MCP1630/MCP1630V
特長
• 高速な PWM 動作
( 電流検出から出力までの遅延は 12 ns)
• 動作温度レンジ : -40 ～ +125 ℃
• 精密なピーク電流制限 (±5%) (MCP1630)
• 電圧モード制御と平均電流モード制御 (MCP1630V)
• CMOS 出力ドライバ (MOSFET ドライバを駆動、ま
たは、
ローサイドNチャンネルMOSFETを直接駆動)
• 外部オシレータ入力
(PICmicro
®マイクロコントローラ (MCU) から供給 )
• 外部参照電圧入力 ( 可変電圧または可変電流出力ア
プリケーション向け
)
• ピーク電流モード動作 > 1 MHz
• 低消費電流 : 2.8 mA (typ.)
• 高速な出力立ち上がり / 立ち下がり時間 :
- 5.9 ns / 6.2 ns
• 低電圧ロックアウト (UVLO) 保護
• 出力短絡保護
• 過熱保護
アプリケーション
• インテリジェント電源システム
• スマート バッテリ充電アプリケーション
• 多出力 / 多相コンバータ
• 出力電圧の校正
• AC 力率改善
• VID能力(PICmicro
®マイクロコントローラによるプ
ログラミングと校正
)
• 降圧型 / 昇圧型 / 昇降圧型 /SEPIC/ フライバック / 絶
縁コンバータ
• 並列電源
参考文献
• “MCP1630 NiMH Demo Board User’s Guide”,
Microchip Technology Inc., DS51505, 2004
• “MCP1630 Low-Cost Li-Ion Battery Charger User’s
Guide”, Microchip Technology Inc., DS51555, 2005
• “MCP1630 Li-Ion Multi-Bay Battery Charger User’s
Guide”, Microchip Technology Inc., DS51515, 2005
• “MCP1630 Dual Buck Demo Board User’s Guide”
, Microchip Technology Inc., DS51531, 2005
概要
MCP1630/V は、インテリジェントな電源システムの
開発に適した高速なパルス幅変調器
(PWM) です。マ
イクロコントローラ ユニット (MCU) と組み合わせて
使った場合、
MCP1630/V は、出力電圧または電流を
調整するために、電源システムのデューティサイクル
を制御します。
MCU を使って出力電圧または電流、ス
イッチング周波数、最大デューティサイクル等の特性
を調整する事により、電源システムのインテリジェン
ト化を図れます。
代表的なアプリケーションとしては、スマート バッテ
リ充電器、インテリジェント電源システム、ブリック
DC/DC コンバータ、AC 力率改善、多出力電源、多相
電源等があります。
MCP1630/V の入力は、MCU の I/O に簡単に接続でき
ます。
MCU から MCP1630/V にオシレータとリファレ
ンスを供給する事により、非常に柔軟で適応性に優れ
た電源システムを開発できます。電源システムのス
イッチング周波数と最大デューティサイクルは、
MCU
の
I/O を使って設定します。リファレンス入力には、
単純に
MCU からの I/O 出力を使えますが、外部 (D/A
コンバータ
(DAC)) からの出力を使う事もできます。こ
れにより、電源システムを各種の外部信号や変数に適
応させ、性能の最適化と校正の簡略化を図れます。
電流モードで動作させる場合、ピーク電流に対して精
密な制限を設定できます。高速なコンパレータ動作
(12 ns、typical) が可能な MCP1630 は、他の高速 PWM
コントローラに比べて、幅広い入力電圧レンジで最大
スイッチング電流を精密に制限できます。
電圧モードまたは平均電流モード アプリケーション
向けには、MCP1630V を使う事により、より幅広いレ
ンジの外部ランプ電圧に対応できます。
これらの製品は、保護機能として
UVLO、過熱保護、
過電流保護を備えています。
パッケージ タイプ
8 ピン DFN
1 2 3 8 7 6 FB CS COMP VIN VREF V 1 2 3 8 7 6 FB CS COMP VIN VREF VEXT8 ピン MSOP
(2mm x 3mm)
マイクロコントローラに連携する高速 PWM
機能ブロック図 – MCP1630
MCP1630 高速 PWM
R
S
Q
Q
EA
+
–
V
REFFB
Comp
+
–
CS
OSC IN
V
INCOMP
GND
V
EXT2R
R
V
IN2.7V Clamp
Overtemperature
UVLO
100kΩ
0.1µA
0.1µA
V
INV
INLatch Truth Table
S
R
Q
0
0
Qn
0
1
1
1
0
0
1
1
1
Note:
過熱時に
V
EXTドライバはハイインピーダンスになります。
Note
機能ブロック図 – MCP1630V
MCP1630V 高速 PWM
R
S
Q
Q
EA
+
–
V
REFFB
Comp
+
–
CS
OSC IN
V
INCOMP
GND
V
EXTV
IN2.7V Clamp
Overtemperature
UVLO
100kΩ
0.1µA
0.1µA
V
INV
INLatch Truth Table
S
R
Q
0
0
Qn
0
1
1
1
0
0
1
1
1
Note:
過熱時に
V
EXTドライバはハイインピーダンスになります。
Note
代表的なアプリケーション回路 – MCP1630
+V
BATTMCP1630
+5V Bias
PIC16LF818
1/2 MCP6042
+8V to +15V Input Voltage
MCP1630 を使った NiMH バッテリ充電 / 残量ゲージ アプリケーションのブロック図
4 NiMH Cells
N-channel
1:1
SEPIC Converter
Cin
C
OUTA/D
PWM OUT
A/D
V
DDI
2C™ To System
+V
BATTI
BATTI
SW5.7V
+
V
DDC
C+
+5V Bias
3V
0V
1/2 MCP6042
V
DD+
MOSFET
MCP1700
3.0V
SOT23
GND
CS
V
EXTV
INCOMP
FB
OSC IN
V
REF代表的なアプリケーション回路 – MCP1630V
リチウムイオン電池 (4 本 / 直列 ) 向けの双方向電力コンバータ / バッテリ充電モジュール
+ + Battery Protection and Monitor +VBATT -VBATT Bidirectional Buck/Boost L COUT CIN DC Bus Voltage SMBus 4-Cell Li-Ion Battery Pack Battery Protection Switches RSENSE + – Boost Buck Boost Switch Buck Switch SMBus ISENSE VSENSE Fuse GND Sync. FET Driver Comp FB CS VREF OSC GND VEXT VIN + – + – +2.5 VREFCharge Current Loop
DC bus Voltage Loop 0V to 2.7V IREF Voltage (PWM) + – Filter +DC Bus VREF
PIC16F88
MCP1630V
PS501(1/2) MCP6021
(1/2) MCP6021
(1/2) MCP6021
1.0
電気的特性
絶対最大定格†
VDD...6.0 V 全ピンでの最大電圧 ...(VGND - 0.3) V ～ (VIN + 0.3) V VEXT短絡電流 ... 内部制限 保管温度...-65 ～ +150 ℃ 最高接合部温度(TJ) ... +150 ℃ 連続動作温度レンジ...-40 ～ +125 ℃ 全ピンのESD 保護、HBM... 3 kV † 注 : 上記の「絶対最大定格」を超える条件は、デバイスに 恒久的な損傷を生じる可能性があります。これはストレス定 格です。本書の動作表に示す条件または上記から外れた条件 でのデバイスの運用は想定していません。長期間にわたる最 大定格条件での動作または保管は、デバイスの信頼性に影響 する可能性があります。 AAC/DC 特性
電気的仕様 : 特記のない限り次の条件を適用: VIN = 3.0 ～ 5.5 V、FOSC = 1 MHz (10% デューティサイクル時 )、CIN = 0.1 µF、 VIN ( 代表値に対して ) = 5.0 V、TA= -40 ～ +125 ℃パラメータ 記号 Min Typ Max 単位 条件
入力電圧
入力動作電圧 VIN 3.0 — 5.5 V
入力静止電流 I(VIN) — 2.8 4.5 mA IEXT= 0 mA、FOSC IN= 0 Hz オシレータ入力 外部オシレータレンジ FOSC — — 1 MHz Note 1 最小オシレータHIGH 時間 最小オシレータLOW 時間 TOH_MIN TOL_MIN — 10 ns オシレータ立ち上がり時間 TRISE 0.01 — 10 µs Note 2 オシレータ立ち下がり時間 TFALL 0.01 — 10 µs Note 2 オシレータ入力電圧LOW VL — — 0.8 V オシレータ入力電圧HIGH VH 2.0 — — V オシレータ入力静電容量 COSC 5 pf 外部リファレンス入力
参照電圧入力 VREF 0 — VIN V Note 2, Note 3
エラーアンプ 入力オフセット電圧 VOS -4 0.1 +4 mV エラーアンプPSRR PSRR 80 99 — dB VIN= 3.0 ～ 5.0 V、VCM= 1.2 V コモンモード入力レンジ VCM GND - 0.3 — VIN V Note 2、Note 3 コモンモード除去率 — 80 — dB VIN= 5 V、VCM= 0 ～ 2.5 V 開ループ電圧ゲイン AVOL 85 95 — dB RL= 5 kΩ (VIN/2 に対して )、 100 mV < VEAOUT < VIN - 100 mV、 VCM= 1.2 V LOW レベル出力 VOL — 25 GND + 50 mV RL = 5 kΩ (VIN/2 に対して ) ゲイン帯域幅積 GBWP — 3.5 — MHz VIN= 5 V エラーアンプ シンク電流 ISINK 5 11 — mA VIN= 5 V、VREF= 1.2 V、VFB= 1.4 V、 VCOMP= 2.0 V エラーアンプ ソース電流 ISOURCE -2 -9 — mA VIN= 5 V、VREF= 1.2 V、VFB= 1.0 V、 VCOMP= 2.0 V、絶対値 Note 1: 必要とする最小および最大デューティサイクルによっては、これよりも高い周波数での動作が可能です。 2: 特性試験には、立ち上がりおよび立ち下がり時間が10 ns ～ 10 μs の外部オシレータ入力 (OSC IN) を使用し、信号レ ベルが0.8 V と 2.0 V の間で変化する時の立ち上がり / 立ち下がり時間 ( このレンジの 10% と 90% の間の時間 ) を計 測しています。全数検査していません。 3: 内部増幅器のリファレンス入力は、レールツーレール動作が可能です。
温度仕様
電流検出入力 最大電流検出信号 MCP1630 VCS_MAX 0.85 0.9 0.95 V 最大エラーアンプ クランプ電圧 /3 に より設定 CS から VEXTまでの遅延 MCP1630 TCS_VEXT — 12 25 ns 最大電流検出信号MCP1630V VCS_MAX 2.55 2.7 2.85 V VIN > 4.25 V コンパレータ入力コモンモード レン ジにより制限される最大CS 入力レ ンジ 、VCS_MAX= VIN-1.4 V CS から VEXTまでの遅延 MCP1630V TCS_VEXT — 17.5 35 ns 最小デューティ サイクル DCMIN — — 0 % VFB= VREF+ 0.1V、 VCS= GND 電流検出入力バイアス電流 ICS_B — -0.1 — µA VIN= 5 V 内部ドライバ RDSON P チャンネル RDSon_P — 10 30 Ω RDSON N チャンネル RDSon_N — 7 30 Ω VEXT立ち上がり時間 TRISE — 5.9 18 ns CL= 100 pF VIN= 3 V に対する代表値 VEXT立ち下がり時間 TFALL — 6.2 18 ns CL= 100 pF VIN= 3 V に対する代表値 保護機能 低電圧ロックアウト UVLO 2.7 — 3.0 V VINの低下によるUVLO 有効時に VEXTはLOW 状態になる 低電圧ロックアウト ヒステリシス UVLO HYS 50 75 150 mV サーマル シャットダウン TSHD — 150 — ℃ サーマル シャットダウン ヒステ リシス TSHD_HYS — 18 — ℃ 電気的仕様 : VIN = 3.0 ～ 5.5 V、FOSC = 1 MHz (10% デューティサイクル時 )、CIN = 0.1 µF、TA= -40 ～ +125 ℃パラメータ 記号 Min Typ Max 単位 条件
温度レンジ 動作時接合部温度レンジ TA -40 — +125 ℃ 定常 保管温度レンジ TA -65 — +150 ℃ 最高接合部温度 TJ — — +150 ℃ 過渡 パッケージ熱抵抗 熱抵抗、8 ピン DFN (2mm x 3mm) θJA — 50.8 — ℃/W 2 個のビアで層間を接続した標準的 な4 層基板 熱抵抗、8 ピン MSOP θJA — 208 — ℃/W 標準的な4 層基板
AC/DC 特性 ( 続き )
電気的仕様 : 特記のない限り次の条件を適用: VIN = 3.0 ～ 5.5 V、FOSC = 1 MHz (10% デューティサイクル時 )、CIN = 0.1 µF、 VIN ( 代表値に対して ) = 5.0 V、TA= -40 ～ +125 ℃パラメータ 記号 Min Typ Max 単位 条件
Note 1: 必要とする最小および最大デューティサイクルによっては、これよりも高い周波数での動作が可能です。
2: 特性試験には、立ち上がりおよび立ち下がり時間が10 ns ～ 10 μs の外部オシレータ入力 (OSC IN) を使用し、信号レ ベルが0.8 V と 2.0 V の間で変化する時の立ち上がり / 立ち下がり時間 ( このレンジの 10% と 90% の間の時間 ) を計 測しています。全数検査していません。
2.0
代表的な性能データ
Note: 特記のない限り次の条件を適用します
: V
IN= 3.0 ～ 5.5 V、F
OSC= 1 MHz (10% デューティサイクル時 )、
C
IN= 0.1 µF、V
IN= 5.0 V ( 代表値に対して )、T
A= -40 ～ +125 ℃
図 2-1: 入力電圧に対する入力静止電流
図 2-2: 入力電圧に対する入力静止電流
図 2-3: エラーアンプの周波数応答
図 2-4: 入力電圧に対するエラーアンプの入力
バイアス電流
図 2-5: 入力電圧に対するエラーアンプのシン
ク電流
図 2-6: 入力電圧に対するエラーアンプのソー
ス電流
Note:
以下の図表は限られたサンプル数に基づく統計的な結果であり、情報の提供のみを目的とします。ここ
に記載する性能特性は検証されておらず、保証されません。これらの図表の一部は、仕様動作レンジ外
で計測したデータも含みます
(例: 仕様レンジ外の電源を使用)。従ってこれらのデータは保証範囲外です。
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V) VINQuiescent Current (mA)
FOSC IN = DC TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V) VIN Q u iescent Cur re nt (m A) FOSC IN = 1 MHz TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 1000000 10000000 Frequency (Hz) Amplifier Gain (db) 0 50 100 150 200 250
Amplifier Phase Shift
(degrees) Gain Phase VREF = 2V RLOAD = 4.7 kΩ CLOAD = 67 pF 1M 5M 10M -100 0 100 200 300 400 500 600 700 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V)
Amplifier Input Bias Current
(pA) VCM = VIN TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C TA = + 85°C 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V)
Amplifier Sink Current (mA)
TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V)
Amplifier Source Current (mA)
TA = - 40°C
TA = + 25°C
Note: 特記のない限り次の条件を適用します
: V
IN= 3.0 ～ 5.5 V、F
OSC= 1 MHz (10% デューティサイクル時 )、
C
IN= 0.1 µF、V
IN= 5.0 V ( 代表値に対して )、T
A= -40 ～ +125 ℃
図 2-7: 入力電圧に対する
V
EXT立ち上がり時間
図 2-8: 入力電圧に対する
V
EXT立ち下がり時間
図 2-9: 入力電圧に対する電流検出から
V
EXTま
での遅延
(MCP1630)
図 2-10: 入力電圧に対する電流検出クランプ電
圧
(MCP1630)
図 2-11: 温度に対する低電圧ロックアウト
図 2-12: 入力電圧に対する
EXT 出力 N チャンネ
ル
R
DSON 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V) VEXT Ri se Ti m e (ns) TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C CL = 100 pF 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V) VEXT Fa ll Time ( n s ) TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C CL = 100 pF 0 5 10 15 20 25 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V) CS to V EXT del ay (ns) TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C 0.895 0.896 0.897 0.898 0.899 0.9 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V) CS Cl am p V o ltage (V ) TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C 2.84 2.86 2.88 2.90 2.92 2.94 2.96 -40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125 Ambient Temperature (°C) UVLO Threshold (V) Turn On ThresholdTurn Off Threshold
0 2 4 6 8 10 12 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V) EXT O u tp ut N-Cha nne l R DSON (ohm s) TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C
Note: 特記のない限り次の条件を適用します
: V
IN= 3.0 ～ 5.5 V、F
OSC= 1 MHz (10% デューティサイクル時 )、
C
IN= 0.1 µF、V
IN= 5.0 V ( 代表値に対して )、T
A= -40 ～ +125 ℃
図 2-13: 入力電圧に対する
EXT 出力 P チャンネ
ル
R
DSON図 2-14: 入力電圧に対するエラーアンプの入力
オフセット電圧
図 2-15: 入力電圧に対するエラーアンプの入力
オフセット電圧
図 2-16: 入力電圧に対する電流検出コモンモー
ド入力電圧レンジ
(MCP1630V)
図 2-17: 入力電圧に対する電流検出から
V
EXTま
での遅延
(MCP1630V)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.75 5 5.25 5.5 Input Voltage (V)EXT Output P-Channel R
DSON (Ohms) TA = + 25°C TA = - 40°C TA = + 125°C -250 -200 -150 -100 -50 0 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V)
Error Amp Input Offset Voltage
(µV ) TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C VCM IN = 0V -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V)
Error Amp Input Offset Voltage
(µV ) TA = - 40°C TA = + 25°C TA = + 125°C VCM IN = 1.2V 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3 3 3.5 4 4.5 5 5.5 Input Voltage (V) M a x imum CS Inp u t (V) CS Common Mode Input Range TA = +25°C 0 5 10 15 20 25 30 3 3. 25 3.5 3. 75 4 4. 25 4.5 4. 75 5 5. 25 5.5 Input Voltage (V) CS to V EX T De la y (n s) TA = +25°C TA = +125°C TA = -40°C
3.0
MCP1630 ピンの説明
ピンの機能を表
3-1 に示します。
表 3-1:
ピン機能表
3.1
エラーアンプ出力 (COMP)
COMP は内部エラーアンプの出力ピンです。制御ルー
プを安定化するために、FB ピンと COMP ピンの間に
外 部 補 償 を 接 続 し ま す。COMP ピン電圧を 2.7 V
(typical) 以下に制限するために、内部電圧クランプを
使います。ピーク電流モード制御システムの場合、こ
のクランプを使って
CS 入力に上限を設定する事によ
り、電源システムのスイッチに最大ピーク電流を設定
します。
3.2
エラーアンプ反転入力 (FB)
FB は内部エラーアンプの反転入力ピンです。出力 ( 電
圧または電流
) を一定に調整するために、出力 ( 電圧
または電流
) を検出して FB ピンにフィードバックし
ます。反転入力であるため負のフィードバックとなり
ます。
3.3
電流検出入力 (CS)
ピーク電流モード コンバータのサイクルバイサイク
ル制御を行うために、CS を電流検出入力ピンとして
使います。
一般的に電流検出アプリケーションの場合、
MCP1630 を使って電流検出信号のレベルを低く抑え
る事により、消費電力を低減します。
電圧モードまたは平均電流モード アプリケーション
では、ランプを使ってエラーアンプの出力電圧を比較
し、PWM デューティサイクルを生成します。より高
い信号レベルを必要とするアプリケーション向けに
は、
MCP1630V を使います。電流検出信号の最大電圧
レベル
(typical) は、MCP1630 が 0.9 V であるのに対
し、
MCP1630V は 2.7 V です。MCP1630V の CS ピン
のコモンモード電圧レンジは
V
IN-1.4 V です。正常な
PWM 動作には、CS 入力が常に V
IN- 1.4 V 以下であ
る事が必要です。
3.4
オシレータ入力 (OSC)
遷移により、次のサイクルが始まります。
OSC 入力の
デューティサイクルによって、電力コンバータの最大
デューティサイクルが決まります。例えば、
OSC 入力
の
1 周期中の LOW 時間が 75%/HIGH 時間が 25% で
ある場合、電力コンバータのデューティサイクル レン
ジは
0 ～ 75% です。
3.5
グランド (GND)
GND ピンは、回路のグランドに接続します。ほとんど
のアプリケーションでは、このピンをアナログ グラン
ドプレーンまたは計測用グランドプレーンに接続する
必要があります。このグランドでのノイズは、ノイズ
に敏感な毎サイクルの
CS 入力とエラーアンプ出力間
の比較に影響します。
3.6
外部ドライバ出力 (V
EXT
)
V
EXTは外部ドライバへの出力ピンです。このピンの出
力によって、電源システムのデューティサイクルが決
まります。高電力ドライバまたはハイサイド ドライバ
に対しては、この出力を
MOSFET ドライバの論理レ
ベル入力に接続する必要があります。低電力または
ローサイド アプリケーションの場合、V
EXTピンを使っ
て
N チャンネル MOSFET のゲートを直接駆動できま
す。
3.7
入力バイアス (V
IN
)
V
INは入力電圧ピンです。
V
INには入力電圧源を接続し
ます。正常な動作には、
V
INピンの電圧を
+3.0 ～ +5.5
V に保つ必要があります。0.1 µF のバイパス コンデン
サを
V
INピンと
GND ピンの間に接続する必要があり
ます。
3.8
参照電圧入力 (V
REF
)
V
は外部参照電圧の入力ピンです。このピンは、電
DFN/MSOP
名称
機能
1
COMP
エラーアンプ出力ピン
2
FB
エラーアンプ反転入力ピン
3
CS
電流検出入力ピン
(MCP1630) または電圧ランプ入力ピン (MCP1630V)
4
OSC IN
オシレータ入力ピン
5
GND
回路接地ピン
6
V
EXT外部ドライバ出力ピン
7
V
IN入力バイアスピン
8
V
REF参照電圧入力ピン
4.0
詳細説明
4.1
デバイスの概要
MCP1630 は高速コンパレータ、高帯域幅増幅器、論
理ゲートを備え、
PICmicro MCU と組み合わせて使う
事により、
先進のプログラマブル電源を開発できます。
PICmicro MCU を使ってオシレータ入力と参照電圧入
力への信号を生成するため、スイッチング周波数、最
大デューティサイクル、出力電圧を自由に設定できま
す。図
4-1 を参照してください。
4.2
PWM
MCP1630/V の V
EXT出力は、内部高速コンパレータと
外部オシレータの出力レベルによって決まります。外
部オシレータの出力レベルが
HIGH の時、PWM 出力
(V
EXT) は LOW に駆動されます。外部オシレータ出力
が
LOW の時は、内部高速コンパレータの出力レベル
によって
PWM 出力の状態が決まります。UVLO が作
動している間、
V
EXTピンは
LOW 状態に保持されます。
過熱保護が作動している間、
V
EXTピンはハイインピー
ダンス
( グランドに対して 100 kΩ) になります。
4.3
標準的なサイクルバイサイクル制御
OSC IN が HIGH から LOW 状態に遷移した時にサイ
クルが始まります。正常な動作では、高速コンパレー
タの出力
(R) とラッチの Q 出力は共に LOW です。
OSC IN が HIGH から LOW に遷移した時、高速ラッ
チへの
S および R 入力は共に LOW であり、Q 出力は
LOW のまま変化しません。OR ゲート (V
DRIVE) の出
力は、
HIGH から LOW 状態へ遷移し、PWM 出力段の
内部
Pチャンネル駆動トランジスタがONになります。
これにより
PWM 出力 (V
EXT) は LOW から HIGH 状態
に遷移し、
電力変換回路の外部スイッチが
ON になり、
電力変換回路のインダクタ デバイスにランプ電流が
流れます。
インダクタ デバイスで検出された電流は CS 入力に入
力され
( ランプ状を示す )、リニアに増加します。検出
された電流ランプ
(MCP1630) が EA 出力の 1/3 の電圧
レベルに達すると、コンパレータ出力
(R) の状態が
LOW から HIGH へ遷移し、PWM ラッチをリセットし
ます。
Q 出力は LOW から HIGH 状態へ遷移し、出力段
の
N チャンネル MOSFET が ON になります。これによ
りV
EXTによる外部
MOSFET ドライバの駆動が OFF に
なり、デューティサイクルが終了します。
OSC IN は
LOW から HIGH 状態へ遷移しますが、V
EXTピンの状
態は変化しません。
CS 入力ランプのレベルがエラー
アンプ出力の1/3 に達さなかった場合、OSC IN の LOW
から
HIGH への遷移によってデューティサイクルが終
了します
( これは最大デューティサイクルであると見
なせます
)。OSC IN が HIGH の場合も、V
EXT駆動ピ
ンが
LOW の場合も、電力変換回路の外部スイッチは
OFF になります。次のサイクルは、OSC IN ピンの
HIGH から LOW 状態への遷移によって始まります。
CS 入力で高い信号レベルのランプを使う電圧モード
または平均電流モード アプリケーションには、最大信
号レベルが高い
MCP1630V を使います (2.7 V typical)。
PWM の動作は MCP1630 と同じです。
4.4
エラーアンプ / コンパレータの電流
制限機能
内部増幅器を使ってエラー出力信号を生成します。こ
のエラー出力信号のレベルは、外部
V
REF入力と、
FB
ピンにフィードバックされる電源出力によって決まり
ます。エラーアンプ出力はレールツーレールであり、
正確に
2.7 V でクランプされます。エラーアンプの出
力は
1/3 に分圧され (MCP1630 のみ )、高速コンパレー
タの反転入力に接続されます。エラーアンプの最大出
力は
2.7 V であるため、高速コンパレータの反転ピン
への最大入力電圧は
0.9 V です。これにより、スイッ
チング電源のピーク電流制限が設定されます。
MCP1630V でも、エラーアンプ出力の最大電圧は 2.7 V
です。しかし、抵抗分圧器を備えないため、高速コン
パレータの反転入力
(CS) での最大入力信号レベルは
2.7 V のままです。
出力負荷の電流要求が増加するにつれ、エラーアンプ
の出力電圧が高くなり、高速コンパレータの反転入力
ピンでの電圧も上昇します。最終的にエラーアンプの
出力はクランプ電圧
(2.7 V) によって制限されるため、
高速コンパレータの入力は
0.9 V 以下に制限されます
(MCP1630 のみ )。電流要求の増加によって FB 入力が
低下し続けた場合でも、反転入力の電圧は
0.9 V 以下
に制限されます。反転入力の電圧を
0.9 V 以下に制限
する事により、電流検出入力
(CS) が 0.9 V 以下に制限
され、結果として電源の出力電流が制限されます。
電圧モード制御の場合、入力電圧が低下するにつれて
エ ラ ー ア ン プ 出 力 は 増 加 し ま す。こ の 場 合、
MCP1630V の CS 入力では、インダクタでの検出電流
のかわりに電圧ランプを使います。
MCP1630V は内部
エラーアンプ出力を
1/3 に分圧する抵抗分圧器を備え
ないため、入力の最大信号レベルは
2.7 V (typical) ま
で増加します。
4.5
0% デューティ サイクル動作
FB ピンの電圧が V
REFピンよりも高く保持されている
( エラーアンプ出力が負の ) 場合、V
EXT出力のデュー
ティサイクルを
0% まで下げる事ができます。これは、
エラーアンプのレールツーレール出力能力と、高速コ
ンパレータのオフセット電圧により実現します。エ
ラーアンプの最小出力電圧
(1/3 に分圧後 ) は、高速コ
ンパレータのオフセット電圧を下まわります。コン
バータの出力電圧が目標調整電圧よりも高い場合、
FB
入力電圧は
V
REF入力電圧より高くなり、エラーアン
プはボトムレール
(GND) へプルされます。この低電圧
は、
2R と 1R によって 1/3 に分圧されてから (MCP1630
のみ
)、高速コンパレータの入力に接続されます。こ
の電圧は十分に低く、コンパレータのトリガリングは
発生しないため、
V
EXTで狭幅パルスを生成できます。
4.6
低電圧ロックアウト (UVLO)
入力電圧
(V
IN) が UVLO しきい値よりも低下すると、
V
EXTは
LOW 状態に保持されます。これにより、電圧
レベルが
MCP1630/V の動作に十分ではない場合に、
メイン電源スイッチが
OFF 状態に保持されます。
UVLO しきい値にはヒステリシスが設けられており、
電圧が
UVLO しきい値＋ヒステリシスを超えない限
り、UVLO は解除されません。ヒステリシスの代表値
は
75 mV です。通常、MCP1630 は、V
INでの入力電
圧が
3.0 ～ 3.1 V の範囲に入るまで動作を開始しませ
ん。
4.7
過熱保護
V
EXT出力と
V
INまたは
GND 間の短絡を保護するため
に、接合部温度がサーマル
シャットダウンしきい値を
超えると、
MCP1630/V の V
EXT出力はハイインピーダ
ンスになります。過熱状態中に一定のプルダウンを確
保するために、100 kΩ の内部プルダウン抵抗を V
EXTとグランドの間に接続しています。この保護のしきい
値は
150 ℃ (typical) に設定されており、ヒステリシス
は
18 ℃です。
OSC IN S COMP Q
MCP1630 高速 PWM のタイミング図
CS R VDRIVE VEXTR
S
Q
Q
EA
+
–
V
REFFB
Comp
+
–
CS
OSC IN
V
INCOMP
GND
V
EXT2R
R
V
IN2.7V Clamp
Overtemperature
UVLO
100kΩ
0.1µA
0.1µA
V
INV
INLatch Truth Table
S
R
Q
0
0
Qn
0
1
1
1
0
0
1
1
1
Note:
過熱時に
V
EXTドライバはハイインピーダンスになります。
Note
OSC IN S COMP Q
MCP1630V 高速 PWM のタイミング図
CS R VDRIVE VEXTR
S
Q
Q
EA
+
–
V
REFFB
Comp
+
–
CS
OSC IN
V
INCOMP
GND
V
EXTV
IN2.7V Clamp
Overtemperature
UVLO
100kΩ
0.1µA
0.1µA
V
INV
INLatch Truth Table
S
R
Q
0
0
Qn
0
1
1
1
0
0
1
1
1
Note
V
DRIVE5.0
アプリケーション回路
5.1
代表的なアプリケーション
MCP1630/V 高速 PWM は、マイクロコントローラと
組み合わせる事により、さまざまな回路トポロジや電
力変換アプリケーションに適用できます。このため多
出力、多相出力、可変出力、温度監視機能、校正機能
を必要とするアプリケーション向けに、インテリジェ
ントでコスト効率の高い電源システムを開発できま
す。
5.2
NiMH バッテリ充電アプリケーション
代表的な
NiMH バッテリ充電アプリケーション回路を
本書の「代表的アプリケーション回路 – MCP1630」に
記載しています。この回路では、
SEPIC (Single-Ended
Primary Inductive Converter) を使って、直列接続の
バッテリに一定の充電電流を供給します。MCP1630
を使ってバッテリ電流検出抵抗に流れる電流を監視し
適正なパルス幅を生成する事により、充電電流を調整
しています。
PIC16F818 マイクロコントローラは、バッテリ電圧を
監視して充電電流の供給を適切に停止します。マイク
ロコントローラによる設定の自由度と
MCP1630 の柔
軟性を活かす事により、トリクル充電、急速充電、過
電圧保護等の機能をシステムに追加できます。
5.3
双方向電力コンバータ
双方向リチウムイオン充電
/ 降圧型レギュレータの
回 路 を 本 書 の「代 表 的 ア プ リ ケ ー シ ョ ン 回 路 –
MCP1630V」に記載しています。これは、
MCP1630V
を使った同期式双方向電力コンバータの回路例です。
このアプリケーションでは、
AC-DC 入力電源が供給さ
れている時に、双方向電力コンバータを使って入力電
圧を昇圧する事により、直列に接続した
4 本のリチウ
ムイオン
バッテリを充電します。AC-DC 電源が供給
されなくなると、双方向電力コンバータはバッテリ電
圧を降圧して、システムの
DC バスに電力を供給しま
す。このような方法により、1 つの電力変換回路で、
リチウムイオン バッテリ (4 本の直列 ) を充電すると共
に、バッテリ電圧を必要な電圧まで効率的に降圧する
事ができます。
5.4
多出力コンバータ
MCP1630 デバイスを追加する事により、1 つの MCU
を使って複数の出力を持つコンバータを開発できま
す。
2 出力コンバータが必要な場合、MCU は位相が
180° 異なる 2 つの PWM 出力を供給できます。これは
ソースへの入力リップル電流を低減し、ビート周波集
を除去します。
6.0
パッケージ情報
6.1
パッケージのマーキング情報
8 ピン MSOP
例
:
XXXXX
YWWNNN
1630
E
522256
例
:
1630V
E
522256
凡例 :
XX...X
お客様固有情報
Y
年コード
( 西暦の下 1 桁 )
YY
年コード
( 西暦の下 2 桁 )
WW
週コード
(1 月の第 1 週を「01」とする )
NNN
英数字のトレーサビリティ
コード
つや消し錫
(Sn) の使用を示す鉛フリー JEDEC マーク
*
このパッケージは鉛フリーです。鉛フリー
JEDC マーク ( )
は外箱に表記しています。
3e
3e
8 ピン DFN (2mm x 3mm)
例
:
XXX
YWW
NN
ABC
522
25
DFN のサンプルについては、弊社または代理店に問い合わせください。
8 ピン プラスチック マイクロスモール アウトライン パッケージ (MS) (MSOP)
D A A1 L c (F) α A2 E1 E p B n 1 2 φ βDimensions D and E1 do not include mold flash or protrusions. Mold flash or protrusions shall not .037 REF
F Footprint (Reference)
exceed .010" (0.254mm) per side. Notes:
Drawing No. C04-111
*Controlling Parameter Mold Draft Angle Top Mold Draft Angle Bottom Foot Angle Lead Width Lead Thickness β α c B φ .003 .009 .006 .012 Dimension Limits Overall Height
Molded Package Thickness
Molded Package Width Overall Length Foot Length Standoff Overall Width Number of Pins Pitch A L E1 D A1 E A2 .016 .024 .118 BSC .118 BSC .000 .030 .193 TYP. .033 MIN p n Units .026 BSC NOM 8 INCHES 0.95 REF -.009 .016 0.08 0.22 0° 0.23 0.40 8° MILLIMETERS* 0.65 BSC 0.85 3.00 BSC 3.00 BSC 0.60 4.90 BSC .043 .031 .037 .006 0.40 0.00 0.75 MIN MAX NOM 1.10 0.80 0.15 0.95 MAX 8 - -15° 5° -15° 5°
-JEDEC Equivalent: MO-187
0° - 8° 5° 5° -15° 15° --
-8 ピン プラスチック デュアルフラット、リードレス パッケージ (MC) 2x3x0.9 mm ボディ
(DFN) – Saw Singulated
L E2 A3 A1 A TOP VIEW D E EXPOSED PAD METAL D2 BOTTOM VIEW 2 1 b p n (NOTE 1) EXPOSED TIE BAR PIN 1 (NOTE 2) ID INDEX AREA ピン1 のビジュアル インデックスの場所にはばらつきがありますが、必ず斜線部分内にあります。 パッケージの端部には1 つまたは複数の露出タイバーがあります。 .031 .000 .055 .047 .008 .012 A3 コンタクト厚 露出パッド長 露出パッド幅 全長 全幅 コンタクト幅 コンタクト長 (Note 3) (Note 3) b L E2 D2 E D ピン数 ピッチ 全高 スタンドオフ 寸法 単位 p A1 A n MIN 0.20 REF. .008 REF. .010 .016 .059 .079 BSC .118 BSC .065 .012 .061 .020 .067 1.50 1.65 2.00 BSC 3.00 BSC 0.25 0.40 0.20 0.30 1.20 1.39 0.30 0.50 1.55 1.70 MIN .020 BSC .001 .035 NOM インチ 8 .039 .002 MAX 0.90 mm* 0.50 BSC 0.02 0.00 0.80 NOM 0.05 1.00 MAX 8 2.REF: 参考寸法、通常は公差を含まない、情報としてのみ提示される値 1.BSC: 基本寸法、理論的に正確な値、公差なしで表示 露出パッドは、ダイに取り付けられたパドルのサイズによって異なります。Drawing No. C04-123, Revised 05-05-05
* 管理値 ASME Y14.5M 参照 ASME Y14.5M 参照 JEDEC に等価 : M0-229 Notes:
DFN のサンプルについては、弊社または代理店に問い合わせください。
APPENDIX A:
改訂履歴
リビジョン B (20012 年 9 月 )
変更内容
1.
MCP1630V デバイスの情報を本書全体に追加
2.
DFN パッケージの情報を本書全体に追加
3. 「補遺 A: 改訂履歴」を追加
リビジョン A (2004 年 6 月 )
• 本書の初版
製品識別システム
ご注文または製品の価格や納期につきましては、弊社または各地の営業所までお問い合わせください。 デバイス: MCP1630: 高速、マイクロコントローラ対応、PWM MCP1630T: 高速、マイクロコントローラ対応、PWM ( テーブ & リール ) 温度レンジ: E = -40 ～ +125 ℃ パッケージ: MC *= Dual Flat、リードレス (2x3mm ボディ )、8 ピン MS = Plastic MSOP、8 ピン DFN のサンプルについては、弊社または代理店に問い合 わせください。 製品番号 X /XX パッケージ 温度 レンジ デバイス 例 : a) MCP1630-E/MS: 拡張温度レンジ、 8 ピン MSOP パッケージ b) MCP1630T-E/MS: テープ & リール 拡張温度レンジ、 8 ピン MSOP パッケージ c) MCP1630-E/MC: 拡張温度レンジ、 8 ピン DFN パッケージ a) MCP1630V-E/MS: 拡張温度レンジ、 8 ピン MSOP パッケージ b) MCP1630VT-E/MS: テープ & リール 拡張温度レンジ、 8 ピン MSOP パッケージ c) MCP1630V-E/MC: 拡張温度レンジ、 8 ピン DFN パッケージ本書に記載されているデバイス アプリケーション等に関する 情報は、ユーザの便宜のためにのみ提供されているものであ り、更新によって無効とされる事があります。お客様のアプ リケーションが仕様を満たす事を保証する責任は、お客様に あります。マイクロチップ社は、明示的、暗黙的、書面、口 頭、法定のいずれであるかを問わず、本書に記載されている 情報に関して、状態、品質、性能、商品性、特定目的への適 合性をはじめとする、いかなる類の表明も保証も行いません。 マイクロチップ社は、本書の情報およびその使用に起因する 一切の責任を否認します。マイクロチップ社の明示的な書面 による承認なしに、生命維持装置あるいは生命安全用途にマ イクロチップ社の製品を使用する事は全て購入者のリスクと し、また購入者はこれによって発生したあらゆる損害、クレー ム、訴訟、費用に関して、マイクロチップ社は擁護され、免 責され、損害をうけない事に同意するものとします。暗黙的 あるいは明示的を問わず、マイクロチップ社が知的財産権を 保有しているライセンスは一切譲渡されません。 商標 マイクロチップ社の名称と Microchip ロゴ、dsPIC、KEELOQ、 KEELOQロゴ、MPLAB、PIC、PICmicro、PICSTART、rfPIC、 UNI/O は、米国およびその他の国におけるマイクロチップ・ テクノロジー社の登録商標です。
FilterLab、Hampshire、HI-TECH C、Linear Active Thermistor、 MXDEV、MXLAB、SEEVAL、Embedded Control Solutions Company は、米国におけるマイクロチップ・テクノロジー 社の登録商標です。
Analog-for-the-Digital Age,Application Maestro、BodyCom、 chipKIT、chipKIT logo、CodeGuard、dsPICDEM、 d s P I C D E M . n e t 、d s P I C w o r k s 、d s S P E A K 、E C A N 、 ECONOMONITOR、FanSense、HI-TIDE、In-Circuit Serial Programming、ICSP、Mindi、MiWi、MPASM、MPLAB Certifiedr ロ ゴ、MPLIB、MPLINK、mTouch、Omniscient Code Generation、PICC、PICC-18、PICDEM、PICDEM.net、PICkit、 PICtail、REAL ICE、rfLAB、Select Mode、Total Endurance、 TSHARC、UniWinDriver、WiperLock、ZENA は、米国およ びその他の国におけるマイクロチップ・テクノロジー社の登 録商標です。 SQTP は、米国におけるマイクロチップ・テクノロジー社の サービスマークです。 その他、本書に記載されている商標は各社に帰属します。 ©2012, Microchip Technology Incorporated, Printed in the U.S.A., All Rights Reserved.
ISBN: 978-1-62076-331-5 在市場に流通している同種製品の中でも最も高度であると考えています。 • しかし、コード保護機能を解除するための不正かつ違法な方法が存在する事もまた事実です。弊社の理解ではこうした手法は、 マイクロチップ社データシートにある動作仕様書以外の方法でマイクロチップ社製品を使用する事になります。このような行 為は知的所有権の侵害に該当する可能性が非常に高いと言えます。 • マイクロチップ社は、コードの保全性に懸念を抱くお客様と連携し、対応策に取り組んでいきます。 • マイクロチップ社を含む全ての半導体メーカーで、自社のコードのセキュリティを完全に保証できる企業はありません。コー ド保護機能とは、マイクロチップ社が製品を「解読不能」として保証するものではありません。 コード保護機能は常に進歩しています。マイクロチップ社では、常に製品のコード保護機能の改善に取り組んでいます。マイクロ チップ社のコード保護機能の侵害は、デジタル ミレニアム著作権法に違反します。そのような行為によってソフトウェアまたはそ の他の著作物に不正なアクセスを受けた場合は、デジタル ミレニアム著作権法の定めるところにより損害賠償訴訟を起こす権利が あります。 マイクロチップ社では、Chandler および Tempe ( アリゾナ州 )、 Gresham ( オレゴン州 ) の本部、設計部およびウェハー製造工場そし
