2006年 4 月
LM1117/LM1117I
800mA
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LM1 117/LM1 117 I 200 Conv erted to nat2 000 DT D Added the ind
ustr ial gr ade ch anged 1 008 49-20 to 100 919 -4 1, 100 84 9-21 to 10 091 9-42 and 100 849 -2 4 to 100 91 9-43 to com pose f in al in d ocum en tum Ad ded 1. 8 and 2 .5 V oltages Ed it 製品 情報 Ta ble 2 /1 increase per cen t size on f ig. 8 ,1 0, an d 12 upd ated co ding f or fig ur es co m po sed fo r ve e b y SN. to ok ou t T O -2 63 fixe d mo re ed its ma de by D on g me i an d s pelli ng E nte red final changes CR fixe d pac kag e d ra w in g T 03B a nd re com pos ed . co mp osed on 6 /10/9 8 Du plicate cop y of th e LT 11 17 (DS10 084 9) co mpo sed by v ee on 5 /29/9 8. Also ch an ged all gr ap hic to co me to AR T 2 COME to get goo d p df . In put gr aph ics and ch an ged nam e to L M 11 17 Ad ded App lication Note information shantha compos ed for vee. latest f rom Chr is. V ee
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LM1117/LM1117I
800mA
低ドロップアウト・リニア・レギュレータ
概要
LM1117 シリーズは、800mA の負荷電流時のドロップアウト電圧 が 1.2Vという低ドロップアウト電圧レギュレータです。LM1117 は、 業界標準となっている、ナショナル セミコンダクター社の LM317と 同じピン配置になっています。 LM1117 には、わずか 2 個の外付け抵抗で 1.25V ∼ 13.8V の 範囲内での出力電圧を設定できる可変電圧バージョンがありま す。さらに、1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V の 5 種類の固定 電圧バージョンもあります。 LM1117 は、電流制限機能とサーマル・シャットダウン機能を備え ています。また、その回路には、出力電圧精度を± 1％以内に 保つ、ツェナー・トリミングされたバンドギャップ基準電圧も内蔵し ています。 LM1117 シリーズは、LLP、TO-263、SOT-223、TO-220 および TO-252 のパッケージで提供されます。過渡応答と安定度の向上 のために、出力には10μF以上のタンタル・コンデンサが必要です。特長
アプリケーション
■ 2.85V は SCSI-2 アクティブ・ターミネータ用 ■ スイッチング DC/DC コンバータの後段レギュレータ ■ 高効率リニア・レギュレータ ■ バッテリ・チャージャ ■ バッテリ駆動機器 ■ 1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V、可変電圧の各バージョン ■ 省スペースの SOT-223 および LLP パッケージ ■ 電流制限およびサーマル・プロテクション ■ 出力電流 800mA ■ ライン・レギュレーション 0.2％ ( 最大 ) ■ ロード・レギュレーション 0.4％ ( 最大 ) ■ 温度範囲 LM1117： 0 ℃∼ 125 ℃ LM1117I： − 40 ℃∼ 125 ℃代表的なアプリケーション
Active Terminator for SCSI-2 Bus
LM1117/LM1117I
ブロック図
ピン配置図
SOT-223 Top View TO-220 Top View TO-252 Top View TO-263 Top View Side View LLP LLP パッケージを使用する場合は、2 ピン、3 ピン、4 ピンを 互いに接続し、5ピン、6ピン、7ピンを互いに接続してください。 Top ViewLM1117/LM1117I
絶対最大定格
(Note 1) 本データシートには軍用・航空宇宙用の規格は記載されていません。 関連する電気的信頼性試験方法の規格を参照ください。動作定格
(Note 1)LM1117
電気的特性
標準書体の代表値およびリミット値は TJ＝ 25 ℃に対して適用されます。太字のリミット値は接合部の全動作温度範囲 (0 ℃∼ 125 ℃ ) で適用されます。 最大入力電圧 (VIN∼ GND 間 ) 20V 許容損失 (Note 2) 内部的に制限 接合部温度 (TJ) (Note 2) 150 ℃ 保存温度範囲 − 65 ℃∼ 150 ℃ リード温度 TO-220(T) パッケージ 260 ℃、10 秒 SOT-223(IMP) パッケージ 260 ℃、4 秒 ESD 耐圧 (Note 3) 2000V 入力電圧 (VIN∼ GND 間 ) 15V 接合部温度範囲 (TJ)(Note 2) LM1117 0 ℃∼ 125 ℃ LM1117I − 40 ℃∼ 125 ℃LM1117
電気的特性
( つづき)標準書体の代表値およびリミット値は TJ＝ 25 ℃に対して適用されます。太字のリミット値は接合部の全動作温度範囲 (0 ℃∼ 125 ℃ ) で適用されます。
LM1117/LM1117I
LM1117I
電気的特性
標準書体の代表値およびリミット値は TJ＝ 25 ℃に対して適用されます。太字のリミット値は接合部の全動作温度範囲 ( − 40 ℃∼ 125 ℃ ) で適用されます。
LM1117I
電気的特性
( つづき)Note 1: 「絶対最大定格」とは、製品に破壊が発生する可能性のあるリミット値をいいます。 動作定格とは、デバイスが正常に機能する条件をいいますが、特 定の性能リミット値を保証するものではありません。 保証されている規格および試験条件については、「電気的特性」を参照してください。
Note 2: 最大消費電力は、TJ(max)、θJA、および TAの関数です。任意の周囲温度における最大許容消費電力は、PD＝ (TJ(max)− TA)/θJAの式で求めます。 すべての数値は、基板に直接ハンダ付けしたパッケージに対して適用されます。 Note 3: ESD テストには、100pF のコンデンサと1.5kΩの抵抗を直列に接続した人体モデルにて行われております。 Note 4: 代表値 (Typ) は、TA＝ TJ＝ 25 ℃で最も代表的な数値です。 Note 5: すべてのリミット値は、テストまたは統計解析によって保証されます。 Note 6: ロード・レギュレーションおよびライン・レギュレーションは、一定の接合部温度 ( 室温 ) で測定されます。 Note 7: ドロップアウト電圧とは、入力電圧の低下に伴って、回路が安定動作を停止した時点の入出力電圧差のことです。これは、出力電圧が、VIN＝ VOUT ＋ 1.5V の式で求めた公称値から 100mV 下がった時点で測定します。 Note 8: レギュレーションを維持するために必要な最小出力電流です。 Note 9: 最小のパッドサイズは 0.038in2です。 Note 10: LLP のサーマル性能は 6 個のビアを備えた JESD51-7 ボードを用いて室温 22 ℃にて取得しました。 LLP でサーマル性能を改善し電力損失を高める方 法については、アプリケーション・ノートAN-1187 を参照してください。
代表的な性能特性
Dropout Voltage (VIN-V OUT)
Load Regulation
Short-Circuit Current
LM1117/LM1117I
代表的な性能特性
( つづき)LM1117-ADJ Ripple Rejection vs. Current
Adjust Pin Current
LM1117-5.0 Load Transient Response
Temperature Stability
LM1117-2.85 Load Transient Response
代表的な性能特性
( つづき)LM1117-5.0 Line Transient Response
アプリケーション・ノート 1.0 外付けコンデンサ / 安定度 1.1 入力バイパス・コンデンサ 入力コンデンサの使用を推奨します。 10μF のタンタル・コンデン サを入力側に取り付けると、ほぼすべてのアプリケーションで適切 な入力バイパスが行えます。 1.2 ADJ端子のバイパス・コンデンサ バイパス・コンデンサ (CADJ) を使って ADJ 端子をグラウンドへバ イパスすると、リップル除去率が向上します。このバイパス・コン デンサは、出力電圧が上昇するに連れてリップルが増幅されるの を防ぎます。リップルの増幅を防ぐためには、すべてのリップル周 波数で、CADJのインピーダンスが R1 よりも低い必要があります。 1/(2π*fRIPPLE*CADJ) ＜ R1 R1 は、出力と ADJ 端子の間に接続した抵抗です。その値は、 通常 100Ω ∼ 200Ω の間です。たとえば、R1 ＝ 124Ω で fRIPPLE=120Hz のとき、CADJは 11μF より大きくなります。 1.3 出力コンデンサ 出力コンデンサは、レギュレータの安定度を維持するうえで重要で あり、容量と ESR( 等価直列抵抗 ) の両方が推奨値を満たして いなければなりません。LM1117 に必要な最小出力容量は、タン タル・コンデンサを使用する場合 10μF です。 出力コンデンサの 容量をこれ以上大きくしても、ループ安定度とトランジェント応答が 改善されるだけです。出力コンデンサの ESR は 0.3Ω∼ 22Ω の 範囲でなければなりません。可変レギュレータの場合、CADJを使 用するのであれば、出力コンデンサの容量を増やす必要がありま す (22μF のタンタル )。 2.0 出力電圧 LM1117 の可変電圧バージョンでは、出力と ADJ 端子の間に 1.25V の基準電圧 VREFを発生します。 Figure 1 に示すとおり、 この電圧は抵抗 R1 に印加されて一定の電流 I1 を生成します。 ADJ 端子からの電流 IADJは、出力に誤差をもたらします。しか し、この電流は I1 に比べて非常に小さく(60μA)、ラインや負荷 が変動してもほぼ一定に保たれているので、この誤差は無視でき ます。この定電流 I1 は出力設定抵抗 R2 を流れ、出力電圧が 希望する値に設定されます。 固定電圧バージョンでは、R1と R2 はデバイス内に組み込まれて います。
FIGURE 1. Basic Adjustable Regulator
3.0 ロード・レギュレーション LM1117 は、出力端子とグラウンド端子間、もしくは出力端子と ADJ 端子間に現れる電圧を安定化します。しかし、配線の抵抗 にかかる負荷による電圧降下によって誤差が生じることがありま す。ロード・レギュレーションを最良の状態に保つためには、注 意すべき点がいくつかあります。 固定出力レギュレータを使 用した代表的アプリケーションを、 Figure 2 に示します。 Rt1とRt2 は配線の抵抗分です。 配線の 抵抗による電圧降下があるため、VLOADが VOUTよりも低くなる ことは明らかです。この場合、RLOADで測定されるロード・レギュ レーションは、データシートの規格よりも悪化します。これを改善す るため、負荷の正側は出力端子へ直接接続し、負側はグラウン ド端子へ直接接続します。
LM1117/LM1117I
アプリケーション・ノート
( つづき)FIGURE 2. Typical Application using Fixed Output Regulator 可変電圧レギュレータを使用する場合 (Figure 3) は、抵抗 R1 の 正側を負荷に近い点ではなく、レギュレータの出力端子に直接接 続すると、最高の性能が得られます。このようにすると、基準電 圧と直列に発生する配線の電圧降下と、それによるレギュレーショ ンの悪化を防止できます。たとえば、レギュレータと負荷の間に 0.05Ω の抵抗分のある 5V レギュレータでは、ロード・レギュレー ションは、配線の抵抗分によって 0.05Ω × ILになります。このと き、R1( ＝ 125Ω) を負荷の近くに接続すると、実効配線抵抗は 0.05Ω(1 ＋ R2/R1)、すなわちこの場合は 4 倍も悪化することにな ります。また、グラウンド側の抵抗 R2 が負荷のグラウンドの近くで リターンを受けるようにすると、リモート・グラウンド検出が行われて ロード・レギュレーションが向上します。
FIGURE 3. Best Load Regulation using Adjustable Output Regulator 4.0 保護ダイオード 通常の動作中、LM1117レギュレータは保護ダイオードを必要とし ません。 可変電圧バージョンでは、ADJ 端子と出力端子間の内 蔵抵抗によって電流が制限されます。ADJ 端子にコンデンサを接 続している場合であっても、レギュレータ周辺の電流を迂回させる ダイオードは不要です。 ADJ 端子は、本デバイスを損傷すること なく、出力電圧を基準にして± 25V のトランジェント信号を受け入 れることができます。 レギュレータに出力コンデンサが接続されているときに、入力がグ ラウンドにショートした場合、出力コンデンサはレギュレータの出力 端子へ放電します。この放電電流は、コンデンサの容量、レギュ レータの出力電圧、および VIN の下降率によって変化します。 LM1117 レギュレータには、出力端子と入力端子の間にダイオー ドが内蔵されているため、10A ∼ 20A のマイクロ秒単位のサージ 電流に耐えることができます。しかし、超大容量の出力コンデンサ ( ≧ 1000μF) が接続され、入力が瞬時にグラウンドへショートした 場合には、レギュレータが損傷する可能性があります。 この場合、Figure 4 に示すように出力端子と入力端子の間に外 付けダイオードを接続して、レギュレータを保護することを推奨しま す。
FIGURE 4. Regulator with Protection Diode
5.0 ヒートシンクについて デバイスがかなり大きな電流で動作しているときにその接合部温 度は上昇します。 許容される性能と信頼性を保つためにこの温 度上昇はある値で制限しておくことが重要です。 温度制限値は 半導体の接合部から動作周辺環境までのデバイスが持つ固有 の温度上昇係数の和で決定されます。 安定状態での放熱モデ ルの一例を Figure 5 に示します。デバイスで生成された熱はまず チップからそれをアタッチしているリードフレーム上のパッドを通し てリードフレームからパッケージのモールド部やプリント基板、デバ イス周辺に放熱されます。 以下のリストが熱抵抗に影響を与える であろう要因になります。 RθJC (デバイス要因 ) RθCA (周辺要因 ) リードフレーム材質とサイズ 実装基板のパッドサイズと材質と 実装箇所 放熱用のピン数 実装方法 ダイサイズ 基板材質とサイズ ダイの接着材質 配線の幅と長さ モールド材質とサイズ 近くの発熱源 周囲条件 ( ファン有・無 ) 周囲温度 実装パッドの形状
アプリケーション・ノート
( つづき)FIGURE 5. Cross-sectional view of Integrated Circuit Mounted on a printed circuit board. Note that the case temperature is measured at the point where the leads
contact with the mounting pad surface LM1117 レギュレータには、デバイスを過熱から保護するサーマ ル・シャットダウン機能が内蔵されています。 考えられるすべての 動作条件下において、LM1117 の接合部温度は 0 ℃∼ 125 ℃の 範囲に納まっていなければなりません。アプリケーションでの最大 消費電力と最大周囲温度に左右されますが、ヒートシンクが必要 になる場合があります。ヒートシンクが必要かどうかを判断するた めには、次のように、レギュレータが消費する電力 PDを計算する 必要があります。 IIN ＝ IL＋ IG PD ＝ (VIN− VOUT)I L＋ VINIG 回路に流れる電流と電圧を、Figure 6 に示します。
FIGURE 6. Power Dissipation Diagram
次に計算するパラメータは、最大許容温度上昇 TR(max) です。 TR(max) ＝ TJ(max) − TA(max)
ここで、TJ(max) は最大許容接合部温度 (125 ℃ ) で、TA(max) はそのアプリケーションが使用される最大周囲温度です。 算出した値 TR(max) と PDを用いると、接合部 - 周囲間熱抵抗 (θJA) のワースト値は、次のように計算できます。 θJA＝ TR(max)/PD θJAの値が、SOT-223 パッケージで 136 ℃ /W 以上、TO-220 パッ ケージで 79 ℃ /W 以上、TO-252 パッケージで 92 ℃ /W 以上に なる場合は、パッケージ自体で十分な放熱を行えるので、ヒートシ ンクは不要です。算出したθJAの値がこれらのリミット値を下回る 場合は、ヒートシンクが必要になります。 設計する際のデータとして、さまざまなヒートシンク面積に対する SOT-223と TO-252 のθJAを Table 1 に示します。ここでθJAの
測定のために使用した銅箔パターンは、「アプリケーション・ノー ト」の最後に示します。 Figure 7 と Figure 8 は、Table 1 と同じ
内容のテスト結果を表しています。
Figure 9とFigure 10 に SOT-223とTO-252 の最大許容損失と周 囲温度の関係を示します。 Figure 11と Figure 12 は SOT-223と TO-252 の最大許容損失と放熱エリアの面積の関係です。 * アプリケーション・ノートAN-1187 には、LLP のサーマル性能を 改善し電力損失を高める方法が説明されています。
LM1117/LM1117I
アプリケーション・ノート
( つづき)TABLE 1. θJA Different Heatsink Area( つづき)
アプリケーション・ノート
( つづき)FIGURE 7. θJA vs. 1oz Copper Area for SOT-223
FIGURE 8. θJA vs. 2oz Copper Area for TO-252
FIGURE 9. Maximum Allowable Power Dissipation vs. Ambient Temperature for SOT-223
FIGURE 10. Maximum Allowable Power Dissipation vs. Ambient Temperature for TO-252
FIGURE 11. Maximum Allowable Power Dissipation vs. 1oz Copper Area for SOT-223
FIGURE 12. Maximum Allowable Power Dissipation vs. 2oz Copper Area for TO-252
LM1117/LM1117I
アプリケーション・ノート
( つづき)アプリケーション・ノート
( つづき)LM1117/LM1117I
代表的なアプリケーション
( つづき)Adjusting Output of Fixed Regulators
Regulator with Reference
1.25V to 10V Adjustable Regulator with Improved Ripple Rejection
代表的なアプリケーション
( つづき)Battery Backed-Up Regulated Supply
LM1117/LM1117I
外形寸法図
特記のない限りinches (millimeters)3-Lead SOT-223 NS Package Number MP04A
単位は millimeters
3-Lead TO-220 NS Package Number T03B
外形寸法図
特記のない限り inches (millimeters)3-Lead SOT-223 NS Package Number MP04A
LM1117/LM1117I
外形寸法図
単位は millimeters ( つづき)3-Lead TO-252 NS Package Number TD03B
8-Lead LLP
800mA
低
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生命維持装置への使用について ナショナル セミコンダクター社の製品は、ナショナル セミコンダクター社の最高経営責任者 (CEO) および法務部門 (GENERAL COUNSEL)の事前の書面による承諾がない限り、生命維持装置または生命維持システム内のきわめて重要な部品に使用することは 認められていません。 ここで、生命維持装置またはシステムとは（a）体内に外科的に使用されることを意図されたもの、または (b) 生命を維持あるいは 支持するものをいい、ラベルにより表示される使用法に従って適切に使用された場合に、これの不具合が使用者に身体的障害を与 えると予想されるものをいいます。重要な部品とは、生命維持にかかわる装置またはシステム内のすべての部品をいい、これの不 具合が生命維持用の装置またはシステムの不具合の原因となりそれらの安全性や機能に影響を及ぼすことが予想されるものをいい ます。ナショナル セミコンダクター ジャパン株式会社
本社／〒 135-0042 東京都江東区木場 2-17-16 TEL.(03)5639-7300 このドキュメントの内容はナショナル セミコンダクター社製品の関連情報として提供されます。ナショナル セミコンダクター社 は、この発行物の内容の正確性または完全性について、いかなる表明または保証もいたしません。また、仕様と製品説明を予告な く変更する権利を有します。このドキュメントはいかなる知的財産権に対するライセンスも、明示的、黙示的、禁反言による惹起、 またはその他を問わず、付与するものではありません。 試験や品質管理は、ナショナル セミコンダクター社が自社の製品保証を維持するために必要と考える範囲に用いられます。政府が 課す要件によって指定される場合を除き、各製品のすべてのパラメータの試験を必ずしも実施するわけではありません。ナショナ ル セミコンダクター社は製品適用の援助や購入者の製品設計に対する義務は負いかねます。ナショナル セミコンダクター社の部品 を使用した製品および製品適用の責任は購入者にあります。ナショナル セミコンダクター社の製品を用いたいかなる製品の使用ま たは供給に先立ち、購入者は、適切な設計、試験、および動作上の安全手段を講じなければなりません。 それら製品の販売に関するナショナル セミコンダクター社との取引条件で規定される場合を除き、ナショナル セミコンダクター社 は一切の義務を負わないものとし、また、ナショナル セミコンダクター社の製品の販売か使用、またはその両方に関連する特定目 的への適合性、商品の機能性、ないしは特許、著作権、または他の知的財産権の侵害に関連した義務または保証を含むいかなる表 明または黙示的保証も行いません。 National Semiconductorとナショナル セミコンダクターのロゴはナショナル セミコンダクター コーポレーションの登録商標です。その他のブランド や製品名は各権利所有者の商標または登録商標です。Copyright © 2006 National Semiconductor Corporation
