日本語参考資料 最新版英語データシートはこちら 1.2 A、超低ノイズ、高 PSRR RF リニア・レギュレータ ADP7157 データシート 特長 代表的なアプリケーション回路 ノイズに敏感なアプリケーションでのレギュレーション: 位相 ロックループ(PLL)、電圧制御発振器(VCO)、VCO 内 蔵 PLL 通信およびインフラストラクチャ バックホール回線およびマイクロ波回線 概要 ADP7157 は 2.3 V ~ 5.5 V で動作する調整可能リニア・レギュレ ータで、最大出力電流 1.2 A を供給します。モデルに依存しま すが、1.2 V ~ 3.3 V の出力電圧が可能です。当社独自の最新ア ーキテクチャを採用して高い電源変動除去比と超低ノイズを実 現しており、10 µF セラミック出力コンデンサを使うだけで、 優れたライン過渡応答と負荷過渡応答を実現します。 ADP7157 には、入力電圧と出力電圧に基づいて消費電力と PSRR 性能を最適化する 4 つのモデルがあります。セレクショ ン・ガイドについては、表 9 と表 10 を参照してください。 ADP7157 レギュレータの出力ノイズ(代表値)は 100 Hz ~ 100 kHz で 0.9 μV rms、ノイズ・スペクトル密度は 10 kHz ~ 1 MHz で 1.7 nV/√Hz です。ADP7157 は 10 ピン 3 mm × 3 mm LFCSP パ ッケージおよび 8 ピン SOIC パッケージを採用しているため、 非常に小型なソリューションであるだけでなく、フットプリン トが小さく低プロファイルのパッケージで 1.2 A までの出力電 流を必要とするアプリケーションに対して優れた熱性能も提供 します。 VIN CIN 10µF VOUT = 3.3V VOUT COUT 10µF VOUT_SENSE ON EN REF CREF 1µF OFF R1 CBYP 1µF BYP CREG 1µF VREG REF_SENSE VOUT = 1.2V × (R1 + R2)/R2 R2 1kΩ < R2 < 200kΩ 12938-001 GND 図 1. 3.8 V 入力からの安定化 3.3 V 出力 表 1. 関連デバイス Model ADP7159, ADP7158 ADP7156 ADM7150, ADM7151 ADM7154, ADM7155 ADM7160 Input Voltage 2.3 V to 5.5 V 2.3 V to 5.5 V 4.5 V to 16 V 2.3 V to 5.5 V 2.2 V to 5.5 V Output Current 2A Fixed/ Adjustable Fixed 1.2 A Fixed/ Adjustable Fixed/ Adjustable Fixed/ Adjustable Fixed 800 mA 600 mA 200 mA 1k Package 10-lead LFCSP/ 8-lead SOIC 10-lead LFCSP/ 8-lead SOIC 8-lead LFCSP/ 8-lead SOIC 8-lead LFCSP/ 8-lead SOIC 6-lead LFCSP/ 5-lead TSOT CBYP CBYP CBYP CBYP = 1µF = 10µF = 100µF = 1000µF 100 10 1 0.1 10 100 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 12939-002 アプリケーション ADP7157 VIN = 3.8V NOISE SPECTRAL DENSITY (nV/√Hz) 入力電圧範囲: 2.3 V ~ 5.5 V 調整可能出力電圧範囲(VOUT): 1.2 V ~ 3.3 V 最大負荷電流: 1.2 A 低ノイズ 100 Hz~100 kHz で 0.9 µV rms(代表値)の出力ノイズ 10 Hz~100 kHz で 1.6 µV rms(代表値)の出力ノイズ ノイズ・スペクトル密度: 10 kHz ~ 1 MHz で 1.7 nV/√Hz 電源変動除去比(PSRR) 1 kHz ~ 100 kHz で 82 dB 1 MHz で 55 dB ドロップアウト電圧: IOUT = 1.2 A、VOUT = 3.3 V で 120 mV(代 表値) 初期精度: ILOAD = 10 mA で ±0.6 % 電源ライン、負荷、温度に対する初期精度: ±1.5 % 動作電源電流(IGND) 0 µA で 4.0 mA(代表値) 1.2 A で 7.0 mA(代表値) 低シャットダウン電流: 0.2 μA(代表値) 10 µF セラミック出力コンデンサで安定 10 ピンの 3 mm × 3 mm LFCSP パッケージまたは 8 ピンの SOIC パッケージを採用 高精度イネーブルを装備 ADIsimPower ツールのサポート 図 2. 様々な CBYP 値でのノイズ・スペクトル密度、V OUT = 3.3 V アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の利用に関して、あるいは利用によって 生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いません。また、アナログ・デバイセズ社の特許または特許の権利の使用を明示 的または暗示的に許諾するものでもありません。仕様は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、それぞれの所有 者の財産です。※日本語版資料は REVISION が古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照ください。 Rev. 0 ©2016 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 本 社/〒105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03(5402)8200 大阪営業所/〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原 3-5-36 新大阪トラストタワー 電話 06(6350)6868 ADP7157 データシート 目次 特長 ...................................................................................................... 1 ADIsimPower デザイン・ツール ................................................ 14 アプリケーション .............................................................................. 1 コンデンサの選択 ........................................................................ 14 概要 ...................................................................................................... 1 低電圧ロックアウト(UVLO) ................................................. 15 代表的なアプリケーション回路 ...................................................... 1 プログラマブルな高精度イネーブル ........................................ 16 改訂履歴 .............................................................................................. 2 スタートアップ時間 .................................................................... 17 仕様 ...................................................................................................... 3 REF、BYP、VREG の各ピン ..................................................... 17 絶対最大定格 ...................................................................................... 5 電流制限およびサーマル・シャットダウン ............................ 17 熱データ .......................................................................................... 5 熱に対する考慮事項 .................................................................... 17 熱抵抗.............................................................................................. 5 PSRR 性能 ..................................................................................... 20 ESD に関する注意 ......................................................................... 5 PCB レイアウト作成時の考慮事項 ................................................ 21 ピン配置およびピン機能の説明 ...................................................... 6 外形寸法............................................................................................ 22 代表的な性能特性 .............................................................................. 7 オーダー・ガイド ........................................................................ 23 動作原理 ............................................................................................ 13 アプリケーション情報 .................................................................... 14 改訂履歴 3/16—Revision 0: Initial Version Rev. 0 - 2/23 - ADP7157 データシート 仕様 特に指定がない限り、VIN = VOUT_MAX 1 + 0.5 V; VEN = VIN; ILOAD = 10 mA; CIN = COUT = 10 µF; CREG = CREF = CBYP = 1 µF; 代表値は TA = 25 °C; 最大値/最小値は TA = −40 °C ~ +125 °C。 表 2. Parameter INPUT VOLTAGE RANGE LOAD CURRENT OPERATING SUPPLY CURRENT Symbol VIN ILOAD IGND SHUTDOWN CURRENT NOISE Output Noise IIN-SD Noise Spectral Density POWER SUPPLY REJECTION RATIO ADP7157-01 OUTNSD PSRR OUTNOISE ADP7157-02 ADP7157-03 ADP7157-04 OUTPUT VOLTAGE ACCURACY Output Voltage 2 Initial Accuracy REGULATION Line Load 3 CURRENT-LIMIT THRESHOLD 4 REF VOUT DROPOUT VOLTAGE 5 PULL-DOWN RESISTANCE VOUT VREG REF BYP START-UP TIME 6 VOUT VREG REF THERMAL SHUTDOWN Threshold Hysteresis Rev. 0 VOUT VOUT ∆VOUT/∆VIN ∆VOUT/∆IOUT ILIMIT Test Conditions/Comments Min 2.3 VOUT-PULL VREG-PULL VREF-PULL VBYP-PULL Unit V A mA mA µA 4.0 7.0 0.2 1.6 0.9 1.7 µV rms µV rms nV/√Hz 1 kHz to 100 kHz, VIN = 2.3 V, VOUT = 1.8 V 1 MHz, VIN = 2.3 V, VOUT = 1.8 V 1 kHz to 100 kHz, VIN = 2.8 V, VOUT = 2.3 V 1 MHz, VIN = 2.8 V, VOUT = 2.3 V 1 kHz to 100 kHz, VIN = 3.4 V, VOUT = 2.9 V 1 MHz, VIN = 3.4 V, VOUT = 2.9 V 1 kHz to 100 kHz, VIN = 3.8 V, VOUT = 3.3 V 1 MHz, VIN = 3.8 V, VOUT = 3.3 V 70 52 72 53 75 55 82 55 dB dB dB dB dB dB dB dB ILOAD = 10 mA, TA = 25°C 10 mA < ILOAD < 1.2 A, TA = 25°C 10 mA < ILOAD < 1.2 A, TA = −40°C to +125°C VIN = VOUT_MAX + 0.5 V to 5.5 V IOUT = 10 mA to 1.2 A IOUT = 600 mA, VOUT = 3.3 V IOUT = 1.2 A, VOUT = 3.3 V EN = 0 V, VIN = 5.5 V VOUT = 1 V VREG = 1 V VREF = 1 V VBYP = 1 V VOUT = 3.3 V tSTART-UP tREG-START-UP tREF-START-UP TSSD TSSD-HYS Max 5.5 1.2 8.0 12.0 4 ILOAD = 0 µA ILOAD = 1.2 A EN = ground VOUT = 1.2 V to 3.3 V 10 Hz to 100 kHz 100 Hz to 100 kHz 10 kHz to 1 MHz ILOAD = 1.2 A 1.2 −0.6 −1.0 −1.5 3.3 +0.6 +1.0 +1.5 V % % % −0.1 +0.1 0.3 %/V %/A 2.4 80 170 mA A mV mV 1.4 VDROPOUT Typ TJ rising - 3/23 - 22 1.8 60 120 650 31 850 650 Ω kΩ Ω Ω 1.2 0.6 0.5 ms ms ms 150 15 °C °C ADP7157 データシート Parameter UNDERVOLTAGE THRESHOLDS Input Voltage Rising Falling Hysteresis VREG THRESHOLDS 7 Rising Falling Hysteresis EN INPUT PRECISION EN Input Logic High Logic Low Logic Hysteresis LEAKAGE CURRENT REF_SENSE EN Symbol Test Conditions/Comments Min Typ Max Unit UVLORISE UVLOFALL UVLOHYS 2.22 2.02 200 2.29 1.95 V V mV VREGUVLORISE VREGUVLOFALL VREGUVLOHYS 1.94 1.60 V V mV 1.31 1.22 V V mV 185 2.3 V ≤ VIN ≤ 5.5 V ENHIGH ENLOW ENHYS 1.13 1.05 IREF_SENSE_LKG IEN_LKG 1.22 1.13 90 10 0.01 EN = VIN or ground 1 nA µA VOUT_MAX は、ADP7157 の各バージョンの最大出力電圧です。 この出力電圧仕様は、ADP7157-04 バージョンの仕様です。電圧範囲に基づいて ADP7157 の 4 つのバージョンから選択するガイドを表 10 に示します。 3 10 mA と 1.2 A 負荷を使用した端点計算を使用。 4 電流制限閾値は、出力電圧が規定代表値の 90 % に低下する電流値です。例えば、3.0 V 出力電圧の電流制限値は、出力電圧が 3.0 V の 90 % すなわち 2.7 V に低下する電流値です。 5 ドロップアウト電圧は、入力電圧を公称出力電圧に設定したときの入力電圧―出力電圧間の電圧差です。ドロップアウト電圧は、2.3 V を超える出力電圧 に対してのみ適用されます。 6 スタートアップ時間は、VEN の立上がりエッジから VOUT まで、VREG または VREF が公称値の 90 % になるまでの時間です。 7 VREG UVLO 立上がり閾値を通過するまで、出力電圧はディスエーブルされます。入力電圧 UVLO 立上がり閾値を通過するまで、VREG 出力はディスエーブ ルされます。 1 2 表 3. 入力コンデンサと出力コンデンサの推奨仕様 Parameter MINIMUM CAPACITANCE Input 1 Regulator1 Output1 Bypass Reference CAPACITOR EFFECTIVE SERIES RESISTANCE (ESR) CREG, COUT, CIN, CREF CBYP 1 Symbol CIN CREG COUT CBYP CREF RESR Test Conditions/Comments TA = −40°C to +125°C Min Typ Max 10.0 1.0 10.0 1.0 1.0 Unit µF µF µF µF µF TA = −40°C to +125°C 0.001 0.001 0.2 2.0 Ω Ω 最小入力容量と最小出力容量は、動作条件の全範囲で 7.0 µF より大きい必要があります。最小容量規定値を確実に満たすようにするため、デバイス選択 時にアプリケーションの動作条件の全範囲を考慮する必要があります。X7R タイプと X5R タイプのコンデンサの使用を推奨します。Y5V コンデンサと Z5U コンデンサはすべての低ドロップアウト・レギュレータに推奨しません。 Rev. 0 - 4/23 - ADP7157 データシート 絶対最大定格 最大 TJ は次式を使って TA と PD から計算します。 表 4. Parameter VIN to Ground VREG to Ground VOUT to Ground VOUT_SENSE to Ground VOUT to VOUT_SENSE BYP to VOUT EN to Ground BYP to Ground REF to Ground REF_SENSE to Ground Storage Temperature Range Operational Junction Temperature Range Soldering Conditions Rating −0.3 V to +7 V −0.3 V to VIN or +4 V (whichever is less) −0.3 V to VREG or +4 V (whichever is less) −0.3 V to VREG or +4 V (whichever is less) ±0.3 V ±0.3 V −0.3 V to +7 V −0.3 V to VREG or +4 V (whichever is less) −0.3 V to VREG or +4 V (whichever is less) −0.3 V to +4 V −65°C to +150°C −40°C to +125°C JEDEC J-STD-020 上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えると、デバイスに 恒久的な損傷を与えることがあります。この規定はストレス定 格のみを指定するものであり、この仕様の動作のセクションに 記載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものではありま せん。製品を長時間絶対最大定格状態に置くと、製品の信頼性 に影響を与えることがあります。 TJ = TA + (PD × θJA) パッケージのジャンクション―周囲間の熱抵抗(θJA)は、4 層 ボードを使ったモデリングと計算に基づいています。ジャンク ション―周囲間の熱抵抗は、アプリケーションとボード・レイ アウトに強く依存します。最大消費電力が大きいアプリケーシ ョンでは、ボードの熱設計に注意が必要です。θJA 値は、PCB 材 料、レイアウト、環境条件に依存して変化します。θJA の規定値 は、4 層の 4 インチ × 3 インチ回路ボードに基づいています。ボ ード構造については JESD51-7 標準と JESD51-9 標準を参照して ください。 ΨJB はジャンクション―ボード間のサーマル・キャラクタライゼ ーション・パラメータで、単位は °C/W です。パッケージの ΨJB は、4 層ボードを使ったモデリングと計算に基づいています。 JESD51-12「Guidelines for Reporting and Using Electronic Package Thermal Information」 には、サーマル・キャラクタライゼーシ ョン・パラメータは熱抵抗と同じではないと記載されていま す。ΨJB は、熱抵抗(θJB)の場合のように 1 つのパスではな く、複数のサーマル・パスを通過する電力成分を表します。し たがって、ΨJB サーマル・パスには、パッケージ上面からの対流 やパッケージからの放射(実際のアプリケーションで ΨJB を有 効にしている要因)が含まれます。ボード温度(TB)と消費電 力(PD)を使って、最大ジャンクション温度(TJ)を次式に従 って計算します。 TJ = TB + (PD × ΨJB) ΨJB の詳細については、JESD51-8 標準と JESD51-12 標準を参照 してください。 熱データ 絶対最大定格は、組み合わせてではなく個別に適用されます。 ジャンクション温度を超えると ADP7157 は損傷を受けることが あります。周囲温度をモニタしても、TJ が規定温度範囲内にあ るとは保証できません。消費電力が大きくかつ熱抵抗が高いア プリケーションでは、最大周囲温度を下げる必要があります。 中程度の消費電力で、プリント回路ボード(PCB)の熱抵抗が 低いアプリケーションでは、ジャンクション温度が規定値内に ある限り、最大周囲温度はこの最大値を超えてもかまいませ ん。デバイスのジャンクション温度(TJ)は、周囲温度 (TA)、デバイスの消費電力(PD)、パッケージのジャンクシ ョン―周囲間の熱抵抗(θJA)に依存します。 熱抵抗 θJA、θJC、ΨJB は最悪の条件、すなわち、回路基板に表面実装パ ッケージをハンダ付けした状態で仕様規定しています。 表 5. 熱抵抗 Package Type 10-Lead LFCSP 8-Lead SOIC θJA 53.8 50.4 θJC 15.6 42.3 ΨJB 29.1 30.1 Unit °C/W °C/W ESD に関する注意 ESD(静電放電)の影響を受けやすいデバイスです。 電荷を帯びたデバイスや回路ボードは、検知されない まま放電することがあります。本製品は当社独自の特 許技術である ESD 保護回路を内蔵してはいますが、 デバイスが高エネルギーの静電放電を被った場合、損 傷を生じる可能性があります。したがって、性能劣化 や機能低下を防止するため、ESD に対する適切な予防 措置を講じることをお勧めします。 Rev. 0 - 5/23 - ADP7157 データシート ピン配置およびピン機能の説明 VOUT 1 10 VIN VOUT 1 VOUT 2 9 VIN VOUT_SENSE 2 TOP VIEW (Not to Scale) EN 5 EN 4 VIN VREG TOP VIEW 6 REF (Not to Scale) 5 REF_SENSE 7 7 REF NOTES 1. THE EXPOSED PAD IS LOCATED ON THE BOTTOM OF THE PACKAGE. THE EXPOSED PAD ENHANCES THERMAL PERFORMANCE, AND IT IS ELECTRICALLY CONNECTED TO GROUND INSIDE THE PACKAGE. CONNECT THE EP TO THE GROUND PLANE ON THE BOARD TO ENSURE PROPER OPERATION. 6 REF_SENSE NOTES 1. THE EXPOSED PAD IS LOCATED ON THE BOTTOM OF THE PACKAGE. THE EXPOSED PAD ENHANCES THERMAL PERFORMANCE, AND IT IS ELECTRICALLY CONNECTED TO GROUND INSIDE THE PACKAGE. CONNECT THE EP TO THE GROUND PLANE ON THE BOARD TO ENSURE PROPER OPERATION. 図 3. 10 ピン LFCSP ピン配置 12938-004 BYP 4 BYP 3 8 VREG 12938-003 VOUT_SENSE 3 ADP7157 8 ADP7157 図 4. 8 ピン SOIC のピン配置 表 6. ピン機能の説明 LFCSP 1, 2 Pin No. SOIC 1 Mnemonic VOUT Description レギュレーションされた出力電圧。10 µF 以上のコンデンサで VOUT をグラウンドへバイパスしま す。 3 2 VOUT_SENSE 出力検出。VOUT_SENSE は、内部で 10 Ω 抵抗を介して VOUT に接続されています。VOUT_SENSE は負荷のできるだけ近くに接続します。 4 3 BYP 低ノイズ・バイパス・コンデンサ。ノイズを減らすため、BYP ピンとグラウンドの間に 1 µF 以上の コンデンサを接続します。このピンには負荷を接続しないでください。 5 4 EN イネーブル。EN をハイ・レベルにするとレギュレータがオンし、EN をロー・レベルにするとレギュ レータがオフします。自動スタートアップの場合は、EN を VIN に接続します。 6 5 REF_SENSE リファレンス検出。このピンに外付け抵抗分割器を接続して出力電圧を設定します。 VOUT = VREF ×(R1 + R2)/ R2、ここで VREF = 1.2 V。REF_SENSE を REF ピンへ接続してください。 REF_SENSE を VOUT またはグラウンドへ接続しないでください。 7 6 REF 低ノイズ・リファレンス電圧出力。1 µF 以上のコンデンサで REF をグラウンドへバイパスします。 固定出力電圧の場合は、REF_SENSE を REF に短絡します。このピンには負荷を接続しないでくださ い。 8 7 VREG LDO アンプに対する安定化入力電源電圧。1 µF 以上のコンデンサで VREG をグラウンドへバイパス します。 9, 10 8 VIN 安定化入力電源電圧。10 µF 以上のコンデンサで VIN をグラウンドへバイパスします。 EP エクスポーズド・パッド。エクスポーズド・パッドはパッケージ底面にあります。エクスポーズド・ パッドは熱性能を強化し、パッケージ内部でグラウンドに電気的に接続されています。エクスポーズ ド・パッドは回路ボードのグラウンド・プレーンへ接続し、正常動作を保証します。 Rev. 0 - 6/23 - ADP7157 データシート 代表的な性能特性 特に指定のない限り、VIN = VOUT + 0.5 V または 2.3 V(いずれか大きい方)、VEN = VIN; VOUT = 3.3 V; ILOAD = 10 mA; CIN = COUT = 10 µF; CREG = CREF = CBYP = 1 µF; TA = 25 °C。 1.0 3.35 0.9 3.34 0.8 3.33 0.7 3.32 VOUT (V) 5.5V 5.0V 4.0V 3.0V 0.5 0.4 3.31 3.30 3.29 0.3 3.28 0.2 3.27 0.1 3.26 2.5V –20 0 20 40 60 80 100 120 140 TEMPERATURE (°C) 図 5. 様々な入力電圧(VIN)でのシャットダウン電流(IIN-SD)の 温度特性、VOUT = 1.8 V 3.35 3.34 3.33 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD 3.25 3.8 12938-005 2.3V 0 –40 = 0mA = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 VIN (V) 12938-008 IIN–SD (µA) 0.6 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD 図 8. 様々な負荷での出力電圧(VOUT)対入力電圧(VIN)、 VOUT = 3.3 V 14 = 0mA = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA 13 12 11 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD = 0mA = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA 10 3.32 9 IGND (mA) VOUT (V) 3.31 3.30 3.29 8 7 6 5 3.28 4 3.27 3 2 3.26 –20 0 20 40 60 80 100 120 140 TEMPERATURE (°C) 0 –40 –20 0 20 40 60 80 100 120 140 TEMPERATURE (°C) 図 6. 様々な負荷での出力電圧(VOUT)の温度特性、VOUT = 3.3 V 12938-009 1 12938-006 3.25 –40 図 9. 様々な負荷でのグラウンド電流(IGND)対温度、 VOUT = 3.3 V 3.35 14 3.34 13 12 3.33 11 10 9 3.31 IGND (mA) VOUT (V) 3.32 3.30 3.29 8 7 6 5 3.28 4 3 3.27 2 3.26 10m 100m 1 10 ILOAD (A) 図 7. 出力電圧(VOUT)対負荷電流(ILOAD)、VOUT = 3.3 V Rev. 0 - 7/23 - 0 0.1m 1m 10m 100m 1 10 ILOAD (A) 図 10. グラウンド 電流(IGND)対負荷電流(ILOAD)、 VOUT = 3.3 V 12938-010 1m 12938-007 1 3.25 0.1m ADP7157 データシート 14 14 ILOAD = 0mA ILOAD = 10mA ILOAD = 100mA ILOAD = 600mA ILOAD = 1200mA 12 12 11 10 9 9 IGND (mA) 10 8 7 6 8 7 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 3.8 4.0 4.2 4.6 4.4 4.8 5.0 5.2 5.4 0 3.1 12938-011 IGND (mA) 11 13 5.6 VIN (V) ILOAD = 0mA ILOAD = 10mA ILOAD = 100mA ILOAD = 600mA ILOAD = 1200mA 3.3 3.2 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 VIN (V) 図 11. 様々な負荷でのグラウンド電流(IGND)対 入力電圧(VIN)、VOUT = 3.3 V 12938-014 13 図 14.グラウンド電流(IGND)対入力電圧(VIN)、 ドロップアウト時、VOUT = 3.3 V 1.25 0.16 1.24 0.14 1.23 0.12 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD = 0mA = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA 1.22 VOUT (V) VDROPOUT (V) 0.10 0.08 1.21 1.20 1.19 0.06 1.18 0.04 1.17 0.02 1 10 ILOAD (A) 1.15 –40 –20 0 20 40 60 80 100 120 140 TEMPERATURE (°C) 図 12. ドロップアウト電圧(VDROPOUT)対負荷電流(ILOAD)、 VOUT = 3.3 V 12938-015 100m 12938-012 1.16 0 10m 図 15. 様々な負荷での出力電圧(VOUT)の温度特性、 VOUT = 1.2 V 1.25 3.40 3.30 1.24 = 0mA = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA 1.23 1.22 VOUT (V) 3.35 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD VOUT (V) 3.25 3.20 1.21 1.20 1.19 3.15 1.18 3.10 1.17 1.16 1.15 0.1m 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 VIN (V) 3.8 12938-013 3.00 3.0 図 13. 出力電圧(VOUT)対入力電圧(VIN)、 ドロップアウト時、VOUT = 3.3 V Rev. 0 - 8/23 - 1m 10m 100m ILOAD (A) 1 10 12938-016 3.05 図 16. 出力電圧(VOUT)対負荷電流(ILOAD)、VOUT = 1.2 V ADP7157 データシート 1.25 14 ILOAD = 0mA ILOAD = 10mA ILOAD = 100mA ILOAD = 600mA ILOAD = 1200mA 1.24 1.23 13 12 11 10 1.22 ILOAD = 1200mA IGND (mA) 1.20 1.19 8 ILOAD = 600mA 7 6 ILOAD = 100mA 5 1.18 4 1.17 3 ILOAD = 10mA ILOAD = 0mA 2 1.16 1 2.7 3.1 3.5 3.9 4.3 4.7 5.1 5.5 VIN (V) 0 2.3 12938-017 1.15 2.3 2.6 2.9 3.2 3.5 3.8 4.1 4.4 4.7 5 5.6 5.3 VIN (V) 図 17. 様々な負荷での出力電圧(VOUT)対 入力電圧(VIN)、VOUT = 1.2 V 12938-020 VOUT (V) 9 1.21 図 20. 様々な負荷でのグラウンド電流(IGND)対 入力電圧(VIN)、VOUT = 1.2 V 0 14 13 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD –10 12 11 –20 10 –30 = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA 7 6 5 ILOAD = 1200mA ILOAD = 600mA –40 –50 –60 ILOAD = 100mA –70 4 3 2 ILOAD = 10mA ILOAD = 0mA –80 –90 0 –40 –20 0 20 40 60 80 100 120 12938-018 1 140 TEMPERATURE (°C) 図 18. 様々な負荷でのグラウンド電流(IGND)対温度、 VOUT = 1.2 V –100 1 10 100 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 12938-021 8 PSRR (dB) IGND (mA) 9 図 21. 様々な負荷での電源変動除去比(PSRR)の周波数特性、 VOUT = 3.3 V 14 0 13 900mV 800mV 700mV 600mV 500mV –10 12 11 –20 10 –30 PSRR (dB) IGND (mA) 9 8 7 6 –40 –50 –60 5 4 –70 3 –80 2 1m 10m 100m 1 ILOAD (A) 10 12938-019 0 0.1m 1 10 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 100k 1M 10M 図 22. 様々なヘッドルーム電圧での電源変動除去比(PSRR)の 周波数特性、VOUT = 3.3 V、1.2 A 負荷 図 19. グラウンド 電流(IGND)対 負荷電流(ILOAD)、VOUT = 1.2 V Rev. 0 –100 12938-022 –90 1 - 9/23 - ADP7157 データシート –30 –20 –30 PSRR (dB) –40 –50 –60 –60 –70 –80 –90 –90 0.7 0.8 –100 1.0 12938-023 0.6 0.9 0 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD –10 –20 –20 PSRR (dB) –40 –50 –60 –50 –60 –70 –80 –80 –90 –90 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 12938-024 –70 100 –100 0 10 100 1k 10k 100k 1M 10M 図 27. 様々な CBYP 値での電源変動除去比(PSRR)の 周波数特性、V OUT = 3.3 V、VIN = 4.0 V、1.2 A 負荷 2.5 1.4V 1.3V 1.2V 1.1V 1.0V 2.0 OUTPUT NOISE (µV rms) –20 1 FREQUENCY (Hz) 図 24. 様々な負荷での電源変動除去比(PSRR)の周波数特性、 VOUT = 1.2 V –10 1.4 1µF 10µF 100µF 1000µF –10 –30 10 1.3 0 = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA –40 1 1.2 図 26. 様々な周波数での電源変動除去比(PSRR)対 ヘッドルーム電圧、VOUT = 1.2 V、1.2 A 負荷 –30 –100 1.1 HEADROOM (V) 図 23. 様々な周波数での電源変動除去比(PSRR)対 ヘッドルーム電圧、VOUT = 3.3 V、1.2 A 負荷 PSRR (dB) –50 –80 HEADROOM (V) –30 PSRR (dB) –40 –70 –100 0.5 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz –10 12938-026 –20 PSRR (dB) 0 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 12938-027 0 –10 –40 –50 –60 –70 –80 10Hz TO 100kHz 1.5 1.0 100Hz TO 100kHz 0.5 1 10 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 100k 1M 10M 図 25. 様々なヘッドルーム電圧での電源変動除去比(PSRR)の 周波数特性、VOUT = 1.2 V、1.2 A 負荷 Rev. 0 - 10/23 - 0 10m 100m 1 LOAD CURRENT (A) 図 28. RMS 出力ノイズ対負荷電流(ILOAD) 10 12938-028 –100 12938-025 –90 ADP7157 データシート NOISE SPECTRAL DENSITY (nV/√Hz) 1k OUTPUT NOISE (µV rms) 2.0 10Hz TO 100kHz 1.5 1.0 100Hz TO 100kHz 0.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 OUTPUT VOLTAGE (V) 10 1 1k 100k 10k 1M 10M 図 32. 様々な負荷での出力ノイズ・スペクトル密度の 周波数特性、10 Hz~10 MHz = 1µF = 10µF = 100µF = 1000µF SLEW RATE = 2.5A/µs 100 1 IOUT 10 2 VOUT 0.1 10 100 1k 100k 10k 10M 1M FREQUENCY (Hz) 図 30. 様々な CBYP 値でのノイズ・スペクトル密度の周波数特性 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD 10k W M4.00µs A CH1 T 21.10% 700mA SLEW RATE = 1.5A/µs IOUT 1k 1 100 VOUT 10 2 1 10 100 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 図 31. 様々な負荷での出力ノイズ・スペクトル密度の 周波数特性、0.1 Hz~1 MHz CH1 500mA B W CH2 5.00mV B W M4.00µs A CH1 T 22.60% 690mA 12938-036 1 0.1 0.1 Rev. 0 B 図 33. 負荷過渡応答、ILOAD = 100 mA~1.2 A、VOUT = 3.3 V、 VIN = 4.0 V、チャンネル 1 = IOUT、チャンネル 2 = VOUT = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA 12938-033 NOISE SPECTRAL DENSITY (nV/√Hz) 100k CH1 500mA BW CH2 5.00mV 12938-035 1 12938-032 NOISE SPECTRAL DENSITY (nV/√Hz) CBYP CBYP CBYP CBYP 100 FREQUENCY (Hz) 図 29. RMS 出力ノイズ対出力電圧 1k = 10mA = 100mA = 600mA = 1200mA 100 0.1 10 12938-029 0 1.0 ILOAD ILOAD ILOAD ILOAD 12938-034 2.5 図 34. 負荷過渡応答、ILOAD = 100 mA~1.2 A、VOUT = 3.3 V、 VIN = 4.0 V、COUT = 22 µF、チャンネル 1 = IOUT、 チャンネル 2 = VOUT - 11/23 - ADP7157 データシート SLEW RATE = 2.5A/µs SLEW RATE = 1V/µs VIN 1 1 VOUT 2 W CH2 5.00mV B W M4.00µs A CH1 T 21.30% 740mA 図 35. 負荷過渡応答、ILOAD = 100 mA~1.2 A、VOUT = 1.8 V、 VIN = 2.5 V、チャンネル 1 = IOUT、チャンネル 2 = VOUT CH1 1.00V B W B CH2 2.00mV W M10.0µs A CH1 T 21.80% 12938-040 B CH1 500mA 12938-037 2 3.00V 図 38. ライン過渡応答、1 V 入力ステップ、ILOAD = 1.2 A、 VOUT = 1.8 V、VIN = 2.5 V、チャンネル 1 = VIN、 チャンネル 2 = VOUT 3.5 SLEW RATE = 2.4A/µs 3.0 EN 3.3V 2.5V 1.8V 2.5 IOUT VOUT (V) 1 2 2.0 1.5 VOUT 1.0 B W B CH2 5.00mV W M4.00µs A CH1 T 20.70% 740mA 図 36. 負荷過渡応答、ILOAD = 100 mA~1.2 A、VOUT = 1.8 V、 VIN = 2.5 V、COUT = 22 µF、チャンネル 1 = IOUT、 チャンネル 2 = VOUT 0 –2 –1 2 1 0 3 4 5 6 7 8 TIME (ms) 12938-041 CH1 500mA 12938-038 0.5 図 39. 様々な出力電圧での、VEN の立上からの VOUT スタートア ップ時間、V IN = 5.0 V、CBYP = 1 μF 3.5 SLEW RATE = 1V/µs 3.0 VIN VOUT (V) 2.5 VOUT 2 2.0 1.5 1.0 EN 1µF 4.7µF 10µF CH1 1.00V B W CH2 5.00mV B W M10.0µs A CH1 T 21.10% 4.34V 12938-039 0.5 0 –2 0 2 4 6 8 10 TIME (ms) 図 37. ライン過渡応答、1 V 入力ステップ、ILOAD = 1.2 A、 VOUT = 3.3 V、VIN = 3.8 V、チャンネル 1 = VIN、 チャンネル 2 = VOUT Rev. 0 - 12/23 - 12 14 16 18 20 12938-042 1 図 40. 様々な CBYP 値での V OUT スタートアップ時間動作、 V OUT = 3.3 V ADP7157 データシート 動作原理 ADP7157 は 10 µF のセラミック・コンデンサで使用するように 最適化されており、過渡性能が優れています。 VIN INTERNAL REGULATOR CURRENT-LIMIT, THERMAL PROTECT CIN 10µF VOUT = 3.3V VOUT COUT 10µF VOUT_SENSE ON REF EN CREF 1µF OFF CBYP 1µF BYP CREG 1µF VREG VOUT_SENSE GND VIN R1 VOUT = 1.2V × (R1 + R2)/R2 REF_SENSE R2 1kΩ < R2 < 200kΩ GND BYP REF_SENSE OTA 図 42. 出力電圧を調整可能な代表的なアプリケーションの回路図 SHUTDOWN REF EN 12938-043 REFERENCE 図 41. 簡略化した内部ブロック図 ADP7157 は、リファレンス電圧、エラーアンプ、P チャンネル MOSFET パス・トランジスタで構成されています。出力電流 は、エラーアンプによって制御される PMOS パス・デバイスを 経由して供給されます。エラーアンプは、リファレンス電圧と 出力からの帰還電圧を比較して、その差を増幅します。帰還電 圧がリファレンス電圧より低いと、PMOS デバイスのゲート電 圧が低くなるので、通過する電流が増え、出力電圧が上昇しま す。帰還電圧がリファレンス電圧より高いと、PMOS デバイス のゲート電圧が高くなるので、通過する電流が減り、出力電圧 が低下します。 ADP7157 は、リファレンス電圧のフィルタリングを強化するこ とにより、10 kHz~1 MHz で 1.7 nV/√Hz(代表値)の出力ノイ ズ・スペクトル密度を達成できます。エラーアンプは常にユニ ティ・ゲインであるため、出力ノイズは出力電圧に依存しませ ん。 ADP7157 の出力電圧は 1.2 V~3.3 V の範囲で調整可能で、 PSRR 性能を犠牲にすることなく消費電力をできるだけ小さく 抑えるように入力電圧範囲と出力電圧範囲を最適化する 4 つの モデルが提供されています。出力電圧は、次式に従い外付け分 圧器を使って決定します。 VOUT = 1.2 V × (1 + R1/R2) REF ピンに現れるリファレンス電圧の負荷が大きくなりすぎな いように R2 値は 1 kΩ より大きくする必要があります。 REF_SENSE ピンの入力電流により発生する出力電圧の誤差を 小さくするため、R2 の値は 200 kΩ より小さくする必要があり ます。例えば、R1 = R2 = 100 kΩ の場合、出力電圧は 2.4 V で す。TA = 125 °C での REF_SENSE ピンの最大入力電流を 100 nA とすると、この入力電流によって生じる出力電圧誤差は 10 mV (= 0.33 %)です。 ADP7157 は EN ピンを使って、通常の動作状態で VOUT ピンを イネーブル/ディスエーブルします。EN がハイ・レベルのとき VOUT がオンし、EN がロー・レベルのとき VOUT がオフしま す。自動スタートアップの場合は、EN を VIN へ接続します。 VIN 7V VREG 4V REF REF_SENSE 4V BYP 4V VOUT 4V VOUT_SENSE EN GND 7V 4V 4V 4V 4V 4V 4V 7V 12938-045 VREG VOUT ADP7157 VIN = 3.8V 12938-044 ADP7157 は、無線周波(RF)アプリケーションを対象とした、 超低ノイズで高 PSRR のリニア・レギュレータです。入力電圧 範囲は 2.3 V~5.5 V で、1.2 A までの負荷電流を供給します。シ ャットダウン消費電流は室温で 0.2 µA(代表値)です。 図 43. 簡略化した ESD 保護のブロック図 ESD 保護デバイスは、ブロック図ではツェナー・ダイオードと して示してあります(図 43 参照)。 Rev. 0 - 13/23 - ADP7157 データシート アプリケーション情報 ADIsimPOWER デザイン・ツール 入力コンデンサと VREG コンデンサ ADP7157 には ADIsimPower™ デザイン・ツール・セットを使用 できます。ADIsimPower は、特定の設計目標に対して最適化さ れた電源デザインを生成するツールのコレクションです。この ツールを使用すると、わずか数分間で必要なすべての回路図と 部品表を作成し、性能を計算することができます。 ADIsimPower は、IC と実際の外付け部品の動作条件や制限事項 を考慮しながら、コスト、面積、効率、デバイス数についてデ ザインを最適化することができます。詳細と ADIsimPower デザ イン・ツールの取得については、www.analog.com/ADIsimPower をご覧ください。 VIN ピンとグラウンドの間に 10 µF のコンデンサを接続する と、特に入力パターンが長いかソース・インピーダンスが高い 場合、PCB レイアウトに対する回路の感受性を小さくすること ができます。 積層セラミック・コンデンサ(MLCC)は、サイズが小さく、 ESR と実効直列イングクタンス(ESL)が低く、動作温度範囲 が広いので、バイパス・コンデンサに最適です。ただし、欠点 はあります。誘電体材料によっては、温度、DC バイアス、AC 信号レベルの変化に対して容量が大幅に変化します。そのた め、適切なコンデンサを選択すると、最適な回路性能が得られ ます。 出力コンデンサ ADP7157 は セラミック・コンデンサで動作するように設計され ていますが、ESR 値に注意すれば一般的に使用されているほと んどのコンデンサで動作することします。出力コンデンサの ESR は、LDO 制御ループの安定性に影響を与えます。ADP7157 の安定性のためには、ESR が 0.2 Ω 以下の最小 10 µF のコンデ ンサの使用を推奨します。出力容量は負荷電流の変化に対する 過渡応答にも影響を与えます。大きな値の出力容量を使用する と、負荷電流の大きな変化に対する ADP7157 の過渡応答を改善 することができます。10 µF の出力容量に対する過渡応答を図 44 に示します。 SLEW RATE = 2.5A/µs IOUT REF コンデンサ REF コンデンサ CREF はリファレンス・アンプを安定させるため に必要です。REF とグラウンドの間に 1 µF 以上の出力コンデン サを接続してください。 BYP コンデンサ BYP コンデンサ CBYP はリファレンス・バッファをフィルタする ために必要です。一般に 1 µF のコンデンサを BYP とグラウン ドの間に接続します。最小 0.1 µF のコンデンサを使用できま す。ただし、LDO の出力ノイズ電圧が大きくなります。 さらに、BYP コンデンサ値を大きくして、1 kHz 以下のノイズ を小さくすることができますが、その代わり、LDO レギュレー タのスタートアップ時間が長くなります。CBYP の値を非常に大 きくすると、10 Hz 以下のノイズが大幅に減少します。固体タ ンタル・コンデンサはマイクロフォン・ノイズの問題の影響を 受けにくいので、約 33 µF を超えるコンデンサにはタンタル・ コンデンサを推奨します。高い周波数で優れたノイズ性能を維 持するには、1 μF のセラミック・コンデンサを大きなタンタ ル・コンデンサに並列接続することを推奨します。 2.0 1.8 1.6 OUTPUT NOISE (µV rms) コンデンサの選択 安定性と PSRR 性能をできるだけ高く保つために、VREG とグ ラウンドとの間に 1 µF 以上のコンデンサを接続してください。 10Hz TO 100kHz 1.4 1.2 1.0 100Hz TO 100kHz 0.8 0.6 0.4 0 1 10 100 1000 CBYP (µF) CH1 500mA B W CH2 5.00mV B W M4.00µs A CH1 T 21.10% 700mA 12938-046 図 45. RMS 出力ノイズ対バイパス・コンデンサ(CBYP) 図 44. 出力過渡応答 VOUT = 3.3 V、COUT = 10 µF、 チャンネル 1 = 負荷電流、チャンネル 2 = VOUT Rev. 0 - 14/23 - 12938-047 0.2 VOUT ADP7157 データシート CBYP CBYP CBYP CBYP 温度、部品許容誤差、電圧に対するコンデンサの変動を考慮し た、ワーストケース容量を求めるには、式 1 を使います。 = 1µF = 10µF = 100µF = 1000µF CEFF = CBIAS × (1 − Tempco × (1 − TOL) 100 (1) ここで、 CBIAS は動作電圧での実効容量、 Tempco はワーストケースのコンデンサ温度係数、 TOL はワーストケースの部品許容誤差です。 10 この例では、−40 °C ~ +85 °C でのワーストケース温度係数 (TEMPCO)を、X5R 誘電体では 15 %と仮定しています。図 47 に示すように、コンデンサの許容誤差(TOL)は 10 %、かつ 5 V で CBIAS = 9.72 µF と仮定しています。 1 これらの値を式 1 に代入すると次のようになります。 10k 1k 100 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 図 46. 様々な CBYP 値でのノイズ・スペクトル密度の周波数特性 コンデンサの特性 最小容量と最大 ESR の条件を満たす限り、任意の高品質セラミ ック・コンデンサを ADP7157 に使うことができます。セラミッ ク・コンデンサはさまざまな誘電体を使用して作られており、 温度や印加電圧に対する動作がそれぞれ異なります。必要な温 度範囲と DC バイアス条件に対して最小容量を保証できるよう な、適切な誘電体が使われているコンデンサを選ぶ必要があり ます。電圧定格が 6.3 V~50 V で、X5R または X7R の誘電体の ものを推奨します。Y5V と Z5U の誘電体のものは温度特性と DC バイアス特性が十分でないため推奨しません。 DC 電圧バイアスに対する、1206、10 µF、10 V の X5R コンデ ンサの容量の変化を図 47 に示します。コンデンサの電圧安定性 は、コンデンサのサイズと電圧定格の影響を大きく受けます。 一般に、コンデンサのパッケージが大きいほど、または電圧定 格が大きいほど、優れた安定性を示します。X5R 誘電体の温度 変動は、−40 °C ~ +85 °C の温度範囲で約 ±15 % であり、パッ ケージ・サイズまたは電圧定格によって変化することはありま せん。 CEFF = 9.72 µF × (1 − 0.15) × (1 − 0.1) = 7.44 µF したがって、この例で選択したコンデンサは、選択した出力電 圧で、温度と許容誤差に対する LDO の最小容量条件を満たしま す。 ADP7157 の性能を保証するには、DC バイアス、温度、許容誤 差がコンデンサの動作におよぼす影響をアプリケーションごと に評価することが不可欠です。 低電圧ロックアウト(UVLO) ADP7157 は入力電圧がレギュレータの最小入力電圧定格を下回 るとき出力電圧をディスエーブルする UVLO 回路も内蔵してい ます。上側と下側の閾値は、200 mV(代表値)のヒステリシス を持つように内部で固定されています。 2.5 +125°C +25°C –40°C 2.0 VOUT (V) 0.1 10 12938-048 NOISE SPECTRAL DENSITY (nV/√Hz) 1k 1.5 1.0 12 CAPACITANCE (µF) 0 1.9 8 2.1 2.2 2.3 VIN (V) 6 図 48. 様々な温度での代表的な UVLO 動作、VOUT = 3.3 V UVLO 機能の代表的なヒステリシスを図 48 に示します。このヒ ステリシスは、入力電圧が閾値を通過するときノイズによって 発生することがあるオン/オフ発振を防止します。 4 0 0 2 4 6 DC BIAS VOLTAGE (V) 8 10 12938-049 2 図 47. 容量対 DC バイアス電圧 Rev. 0 2.0 12938-050 0.5 10 - 15/23 - ADP7157 データシート 1.250 ADP7157 では EN ピンを使って、通常の動作状態で VOUT ピン をイネーブル/ディスエーブルします。図 49 に示すように、 EN の電圧が上昇して 1.22 V(公称値)の上側閾値を上回ると、 VOUT がオンします。EN の電圧が下降して 1.13 V(公称値)の 下側閾値を下回ると、VOUT がオフします。EN 閾値のヒステリ シスは 90 mV(代表値)です。 ADP7157 は、VOUT、VREG、VREF、BYP の各ピンに放電抵抗 を内蔵しています。デバイスがディスエーブルされると、これ らの抵抗がオンし、対応するコンデンサを瞬時に放電するのに 役立ちます。 EN PRECISION THRESHOLD (V) プログラマブルな高精度イネーブル RISING 1.225 1.200 1.175 1.150 FALLING 1.125 –40°C –5°C +25°C +85°C +125°C 3.0 1.100 2.5 3.5 5.0 5.5 上側と下側の閾値は、2 本の抵抗を使って公称 1.22 V の閾値よ り高く設定することができます。抵抗値 REN1 と REN2 は次式によ って求めます。 1.5 REN1 = REN2 × (VEN − 1.22 V)/1.22 V 1.0 ここで、 REN2 の範囲は一般に 10 kΩ~100 kΩ。 VEN は所望のオン電圧。 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 EN PIN VOLTAGE (V) ヒステリシス電圧は次の倍率で大きくなります。 (REN1 + REN2)/REN1 図 49. EN ピン動作に対する代表的な VOUT 応答 図 52 に示す例では、EN 閾値は 2.44 V で、ヒステリシスは 200 mV です。 3.5 EN VOUT 3.0 ADP7157 VIN = 3.8V 2.5 ON REN1 100kΩ 2.0 OFF 1.5 CIN 10µF VIN VOUT REF EN R1 BYP REF_SENSE 1.0 CREG 1µF 0.5 –1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 TIME (ms) 図 50. EN ピン動作(VEN)に対する代表的な VOUT 応答、 V OUT = 3.3 V、VIN = 5 V、CBYP = 1 µF - 16/23 - CREF 1µF VOUT = 1.2V × (R1 + R2)/R2 R2 1kΩ < R2 < 200kΩ VREG GND 12938-052 0 –2 COUT 10µF VOUT_SENSE REN2 100kΩ CBYP 1µF VOUT = 3.3V 12938-054 0 1.00 12938-051 0.5 Rev. 0 4.5 図 51. 様々な温度での入力電圧(VIN)対 EN 立下がり閾値 (代表値) 2.0 VOUT (V) 4.0 INPUT VOLTAGE (V) 2.5 VOUT (V) 3.0 12938-053 3.5 図 52. EN ピンの代表的な分圧器 EN ピンの代表的な分圧器構成を図 52 に示します。このヒステ リシスは、EN ピンが閾値を通過するときに EN のノイズにより 発生するおそれのあるオン/オフ発振を防止します。 ADP7157 データシート スタートアップ時間 電流制限およびサーマル・シャットダウン ADP7157 は内部ソフトスタート機能を使って、出力をイネーブ ルしたときの突入電流を制限します。3.3 V 出力でのスタートア ップ時間は、EN のアクティブ閾値を通過してから出力が最終値 の 90 % に達するまでの約 1.2 ms です。 ADP7157 は、過電流保護回路と熱過負荷保護回路により、過大 な消費電力による損傷から保護されています。ADP7157 は、出 力負荷が 1.8 A(代表値)に達すると、電流を制限するように設 計されています。出力負荷が 1.8 A を超えると、出力電圧を下 げて一定の電流限界値を維持します。 出力電圧の秒で表した立上がり時間(10 % ~ 90 %)は、約 0.0012 × CBYP で、CBYP の単位は μF です。 3.5 3.0 VOUT (V) 2.5 2.0 1.5 電流制限保護とサーマル・シャットダウンは、偶発的な過負荷 状態に対してデバイスを保護することを目的としています。 VOUT とグラウンドの間の短絡や、極めて長いソフト・スター ト・タイマーは、電流制限とサーマル・シャットダウンの間で 熱的発振を引き起こします。 1.0 0 –2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 TIME (ms) 12938-055 EN 1µF 4.7µF 10µF 0.5 3.5 3.0 チップのジャンクション温度は、式 2 に示すように、周囲温度 と電力消費によるパッケージの温度上昇の和です。 VOUT (V) 2.5 2.0 1.5 1.0 0 20 40 60 80 TIME (ms) 100 120 140 160 12938-056 EN 10µF 47µF 100µF 0.5 図 54. 代表的なスタートアップ動作、CBYP = 1 µF ~ 100 µF REF、BYP、VREG の各ピン REF、BYP、VREG の各ピンには、内部で電圧(VREF、VBYP、 VREG)が生成されます。これらには、正しく動作するために外 付けバイパス・コンデンサが必要です。いかなる場合にもこれ らのピンに負荷を接続しないでください。もし接続すると、 ADP7157 のノイズと PSRR の性能が損なわれます。CBYP、 CREF、CREG の値を大きくしてもかまいませんが、スタートアッ プ時間が長くなります(スタートアップ時間のセクションを参 照)。 Rev. 0 熱に対する考慮事項 入力―出力間の電圧差が低いアプリケーションでは、ADP7157 の発熱は大きくなりませんが、周囲温度が高く、入力電圧が高 いアプリケーションでは、パッケージの発熱が大きくなって、 チップのジャンクション温度が最大ジャンクション温度 125 °C を超えることがあります。 図 53. 代表的なスタートアップ動作、CBYP = 1 µF 0 –20 ADP7157 のジャンクション温度が 150 °C を上回ると、サーマ ル・シャットダウン回路により出力電圧がオフし、出力電流が ゼロに減少します。ジャンクション温度が極端に高くなる要因 は、大電流動作、回路ボードの設計不備、高い周囲温度などで す。15 °C のヒステリシスが含まれているため、サーマル・シャ ットダウン後にチップ温度が 135 °C を下回るまで、ADP7157 は 通常動作に復帰しません。デバイスがサーマル・シャットダウ ンから復帰すると、ソフトスタートが開始され、突入電流を小 さく抑えます。 - 17/23 - 信頼性の高い動作を保証するためには、ADP7157 のジャンクシ ョン温度が 125 °C を超えてはなりません。ジャンクション温度 をこの最大値より低く抑えるには、ジャンクション温度の変化 に影響を与えるパラメータを知っておく必要があります。これ らのパラメータには、周囲温度、パワー・デバイスの消費電 力、ジャンクション温度―周囲間の熱抵抗(θJA)があります。 θJA 値は、使用するパッケージ組み立て材料とパッケージ・グラ ウンドとエクスポーズド・パッドを PCB へハンダ付けする部分 に使用する銅の量に依存します。 ADP7157 データシート 140 PCB の銅サイズに対する 8 ピン SOIC パッケージと 10 ピン LFCSP パッケージの θ JA 値(代表値)を表 7 に示します。 TJ MAXIMUM 表 7. θJA 値(代表値) 60 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 TOTAL POWER DISSIPATION (W) 図 55. 10 ピン LFCSP のジャンクション温度対総合消費電力、 TA = 25 °C ΨJB (°C/W) 29.1 30.1 140 (2) ここで、 TA は周囲温度。 PD はチップの消費電力で、次式で与えられます。 (3) ここで、 VIN と VOUT は、それぞれ入力電圧と出力電圧。 ILOAD は負荷電流。 IGND はグラウンド電流。 120 25mm 2 500mm 2 6400mm 2 100 80 60 20 ADP7157 のピンとエクスポーズド・パッドがハンダ付けされる 場所の銅の量を増やすとパッケージからの放熱を改善すること ができます。パッケージの下にサーマル・プレーンを追加して も、熱性能が向上します。ただし、表 7 に示すように、結局は 効果の減少点に到達して、それ以上銅面積を増やしてもジャン クション―周囲間の熱抵抗はわずかしか減少しません。 様々な周囲温度、消費電力、PCB の銅面積に対するジャンクシ ョン温度の計算結果を図 55~図 60 に示します。 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 TOTAL POWER DISSIPATION (W) 図 56. 10 ピン LFCSP のジャンクション温度対総合消費電力、 TA = 50 °C (4) 式 4 に示すように、与えられた周囲温度、入力と出力間の電圧 差、および連続負荷電流に対して、ジャンクション温度が 150 °C を超えないようにするため、PCB に対する最小銅サイズ の要件が存在します。 0 12938-058 40 グラウンド電流による消費電力は小さいため無視できます。こ のため、ジャンクション温度の式は次のように簡単になりま す。 TJ = TA + (((VIN − VOUT) × ILOAD) × θJA) JUNCTION TEMPERATURE (°C) TJ MAXIMUM ADP7157 のジャンクション温度は次式で計算できます。 PD = ((VIN − VOUT) × ILOAD) + (VIN × IGND) 12938-057 0 表 8. ΨJB 値(代表値) TJ = TA + (PD × θJA) 6400mm 2 80 デバイスは最小サイズのピン・パターンにハンダ付け。 Package 10-Lead LFCSP 8-Lead SOIC 500mm 2 20 130 TJ MAXIMUM 125 JUNCTION TEMPERATURE (°C) 1 25mm 2 100 120 25mm 2 115 500mm 2 6400mm 2 110 105 100 95 90 85 80 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 TOTAL POWER DISSIPATION (W) 0.8 0.9 1.0 12938-059 Copper Size (mm2) 251 100 500 1000 6400 θJA (°C/W) 10-Lead LFCSP 8-Lead SOIC 130.2 123.8 93.0 90.4 65.8 66.0 55.6 56.6 44.1 45.5 JUNCTION TEMPERATURE (°C) 8 ピン SOIC パッケージと 10 ピン LFCSP パッケージの ΨJB(代 表値)を表 8 に示します。 120 図 57. 10 ピン LFCSP のジャンクション温度対総合消費電力、 TA = 85 °C Rev. 0 - 18/23 - ADP7157 データシート 140 サーマル・キャラクタライゼーション・パラメータ (ΨJB) TJ MAXIMUM 25mm 2 500mm 2 ボード温度が既知の場合、サーマル・キャラクタライゼーショ ン・パラメータ ΨJB を使ってジャンクション温度の上昇を推定 します(図 61 と図 62 参照)。ボード温度(TB)と消費電力 (PD)を使って、最大ジャンクション温度(TJ)を次式に従っ て計算します。 6400mm 2 100 80 60 TJ = TB + (PD × ΨJB) 20 140 TJ MAXIMUM 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 TOTAL POWER DISSIPATION (W) 12938-060 0 図 58. 8 ピン SOIC のジャンクション温度対総合消費電力、 TA = 25 °C 130 TJ MAXIMUM 120 25mm 2 500mm 2 6400mm 2 110 100 120 100 80 60 TB = 25°C TB = 50°C TB = 65°C TB = 85°C 40 20 90 0 80 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 TOTAL POWER DISSIPATION (W) 70 12938-063 JUNCTION TEMPERATURE (°C) (5) ΨJB の代表値は、10 ピン LFCSP パッケージの場合 29.1 °C/W、8 ピン SOIC パッケージの場合 30.1 °C/W です。 40 JUNCTION TEMPERATURE (°C) JUNCTION TEMPERATURE (°C) 120 図 61. 10 ピン LFCSP のジャンクション温度対総合消費電力 60 140 50 TJ MAXIMUM 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 TOTAL POWER DISSIPATION (W) 図 59. 8 ピン SOIC のジャンクション温度対総合消費電力、 TA = 50 °C 130 TJ MAXIMUM 125 500mm 2 120 6400mm 2 115 100 80 60 TB = 25°C TB = 50°C TB = 65°C TB = 85°C 40 20 110 0 0 105 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 図 62. 8 ピン SOIC のジャンクション温度対総合消費電力 95 90 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 TOTAL POWER DISSIPATION (W) 0.8 0.9 1.0 12938-062 85 図 60. 8 ピン SOIC のジャンクション温度対総合消費電力、 TA = 85 °C Rev. 0 1.0 TOTAL POWER DISSIPATION (W) 100 80 0.5 - 19/23 - 12938-064 JUNCTION TEMPERATURE (°C) 25mm 2 JUNCTION TEMPERATURE (°C) 120 12938-061 40 ADP7157 データシート PSRR 性能 ADP7157 には、入力電圧と出力電圧に基づいて消費電力と PSRR 性能を最適化する 4 つのモデルがあります。セレクショ ン・ガイドについては、表 9 と表 10 を参照してください。 特定の出力電圧範囲に該当する製品モデルを選択して最適 PSRR を実現することを推奨します。例えば、VOUT = 3.3V の場 合 ADP7157-04 モデルを選択して、500 mV ヘッドルームで 80 dB 以上の PSRR(10 Hz ~ 100 kHz)を達成します。 VOUT = 1.8 V のケースでは、4 つの全製品モデルが 1.8 V 出力を 生成できますが、ADP7157-01 モデルが最適 PSRR 性能を提供し ます。これに対して、ADP7157-04 のような他のモデルも、 PSRR の要件が厳しくないアプリケーション向けに 1.8 V 出力を 生成できます。 ADP7157 は、2.3 V ~ 5.5 V の入力範囲をサポートします。一般 に、1.2 A で最大出力電圧(VOUT_MAX)より上で最適 PSRR を実 現するには、最小 500 mV のヘッドルームが必要です。例え ば、ADP7157-04 は、1.2 A で 3.3 V の出力に対して最適 PSRR 性能を実現するのに、最小 3.8 V の入力電圧を必要とします。 表 9. PSRR に対するモデル・セレクション・ガイド Model ADP7157-01 ADP7157-02 ADP7157-03 ADP7157-04 VOUT_MAX (V) 1.8 2.3 2.9 3.3 PSRR (dB) at 1.2 A; VIN = VOUT_MAX + 0.5 V 10 kHz 100 kHz 1 MHz 70 78 52 72 70 53 75 78 55 82 72 55 PSRR (dB) at 1.2 A; VIN = VOUT_MAX + 0.6 V 10 kHz 100 kHz 1 MHz 75 85 55 75 83 57 79 94 60 84 86 60 表 10. 入力電圧に対するモデル・セレクション・ガイド Model ADP7157-01 ADP7157-02 ADP7157-03 ADP7157-04 Rev. 0 Adjustable VOUT Range (V) 1.2 to 1.8 1.2 to 2.3 1.2 to 2.9 1.2 to 3.3 VOUT Range (V) for Optimized PSRR 1.2 to 1.8 1.8 to 2.3 2.3 to 2.9 2.9 to 3.3 - 20/23 - VREG (V) 2.1 2.6 3.2 3.6 VIN Range (V) 2.3 to 5.5 2.8 to 5.5 3.4 to 5.5 3.8 to 5.5 ADP7157 データシート PCB レイアウト作成時の考慮事項 12938-066 入力コンデンサは VIN ピンとグラウンドにできるだけ近づけて 配置します。出力コンデンサは VOUT ピンとグラウンドにでき るだけ近づけて配置します。VREG、VREF、VBYP のためのバイパ ス・コンデンサ(C REG、CREF、CBYP)は、それぞれのピン (VREG、REF、BYP)とグラウンドの近くに配置します。 0805、0603、および 0402 のサイズのコンデンサを使うと、面積 が制限されているボード上で最小のフットプリントのソリュー ションを実現できます。エクスポーズド・パッドのグラウン ド・メタルの量を最大にし、部品側にできるだけ多くのビアを 使って放熱性を良くします。 12938-065 図 64. 8 ピン SOIC の PCB レイアウト例 図 63. 10 ピン LFCSP の PCB レイアウト例 Rev. 0 - 21/23 - ADP7157 データシート 外形寸法 2.48 2.38 2.23 3.10 3.00 SQ 2.90 0.50 BSC 10 6 PIN 1 INDEX AREA 1.74 1.64 1.49 EXPOSED PAD 0.50 0.40 0.30 1 5 SEATING PLANE 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 0.30 0.25 0.20 FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. 02-05-2013-C 0.80 0.75 0.70 0.20 MIN PIN 1 INDICATOR (R 0.15) BOTTOM VIEW TOP VIEW 0.20 REF 図 65. 10 ピン・リードフレーム・チップスケール・パッケージ[LFCSP] 3 mm × 3 mm ボディ、0.75 mm パッケージ高 (CP-10-9) 寸法: mm 5.00 4.90 4.80 2.29 0.356 5 1 4 6.20 6.00 5.80 4.00 3.90 3.80 2.29 0.457 FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. BOTTOM VIEW 1.27 BSC 3.81 REF TOP VIEW 1.65 1.25 1.75 1.35 SEATING PLANE 0.51 0.31 0.50 0.25 0.10 MAX 0.05 NOM COPLANARITY 0.10 8° 0° 45° 0.25 0.17 1.04 REF COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-A A 1.27 0.40 06-02-2011-B 8 図 66. 8 ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ、エクスポーズド・パッド付き[SOIC_N_EP] ナロー・ボディ (RD-8-1) 寸法: mm Rev. 0 - 22/23 - ADP7157 データシート オーダー・ガイド Model 1, 2 ADP7157ACPZ-01-R7 ADP7157ACPZ-02-R7 ADP7157ACPZ-03-R7 ADP7157ACPZ-04-R7 ADP7157ARDZ-01-R7 ADP7157ARDZ-02-R7 ADP7157ARDZ-03-R7 ADP7157ARDZ-04-R7 ADP7157CP-04-EVALZ 1 2 Temperature Range −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C −40°C to +125°C Output Voltage Range (V) 1.2 to 1.8 1.2 to 2.3 1.2 to 2.9 1.2 to 3.3 1.2 to 1.8 1.2 to 2.3 1.2 to 2.9 1.2 to 3.3 Package Description 10-Lead LFCSP 10-Lead LFCSP 10-Lead LFCSP 10-Lead LFCSP 8-Lead SOIC_N_EP 8-Lead SOIC_N_EP 8-Lead SOIC_N_EP 8-Lead SOIC_N_EP Evaluation Board Package Option CP-10-9 CP-10-9 CP-10-9 CP-10-9 RD-8-1 RD-8-1 RD-8-1 RD-8-1 Branding LSX LT0 LT1 LT2 Z = RoHS 準拠製品。 記載するオプション以外の電圧オプションを持つデバイスを注文する場合は、最寄りのアナログ・デバイセズ販売代理店へご連絡ください。 Rev. 0 - 23/23 -