LTC ThinSOTパッケージの2.25MHz、800mA同期整流式降圧レギュレータ

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1

LTC3560

3560fa 図1a_．_{高効率降圧コンバータ} _図1b_．_{効率と負荷電流} VIN CIN 10µF CER VIN 2.7V TO 5.5V LTC3560 RUN SYNC/MODE 2.2µH 10pF 806k 255k 3405A F01a SW VFB GND COUT 10µF CER VOUT 2.5V

LOAD CURRENT (mA) 30 EFFICIENCY (%) POWER LOSS (W) 90 100 20 10 80 50 70 60 40 0.1 10 100 1000 3560 F01b 0 1 0.001 0.1 0.01 0.0001 1 VIN = 3.6V VIN = 4.2V VIN = 5.5V

ThinSOT

_{パッケージの}

2.25MHz

_{、800mA同期整流式}

降圧レギュレータ

特長

■ 高効率：最大95% ■ 低い出力リップル（<20mV_P-P）：Burst Mode®動作： IQ＝16μA ■ 入力電圧範囲：2.5V∼5.5V ■ 2.25MHzの固定周波数動作 ■ 外部クロックに同期可能 ■ ショットキー・ダイオードが不要 ■ セラミック・コンデンサで安定 ■ 低損失動作：100%デューティ・サイクル ■ 0.6Vリファレンスにより低出力電圧が可能 ■ シャットダウン･モードの消費電流：<1μA ■ 出力電圧精度：±2% ■ 電流モード動作により優れた入力過渡応答と負荷過渡応答を実現 ■ 過温度保護機能 ■ 高さの低い（1mm）ThinSOTTMパッケージ

アプリケーション

■ 携帯電話 ■ ワイヤレス・モデムおよびDSLモデム ■ デジタル・スチール・カメラ ■ メディアプレーヤ ■ 携帯用計測器

概要

LTC®3560は、固定周波数電流モード･アーキテクチャを採用した高効率モノリシック同期整流式降圧レギュレータです。動作時の消費電流はわずか16μA、シャットダウン時には1μA以下に減少します。入力電圧範囲は2.5V∼ 5.5Vなので、1セル･リチウムイオン/リチウムポリマー･バッテリ駆動アプリケーションに最適です。100%デューティ・サイクルにより低損失動作が可能なので、携帯システムのバッテリ寿命を延ばします。スイッチング周波数は2.25MHzに内部で設定されているので、小型の表面実装インダクタやコンデンサを使用可能です。また、LTC3560は1MHz∼3MHzの範囲で外部同期可能なので、ノイズに敏感なアプリケーションに対応できます。同期中またはSYNC/MODEピンが H になっているときはBurst Mode動作が禁止されるので、低周波リップルがオーディオ回路に干渉するのを防止できます。内部同期スイッチによって効率が向上し、外付けのショットキー・ダイオードが不要です。0.6Vの帰還リファレンス電圧を使用して、低出力電圧を容易にサポートします。LTC3560は高さの低い（1mm）ThinSOTパッケージで供給されます。、LT、LTC、LTMおよびBurst Modeはリニアテクノロジー社の登録商標です。 ThinSOTはリニアテクノロジー社の商標です。他のすべての商標はそれぞれの所有者に所有権があります。 6580258、5481178、5994885、6304066、6498466、6611131を含む米国特許により保護されています。

標準的応用例

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2

LTC3560

3560fa

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

IVFB Feedback Current ● ±30 nA

IPK Peak Inductor Current VIN = 3V, VFB = 0.5V, Duty Cycle < 35% 1.0 1.5 2.0 A

VFB Regulated Feedback Voltage (Note 4) ● 0.588 0.6 0.612 V

∆VFB Reference Voltage Line Regulation VIN = 2.5V to 5.5V (Note 4) ● 0.04 0.4 %/V

VLOADREG Output Voltage Load Regulation 0.5 %

VIN Input Voltage Range ● 2.5 5.5 V

IS Input DC Bias Current (Note 5)

　Pulse Skipping Mode VFB = 0.63V, Mode = High, ILOAD = 0A 200 300 μA

　Burst Mode® Operation VFB = 0.63V, Mode = Low, ILOAD = 0A 16 30 μA

　Shutdown VRUN = 0V, VIN = 5.5V 0.1 1 μA

fOSC Oscillator Frequency VFB = 0.6V ● 1.8 2.25 2.7 MHz

fSYNC SYNC Frequency Range ● 1 3 MHz

RPFET RDS(ON) of P-Channel FET ISW = 100mA 0.23 0.35 Ω

RNFET RDS(ON) of N-Channel FET ISW = –100mA 0.21 0.35 Ω

ILSW SW Leakage VRUN = 0V, VSW = 0V or 5.5V, VIN = 5.5V ±0.01 ±1 μA

VRUN RUN Threshold ● 0.3 1 1.5 V

IRUN RUN Leakage Current ● ±0.01 ±1 μA

VSYNC/MODE SYNC/MODE Threshold ● 0.3 1.0 1.5 V

ISYNC/MODE SYNC/MODE Leakage Current ● ±0.01 ±1 μA

tSOFTSTART Soft-Start Time VFB from 10% to 90% Full Scale 0.6 0.9 1.2 ms

絶対最大定格

(Note 1) 入力電源電圧... −0.3V～6V SYNC/MODE、RUN、VFBの電圧 ...−0.3V～VIN SW電圧 (DC) ...−0.3V～(VIN＋0.3V) Pチャネル・スイッチのソース電流 (DC) (Note 6) ... 1.2A Nチャネル・スイッチのソース電流 (DC) (Note 6) ... 1.2A ピークSWシンクおよびソース電流 (Note 6) ... 2.1A 動作温度範囲 (Note 2) ...−40℃～85℃ 接合部温度 (Note 3、7) ...125℃ 保存温度範囲...−65℃～150℃ リード温度 (半田付け、10秒) ...300℃

ピン配置

電気的特性

●は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外は_T_A＝₂₅℃での値。 注記がない限り、VIN = 3.6V。 RUN 1 GND 2 SW 3 6 SYNC/MODE 5 VFB 4 VIN TOP VIEW S6 PACKAGE 6-LEAD PLASTIC TSOT-23 TJMAX = 125°C, θJA = 250°C/W

発注情報

鉛フリー仕様 テープアンドリール 製品マーキング パッケージ 温度範囲

LTC3560ES6#PBF LTC3560ES6#TRPBF LTCFY 6-Lead Plastic TSOT-23 –40°C to 85°C

さらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。非標準の鉛ベース仕様の製品の詳細については、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。鉛フリー仕様の製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/をご覧ください。テープアンドリールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/ をご覧ください。

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LTC3560

3560fa 効率と入力電圧 INPUT VOLTAGE (V) 2.5 50 EFFICIENCY (%) 60 70 80 3 3.5 4 4.5 3560 G01 5 90 100 55 65 75 85 95 5.5 IOUT = 100mA IOUT = 0.1mA VOUT = 1.8V IOUT = 1mA IOUT = 900mA IOUT = 10mA

OUTPUT CURRENT (mA) 30 EFFICIENCY (%) 90 100 20 10 80 50 70 60 40 0.1 10 100 1000 3560 G02 0 1 VIN = 2.7V VIN = 3.6V VIN = 4.2V VIN = 5.5V VOUT = 1.8V

OUTPUT CURRENT (mA) 30 EFFICIENCY (%) 90 100 20 10 80 50 70 60 40 0.1 10 100 1000 3560 G03 0 1 VIN = 2.7V VIN = 3.6V VIN = 4.2V VOUT = 1.3V

OUTPUT CURRENT (mA) 30 EFFICIENCY (%) 90 100 20 10 80 50 70 60 40 0.1 10 100 1000 3560 G04 0 1 VIN = 4.2V VIN = 3.6V VOUT = 1.8V

Burst Mode OPERATION

PULSE SKIP MODE

TEMPERATURE (°C) –50 REFERENCE VOLTAGE (V) 0.605 0.610 0.615 25 75 3560 G05 0.600 0.595 –25 0 50 100 125 0.590 0.585 VIN = 3.6V OUTPUT CURRENT (mA)

30 EFFICIENCY (%) 90 100 20 10 80 50 70 60 40 0.1 10 100 1000 3560 G24 0 1 VIN = 3.6V VIN = 4.2V VIN = 5.5V VOUT = 3.3V 効率と出力電流

電気的特性

Note 1：絶対最大定格に記載された値を超すストレスはデバイスに永続的損傷を与える 可能性がある。長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、デバイスの信頼性と寿命に悪影響を与える可能性がある。 Note 2： LTC3560Eは0℃～85℃の温度範囲で性能仕様に適合することが保証されている。 −40℃～85℃の動作温度範囲での仕様は設計、特性評価および統計学的なプロセス・コントロールとの相関で確認されている。 Note 3： TJは周囲温度TAおよび電力損失PDから次式に従って計算される。 LTC3560： TJ = TA＋(PD)(250℃/W) Note 4： LTC3560はVFBを誤差アンプの出力に接続する独自のテスト・モードでテストされる。 Note 5：スイッチング周波数で供給されるゲート電荷により動作時消費電流が増える。 Note 6：長期電流密度制限によって保証されている。 Note 7：このデバイスには短時間の過負荷状態の間デバイスを保護するための過温度保 護機能が備わっている。過温度保護機能がアクティブなとき接合部温度は125℃を超える。規定された最高動作接合部温度を超えた動作が継続すると、デバイスの信頼性を損なうおそれがある。

標準的性能特性

（抵抗分割器の抵抗値以外は図1a_から） 効率と出力電流 効率と出力電流 効率と出力電流 リファレンス電圧と温度

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LTC3560

3560fa 動作時消費電流 発振器周波数と電源電圧 INPUT VOLTAGE (V) 2 1.8 OSCILLATOR FREQUENCY (MHz) 1.9 2.0 2.1 2.2 3 4 5 6 3560 G07 2.3 2.4 2.5 3.5 4.5 5.5

LOAD CURRENT (mA) 0 1.78 OUTPUT VOLTAGE (V) 1.79 1.80 1.81 1.82 1.84 200 400 600 800 3560 G08 1000 1200 1.83 VIN = 3.6V

PULSE SKIP MODE

INPUT VOLTAGE (V) 0 RDS(0N) (Ω ) 0.30 0.35 0.40 3 5 3560 G10 0.25 0.20 1 2 4 6 7 0.15 0.10 MAIN SWITCH SYNCHRONOUS SWITCH TEMPERATURE (°C) –50 RDS(ON) (Ω ) 0.35 25 3560 G09 0.20 0.10 –25 0 50 0.05 0 0.40 0.30 0.25 0.15 75 100 125 SYNCHRONOUS SWITCH MAIN SWITCH VIN = 2.7V VIN = 3.6V VIN = 4.2V INPUT VOLTAGE (V) 2 0

DYNAMIC SUPPLY CURRENT

(µ A) 50 100 150 200 3 4 5 6 3560 G12 250 300 2.5 3.5 4.5 5.5 VOUT = 1.2V ILOAD = 0A

PULSE SKIPPING MODE

TEMPERATURE (°C) –50

DYNAMIC SUPPLY CURRENT

(µ A) 200 250 300 25 75 3560 G11 150 100 –25 0 50 100 125 50 0 VIN = 3.6V VOUT = 1.2V ILOAD = 0A

PULSE SKIPPING MODE

TEMPERATURE (°C) –50 80 100 140 25 75 3560 G13 60 40 –25 0 50 100 125 20 0 120

SWITCH LEAKAGE (nA) _SYNCHRONOUS

SWITCH MAIN SWITCH

INPUT VOLTAGE (V) 0

0

SWITCH LEAKAGE (pA)

200 400 600 1 2 3 4 3560 G14 5 800 1000 100 300 500 700 900 6 SYNCHRONOUS SWITCH MAIN SWITCH RUN = 0V 発振器周波数と温度 TEMPERATURE (°C) –50 2.00 OSCILLATOR FREQUENCY (MHz) 2.05 2.15 2.20 2.25 2.50 2.35 0 50 75 3560 G06 2.10 2.40 2.45 2.30 –25 25 100 125 VIN = 3.6V

標準的性能特性

（抵抗分割器の抵抗値以外は図1a_から） 出力電圧と負荷電流 動作時消費電流と温度 スイッチのリーク電流と温度 スイッチのリーク電流と入力電圧 RDS(ON)と温度 RDS(ON)と入力電圧

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LTC3560

3560fa 負荷ステップ 負荷ステップ 負荷ステップ パルス・スキップ・モードの動作 シャットダウンからの起動 負荷ステップ Burst Mode_動作 SW 2V/DIV VOUT 20mV/DIV AC COUPLED IL 200mA/DIV 2µs/DIV 3560 G15 VIN = 3.6V VOUT = 1.8V ILOAD = 25mA SW 2V/DIV VOUT 20mV/DIV AC COUPLED IL 200mA/DIV 500ns/DIV 3560 G16 VIN = 3.6V VOUT = 1.8V ILOAD = 25mA RUN 2V/DIV VOUT 1V/DIV IL 500mA/DIV 500µs/DIV 3560 G17 VIN = 3.6V VOUT = 1.8V ILOAD = 800mA VOUT 200mV/DIV AC COUPLED IL 1A/DIV ILOAD 1A/DIV 20µs/DIV 3560 G18 VIN = 3.6V VOUT = 1.8V ILOAD = 0A TO 800mA PULSE SKIPPING MODE

VOUT 200mV/DIV AC COUPLED IL 1A/DIV ILOAD 1A/DIV 20µs/DIV 3560 G19 VIN = 3.6V VOUT = 1.8V

ILOAD = 50mA TO 800mA PULSE SKIPPING MODE

負荷ステップ 負荷ステップ VOUT 200mV/DIV AC COUPLED IL 1A/DIV ILOAD 1A/DIV 20µs/DIV 3560 G21 VIN = 3.6V VOUT = 1.8V ILOAD = 0A TO 800mA Burst Mode OPERATION

ILOAD = 50mA TO 800mA Burst Mode OPERATION

標準的性能特性

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LTC3560

3560fa + – + – + – EA + – IRCMP + – ICOMP 5 1 RUN OSC SLOPE COMP OSC FREQ SHIFT 0.6V 0.6V REF SHUTDOWN 0.4V 0.65V SLEEP VIN VFB 6 SYNC/MODE EN BURST VIN S R

RS LATCH SWITCHING_LOGIC AND BLANKING CIRCUIT ANTI- SHOOT-THRU Q Q 5Ω 4 SW 3 GND 3560 BD 2

ピン機能

RUN_（ピン1_）_{：実行制御入力。このピンを1.5Vより上に強制} すると、デバイスがイネーブルされます。このピンを0.3V より下に強制すると、デバイスがシャットダウンします。シャットダウン時にはすべての機能がディスエーブルされ、消費電流は1μA以下になります。RUNはフロート状態のままにしないでください。 GND_（ピン2_）_{：グランド・ピン。} SW_（ピン3_{）：インダクタへのスイッチ・ノードの接続ピ} ン。このピンは内部のメイン・パワーMOSFETスイッチと同期パワーMOSFETスイッチのドレインに接続されています。 VIN（ピン4）：主電源ピン。10μF以上のセラミック・コンデ ンサを使ってGND（ピン2）にデカップリングする必要があります。 VFB（ピン5）：帰還ピン。出力に接続された外部抵抗分割器 からの帰還電圧を受け取ります。 SYNC/MODE（ピン6）：外部クロック同期とモード選択の 入力。外部クロックに同期させるには、周波数が1MHz∼ 3MHzのクロックを与えます。パルス・スキップ・モードを選択するには、VINに接続します。このピンをグランドに接続すると、Burst Mode動作が選択されます。このピンはフロート状態のままにしないでください。

機能図

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LTC3560

3560fa

動作

（機能図を参照） 主制御ループ LTC3560は固定周波数の電流モード降圧アーキテクチャを使用しています。メイン（PチャネルMOSFET）スイッチと同期（NチャネルMOSFET）スイッチの両方が内蔵されています。通常動作時は、サイクルごとに発振器がRS ラッチをセットすると内部のトップ・パワーMOSFETがオンし、電流コンパレータ（ICOMP）がRSラッチをリセットするとオフします。ICOMPがRSラッチをリセットするピーク・インダクタ電流は、誤差アンプEAの出力によって制御されます。ピン機能のところで説明したとおり、 EAはVFBピンを通して外部抵抗分割器から出力帰還電圧を受け取ることができます。負荷電流が増加すると、 0.6Vリファレンスに対して帰還電圧がわずかに減少し、それによって平均インダクタ電流が新しい負荷電流に等しくなるまでEAアンプの出力電圧が上昇します。トップ MOSFETがオフしている間、ボトムMOSFETは、（電流反転コンパレータIRCMPで示されるように）インダクタ電流が逆流し始めるまで、または次のクロック・サイクルが始まるまでオンします。 RUNを接地すると、メイン制御ループがシャットダウンし、内部ソフトスタートがリセットされます。RUNを"H" に引き上げて主制御ループを再度イネーブルすると、内部ソフトスタートが起動し、約0.9msかけて出力電圧がゆっくりランプし、安定化状態に達します。 Burst Mode動作 LTC3560はBurst Mode動作が可能で、この場合、内部パワーMOSFETは負荷需要に応じて間欠的に動作します。 Burst Mode動作をイネーブルするには単にSYNC/MODE ピンをGNDに接続します。Burst Mode動作をディスエーブルしてPWMパルス・スキップ・モードをイネーブルするには、SYNC/MODEピンをVINに接続するか、またはSYNC/MODEピンをロジック H にドライブします（VMODE >1.5V）。このモードでは、効率が軽負荷時に低くなりますが、出力負荷が100mAを超えるとBurst Mode動作と同等になります。パルス・スキップ・モードの利点は、出力リップルが低く、オーディオ回路への干渉が少ないことです。コンバータがBurst Mode動作のとき、インダクタのピーク電流は出力負荷に関係なく約150mAに設定されます。それぞれのバーストの発生は軽負荷時には数サイクル継続し、中負荷時には短いスリープ期間を挟んでほぼ連続的にサイクルが継続します。これらのバースト発生の合間では、パワーMOSFETと不要の回路がオフし、消費電流は16μAに減少します。このスリープ状態では、負荷電流は唯一出力コンデンサから供給されます。出力電圧が垂下するにつれ、EAアンプの出力がスリープ・スレッショルドを超えて上昇し、BURSTコンパレータをトリップしてトップMOSFETをオンします。この過程が負荷需要に依存した速度で繰り返されます。 周波数同期 外部ソースからLTC3560にクロックが与えられると、 Burst Mode動作は無効となり、LTC3560はPWMパルス・スキップ・モードで動作します。このモードでは、出力負荷が非常に軽いとき、電流コンパレータICOMPが数サイクルにわたってトリップしたままになり、メイン・スイッチを同じサイクル数だけオフ状態に強制することがあります。出力負荷をわずかに増加させると、固定周波数の PWM動作を再開することができます。このモードでは、オーディオ・ノイズと出力リップルが共に低くなり、RF 干渉が減り、低電流でも妥当な効率が達成されます。 ドロップアウト動作 入力電源電圧が出力電圧に向かって低下するにつれ、デューティ・サイクルが最大オン時間に向かって増加します。電源電圧がさらに低下すると、メイン・スイッチは 1サイクルを超えてオン状態に強制され、100%のデューティ・サイクルに達します。このときの出力電圧は、入力電圧からPチャネルMOSFETとインダクタの電圧降下を差し引いた電圧になります。注意すべき別の重要な細目は、低い入力電源電圧では、P チャネル・スイッチのRDS(ON)が増加することです（「標準的性能特性」を参照）。したがって、入力電圧が低く、100% のデューティ・サイクルでLTC3560が使用されるときの電力消費を計算する必要があります（「アプリケーション情報」のセクションの「熱に関する検討事項」を参照）。

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LTC3560

3560fa

表1．代表的表面実装インダクタ

MAX DC

MANUFACTURER PART NUMBER VALUE CURRENT DCR HEIGHT

Toko A960AW-1R2M-518LC 1.2μH 1.8A 46mΩ 1.8mm A960AW-2R3M-518LC 2.3μH 1.5A 63mΩ 1.8mm A997AS-3R3M-DB318L 3.3μH 1.2A 70mΩ 1.8mm Sumida CDRH2D11/HP-1R5 1.5μH 1.35A 64mΩ 1.2mm CDRH3D11/HP-1R5 1.5μH 2A 80mΩ 1.2mm CDRH2D18/HP-2R2 2.2μH 1.6A 48mΩ 2.0mm CDRH2D14-3R3 3.3μH 1.2A 100mΩ 1.55mm TDK VLF3010AT-1R5M1R2 1.5μH 1.2A 68mΩ 1.0mm VLF3010AT-2R2M1R0 2.2μH 1.0A 100mΩ 1.0mm Coilcraft D01608C-222 2.2μH 2.3A 70mΩ 3.0mm LP01704-222M 2.2μH 2.4A 120mΩ 1.0mm Cooper SD3112-2R2 2.2μH 1.1A 140mΩ 1.2mm EPCO B82470A1222M 2.2μH 1.6A 90mΩ 1.2mm

動作

（機能図を参照） スロープ補償とインダクタのピーク電流 スロープ補償により、高いデューティ・サイクルでの低調波発振が防止されるので、固定周波数アーキテクチャの安定性が得られます。これは、40%を超えるデューティ・サイクルのインダクタ電流信号に補償ランプを追加することにより内部的に実現されます。このため、一般に40% を超えるデューティ・サイクルでは最大インダクタ・ピーク電流が減少します。ただし、LTC3560には特許を取得した方式が使用されており、この補償ランプを相殺するので、すべてのデューティ・サイクルにわたって最大インダクタ・ピーク電流は影響を受けません。

アプリケーション情報

基本的なLTC3560の応用回路を図1に示します。外付け部品の選択は負荷条件に基づいておこない、Lの選択から始め、CINとCOUTに進みます。 インダクタの選択 大部分のアプリケーションでは、インダクタの値は1μH ∼3.3μHの範囲に収まります。その値は望みのリップル電流に基づいて選択します。インダクタの値が大きいとリップル電流が小さくなり、インダクタの値が小さいとリップル電流が大きくなります。式1に示されているように、VINやVOUTが高くても、リップル電流が増加します。リップル電流を設定するための妥当な出発点は∆IL = 320mA（800mAの40%）です。 ∆ =

_{( )( )}

 −   I f L V V V L OUT OUT IN 1 ₁ (1) インダクタのDC電流定格は、少なくとも最大負荷電流にリップル電流の半分を加算したものに等しくして、コアの飽和を防ぎます。したがって、定格960mA（800mA＋ 160mA）のインダクタはほとんどのアプリケーションで十分です。効率をよくするため、DC抵抗の低いインダクタを選択します。インダクタ値はBurst Mode動作にも影響を与えます。インダクタ電流のピークが約200mAに低下すると、低電流動作への移行が開始されます。インダクタ値を低くする

（∆ILを高くする）と、より小さい負荷電流でBurst Modeに

移行するので、低電流動作範囲の上側の部分での効率が低下する可能性があります。Burst Mode動作では、インダクタンス値が小さくなるとバースト周波数が上がります。 インダクタのコアの選択 コアの材質と形状が異なると、インダクタのサイズ/電流の関係および価格/電流の関係が変化します。フェライトやパーマロイを素材とするトロイド・コアやシールドされた壺型コアは小型で、エネルギー放射は大きくありませんが、類似の電気特性を有する鉄粉コアのインダクタより一般に高価です。

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LTC3560

3560fa

アプリケーション情報

使用するインダクタの種類の選択は、LTC3560の動作条件に依存するよりも、価格とサイズの条件や放射フィールド/EMIの条件に多くの場合依存します。LTC3560のアプリケーションで適切に動作する標準的表面実装インダクタをいくつか表1に示します。 CINとCOUTの選択 連続モードでは、トップMOSFETのソース電流は、デューティ・サイクルがVOUT/VINの方形波になります。大きな過渡電圧を防止するには、最大RMS電流に対応できるサイズの低ESR入力コンデンサを使用する必要があります。コンデンサの最大RMS電流は次式で与えられます。 CINに要求されるIRMS ≅ C I V V V V

IN OMAX OUT IN OUT

IN required IRMS≅

[

(

−

)

]

1 2/ この式はVIN＝2VOUTで最大値をとります。ここで、IRMS ＝IOUT/2です。大きく変化させてもそれほど状況が改善されないため、一般にはこの単純なワーストケース条件が設計に使用されます。コンデンサの製造元の定めるリップル電流定格は、多くの場合2000 時間の寿命時間に基づいて規定されています。このため、コンデンサをさらにディレーティングする、つまり要求条件よりも高い温度定格のコンデンサを選択することを推奨します。疑問点については必ず製造元に問い合わせてください。 COUTは必要な等価直列抵抗（ESR）に基づいて選択します。COUTのESRの条件を満たしさえすれば、一般にRMS 電流定格はIRIPPLE(P-P)の条件をはるかに上回ります。出力リップル∆VOUTは次式で決定されます。 ∆ ≅ ∆  +    V I ESR fC OUT L OUT 1 8 ここで、f＝動作周波数、COUT＝出力容量、∆IL＝インダクタのリップル電流です。ある固定された出力電圧に対して、∆ILは入力電圧に応じて増加するので、出力リップルは入力電圧が最大のとき最大になります。タンタル・コンデンサを使う場合、スイッチング電源に使用するためのサージ試験が実施されていることが不可欠です。表面実装型のAVX TPSシリーズは最適です。これらは低ESR用に特に製造され、テストされているので、一定の体積に対してESRが最小になります。他のコンデンサ・タイプとしては、三洋電機のPOSCAP、KemetのT510と T495のシリーズ、およびSpragueの593Dと595Dのシリーズがあります。その他の特長については製造元にお問い合わせください。 セラミックの入力コンデンサおよび出力コンデンサ の使用 値の大きな低価格セラミック・コンデンサが今では小さなケース・サイズで入手できるようになりました。これらはリップル電流定格と電圧定格が大きく、ESRが小さいので、スイッチング・レギュレータのアプリケーションに最適です。LTC3560の制御ループの安定動作は出力コンデンサのESRに依存しないので、自由にセラミック・コンデンサを使用して出力リップルを非常に低くし、回路サイズを小さくすることができます。ただし、入力と出力にセラミック・コンデンサを使うときは注意が必要です。セラミック・コンデンサを入力に使い、長いコード付きACアダプタで電力を供給すると、出力の負荷ステップによって入力VINにリンギングが誘起されることがあります。よくても、このリンギングが出力に結合して、ループの不安定性と誤認されることがあります。最悪の場合、長いコードを通して急に電流が突入すると、VINに電圧スパイクが生じ、デバイスを損傷するおそれがあります。入力と出力にセラミック・コンデンサを選択する場合は、 X5RまたはX7Rの誘電体のものを選択します。これらの誘電体はある特定の値とサイズに対してすべてのセラミックの中で温度特性と電圧特性が最も優れています。 出力電圧のプログラミング 出力電圧は次式にしたがって抵抗分割器によって設定されます。 V V R R OUT=0 6. _1+ 2₁_ (2) 図2に示されているように、外部抵抗分割器が出力に接続されているので、電圧のリモート・センスが可能です。

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LTC3560

3560fa 図2_．LTC3560_{の出力電圧の設定} VFB GND LTC3560 0.6V ≤ VOUT ≤ 5.5V R2 R1 3560 F02 図3_{．電力損失と負荷電流} LOAD CURRENT (mA) 0.1 0.0001 POWER LOST (W) 0.01 1 10 1 100 1000 3560 F03 0.001 0.1 VIN = 3.6V VIN = 4.2V VIN = 5.5V VOUT = 2.5V

アプリケーション情報

効率に関する検討事項 スイッチング・レギュレータの効率は「出力電力入力電力 100%」で表されます。個々の損失を解析して、効率を制限する要素がどれであり、また何が変化すれば最も効率が改善されるかを判断できる場合がよくあります。効率は次式で表すことができます。効率 = 100% − (L1 ＋ L2 ＋ L3 ＋ ...) ここで、L1、L2などは入力電力に対するパーセンテージで表した個々の損失です。回路内の電力を消費するすべての要素で損失が生じますが、LTC3560の回路の損失の大部分は2つの主な損失要因によって生じます。VINの消費電流による損失とI2R損失です。非常に低い負荷電流ではVINの消費電流による損失が効率の損失を支配するのに対して、中程度から高い負荷電流ではI2_{R損失が効率の損失を支配します。標準的な} 効率曲線では、非常に低い負荷電流での効率曲線は誤解を与えかねません。というのは、実際の電力損失は図3に示されているように大したことはないからです。 1. VINの消費電流は2つの要素からなります。電気的特性で与えられているDCバイアス電流および内部のメイン・スイッチと同期スイッチのゲート充電電流です。内部パワーMOSFETスイッチのゲート容量をスイッチングすると、ゲート充電電流が流れます。ゲートが"H"から"L"、そして再び H に切り替わるたびに、VINからグランドに微小電荷dQが移動します。したがって、dQ/dt はVINから流出する電流であり、一般にDCバイアス電流より大きくなります。連続モードでは、IGATECHG ＝ f(QT＋QB)です。ここで、QTとQBは内部のトップ・スイッチとボトム・スイッチのゲート電荷です。DCバイアス損失とゲート電荷損失は両方ともVINに比例するので、それらの影響は電源電圧が高くなると顕著になります。 2. I2R損失は内部スイッチの抵抗RSWと外部インダクタの抵抗RLから計算されます。連続モードでは、インダクタLを流れる平均出力電流は、メイン・スイッチと同期スイッチの間で細切れになります。したがって、 SWピンを見たときの直列抵抗は、次式のとおり、トップMOSFETとボトムMOSFETの両方のRDS(ON)およびデューティ・サイクル（DC）と相関関係があります。 RSW = (RDS(ON)TOP)(DC)＋(RDS(ON)BOT)(1−DC) トップMOSFETとボトムMOSFETの両方のRDS(ON)は、「標準的性能特性」の曲線から求めることができます。したがって、I2_{R損失を求めるには、単にR} SWをRLに加え、その結果に平均出力電流の2乗を掛けます。 CINやCOUTのESR消費損失やインダクタのコア損失などその他の損失は一般に全追加損失の2%以下に過ぎません。 熱に関する検討事項 ほとんどのアプリケーションで、LTC3560は効率が高いので発熱は大きくありません。しかし、周囲温度が高く、（ドロップアウトの場合のように）低い電源電圧、高いデューティ・サイクルでLTC3560が動作するアプリケーションでは、発熱がデバイスの最大接合部温度を超えることがあります。

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3560fa

アプリケーション情報

接合部温度が約150℃に達すると両方のパワー・スイッチがオフし、SWノードがハイインピーダンスになります。 LTC3560が最大接合部温度を超えないようにするには、熱に関する分析を行う必要があります。熱解析の目的は、消費される電力によってデバイスが接合部温度を超えるかどうかを判断することです。温度上昇は次式で与えられます。 TR = (PD)(θJA) ここで、PDはレギュレータによる電力損失で、θJAはダイの接合部から周囲温度への熱抵抗です。接合部温度TJは次式で与えられます。 TJ = TA + TR ここで、TAは周囲温度です。一例として、入力電圧が2.7V、負荷電流が800mA、周囲温度が70℃でドロップアウト状態のLTC3560について検討します。スイッチ抵抗の標準的性能特性のグラフから、P チャネル・スイッチのRDS(ON)は70℃で約0.31Ωです。したがって、デバイスによる電力損失は次のとおりです。 PD = ILOAD2 • RDS(ON) = 198mW SOT-23パッケージの場合、θJAは250℃/Wです。したがって、レギュレータの接合部温度は次のようになります。 TJ = 70℃＋(0.198)(250) = 120℃ これは最大接合部温度の125℃より低い値です。もっと高い電源電圧ではスイッチ抵抗（RDS(ON)）が減少するので、接合部温度はさらに低くなることに注意してください。 過渡応答のチェック レギュレータのループ応答は負荷過渡応答を見てチェックすることができます。スイッチング・レギュレータは負荷電流ステップに対して応答するのに数サイクルを要します。負荷ステップが生じると、VOUTは（∆ILOAD • ESR）に

等しい量だけ直ちにシフトします。ここで、ESRはCOUT

の等価直列抵抗です。∆ILOADによりCOUTの充電または放

電も始まるので、帰還誤差信号が発生します。すると、レギュレータ・ループが働いてVOUTを定常値に戻します。この回復期間にVOUTをモニタして、安定性に問題があることを示すオーバーシュートやリンギングがないかチェックすることができます。スイッチング制御ループ理論の詳細については、「アプリケーションノート76」を参照してください。次に、大容量の（>1μF）電源バイパス・コンデンサが接続されている負荷への接続によって、さらに大きな過渡が発生します。放電しきったバイパス・コンデンサが実質的にCOUTと並列接続状態になるため、VOUTが急速に降下します。負荷スイッチの抵抗が低く、しかもそのスイッチが高速でドライブされると、どんなレギュレータでもこの問題を防止するのに十分な電流を供給することはできません。唯一の解決策は、スイッチ・ドライブの立上り時間を制御して、負荷の立上り時間を約(25 • CLOAD)に制限することです。したがって、3.3Vに充電される10μFのコンデンサには250μs の立上り時間が必要で、充電電流は約 130mAに制限されます。 PCボードのレイアウトのチェックリスト PCボードをレイアウトするときは、以下のチェックリストを使用してLTC3560が正しく動作するようにします。これらの項目は図4と図5のレイアウト図にも示してあります。レイアウトでは以下の項目をチェックしてください。 1. GNDトレース、SWトレース、およびVINトレースで構成される電源トレースは、短く、真っ直ぐに、幅広くします。 2. VFBピンは帰還抵抗に直接接続されていますか。抵抗分割器R1/R2は、COUTの(＋)プレートとグランドの間に接続しなければなりません。 3. CINの(＋)プレートはVINにできるだけ近づけて接続されていますか。このコンデンサは内部パワーMOSFET にAC電流を供給します。 4. CINの()プレートとCOUTの()プレートはできるだけ近づけて接続します。 5. スイッチング・ノードSWは敏感なVFBノードから離します。 設計例 設計例として、LTC3560をリチウムイオン電池1個で駆動する携帯電話アプリケーションに使用すると仮定します。VINは最大4.2Vから約2.7Vの範囲で動作します。

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3560fa 図5．LTC3560の推奨レイアウト 図4_．LTC3560_{のレイアウト図} 25. ,4# '.$ 37 , 2 2 #&7$ 太線は高電流経路を示す 6). 6/54 n 39.#-/$% 6&" 6). #). #/54 LTC3560 GND 3560 F05 PIN 1 VOUT VIN VOUTへのビア SW VINへのビア GNDへのビア COUT CIN L1 R2 CFWD R1

アプリケーション情報

負荷電流条件は最大0.8Aですが、ほとんどの時間はスタンバイ・モードになっており、2mAしか必要としません。低負荷電流時と高負荷電流時の両方の効率が重要です。出力電圧は2.5Vです。この情報を使って、式(1)からLを計算することができます。 L f I V V V L OUT OUT IN =

_{( )}

∆

( )

 −   1 ₁ ₍₃₎

式(3)で、VOUT = 2.5V、VIN = 4.2V、ΔIL = 320mAおよびf = 2.25MHzを代入すると、次の値が得られます。 L V MHz mA V V H =_{2 25} 2 5₃₂₀ _1−2 5 _≅ µ 4 2 1 4 . . ( ) . . . このアプリケーションでは、1.5μHのインダクタで十分動作します。効率を上げるには、直列抵抗が0.2Ω以下の 960mA以上のインダクタを選択します。 CINにはRMS電流定格が全温度範囲で少なくとも0.4A

ILOAD(MAX)/2のものが必要で、COUTにはESRが0.1Ωより

小さなものが必要です。ほとんどの場合、セラミック・コンデンサはこの条件を満たします。帰還抵抗には、R1 = 309kを選択します。次に、式(2)からR2 を次のように計算することができます。 R ₂ V OUT R k を使います。 0 6 1 1 978 5 976k = _{ } −  _{ } = . . ; 完全な回路とその効率曲線を図6に示します。

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3560fa 図6a _図6b 図6c VIN CIN* 10µF CER VIN 2.7V TO 4.2V LTC3560 RUN SYNC/MODE 3 1.5µH** 10pF 976k 309k 3560 F06a 5 4 6 1 2 SW VFB GND COUT* 10µF CER VOUT 2.5V * TDK C2012X5R0J106M

**TDK VLF3010AT-1R5N1R2 OUTPUT CURRENT (mA)

30 EFFICIENCY (%) 90 100 20 10 80 50 70 60 40 0.1 10 100 1000 3560 F06b 0 1 VIN = 3.6V VIN = 4.2V VOUT = 2.5V Burst Mode OPERATION PULSE SKIPPING VOUT 200mV/DIV AC COUPLED IL 1A/DIV ILOAD 1A/DIV 20µs/DIV 3560 F06c VIN = 3.6V VOUT = 2.5V

VOUT 200mV/DIV AC COUPLED IL 1A/DIV ILOAD 1A/DIV 20µs/DIV 3560 F06d VIN = 3.6V VOUT = 2.5V

図6d

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3560fa 図7a _図7b 図7c _図7d VIN CIN* 10µF CER VIN 2.7V TO 4.2V LTC3560 RUN SYNC/MODE 3 1µH** 10pF 301k 301k 3560 F07a 5 4 6 3MHz CLK 1 2 SW VFB GND COUT* 10µF CER VOUT 1.2V *TDK C2012X5R0J106M

**MURATA LQH32CN1R0M33 LOAD CURRENT (mA)

1 40 EFFICIENCY (%) 50 60 70 80 10 100 1000 3560 F07b 30 20 10 0 90 100 VIN = 2.7V VIN = 3.6V VIN = 4.2V VOUT 100mV/DIV AC COUPLED IL 500mA/DIV ILOAD 500mA/DIV 20µs/DIV VIN = 3.6V VOUT = 1.2V

ILOAD = 300A TO 800mA

3560 F07c VOUT 100mV/DIV AC COUPLED IL 500mA/DIV ILOAD 500mA/DIV 20µs/DIV 3560 F07d VIN = 3.6V VOUT = 1.2V ILOAD = 0mA TO 500mA

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3560fa S6パッケージ 6_{ピン・プラスチック}TSOT-23 (Reference LTC DWG # 05-08-1636) 1.50 – 1.75 (NOTE 4) 2.80 BSC 0.30 – 0.45 6 PLCS (NOTE 3) DATUM ‘A’ 0.09 – 0.20 (NOTE 3) S6 TSOT-23 0302 2.90 BSC (NOTE 4) 0.95 BSC 1.90 BSC 0.80 – 0.90 1.00 MAX 0.01 – 0.10 0.20 BSC 0.30 – 0.50 REF PIN ONE ID NOTE:

1. DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS 2. DRAWING NOT TO SCALE

3. DIMENSIONS ARE INCLUSIVE OF PLATING

4. DIMENSIONS ARE EXCLUSIVE OF MOLD FLASH AND METAL BURR 5. MOLD FLASH SHALL NOT EXCEED 0.254mm

6. JEDEC PACKAGE REFERENCE IS MO-193 3.85 MAX

0.62

MAX 0.95REF

RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT PER IPC CALCULATOR

1.4 MIN 2.62 REF 1.22 REF

パッケージ寸法

IPC CALCULATORを使った推奨半田パッド・レイアウト注記： 1. 寸法はミリメートル 2. 図は実寸とは異なる 3. 寸法には半田を含む 4. 寸法にはモールドのバリやメタルのバリを含まない 5. モールドのバリは0.254mmを超えてはならない 6. JEDECパッケージ参照番号はMO-193 リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は一切負いません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料はあくまでも参考資料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。

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3560fa

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〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 03-5226-7291● FAX 03-5226-0268 ● www.linear-tech.co.jp

LTC ThinSOTパッケージの2.25MHz、800mA同期整流式降圧レギュレータ

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LTC3560

ThinSOT

パッケージの

2.25MHz

、800mA同期整流式

降圧レギュレータ

特長

アプリケーション

概要

標準的応用例

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絶対最大定格

ピン配置

電気的特性

発注情報

3

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電気的特性

標準的性能特性

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標準的性能特性

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標準的性能特性

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ピン機能

機能図

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動作

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パッケージ寸法

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_{、800mA同期整流式}

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