（Figure 4 Control Line）で決定されます。再起動時に出力電圧が残っていると、過電圧制限値がSS端子電圧に応じて上昇し、 出力電圧を上回った時点からスイッチングを開始します。またパワーオン信号が入力されている状態では BST端子－GND間の制御回路が約80uAの電流を消費しておりブーストコンデンサの電圧が低下します。ブー ストコンデンサの電圧がハイサイドN-ch MOSFET のVGS(th)を下回るまでにスイッチングが開始されない場 合、AP3405ADNがオン信号をVU端子から出力してもハイサイドN-ch MOSFETは応答しないため出力に電流 が供給されません。 PWON Vin AP3405 V5 VIN V5Reg. V5 IBST=80uA Max BST LX BST-LX BST Discharge IBST 80uA V5-Vout 0V Control Circuit VU High side N-ch MOSFET Boost Capacitor Control Line LX VL Vout 0V SS Low side N-ch MOSFET VU High side N-ch MOSFET VGS(th) VL Figure 4. IBST Block & Boost Decay Timing Chart ブーストコンデンサはソフトスタート時間内にハイサイドN-ch MOSFETのVGS(th)以上の電圧を確保できる容 量としてください。 014000406-J-05 2014/10 - 11 - [AP3405ADN] 11. タイミングチャート Figure 5. Timing Chart VIN端子に4.0V以上の電圧が印加された状態でPWON1端子に”H”信号が入力されると内部電源V5が起 動してソフトスタートシーケンスに移行します。PWON2端子はPWON1端子に”H”信号が入力されてい る場合のみ、信号入力を受け付けます。PWON2端子のみへ”H”信号を入力しても起動しませんのでご注 意ください。内部電源V5が起動するとSS1端子へ30uAの定電流によって充電し、0Vから1.16Vに上昇す る期間、過電流保護と過電圧保護を0～100％までリミット値をリニアに変化させるソフトスタート動作 を行います。 014000406-J-05 2014/10 - 12 - [AP3405ADN] 12. 過電流保護ヒカップ動作 ソフトスタート終了後、 PWM動作に切り替わり過電流状態が駆動周波数の24回カウントの間継続される とヒカップ動作に入り再起動を繰り返します。ヒカップ動作時は、ソフトスタートコンデンサを1.5uA で放電させ、SS端子電圧を1.16Vから0.5Vまで低下させます。SS端子電圧が0.5Vまで下がると、SS端子 を内部のN-ch MOSFETで駆動周波数の24回カウントの間接地させた後、再度ソフトスタート動作を開始 します。ソフトスタート中はOCLが継続してもヒカップ動作には入りませんのでご注意ください。 T1 T2 T3 T4 1.16V 0.5V SS端子電圧 100％ OCLレベル 0％ 24カウント 24カウント OCLタイマー T1：ソフトスタートの設定時間です。 T2：駆動周波数の24カウントの時間です。ヒカップ動作への判定はT2の期間のみ行います。 T3：ソフトスタート設定時間の約12倍に相当する休止期間です。 T4：駆動周波数の24カウントの時間です。再起動までに要する時間はT3＋T4となります。 Figure 6.Hiccup Operation 014000406-J-05 2014/10 - 13 - [AP3405ADN] 13. アプリケーション情報 カレントセンス抵抗 過電流保護の概算値は、次式で表されます。 CH - 1： R1 67.5mV [mΩ] Imax1 1.3 CH - 2： R15 67.5mV [mΩ] Imax2 1.3 インダクタンス 外部インダクタは、リップル電流の最大値が定格電流の30%となるように選択します。主電源電圧（VIN)はご 使用になる入力範囲中の最大値、fはご使用になる周波数です。これらを含め、外部インダクタの値は次式で求 めることができます。 L Vout （Vinmax - Vout ） [ H] Imax Vinmax f 0.3 位相補償 CC端子－SS端子間に接続する位相補償用抵抗コンデンサの標準値は以下の値となります。変更される場合は弊 社までご連絡ください。 R6 33k , R7 3.3k, C6 6800pF R19 33k, R20 3.3k, C13 6800pF ソフトスタート SS1,SS2端子－GND間に接続するソフトスタート用コンデンサの容量によってソフトスタート時間が設定され ます。この時間は次式で求めることができます。 Tss1 C4 1.16 [ms] 30 10-9 Tss2 C15 1.16 [ms] 30 10-9 出力電圧 出力電圧は出力コンデンサからGNDへシリーズに挿入するフィードバック抵抗で設定します。このシリーズに 挿入されたR3, R16（出力コンデンサ－FB端子間）と、R4,R17（FB端子－GND間）の値は次式で求めることが できます。 Vout1＝0.58 1 R3 [ V] R4 Vout2＝0.58 1 R16 [ V] R17 駆動周波数 駆動周波数はRT端子－GND間へシリーズに挿入する抵抗で設定します。このシリーズに挿入された抵抗R30の 値は次式で求めることができます。 R 30 75757 9.47 [ kΩ] Frequency 10-3 014000406-J-05 2014/10 - 14 - [AP3405ADN] ブーストコンデンサ（CBST：C7,C16） AP3405ADNはPWON端子に”H”信号が入力されるとBST端子から最大80uAの電流を消費します。 動作停止からの再起動を行う場合、ソフトスタートの時間内にBST端子-LX端子間電圧がハイサイドパワーN-ch MOSFETのVGS(th)を下回るとAP3405ADNのVU端子からドライブ信号を出力してもスイッチング動作ができな いブーストディケイの状態になることがあります。 下図7.をご参照ください。N-ch MOSFETのVGS(th)＜4.4V－Voutの条件であるためブーストディケイの発生はあり ません。下図8.ではN-ch MOSFETのVGS(th)＞4.4V－Voutの条件となるためブーストディケイが発生します。 5 5 Vout[V] Vout[V] Boost Decay BST-LX VGS(th) 3 BST-LX 4 Voltage[V] Voltage[V] 4 VGS(th) 3 2 2 1 1 0 0 0 25 50 75 100 125 0 150 25 50 75 100 125 150 time[ms] time[ms] Figure 7. LX-BST at N-ch MOSFET_VGS(th)＜4.4V－Vout （Vout=1.2V, Cout=50uF, CBST＝1uF, 放電抵抗=1kΩ） Figure 8. LX-BST at N-ch MOSFET_VGS(th)＞4.4V－Vout （Vout=5V, Cout=50uF, CBST＝1uF, 放電抵抗=1kΩ） この条件で再起動を行う際はブーストディケイに入る前にソフトスタートが終了する設定とするか、Vout減少 によるBST－LX間電圧上昇でブーストディケイから復帰する時間を経過した後にPWON端子に”H”信号を入力 するシーケンスとしてください。 即時再起動が必要な場合は下式2条件を満たすブーストコンデンサ容量としてください。 ブーストコンデンサ容量＞ N - chパワーMOSFET_QG 20 4.4V [F] ブーストコンデンサ容量 （4.4V－N - chパワーMOSFET_VGS(th)） ソフトスタート時間＜ [s] 80uA この条件が満たせない場合は起動不具合が発生する可能性がありますので即時再起動はできません。 Vout減少によるBST－LX間電圧上昇でブーストディケイから復帰する時間を経過するまでPWON端子に”H”信 号を入力しないでください。 Vout低下によるBST－LX間への充電時間は下式で表されます。 BST - LX充電時間＝出力放電抵抗 出力コンデンサ容量 （－ln（1－ Vout －4.4V＋N - chパワーMOSFET_VGS(th) ））[s] Vout これらの計算は別紙のAP3405ADN設計シートにて自動計算可能です。 014000406-J-05 2014/10 - 15 - [AP3405ADN] 14. 基板レイアウトの注意事項 推奨レイアウト Figure 9. TOP Layer Figure 10. TOP Layer Silk Figure 11. Bottom Layer Figure 12. Bottom Layer Silk GND配線 GNDはできるだけ大きなプレーンとして、出力コンデンサと入力コンデンサのGNDが共通となるように 接続してください。パッケージ裏面の放熱パッドはGND配線への接続が必要です。GND1,GND2,GND3 はIC直下で接続してください。 スイッチングノード配線 ハイサイド、ローサイド外部N-ch パワーMOSFET－パワーインダクタ－ショットキーバリアダイオー ド間のスイッチングノードラインは、太く、短く配線してください。VU端子・VL端子についても最短 距離で配線するようにしてください。 カレントセンス抵抗配置配線 カレントセンス抵抗両端からAP3405ADNのRSP端子とRSN端子への配線抵抗が等しくなるように AP3405ADMの近傍へ配置してください。 フィードバック端子配線 出力コンデンサ－GND間にシリーズで挿入するフィードバック抵抗は、出力コンデンサ＋端子近傍に接 続し、スイッチングノードから離して配線してください。フィードバック抵抗の配置はFB端子に接続す る中点が短くなるようにAP3405ADNに近接させてください。 V5，SS端子用コンデンサ V5端子－GND間、SS端子－GND間のコンデンサは、AP3405ADNの各端子に近接させて配置・配線して ください。 バイパスコンデンサ VIN端子－GND間のバイパスコンデンサにつきましてもAP3405ADNの端子に近接させて配置・配線して ください。 014000406-J-05 2014/10 - 16 - [AP3405ADN] 15. 特性例 100 0.6 Vin= 6.0[V] Vin= 7.3[V] Vin= 8.7[V] Vin=10.0[V] Vin=11.3[V] Vin=12.7[V] Vin=14.0[V] Vin=15.3[V] Vin=16.7[V] Vin=18.0[V] 90 80 70 0.584 Vref[V] 効率[%] 60 0.592 50 0.576 40 30 0.568 20 10 0.56 0 0 1 2 3 4 -50 5 Iout[A] 0 50 100 150 Ta[℃] Figure 13. Efficiency 0.8V Output Figure 14. Vreffb vs. Ta 100 Vin= 8.0[V] Vin= 9.0[V] Vin=10.0[V] Vin=11.0[V] Vin=12.0[V] Vin=13.0[V] Vin=14.0[V] Vin=15.0[V] Vin=16.0[V] 90 効率[%] 80 70 60 50 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 Iout[A] Figure 15. Efficiency 3.3V Output 100 Vin= 8.0[V] Vin= 9.0[V] Vin=10.0[V] Vin=11.0[V] Vin=12.0[V] Vin=13.0[V] Vin=14.0[V] Vin=15.0[V] Vin=16.0[V] 90 効率[%] 80 70 60 50 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 Iout[A] Figure 16. Efficiency 5.0V Output 014000406-J-05 2014/10 - 17 - [AP3405ADN] 0.88 0.86 0.84 0.80 0.84 0.82 0.80 0.78 0.78 0.76 0.76 0.74 0.74 0.72 0 1 2 3 4 Iout=0.0[A] Iout=0.2[A] Iout=0.5[A] Iout=0.8[A] Iout=1.3[A] Iout=1.8[A] Iout=2.5[A] Iout=3.2[A] Iout=4.1[A] Iout=5.0[A] 0.86 Vout[V] 0.82 Vout[V] 0.88 Vin= 6.0[V] Vin= 7.3[V] Vin= 8.7[V] Vin=10.0[V] Vin=11.3[V] Vin=12.7[V] Vin=14.0[V] Vin=15.3[V] Vin=16.7[V] Vin=18.0[V] 0.72 5 Iout[A] 6 12 Vin[V] Figure 17. Load Regulation 0.8V Output Figure 18. Line Regulation 0.8V Output 3.74 3.40 3.17 3.17 3.06 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 18 Iout=0.0[A] Iout=0.2[A] Iout=0.5[A] Iout=0.8[A] Iout=1.3[A] Iout=1.8[A] Iout=2.5[A] Iout=3.2[A] Iout=4.1[A] Iout=5.0[A] 3.40 3.29 0.5 16 3.51 3.29 0.0 14 3.63 Vout[V] Vout[V] 3.51 10 3.74 Vin= 8.0[V] Vin= 9.0[V] Vin=10.0[V] Vin=11.0[V] Vin=12.0[V] Vin=13.0[V] Vin=14.0[V] VIn=15.0[V] Vin=16.0[V] 3.63 8 3.06 8.0 5.0 9.0 10.0 11.0 Iout[A] 12.0 Vin[V] 13.0 14.0 15.0 16.0 Figure 20. Line Regulation 3.3V Output Figure 19. Load Regulation 3.3V Output 5.50 5.50 Vin= 8.0[V] Vin= 9.0[V] Vin=10.0[V] Vin=11.0[V] Vin=12.0[V] Vin=13.0[V] Vin=14.0[V] Vin=15.0[V] Vin=16.0[V] 5.33 5.33 5.17 Vout[V] Vout[V] 5.17 5.00 5.00 4.83 4.83 4.67 4.67 4.50 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 4.50 8.0 5.0 Iout[A] Figure 21. Load Regulation 5.0V Output Iout=0.0[A] Iout=0.2[A] Iout=0.5[A] Iout=0.8[A] Iout=1.3[A] Iout=1.8[A] Iout=2.5[A] Iout=3.2[A] Iout=4.1[A] Iout=5.0[A] 9.0 10.0 11.0 12.0 Vin[V] 13.0 14.0 15.0 16.0 Figure 22. Line Regulation 5.0V Output 014000406-J-05 2014/10 - 18 - [AP3405ADN] 16. 外部接続回路例 ■ 標準動作回路 1 2 3 4 5 A 6 A M2 VU1 BST1 NC RSP1 RT VIN PWON2 NC CC2 V5 GND2 C15 C5 R3 M1 B R4 C2 D1 Vin C3 M3 C1 D2 L2 LX2 VL2 SS2 PWON1 FB2 VU2 C13 C VL1 BST2 R19 R20 GND1 RSP2 PWON2 LX1 GND3 NC R30 CH-1 Vout CC1 RSN2 R6 R1 L1 FB1 PWGD2 R7 B C7 RSN1 SS1 C6 FSYN C4 PWGD1 Ext. Synchronous C R15 CH-2 Vout M4 C14 C16 PWON1 R16 Title R17 Size D Number Revision D B Date: File: 1 2 3 2014/09/11 Sheet of C:\Users\..\AP3405AforBOM_20140911.SchDoc Drawn By : 4 5 6 Figure 23. AP3405ADN Application ■ 外部接続回路推奨部品 CH 共通 Symbol C1 C2 C3 R30 CH-1:Vout=5.0V, Iout=5.0A, CH-2:Vout=3.3V, Iout=5.0A, 200kHz 設定) Description Manufacturer Panasonic 入力コンデンサ 680uF/50V 680uF/50V WX 電解コンデンサ 入力フィルタコンデンサ 1μF セラミック 内部電源用コンデンサ 10μF セラミック 周波数設定抵抗 369.3kΩ (Vin =6.0V～36.0V, Parameter CH Parameter CH-1 Vout = 5V Symbol Description CH-2 Vout = 3.3V Manufacturer Symb ol C14 C13 C16 C15 330uF 6800pF 0.22μF 0.1μF R15 11mΩ R16 R17 R19 R20 22kΩ 4.7kΩ 33kΩ 3.3kΩ D4 100mA L2 10uH Description 出力コンデンサ 位相補償用コンデンサ ブーストコンデンサ ソフトスタート用コンデンサ C5 C6 C7 C4 330uF 6800pF 0.22μF 0.1μF 電流センス抵抗 R1 11mΩ フィードバック抵抗 フィードバック抵抗 位相補償用抵抗 1 位相補償用抵抗 2 R3 R4 R6 R7 43kΩ 5.6kΩ 33kΩ 3.3kΩ ブースト用ダイオード D1 100mA ON Semi. パワーインダクタ ハイサイド N-ch パワー MOSFET 同期整流用 N-ch パワー MOSFET L1 10uH TDK SB01-05CPTB CLF12575 M1 25A TOSHIBA TPCA8016-H M3 25A M2 25A TOSHIBA TPCA8016-H M4 25A POSCAP Panasonic 10TPB330M セラミック セラミック セラミック 22mΩ 2×parallel 014000406-J-05 POSCAP セラミック セラミック セラミック 2014/10 - 19 - [AP3405ADN] 17. パッケージ ■ 外形寸法図 ・32-pin QFN 0505 (mm) ■ マーキング AP3405A (2) XXXX (1) (2) (3) 1pin Indication Market No. Date code (3) (1) 014000406-J-05 2014/10 - 20 - [AP3405ADN] 18. 改訂履歴 Date (Y/M/D) 14/06/11 14/09/10 Revision Page 00 01 P7 P1,19 P13 P16 14/09/12 02 14/09/22 03 14/09/30 04 P11 P15 P15 14/10/30 05 P20 Contents 初版 電気的特性の誤記等訂正 ・FB基準電圧をFB制御電圧に訂正 ・パワーオフ閾値をパワーオン閾値に訂正 ・パワーオン閾値をパワーオフ閾値に訂正 ・SS充電電流のmin値を24から21に訂正 ・SS充電電流のmax値を36から39に訂正 回路図修正 10.機能説明「10.13動作中からの再起動について」追記 13.アプリケーション情報「ブーストコンデンサ」追記 10.機能説明「10.13動作中からの再起動について」追記 13.アプリケーション情報「ブーストコンデンサ」追記 13.アプリケーション情報 Figure7,Figure8 単位修正 17.パッケージ ・外形寸法図修正 ・マーキング修正 014000406-J-05 2014/10 - 21 - [AP3405ADN] 重要な注意事項 0. 本書に記載された弊社製品（以下、「本製品」といいます。）、および、本製品の仕様につ きましては、本製品改善のために予告なく変更することがあります。従いまして、ご使用を 検討の際には、本書に掲載した情報が最新のものであることを弊社営業担当、あるいは弊社 特約店営業担当にご確認ください。 1. 本書に記載された情報は、本製品の動作例、応用例を説明するものであり、その使用に際し て弊社および第三者の知的財産権その他の権利に対する保証または実施権の許諾を行うもの ではありません。お客様の機器設計において当該情報を使用される場合は、お客様の責任にお いて行って頂くとともに、当該情報の使用に起因してお客様または第三者に生じた損害に対 し、弊社はその責任を負うものではありません。 2. 本製品は、医療機器、航空宇宙用機器、輸送機器、交通信号機器、燃焼機器、原子力制御用 機器、各種安全装置など、その装置・機器の故障や動作不良が、直接または間接を問わず、 生命、身体、財産等へ重大な損害を及ぼすことが通常予想されるような極めて高い信頼性を 要求される用途に使用されることを意図しておらず、保証もされていません。そのため、別 途弊社より書面で許諾された場合を除き、これらの用途に本製品を使用しないでください。 万が一、これらの用途に本製品を使用された場合、弊社は、当該使用から生ずる損害等の責 任を一切負うものではありません。 3. 弊社は品質、信頼性の向上に努めておりますが、電子製品は一般に誤作動または故障する場 合があります。本製品をご使用頂く場合は、本製品の誤作動や故障により、生命、身体、財産 等が侵害されることのないよう、お客様の責任において、本製品を搭載されるお客様の製品に 必要な安全設計を行うことをお願いします。 4. 本製品および本書記載の技術情報を、大量破壊兵器の開発等の目的、軍事利用の目的、ある いはその他軍事用途の目的で使用しないでください。本製品および本書記載の技術情報を輸出ま たは非居住者に提供する場合は、「外国為替及び外国貿易法」その他の適用ある輸出関連法 令を遵守し、必要な手続を行ってください。本製品および本書記載の技術情報を国内外の法 令および規則により製造、使用、販売を禁止されている機器・システムに使用しないでくだ さい。 5. 本製品の環境適合性等の詳細につきましては、製品個別に必ず弊社営業担当までお問合せく ださい。本製品のご使用に際しては、特定の物質の含有・使用を規制するRoHS指令等、適用 される環境関連法令を十分調査のうえ、かかる法令に適合するようにご使用ください。お客 様がかかる法令を遵守しないことにより生じた損害に関して、弊社は一切の責任を負いかね ます。 6. お客様の転売等によりこの注意事項に反して本製品が使用され、その使用から損害等が生じ た場合はお客様にて当該損害をご負担または補償して頂きますのでご了承ください。 7. 本書の全部または一部を、弊社の事前の書面による承諾なしに、転載または複製することを 禁じます。 014000406-J-05 2014/10 - 22 -