富士時報 Vol.76 No.3 2003 シリーズレギュレータ IC 荒井 裕久（あらい ひろひさ） まえがき 図１ FA3901Y の外観 近年，普及が急速に進んでいる PDA（Personal Digital Assistant）やディジタルスチルカメラ，携帯電話などの 携帯電子機器において，持ち運びの利便性，バッテリー電 源の長寿命化の面から使用する半導体部品に対し，小型 化・軽量化・低消費電力化の要求が高い。 これらの半導体部品には，電源のリプルを嫌う場合があ り，また随時変動する電源では動作範囲を超えるとの問題 を解消するため，安定化した電源を供給すべく，低消費電 流型シリーズレギュレータ IC が必要となる。 富士電機では，低消費電力化（消費電力の削減） ，小型 化（SOT23-5 パッケージ）に対応した携帯機器用電源 IC としてシリーズレギュレータ IC「FA3901Y」を開発，製 品化したので概要を紹介する。 （3） 低ドロップアウト電圧 製品の概要 typ. 60 mV（Iout ＝ 10 mA，Vout ＝ 3.0 V） （4 ） 高出力電圧精度 FA3901Y は CMOS（Complementary Metal Oxide ＋ −2 ％ Semiconductor）プロセス技術を用いて開発した，高精度， （5） 低出力電圧温度係数 低消費電流の電圧レギュレータ IC で，基準電圧源，誤差 typ. ＋ −100 ppm/℃ （6 ） 高ラインレギュレーション 増幅器，出力電圧設定用抵抗網，短絡電流制限回路， シャットダウン回路などで構成されている。 出力電圧は，1.5 ∼ 4.0 V の範囲において 0.1 V ステップ で設定可能であり IC 内部で固定される。 CMOS プロセスによる低消費電流特性と，低オン抵抗 p チャネル MOS トランジスタ内蔵による低ドロップアウ ト電圧特性および待機機能により電池の長時間使用に対応 typ. 2 mV（Vin ＝ Vout + 0.5 V ∼ Vin ＝ 6 V） （7） 小型パッケージ SOT23-5 FA3901Y の外観を図１に示す。 （8） 短絡電流制限機能 typ. 150 mA （9） 出力電流 可能である。 特徴は次のとおりである。 100 mA 出力可能（1.8 V 出力品，Vin ＝ 2.8 V 時） 150 mA 出力可能（3.0 V 出力品，Vin ＝ 4.0 V 時） （1） 出力電圧 1.5 ∼ 4.0 V において 0.1 V で設定可能 図２にブロック図を示す。 （2 ） 低消費電流 typ. 0.85 µA〔チップイネーブル（CE）抵抗に流れる電 仕 様 流は除く〕 typ. 0.01 µA（待機時） 表１に絶対最大定格を，表２に主要電気的特性を示す。 荒井 裕久 電源 IC の開発，設計に従事。現 在，松本工場 IC 第一開発部。 163（21） 富士時報 シリーズレギュレータ IC Vol.76 No.3 2003 図２ ブロック図 IC の概要 VIN VOUT ４.１ LDO レギュレータ FA3901Y は CMOS による LDO（Low Drop Out）レ ENB − ENB ギュレータ IC で，バイポーラあるいは高 PSRR（Power Supply Rejection Ratio）レギュレータと比較して消費電 ＋ Vref 流が小さく，ドロップアウト電圧が小さいため，バッテ 電流制限 リーの消費を抑え，かつ低いバッテリー電圧での使用が可 GND CE 能である。 またトリミングにより，出力電圧を用途に応じ 1.5 ∼ 4.0 V の範囲において 0.1 V ステップで電圧の設定を可能に している。 図３に出力電圧ー出力電流特性を示す。 表１ 絶対最大定格 指定なき場合：Ta＝25℃ ４.２ 待機機能 項 目 記号 定 格 単位 入 力 電 圧 V in −0.3∼＋6.5 V レギュレート動作の起動および停止を行う。 入力電圧（CE端子） V CE −0.3∼ V in＋0.3 V 待機時：CE 入力 L 出 力 電 圧 V out −0.3∼ V in＋0.3 V 出 力 電 流 I out 200 mA 出力 p チャネル MOSFET がオフとなり VOUT 許 容 損 失 PD 250 mW 端子は数 MΩで GND 端子に接続 動 作 周 囲 温 度 Topr −40∼＋85 ℃ 接 合 温 度 Tj ＋125 ℃ 保 存 周 囲 温 度 Tstg −55∼＋125 ℃ 内部回路すべて動作停止 動作時：CE 入力 H 内部消費電流約 0.85 µA で動作する 図 ４に消費電流ー入力電圧特性を示す。 表２ 主要電気的特性 項 目 出 力 電 圧 記 号 条 件 最 小 V out V in − V out ＝1.0 V I out ＝50 mA ×0.98 I out 出 力 電 流 標 準 最 大 単 位 ×1.02 V V in − V out ＝1.0 V V out ≦2 V 100 mA V in − V out ＝1.0 V 2.1V≦V out ≦2.9 V 120 mA V in − V out ＝1.0 V 3.0 V≦ V out ≦4.0 V 150 mA V in − V out ＝2.0 V mA 120 負 荷 安 定 度 ΔV out /ΔI out V in − V out ＝2.0 V 1mA≦ I out ≦100 mA 30 50 mV 入 出 力 電 位 差 V DRP I out ＝10 mA 60 80 mV Vin_A I out ＝0 mA 0.85 1.5 A Vin_B I out ＝10 mA 0.85 1.5 A CC_STBY V in − V out ＝1.0 V V CE ＝0 V 0.01 0.5 A 20 mV I 消 費 電 流 I 消費電流（待機時） I 入 力 安 定 度 ΔV out V out ＋0.5 V≦ V in ≦6.0 V I out ＝10 mA 2 出力電圧温度係数 ΔV out /ΔT V in − V out ＝1.0 V I out ＝30 mA −40 ℃≦ T opr ≦85 ℃ ±100 V out ＝0 V 150 mA 6 MΩ 短 絡 電 流 I LIM ppm/℃ CEプ ル ダ ウ ン 抵 抗 R PD CE Hレベル入力電圧 V CEH 0.7×V in V in V CE Lレベル入力電圧 V CEL 0 0.3×V in V 164（22） 富士時報 シリーズレギュレータ IC Vol.76 No.3 2003 図３ 出力電圧ー出力電流特性 図５ 出力電圧ー出力電流（短絡電流）特性 Vout＝3.0 V，V in＝4.0 V 3.5 3.0 250 I out（mA） V out（V） 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0 Vout＝3.0 V，V in＝4.0 V 300 ：−40 ℃ ：0 ℃ ：25 ℃ ：85 ℃ 200 150 100 ：−40 ℃ ：0 ℃ ：25 ℃ ：85 ℃ 50 50 100 150 200 0 0 1 I out（mA） 図４ 消費電流ー入力電圧特性 I dd（ A） 3 図６ 立上り特性（電源投入） Vout＝3.0 V 1.00 0.95 2 V out（V） ：−40 ℃ ：0 ℃ ：25 ℃ ：85 ℃ V in＝0∼5 V 0.90 0.85 Vout 0.80 0.75 0.70 3 4 5 C out＝1 F I out＝50 mA Vout＝3 V 6 V in（V） ４.３ 短絡保護 FA3901Y は，VOUTーGND 端子間の短絡から出力ト 今後の予定 ランジスタを保護する短絡保護機能が付いている。 図５に出力電圧ー出力電流（短絡電流）特性を示す。 短絡保護回路は，図５に示すように出力電圧に対して出 力電流を制御し VOUTーGND 端子間が短絡した場合でも 出力電流を 150 mA に抑える。 本 IC の立上り時には，短絡保護回路は動作しないので， 現在，シリーズレギュレータの系列化を図るため高 PSRR 型シリーズレギュレータを開発中である。 携帯機器のアナログ系，通信系は，電源を介してノイズ による影響を受けやすいため，リプル除去率の高いレギュ レータが必要となる。 立上りが遅くなることはない。 図６に立上り特性（電源投入）を示す。 ４.４ 出力コンデンサ ボルテージレギュレータではレギュレーション動作の安 あとがき 以上，携帯機器用の電源 IC として開発したシリーズレ ギュレータ IC FA3901Y の概要について紹介した。 定化および過渡応答特性の向上のため一般的に出力コンデ 富士電機では，今後も電源の小型化，低消費電流化，高 ンサが使われる。本 IC は過渡応答向上のため，出力コン 精度化へと，一層の拡大が期待される携帯電子機器市場の デンサとしてセラミックコンデンサ 1 µF を使用すること ニーズに応えるとともに，電子機器の発展に貢献していく を推奨する。 所存である。 165（23） ＊本誌に記載されている会社名および製品名は，それぞれの会社が所有する 商標または登録商標である場合があります。