単一セルから3.3Vコンバータの効率 70 EFFICIENCY (%) 80 90 60 50 VIN = 1.5V VIN = 1V VIN = 1.25V VIN SW FB LT1307 L1 10µH D1 LBO LBI SHDN SHUTDOWN 100k R2 604k 1% 3.3V 75mA R1 1.02M 1% 680pF FOR 5V OUTPUT: R1 = 1M, R2 = 329k C1: MURATA-ERIE GRM235Y5V105Z01 MARCON THCS50E1E105Z TOKIN 1E105ZY5U-C103-F C2: MURATA-ERIE GRM235Y5V106Z01 MARCON THCS50E1E105Z TOKIN 1E106ZY5U-C304-F 1307 F01 C1 1µF C2 10µF 1.5V CELL VC GND D1: MOTOROLA MBR0520L L1: COILCRAFT D01608C-103 SUMIDA CD43-100 MURATA ERIE LQH3C100
単一セル･マイクロパワー
600kHz PWM DC/DCコンバータ
特長
■ 小容量セラミック･コンデンサを使用 ■ 50µAの消費電流（LT1307） ■ 1mAの消費電流（LT1307B） ■ 最小1VのV INで動作 ■ 600kHzの固定周波数動作 ■ 全負荷でスタート ■ 低シャットダウン電流：3µA ■ バッテリ電圧低下検知器 ■ 単一セルから3.3V@75mAを供給 ■ 軽負荷時の自動バースト･モードTM動作（LT1307） ■ 軽負荷時でもスイッチングを継続（LT1307B） ■ 低V CESATのスイッチ：500mA時に295mVアプリケーション
■ ページャ ■ コードレス電話 ■ GPSレシーバ ■ バッテリ･バックアップ ■ ポータブル電子機器 ■ 糖度計 ■ 診断用医療機器概要
LT®1307/LT1307Bはマイクロパワー固定周波数DC/DC コンバータで、最小1Vの入力電圧で動作します。単一 セル電源から真の電流モードPWM性能を実現した業界 初のデバイスで、軽負荷時に省電力バースト･モード動 作への自動移行機能を備えています。100µA∼100mAの 広い負荷範囲で、高効率が維持されます。LT1307Bは軽 負荷時にバースト･モード動作に移行しないので効率は 低下しますが、低周波数出力リップルが除去されます。 このデバイスは、200mVリファレンス付きバッテリ電圧 低下検知器を内蔵し、シャットダウン時の消費電流は 5µA以下です。LT1307の無負荷時消費電流は50µAで、 内部NPNパワースイッチは500mAの電流を扱い電圧降下 は295mVです。 単一セル･アプリケーションでLT1307/LT1307Bを使用す る場合、競合デバイスとは異なり大容量の電解コンデン サは必要ありません。高周波数（600kHz）スイッチング のため、小型表面実装インダクタとともに、小型表面実 装多層セラミック（MLC）コンデンサを使用できます。 このデバイスは10µFの出力容量で動作し、入力にはわず か1µFのバイパス･コンデンサしか必要ありません。 LT1307/LT1307Bは8ピンMSOP、PDIP、およびSOパッ ケージで供給されます。 、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 バースト・モードはリニアテクノロジー社の商標です。標準的応用例
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TJMAX = 125°C, θJA = 160°C/WORDER PART
NUMBER
ORDER PART
NUMBER
1 2 3 4 VC FB SHDN GND 8 7 6 5 LBO LBI VIN SW TOP VIEW MS8 PACKAGE 8-LEAD PLASTIC MSOP1 2 3 4 8 7 6 5 TOP VIEW LBO LBI VIN SW VC FB SHDN GND N8 PACKAGE 8-LEAD PDIP S8 PACKAGE 8-LEAD PLASTIC SO
LT1307CMS8
LT1307BCMS8
LT1307CN8
LT1307CS8
LT1307IS8
LT1307BCS8
LT1307BIS8
TJMAX = 125°C, θJA = 100°C/W (N8)TJMAX = 125°C, θJA = 120°C/W (S8)
S8 PART MARKING
1307
1307B
1307I
1307BI
MS8 PART MARKING
ミリタリ･グレードに関してはお問い合わせください。SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
IQ Quiescent Current Not Switching (LT1307) ● 50 90 µA
Not Switching (LT1307B) ● 1.0 1.5 mA
VSHDN = 0V ● 1 3 µA
VFB Feedback Voltage ● 1.20 1.22 1.24 V
IB FB Pin Bias Current (Note 2) VFB = VREF ● 27 60 nA
Reference Line Regulation 1V ≤ VIN≤ 2V (25°C, 0°C) 0.6 1.1 %/V
1V ≤ VIN≤ 2V (70°C) 1.5 %/V
2V ≤ VIN≤ 5V ● 0.3 0.8 %/V
Minimum Input Voltage 0.92 1 V
Input Voltage Range ● 1 5 V
gm Error Amp Transconductance ∆I = 5µA ● 25 35 65 µmhos
AV Error Amp Voltage Gain 25°C, 0°C 35 100 V/V
70°C 30 V/V
fOSC Switching Frequency ● 550 600 750 kHz
BU
BF
絶対最大定格
VIN、SHDN、LBO電圧 ... 12V SW電圧 ... 30V FB電圧 ... VIN＋1V VC電圧 ...2V LBI電圧 ... 0V ≤ VLBI≤ 1V FBピンに流入する電流 ... ±1mA 接合部温度 ... 125℃ 動作温度範囲 コマーシャル（Note 1）... −20℃∼70℃ インダストリアル ... −40℃∼85℃ 保存温度範囲 ... −65℃∼150℃ リード温度（半田付け、10秒）... 300℃パッケージ/発注情報
電気的特性
注記がない限り、コマーシャル･グレード0℃∼70℃、VIN＝1.1V、VSHDNSHDNSHDNSHDNSHDN＝VIN、TA＝25℃、LT1307/1307BSYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
Maximum Duty Cycle 25°C, 0°C 80 84 %
70°C 76 %
Switch Current Limit (Note 3) DC = 40% ● 0.6 1.25 A
DC = 75% 0.5 A
Switch VCESAT ISW = 500mA (25°C, 0°C) 295 350 mV
ISW = 500mA (70°C) 400 mV
Burst Mode Operation Switch Current Limit L = 10µH 100 mA
(LT1307 Only) L = 22µH 50 mA
Shutdown Pin Current VSHDN = VIN ● 2.5 4.0 µA
VSHDN = 0V ● – 1.5 – 2.5 µA
LBI Threshold Voltage ● 190 200 210 mV
LBO Output Low ISINK = 10µA ● 0.1 0.25 V
LBO Leakage Current VLBI = 250mV, VLBO = 5V ● 0.01 0.1 µA
LBI Input Bias Current (Note 4) VLBI = 150mV ● 5 25 nA
Low-Battery Detector Gain 1MΩ Load (25°C, 0°C) 1000 3000 V/V
1MΩ Load (70°C) 500 V/V
Switch Leakage Current VSW = 5V ● 0.01 3 µA
Reverse Battery Current (Note 5) 750 mA
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
IQ Quiescent Current VFB = 1.3V, Not Switching (LT1307) 50 100 µA
VFB = 1.3V, Not Switching (LT1307B) 1.1 1.6 mA
VSHDN = 0V 1 3 µA
VFB Feedback Voltage 1.195 1.22 1.245 V
gm Error Amp Transconductance ∆I = 5µA 25 35 65 µmhos
AV Error Amp Voltage Gain 35 100 V/V
fOSC Switching Frequency 500 600 750 kHz
Maximum Duty Cycle 80 84 %
Switch VCESAT ISW = 500mA, VIN = 1.2V 250 350 mV
Shutdown Pin Current VSHDN = VIN 2.5 4.0 µA
VSHDN = 0V – 1.5 – 2.5 µA
LBI Threshold Voltage 186 200 210 mV
電気的特性
注記がない限り、コマーシャル･グレード0℃∼70℃、VIN＝1.1V、VSHDNSHDNSHDNSHDNSHDN＝VIN、TA＝25℃
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SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITSIQ Quiescent Current VFB = 1.3V, Not Switching (LT1307) ● 50 100 µA
VFB = 1.3V, Not Switching (LT1307B) ● 1 1.8 mA
VSHDN = 0V ● 1 3 µA
VFB Feedback Voltage ● 1.195 1.22 1.245 V
IB FB Pin Bias Current (Note 2) VFB = VREF ● 10 27 100 nA
Reference Line Regulation 1V ≤ VIN≤ 2V (– 40°C) 0.6 1.1 %/V
1V ≤ VIN≤ 2V (85°C) 3.2 %/V
2V ≤ VIN≤ 5V ● 0.3 0.8 %/V
Minimum Input Voltage – 40°C 1.1 1.2 V
85°C 0.8 1.0 V
Input Voltage Range ● 5 V
gm Error Amp Transconductance ∆I = 5µA ● 25 35 65 µmhos
AV Error Amp Voltage Gain – 40°C 35 V/V
85°C 30 V/V
fOSC Switching Frequency ● 500 600 750 kHz
Maximum Duty Cycle – 40°C 80 84 %
85°C 75 80 %
Switch Current Limit (Note 3) DC = 40% ● 0.6 1.25 A
DC = 75% 0.5 A
Switch VCESAT ISW = 500mA, VIN = 1.2V (– 40°C) 250 350 mV
ISW = 500mA (85°C) 330 400 mV
Burst Mode Operation Switch Current Limit L = 10µH 100 mA
(LT1307 Only) L = 22µH 50 mA
Shutdown Pin Current VSHDN = VIN ● 2.5 4.0 µA
VSHDN = 0V ● – 1.5 – 2.5 µA
LBI Threshold Voltage ● 186 200 210 mV
LBO Output Low ISINK = 10µA ● 0.1 0.25 V
LBO Leakage Current VLBI = 250mV, VLBO = 5V ● 0.1 0.3 µA
LBI Input Bias Current (Note 4) VLBI = 150mV ● 5 30 nA
Low-Battery Detector Gain 1MΩ Load (– 40°C) 1000 6000 V/V
1MΩ Load (85°C) 400 V/V
Switch Leakage Current VSW = 5V ● 0.01 3 µA
電気的特性
注記がない限り、インダストリアル･グレード−40℃∼85℃、VIN＝1.1V、VSHDNSHDNSHDNSHDNSHDN＝VIN、LT1307/LT1307B ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 Note 1：コマーシャル（C）グレード･デバイスの規格値は、−20℃で保証されて いるがテストされていない。MS8パッケージのデバイスは、コマーシャル温度 範囲仕様に適合するように設計されているが、−20℃または0℃ではテストさ れていない。 Note 2：FBピンに流入するバイアス電流。 Note 3：スイッチ電流制限は設計およびスタティック試験との相関、または設 計かスタティック試験との相関で保証されている。デューティ･サイクルは、ラ ンプ･ジェネレータにより電流制限に影響を与える。 Note 4：LBIピンから流出するバイアス電流。 Note 5：LT1307は、VINとSWが接地されているときに、GNDピンに1.6Vを連 続して印加しても耐えることができる。LOAD CURRENT (mA) 50 60 70 80 90 EFFICIENCY (%) 200 0.1 1 10 100 LT1307 • G01 VIN = 1.00V VIN = 1.25V VIN = 1.5V 図1の回路（LT1307B）の3.3V 出力効率 図1の回路（LT1307B）の5V 出力効率
LOAD CURRENT (mA) 0.1 EFFICIENCY (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1 10 LT1307 • TPC03 100 VIN = 1V VIN = 1.5V VIN = 1.25V 消費電流と温度 帰還バイアス電流と温度 LBIバイアス電流と温度 図1の回路（LT1307）の5V 出力効率 TEMPERATURE (°C) –50 QUIESCENT CURRENT ( µ A) 25 75 LT1307 • TPC04 –25 0 50 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 TEMPERATURE (°C) –50 0
FEEDBACK BIAS CURRENT (nA) 10 20 30 40 50 –25 0 25 50 LTC1307 • TPC05 75 100 VIN = 1.1V TEMPERATURE (°C) –50
LBI BIAS CURRENT (nA)
25 75 LT1307 • TPC06 –25 0 50 16 14 12 10 8 6 4 2 0 100 シャットダウン時消費電流 シャットダウン･ピン･バイアス 電流と入力電圧 スイッチVCESATと電流 INPUT VOLTAGE (V) 0 QUIESCENT CURRENT ( µ A) 10 8 6 4 2 0 4 LT1307 • TPC07 1 2 3 5 INPUT VOLTAGE (V) 0
SHUTDOWN PIN CURRENT (
µ A) 10 16 12 8 4 0 4 LT1307 • TPC08 1 2 3 5
SWITCH CURRENT (mA) 0 0 VCESAT (mV) 100 200 300 400 500 100 200 300 400 LT1307 • TPC09 500 600 TA = 25°C
LOAD CURRENT (mA) 0.1 50 EFFICIENCY (%) 70 90 100 10 1 1307 G02 30 40 60 80 20 10 VIN = 1.25V VIN = 1.5V VIN = 1V
標準的性能特性
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帰還電圧と温度 LBIリファレンススと温度 発振器周波数と入力電圧 TEMPERATURE (°C) –50 FEEDBACK VOLTAGE (V) 1.230 1.225 1.220 1.215 1.210 1.205 1.200 –25 0 25 50 LT1307 • TPC10 75 100 VIN = 1.25V 500µs/DIV 1307 G13 VOUT = 3.3V 過渡応答（LT1307） IL 200mA/DIV VOUT 200mV/DIV AC COUPLED 55mA 5mA ILOAD VIN = 0.92V ILOAD 10mA/DIV 1307 G15 VOUT = 3.3V ロード･レギュレーション（LT1307） VOUT 50mV/DIV DC COUPLED OFFSET ADDED TEMPERATURE (°C) –50 REFERENCE VOLTAGE (mV) –25 0 25 50 LT1307 • TPC11 75 210 208 206 204 202 200 198 196 194 192 190 100 VIN = 1.25V 500µs/DIV 1307 G14 VOUT = 3.3V 過渡応答（LT1307B） IL 200mA/DIV VOUT 200mV/DIV AC COUPLED 55mA 5mA VIN = 1.15V ILOAD 20mA/DIV 1307 G17 VOUT = 3.3V ロード･レギュレーション（LT1307） VIN = 1V ILOAD 10mA/DIV 1307 G18 VOUT = 5V ロード･レギュレーション（LT1307） VOUT 50mV/DIV DC COUPLED OFFSET ADDED VOUT 50mV/DIV DC COUPLED OFFSET ADDED VIN = 1V ILOAD 20mA/DIV 1307 G16 VOUT = 3.3V ロード･レギュレーション（LT1307） VOUT 50mV/DIV DC COUPLED OFFSET ADDED ロード･レギュレーション（LT1307） ILOAD VIN = 1.25V 100µs/DIV 1307 G21 VOUT = 5V ILOAD = 1.5mA IL 100mA/DIV VSW 5V/DIV VOUT 50mV/DIV AC COUPLED VOUT 50mV/DIV AC COUPLED VIN = 1.25V 100µs/DIV 1307 G20 VOUT = 5V ILOAD = 1.5mA IL 100mA/DIV VSW 5V/DIV VOUT 50mV/DIV DC COUPLED OFFSET ADDED VIN = 1.15V ILOAD 10mA/DIV 1307 G19 VOUT = 5V 回路動作、L＝22µH（LT1307） 回路動作、L＝10µH（LT1307） INPUT VOLTAGE (V) 1 FREQUENCY (kHz) 600 700 5 LT1307 • TPC12 500 400 2 3 4 900 800 85°C –40°C 25°C標準的性能特性
図2. LT1307/LT1307Bブロック図 – + – + – + – + – + + + Σ COMPARATOR RAMP GENERATOR R BIAS VC gm Q2 ×10 Q1 FB FB ENABLE 200mV A = 3 FF A2 A1 ERROR AMPLIFIER A4 0.15Ω DRIVER SW GND 1307 F02 Q3 Q S 600kHz OSCILLATOR 5 LBO LBI SHDN SHUTDOWN 3 7 1 4 R6 40k R5 40k R1 (EXTERNAL) R3 30k R4 140k 2 VIN VIN VOUT 6 8 R2 (EXTERNAL) *HYSTERESIS IN LT1307 ONLY *
ピン機能
VC（ピン1）：誤差アンプの補償ピンです。このピンから グランドに直列RCを接続します。標準値は100kΩと 680pFです。VCのトレース面積を最小にしてください。 FB（ピン2）：帰還ピン。リファレンス電圧は1.22Vで す。ここに抵抗分割器のタップを接続します。FBのト レース面積を最小にしてください。次式に従ってVOUT を設定します：VOUT＝1.22V（1＋R1/R2） SHDN（ピン3）：シャットダウン。このピンを接地すると、 スイッチャがオフになります。スイッチャをイネーブルす るには、VIN（またはより高い電圧）に接続しなければなり ません。SHDNピンをフロートさせないでください。 GND（ピン4）：グランド。ローカル･グランド･プレーン に直接接続してください。 SW（ピン5）：スイッチ･ピン。このピンにはインダクタ/ ダイオードを接続します。EMIを低減するために、この ピンのトレース面積を小さくしてください。 VIN（ピン6）：電源ピン。このピンの近くに、1µFのセラ ミック･バイパス･コンデンサを直接接地してください。 LBI（ピン7）：低バッテリ電圧検出器入力。200mVリファ レンス。LBIの電圧は、グランドと700mVの間になけれ ばなりません。 LBO（ピン 8）：低バッテリ電圧検出器出力。オープン･ コレクタは、10µAの電流をシンクできます。1MΩプル アップを推奨します。ブロック図
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TRACE A TRACE B LT1307 VOUT 500mV/DIV AC COUPLED 41mA 1mA IL LT1307B VOUT 500mV/DIV AC COUPLED VIN = 1.25V 1ms/DIV 1307 F03 VOUT = 5V 図3. LT1307ではバースト･モード動作時に1mA負荷で リップルが現れるが、LT1307Bでは現れない。 LT1307 VOUT 200mV/DIV AC COUPLED TRACE A 45mA 5mA IL LT1307B VOUT 200mV/DIV AC COUPLED TRACE B VIN = 1.5V 500µs/DIV 1307 F04 VOUT = 5V 図4. 高負荷で1.5V電源の場合、LT1307ではバースト･ モード動作時に5mA負荷でリップルが現れるがLT1307B では現れない。アプリケーション情報
動作 LT1307は、電流モード固定周波数PWMアーキテクチャを採 用し、バースト･モード･マイクロパワー動作が可能で、軽負 荷時にも高い効率を維持します。図2のブロック図を参照す れば、LT1307の動作を最も良く理解することができます。Q1 およびQ2はバンドギャップ･リファレンス･コアを形成し、 ループはコンバータ出力周辺で閉じられます。VINが1Vの場 合、1.22V帰還電圧とR5およびR6の両端に生じる80mVの電 圧低下によって、Q1とQ2のベース･コレクタ接合部が300mV に順バイアスされます。この電圧降下はどちらかのトラン ジスタを飽和させるほど大きくはないため、FBはVINより高 い電圧になる可能性があります。負荷が接続されていない 場合、FBは1.22Vよりわずかに上昇し、VC（誤差アンプの出 力）は低下します。VCがヒステリシスを持つコンパレータ A1のバイアス電圧に達すると、A1の出力が“L”になり、入力 段、誤差アンプ、バッテリ電圧低下検知器を除く、すべての 回路をターンオフします。この状態での全消費電流は50µA です。出力負荷がFB電圧を低下させるため、A1の出力が“H” になってICの残りの部分をイネーブルします。A1の出力が “H”になった後、スイッチ電流は当初は約100mAに制限され ます。負荷が軽い場合、出力電圧（そしてFB電圧）は、A1の出 力が“L”になるまで上昇し、LT1307の残りの部分をターンオ フします。低周波数リップル電圧が出力に現れます。リップ ル周波数は、負荷電流と出力容量によって決まります。この バースト･モード動作は出力を安定化させ、ICに流れ込む平 均電流を低減するため、100µA以下の負荷電流でも高効率を 達成します。 出力負荷が十分に増加すると、A1の出力は“H”になったまま で連続動作を実行します。LT1307が連続動作を行っている とき、ピーク･スイッチ電流はVCによって制御され、出力電 圧を安定化します。スイッチは各スイッチ･サイクルの始め でターンオンします。スイッチ電流を表す信号とランプ･ ジェネレータ（50%を超えるデューティ係数での低調波発振 を防止するために導入）の合計がVC信号より大きい場合、コ ンパレータA2が状態を変化させて、フリップフロップをリ セットしスイッチをターンオンします。スイッチ電流が増加 すると出力電圧も上昇します。抵抗分割器によって減衰した 出力がFBピンに現れ、ループ全体を閉じます。VCピンとグラ ンド間に接続した外部直列RCネットワークによって周波数 補償が行われます。バッテリ電圧低下検知器A4のオープン･ コレクタ出力（LBO）は、LBIピン電圧が200mV以下に低下す ると“L”にプルダウンされます。A4にはヒステリシスがない ため、一部のアプリケーションではアンプとして使用できま す。SHDNピンを“L”にすると、全デバイスがディスエーブル されます。コンバータをイネーブルするには、SHDNがVINま たはそれ以上の電圧でなければなりません。 LT1307Bは、LT1307とは異なり、コンパレータA1にヒス テリシスがありません。また、100mA未満のインダクタ電 流でスイッチングが可能なように、A1のバイアス･ポイ ントがLT1307より低く設定されています。A1にヒステリ シスがないので、軽負荷時でもバースト･モード動作に切 り換わることなく、一定の周波数でスイッチングを続け ます。この結果、効率は低下しますが低周波数出力電圧 リップルが除去されます。 この2つのデバイスの違いは図3と4に明確に示されてい ます。図3の上の2つの線は、図1に示す部品を使用して、 5V出力に設定されたLT1307/LT1307B回路のトレースを 示したものです。入力電圧は1.25Vです。負荷電流はどち らの回路でも1mAから41mAまでステップされます。ト レースAでは低周波数バースト･モード動作での電圧 リップルが見られますが、トレースBでは見られません。図5. RC＝36k、CC＝20nF、COUT＝10µFでLを100µHに 増加し、5mA∼10mAの軽負荷時にLT1307Bの低ノイズ･ パフォーマンスを実現可能 10mA 5mA IL VIN = 1.25V 1ms/DIV 1307 F05 VOUT = 3.3V IL 20mA/DIV VOUT 100mV/DIV AC COUPLED FREQUENCY (kHz) 1
OUTPUT NOISE VOLTAGE (dBmV
RMS ) 40 30 20 10 0 –10 –20 –30 –40 –50 –60 10 100 1000 1307 F06 RBW = 100Hz 図6. 5mA負荷を供給する3.3Vコンバータのスペクトル･ ノイズ･プロット。5.1kHzでのバースト･モードの基本波 は、23dBmVRMSまたは14mVRMS FREQUENCY (kHz) 255
OUTPUT NOISE VOLTAGE (dBmV
RMS ) –20 –25 –30 –35 –40 –45 –50 –55 –60 –65 –70 455 1307 F07 655 RBW = 100Hz 図7. 中心周波数を455kHzとするスパン。455kHzでは−55dBmVRMS （1.8µVRMS ）を示す。バースト･モードにより、575kHzスイッチング 周波数基本波の周辺にサイドバンド5.1kHzが形成される。 同様に、1.5V入力で、負荷電流が5mAから45mAまでス テップされる2つの回路を図4に示します。 LT1307Bは、クリーンで低いリップル出力が必要な低電流 アプリケーションでも使用できます。図5に100µHのインダ クタ値を使用した場合の単一セルから3.3Vコンバータの過 渡応答を示します。このように大きなインダクタンスを使 用すると、リップル電流が最小になり、スキッピング･サイ クルなしでLT1307Bを安定化できます。負荷電流は5mAから 10mAまでステップされるので、出力電圧はクリーンに応答 します。VCピンのループ補償がより控え目（Cを増加、Rを減 少）になっていることに注意してください。
アプリケーション情報
軽負荷では、LT1307Bが交互サイクルのスキップを開始し ます。これが発生する負荷ポイントは、インダクタ値を高く すれば低減できます。ただし、出力リップルは、LT1307の出 力リッ プル より大幅 に低い 状態が 続きます 。さらに、 LT1307Bを強制的にマイクロパワー･モードにすることが できます。マイクロパワー･モードでは、外部からVCを0.3V 以下にプルダウンすると、IQが1mAから50µAに減少します。 DC/DCコンバータのノイズの考慮事項 スイッチング･レギュレータのノイズは、多くの通信シス テムで重要な問題です。LT1307は全負荷レベルで、ノイ ズ･エネルギーを影響されやすい455kHz帯から排除する よ う に 設 計 さ れ て お り 、無 負 荷 時 に は わ ず か 60µW∼ 100µWの電力しか消費しません。軽負荷レベルではデバイ スがバースト･モードになるため、出力に低周波数リップ ルが現れます。図6に、図1の回路の出力から出たスペクト ル･ノイズを1kHz∼1MHzの帯域幅で詳細に示します。コ でのバースト･モードの基本波とその高調波は、このデバ イスの575kHzスイッチング周波数（標準スイッチング周 波 数 は 600kHz）と 同 様 に き わ め て 明 確 で す 。し か し 、 455kHzには大きなエネルギーが存在しないことに注意し てください。図7のプロットは周波数スパンを、中心周波数 を455kHzとする255kHzから655kHzに狭めてあります。 バースト･モード低周波数リップルによって、575kHzス イッチング基本波の周辺にサイドバンドが形成されます。 これらのサイドバンドは455kHzでは信号振幅が低く、 −55dBmVRMSが測定されました。負荷電流がさらに低下 すると、バースト･モード周波数も減少します。このため、 スイッチング周波数周辺のサイドバンドの間隔が互いに4
VIN VOUT FB 1307 • F10 GND SW 1µF 10µH MBR0520L C R 590k 1M 50Ω 66Ω 3300Ω 1.25V VC 10µF* *CERAMIC SHDN LT1307 図10. シミュレート負荷付きのブースト･コンバータ FREQUENCY (kHz) 205OUTPUT VOLTAGE NOISE (dBmV
RMS ) 0 –10 –20 –30 –40 –50 –60 –70 –80 –90 –100 LT1307 • F09 455 705 図9. 5mA負荷のLT1307Bでは、スイッチング周波数周辺 で可聴周波数成分またはサイドバンドは現れない。 333kHz基本波振幅は、−10dBmVまたは316µVRMS FREQUENCY (kHz) 255
OUTPUT NOISE VOLTAGE (dBmV
RMS ) 0 –10 –20 –30 –40 –50 –60 –70 –80 –90 –100 455 1307 F08 655 RBW = 100Hz 図8. 20mAを供給するコンバータでは低周波数サイド バンドが消失。ノイズは575kHzスイッチング周波数 においてのみ現れる。 密になり、スペクトル･エネルギーは455kHzからさらに 遠ざかります。図8に、負荷電流が20mAまで増加した場合 のコンバータのノイズ･スペクトルを示します。LT1307 はバースト･モード動作から抜け出して、低周波数リップ ルを除去します。スペクトル･エネルギーはスイッチング 基本波とその高調波にのみ現れます。ノイズ電圧はス イ ッ チ ン グ 周 波 数 575kHzで − 5dBmVRMS、つ ま り 560µVRMSで測定され、この範囲における他のすべての周 波 数 で − 60dBmVRMS以 下 と な っ て い ま す 。LT1307は バースト･モードと固定周波数動作を組み合わせること によって、ノイズを455kHzから遠ざけています。
アプリケーション情報
図 6の 低 周 波 数 ノ イ ズ を 除 去 す る た め に 、 LT1307を LT1307Bに置き換えることができます。図9に、5mA負 荷でLT1307Bを使用する図1の回路の出力におけるスペ クトル･ノイズを詳細に示します。交互パルス･スキッ ピングにより333kHzでスペクトル･エネルギーが現れま すが、バースト･モード動作のスペクトル成分はすべて 消失しています。交互パルス･スキッピングは、インダ クタンスを大きくすると除去できます。 周波数補償 入力および出力電圧、トポロジー、コンデンサ値と ESR、およびインダクタンスがさまざまで、単純な公式 では定欽できないため、周波数補償回路網に適したRC を得る方法は、概して実験的で反復的な作業になりま す。一例として、50mAを供給する1.25Vから3.3Vの昇圧 コンバータを検討してみましょう。最適な補償を決定 するために、回路を構築しその回路に過渡負荷を適用 します。図10にセットアップを示します。 図11aに、補償部品がない場合の過渡応答の詳細を示しま す。1mA負荷では出力リップル電圧が低くなりますが、誤 差アンプが広帯域で動作できるので、50mAでは過剰な リップルが見られます。明らかに、何らかのループ安定化 ネットワークが必要です。100k/22nFの直列RCをVCピン に接続すると、図11bに示す応答が得られます。出力は約 7msから8msの間でセトリングします。この値は許容範囲 内ですが、さらに改善することができます。Cを2nFまで 低減すると、図11cに示す応答が得られます。明らかに応 答速度が向上していることが分かります。51mA 1mA IL 5ms/DIV 1307 F11a VOUT 200mV/DIV AC COUPLED 図11a. VCピンが接続されていない場合。出力リップル 電圧は負荷状態で300mVP-P。 51mA 1mA IL 5ms/DIV 1307 F11b 図11b. 100k/22nF直列RCをVCピンに接続すると、 過減衰した安定応答が得られる。 VOUT 200mV/DIV AC COUPLED 51mA 1mA IL 1ms/DIV 1307 F11a VOUT 200mV/DIV AC COUPLED 図11c. Cを2nFまで減少させると応答速度が向上するが、 過減衰状態のままである。 51mA 1mA IL 500µs/DIV 1307 F11b 図11d. 100k/200pFの直列RCを接続すると不足減衰 が見られる。 VOUT 200mV/DIV AC COUPLED 51mA 1mA IL 1ms/DIV 1307 F11b 図11e. 100k/680pF RCにより、リンギングなしで セトリング･タイムを最適化。 VOUT 200mV/DIV AC COUPLED さらに、100k/200pFの直列RCを接続すると、図11dの応答で は不足減衰が見られます。この場合、セトリング･タイムは 約300µSです。Cを680pFまで増加すると、図11eに示す応答 が得られます。この応答では、オーバシュートまたは不足 減衰なしで、セトリング･タイムが最小になります。 2セル入力を使用するコンバータでは、さらに多くの出 力容量が必要です。追加された容量によって出力ポール が移動するので、ループ発振を防止するために、VCピ ン･ネットワークにCを追加する必要があります。 図11a∼eではすべて、Rが100kに設定されていることに注 意してください。Rの使用可能な値は10k∼500kの範囲で すが、試行錯誤した結果、100kが使用されています。
アプリケーション情報
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図12. 推奨部品配置。高電流を流すトレースは直線にする。 FBピンとVCピンのトレース面積を小さくする。バッテリへの リード線の長さはできる限り短くする。 AA CELL 1 2 3 4 8 7 6 5 R1 R2 L CIN D LT1307 KEEP TRACES OR LEADS SHORT! VOUT COUT CC GROUND 1307 F12 RC レイアウトのヒント LT1307は電流を高速で切り替えるため、十分な性能を発揮 させるにはレイアウトに細心の注意を払う必要がありま す。レイアウトが不適切な場合は、公表された性能を得るこ とができません。図12に推奨部品配置を示します。PCレイア ウトではこれを遵守しなければなりません。また、スイッチ ング･ループのダイレクト･パスに注意が必要です。入力コ ンデンサCINをICパッケージの近く（5mm以下）に配置して ください。CINとVIN間に10mmほどの短いワイヤまたはPCト レースを置いても、安定化不能や発振などの問題が発生し ます。バッテリから回路に低インダクタンス･パスがある場 合、必要な入力容量は1µFのセラミック･バイパス･コンデン サだけです。バッテリ自体がデバイスが適切に動作するた めに必要な容量を提供します。バッテリが回路からある程 度離れている場合は、入力コンデンサを追加しなければな らないことがあります。これらのケースでは、100µFのアル ミニウム電解ユニットが効果的に働きます。このコンデン サは低ESRである必要はありません。アプリケーション情報
ラボ電源での動作 ラボ電源を使用する場合、回路を電源に接続するリード は、LT1307のスイッチング周波数で大きなインダクタ ンスを持つ可能性があります。前述の状況と同様に、入 力のACインピーダンスを十分低くするために、場合に よって電解コンデンサが必要です。別の解決法として は、リードを使用しないで回路を直接、電源端子に取り 付 け る こ と で す 。 し た が っ て 、 電 源 の 出 力 容 量 は LT1307回路が要求する大容量を提供します。 部品の選択 インダクタ LT1307に適したインダクタは、3つの特質を備えている 必要があります。まず、600kHzでのコア損失が低くなけ ればなりません。ほとんどのフェライト･コア･ユニット の損失は、このスイッチング周波数で許容されるもので す。安価な鉄粉コアは、コア損失によって600kHzで効率 が大幅に低下するため不適当です。次に、インダクタは 飽和することなく500mAの電流を処理できなければなり ません。これによって、ユニットの物理的サイズに下限 が設定されます。モールド型コアやチップ･インダクタ は、一般に500mAの電流をサポートするのに十分なコア を持っていないため、このアプリケーションには適しま せん。最後に、インダクタは効率を損うI2R損失を回避す るために、低DCR（銅ワイヤ抵抗）でなければなりませ ん。リニアテクノロジーでは、LT1307に適した数種類の インダクタを確認しています。このリストに記載した部 品は一例にすぎません。使用に適した部品を供給する磁 気部品メーカは多数あります。表1にメーカ何社かの部 品を掲載します。 表1. LT1317に適したインダクタ MAX HEIGHTPART VALUE DCR MFR (mm) COMMENT
LQH3C100 10µH 0.57 Murata-Erie 2.0 Smallest Size
DO1608-103 10µH 0.16 Coilcraft 3.0
CD43-100 10µH 0.18 Sumida 3.2
CD54-100 10µH 0.10 Sumida 4.5 Best Efficiency
CTX32CT-100 10µH 0.50 Coiltronics 2.2 1210 Footprint コンデンサ 単一セル･アプリケーションでは、一般に1個の10µFセ ラミック出力コンデンサしか必要ありません。バース ト･モードでのリップル電圧は、出力容量を増やせば低 減できます。2セルおよび3セル･アプリケーションの場 合は、10µF以上が必要です。標準的な2セルから5Vのア プリケーションでは、47µF∼100µFの低ESRタンタル･コ ンデンサが効果的です。AVXTPSシリーズ（100%サー ジ･テスト済み）またはSprague（Spragueに問い合せてく ださい）594Dシリーズは、いずれも優れた低ESRコンデ ンサです。また、低コスト（高ESRともいえる）電解コン デンサ（タンタルまたはアルミニウム）と並列に10µFの セラミックを接続して代用することもできます。小型サ イズが重要でないスルーホール･アプリケーションでは、
図13. シャットダウン回路 VIN Q3 SHUTDOWN CURRENT R2 400k 200k Q2 1307 F13 Q1 START-UP CURRENT SHDN LBO LBI TO PROCESSOR R1 1M R2 100k VIN LT1307 1307 F14 3.3V GND 200mV INTERNAL REFERENCE – + R1 =VLB – 200mV 2µA 図14. バッテリ電圧低下検知器のトリップ点の設定 VIN LT1307 LBI LBO 200k 10µF GND + 10k 1307 F15 2N3906 VREF 200mV パナソニックHFQシリーズのアルミニウム電解コンデン サが優れた性能を発揮することが分っています。 表2. メーカの電話番号
VENDOR COMPONENTS TELEPHONE
Coilcraft Inductors (708) 639-6400
Marcon Capacitors (708) 913-9980
Murata-Erie Inductors, Capacitors (404) 436-1300
Sumida Inductors (847) 956-0666 Tokin Capacitors (408) 432-8020 AVX Capacitors (207) 282-5111 Sprague Capacitors (603) 224-1961 Coiltronics Inductors (407) 241-7876 ダイオード このデータシートの大部分のアプリケーション回路で は、モトローラのMBR0520L表面実装ショットキ･ダイ オードを指定しています。この0.5A、低ドロップアウ ト･ダイオードは、LT1307に使用するのに適していま す。低電流アプリケーションでは1N4148を使用できま す。ただし、順方向電圧降下が大きいため効率は低下し ます。この影響は低出力電圧時に特に顕著です。LCDバ イアス･ジェネレータなど高電圧出力アプリケーション の場合、余分な電圧低下は出力電圧に対してわずかな割 合にしかならないため、効率低下はわずかです。どこに 使用しても1N4148の低コストは魅力的です。スルー ホール･アプリケーションでは、1N5818が広く使用でき 最良の選択です。 シャットダウン･ピン LT1307にはシャットダウン･ピン（SHDN）があり、デバ イスをシャットダウンするにはグランドに接続し、動作 させるにはVIN以上の電圧に接続します。シャットダウ ン回路を図13に示します。 SHDNをフロートさせると、VIN＞2VBEで起動電流（Q2） とシャットダウン電流（Q3）がターンオンすることに注 意してください。LT1307はこの状況では何をしていい か分からず、動作が異常になります。SHDN電圧がVIN より高くても許容されます。これによって、始動時に Q3のベース･エミッタ接合部が逆バイアスされることは ほとんどありません。
アプリケーション情報
バッテリ電圧低下検知器 LT1307のバッテリ電圧低下検知器は単純なPNP入力利得 段で、オープン･コレクタNPN出力を備えています。利得 段の負入力は内部で200mV±5%リファレンスに接続さ れています。正入力はLBIピンです。バッテリ電圧低下検 知器として構成することは簡単です。図14に接続の詳細 を示します。R1およびR2は、LBIピンのバイアス電流が大 きな誤差を生じないよう低い値にする必要があります。 R2は100kで十分です。200mVリファレンスには、図15に 示す方法で利用することもできます。4
図18. 2セルまたは3セル･バッテリ使用時に、1N4001ダイオード によってLT1307の過大な電力消費を防止。 VIN SW LT1307 1N4001 1307 F18 2 OR 3 CELLS GND VIN LT1307 1307 F16 GND 1 CELL 1.5V D2 SW D1 Q1 図16. LT1307の内部基板ダイオードD1およびD2。通常動作で は、ダイオードは逆バイアスされている。 VIN LT1307 CURRENT FLOW 1307 F17 GND 1 CELL – 1.5V D2 SW D1 Q1 図17. セルが逆転すると、D1とD2を通って電流が流れる。 バッテリ逆接続の考慮事項 LT1307は接合絶縁バイポーラ･プロセス上に形成され、 p型基板がLT1307のGNDピンに接続されています。図16 に示すように、SWピンとVINピンには通常逆バイアス されている基板ダイオードが接続されています。バッテ リの極性が逆転すると、図17のようにこれらのダイオー ドが導通します。AAまたはAAAセルを1個接続すると、 数百mAの電流が回路を流れます。LT1307は損傷するこ となく、この電流に耐えることができます。実験室のテアプリケーション情報
ストでは、LT1307は1個のAAアルカリ･セルの寿命時間 の間逆極性に耐えた後、機能低下もなく動作しました。 2セルまたは3セル電源を使用するときは、図18に示すよ うに外部保護ダイオードを使用してください。バッテリ 極性が逆になると1N4001が導通して、LT1307両端の逆 電圧をダイオード1個分の電圧低下に制限します。この 構成ではセルのエネルギーはすぐに枯渇しますが、それ でもLT1307の過大な消費電力や潜在的損傷を防止する ことはできません。外部制御のバースト･モード動作 VIN VC SW FB LBO LBI LT1307B L1 10µH MBR0520 100k 2 CELLS 1nF 1µF CERAMIC 1307 F19 GND SHDN C2* 10µF CERAMIC R3 698k R4 1M R2 499k R5 590k R1 10M + C1 100µF VOUT 3.3V 200mA 300k VOUT M1 2N7002
GROUND = HIGH POWER/LOW NOISE
FLOAT = Burst Mode OPERATION SHUTDOWN
3.0V IN LOW-POWER Burst Mode OPERATION C1 = AVX TPSC107K006R0150 L1 = COILCRAFT DO1608-103
SUMIDA CD43-100 C2 OPTIONAL: REDUCES OUTPUT RIPPLE CAUSED BY C1'S ESR * 0.2s/DIV 1307 F20 10mA 100µA IL VOUT 500mV/DIV 2ms/DIV 1307 F21 VOUT 100mV/DIV 100mA 10mA IL
標準的応用例
この回路では、外部制御を追加することにより、バース ト･モード動作と固定スイッチング･モードの間での負荷 ベースの切替えに関する制限を解決できます。外部オー プンドレイン信号によってM1のゲートが接地された場 合、コンバータは固定スイッチング･モードで通常どお り動作し3.3Vを供給します。出力ノイズは低くなります が、LT1307Bの電源電流が1mAなので、1mA以下の負荷 では十分な効率が得られません。M1のゲートをフロー トさせることができる場合は、バッテリ電圧低下検出器 がVCピンをドライブします。出力電圧が3V以下になる まで、M1のゲートがVOUTになるようにして、R3とR2 で出力を3Vに設定します。R1によりヒステリシスを追 加すると、出力に低周波数バースト･モード動作リップ ル電圧が発生します。VCピンをVBE以下にプルダウンす ると、LT1307Bの消費電流が60µAまで減少するので、 100µAレンジの負荷で十分な効率が得られます。 上の写真はこの回路を2つのモード間で切り替えたとき の出力電圧の詳細を示したものです。負荷電流は、バー スト･モード動作では100µA、固定スイッチング･モード では10mAです。 上の写真は10mAから100mAに負荷がステップされた固 定スイッチング･モードでの過渡応答を示したもので す。100µFのタンタル･コンデンサと並列に10µFのセラ ミック･コンデンサを追加すれば、スイッチング周波数 の出力リップルを大幅に低減できます。4
受信返信ページャ用の過電圧保護機能付き定電流 NiCdバッテリ･チャージャ 昇圧/降圧コンバータ 低コストの2セルから5Vの変換 VIN VC SW FB LT1307 L1 10µH L1* • • MBR0520 VIN 2.1V TO 4.8V 100k 3 CELLS 608k 1.02M 3.3V 100mA 1000pFL1: COILTRONICS CTX10-1 OR 2 MURATA ERIE LQH3C100 EFFICIENCY ≈70% TO 73% 1307 TA03 1µF CERAMIC 2.2µF CERAMIC GND SHDN SHDN 10µF CERAMIC VIN VC SW FB LBO LBI LT1307 L1 10µH VIN 1.8V TO 1V • MBR0520L 47k 1 CELL AA OR AAA 2200pF 1µF 2 3 L1: COILTRONICS CTX10-1 1307 TA04 1nF 3V 200mV 15mA –100mV 3 CELLS NiCd 2.2µF CERAMIC GND SHDN 1 = CHARGE 0 = SHUTDOWN 323k 280k 6.7Ω 1M OVERVOLTAGE PROTECTION 1µF CERAMIC 1 4 30k • VIN SW FB LT1307 VIN 1.4V TO 3.3V L1 10µH 1N5818 SHDN 100k 323k 1M 5V 100mA 4700pF C1, C2: PANASONIC ECA0JFQ221 (DIGI-KEY P5604-ND) L1: SUMIDA CD43-100 1307 TA02 C1* 220µF 6.3V 0.1µF GND + 0.1µF C2 220µF 6.3V +
標準的応用例
単一セル電源の定電流LEDドライバ C1 1µF CERAMIC L1 10µH D1 VIN 1307 TA05 NC D2 40mA R1 5.1Ω 100k ON/OFF VIN R2 22k 100k C2 1µF CERAMIC Q1 2N3906 AA CELL C3 22µF + L1: MURATA-ERIE LQH3C100K04 D1: 1N4148 C1, C2: CERAMIC
D2, D3: LUMEX SSL-X100133SRC/4 "MEGA-BRITE" RED LED OR PANASONIC LNG992CF9 HIGH BRIGHTNESS BLUE LED
VIN SW FB LT1307B LBI LBO SHDN VC GND フラッシュ･メモリVPP電源 VIN SW FB LT1307 L1 10µH D1 47k 232k 1% 2M 1% 1307 TA09 0.33µF CERAMIC ×2 12V/30mA FROM 3V 12V/60mA FROM 5V ~250mVP-P RIPPLE 0.33µF VC GND SHDN SHUTDOWN D1: MOTOROLA MBR0520L L1: MURATA-ERIE LQH3C100K04 1µF TANTALUM 2000pF 1N4148 VIN 3V TO 5.5V + 10pF 高電圧フライバック･コンバータ VIN VIN 1V TO 5V SW 1N4148 4 6 3 1 • • LT1307 FB SHDN SHUTDOWN VC 100k GND R2 240k 1% R1 2VOUT VOUT 0.1µF 1µF CERAMIC 0.01µF 0.1µF OPTIONAL DOUBLER T1 1:12 T1: DALE LPE3325-A190, n = 12 (605) 665-9301
MAXIMUM DUTY CYCLE: ≈80% FOR FLYBACK, VOUT = n(VIN – VSW)
VOUT = 1.22V 1 +
( )
R1R2DC 1 – DC FOR 1VIN, MAXIMUM VOUT =
FOR 2VIN, MAXIMUM VOUT ≈ 85V.
HIGHER VOLTAGES ACHIEVED WITH CAPACITIVE DOUBLER OR TRIPLER NO SNUBBER REQUIRED WITH SPECIFIED TRANSFORMER AND VIN < 5V
12(1 – 0.2) ≈ 37V 0.8
1 – 0.8
4
単一セルCCFL電源 VIN VC D1 100Ω 4 3 CCFL 2 1.5V 5 T1 1 1307 TA08 6 10 SW FB 0.1µF C1 0.1µF 1 CELL 1.5V 1.5V 1k L1 33µH LT1307B 1 = OPERATE0 = SHUTDOWN C1: WIMA MKP-20D1: MOTOROLA MBR0520L L1: SUMIDA CD54-330 T1: COILTRONICS CTX110611 Q1, Q2: ZETEX FZT-849 GND SHDN 10k DIMMING 0.1µF 1N4148 1N4148 1µF CERAMIC 10k 47pF 3kV Q1 Q2
標準的応用例
LCDバイアス発生器
PART NUMBER DESCRIPTION COMMENTS
LTC®
1163 Triple High Side Driver for 2-Cell Inputs 1.8V Minimum Input, Drives N-Channel MOSFETs
LTC1174 Micropower Step-Down DC/DC Converter 94% Efficiency, 130µA IQ, 9V to 5V at 300mA
LT1302 High Output Current Micropower DC/DC Converter 5V/600mA from 2V, 2A Internal Switch, 200µA IQ
LT1304 2-Cell Micropower DC/DC Converter Low-Battery Detector Active in Shutdown
LTC1440/1/2 Ultralow Power Single/Dual Comparators with Reference 2.8µA IQ, Adjustable Hysteresis
LTC1516 2-Cell to 5V Regulated Charge Pump 12µA IQ, No Inductors, 5V at 50mA from 3V Input
LT1521 Micropower Low Dropout Linear Regulator 500mV Dropout, 300mA Current, 12µA IQ
VIN VC SW FB LT1307 L1 D3 D2 D1 100k 1, 2 OR 3 CELLS 1M 100k PWM IN 3.3V, 0% TO 100% 215k 3.3M VOUT 16V TO 24V 5mA FROM 1 CELL 15mA FROM 2 CELLS 35mA FROM 3 CELLS –VOUT 4700pF 10pF L1: 3.3µH (1 CELL) 4.7µH (2 CELLS) 10µH (3 CELLS) SUMIDA CD43 MURATA-ERIE LQH3C COILCRAFT D01608 C1: 1µF FOR +OUTPUT 0.01µF FOR – OUTPUT D1 TO D3: MBR0530 OR 1N4148 1307 TA07 1µF 3.3µF 0.1µF GND SHDN SHUTDOWN C1 1µF +
