AND8024/D
電圧および電流制限付き オフライン臨界導通
スイッチング電源
要約電源 電用
経済的 高!"
#$!%&'()*+,-般的.
電/0限1電流0限2方3必要14!%&'(
,非56率的7&1.84#9量EMI放:
;4<生成4$&1 必要%MC33364 ,.=>MOSFET?@A時生成B'C EMI量3減( D.E振?@AFGH
構成I臨界J通0御IC%MC33341,.KL 許MN3持O電/P準3提QHRS*
FATU3V蔵4C2次WXYZ[
%MC33341,電流0限\]能7^.8'
"#_`@F電必要ab 正方形電/1電流c*\提Q4!%&'(
2Od3組efgh1.i方法 ^\
XY6果高$ j現4!%
従来式の方法 kl,.電m電源4#.非5
XY6率 高n.経済的設計方法 要求B'!
4C%oY,2次W電流0限B'.適p電 /qr3Q給必要 7^!4C%電源 汎用s r応4$&1\ n7^!4C%&
適ft路方式3Figure 1示4!%&',従 来式uZv発振%&t路cw ,x$真空管時y遡^.1984zBob Haver "
#改{B'.様|電源}~
[1].[2]提示B'!4C%&t路,日.臨界J 通GH14#知('GH]波 数oY%&oY,.TMOSt!C,=>MOSFET Y3直抵抗R11R2?@Bh#起
4!%結f?FY[1次W3流' 電流,直線的4!%Y[補線 相整fB'#.正(相) Y電/3Q給 4!%TMOSd,.1次W電流 抵抗
(Rsource)2端約0.7 V3生成1?@A
4!%1.[接fY[?(BJT) 順方)B'#?@4!%
BJT ?@1、 Y電荷 ^
除<'、TMOS=>FET ?@A4!%
補電/,.蓄積cR32次W放qC
.1次W電/ 転1転4!%2次W 流'込cR 限^.補電/, 負 Y電/\負%BJTXU?直接 続B'C@H(1N914),.d FGH4$ D4#$!%
1N914yg^.1N4148m1N41503用I!
。
TMOS=>FET @AFGH1I.
?空隙蓄積B'C結fcR 2次W放 qB'!%2次WcR,YvF
@HD23経由4#負荷流'!%結fc R 枯渇1.1次W12次W2方 補
線電/,Z ¡4!%
Y[,¢璧部£,$C.1次W9量
cR 残留4!%&',1次W漏'
?cR%8C.Y[
2端電/ FETCOSS静電M量1R3 起&4¤!%&?@AR ,FETHU−間電/3 ¡Bh6果 7^.補線正電/ 発生4!%&正 電/,.R11R22¥抵抗.TMOS=>FET Y正電/3¦4.8' "#.c R蓄積§c ¨?Y4!%
APPLICATION NOTE
www.onsemi.jp
ÏÏ
ÏÏ
R1
R2
Q2 A1 Rs
R4
R5 A2
R6
R7 Boost Supply
+Output
R8
Q1
Snubber
C1
MTP3N60E D2
Z
TL431
Figure 1. Blocking Oscillator with Voltage and Current Limit on the Secondary Side +
− +
−
−Output
Rsource 1N914
4 8
AC Input
従来式の電圧および電流帰還
2次W,©#0御機能 7^!%電/ª還 ,標準£7TL4311R6.R7決{4!%R72
端電/,2.54 V%@*Y«*[LED3流'
電流 "#NPNA¬YY[? J通4.
抵抗R82端B電/ 生#.Q1®
@A}Y電/ 発生4!%8C
F§c!C,cR蓄積§c¯1 次W電流 減94!%
電流0限,.°/抵抗R61R7±W}
行g'!%直抵抗RS2端電/,R41
%R4/RS比,電流 1考²&1 I!
%@³)*A1,.hFE 高$NPNY[?
®電流3Q給4.VR4 VRS1等4n D維持4!()*+ "#,Q2,N
ScJFET)%R43流'電流,R53流'電流
1%R52端電/(VR5) 2.54 V3超²
1.A21直@H構成B'ATF
"#.R72端電/ ´昇4.8'
"#LED電流 4#.1次W@A}Y電/
´昇4!%VR5 TL431P準電/3超²C1I µ¶電流0限 適用B'!%
@³)*A11A2 (MC33072) 適p機能
,.電源電/3´昇Bh必要 7^!%&', Y[順方電/GH3用4#達成I!
%&´昇4C電源電/,w·Z "#0限 B'!%最¸負荷電流,Eq.1<(.次1^{義I!
%
ILoadMax+2.5 R5@R4
RS (eq. 1)
-¹3挙º'».最¸¼ 3.0 A½f,.最¸負 荷時消費電r 0.5 Wk¡ D.RS3選 択4!%計算,0.05556抵抗.
j用¼0.053選択4!4C%&',通5.2¥ 0.1抵抗構成B'!%次選択項目,電流 %¼320011、R41R53通#最¸
電流15 mA 生成B'!%&' ^.R4,10 (0.05 * 200 = 10)^!%4C "#.R5¼, 166.667^!%&¼,16016.82¥ 抵抗3用4#成I.2抵抗1\0.25 Wk¡
%&ª還6果,.Figure 2示1^.正方形 qr特性3成&1%¢璧正方形qr特 性,$.電流,g¾<4!%&½ f.R5150抵抗31¥µ¶用1.qr電流
,3.33 A^!%160抵抗½f,3.125 A3
Q給4!%
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Output Voltage (V)
Load Current (A)
Figure 2. Square Voltage and Current Output Characteristics ブロッキング発振器の問題と課題
uZv発振課題 ¿数7^!%最À
課題,.120 VACm220 VACÁÂ-電/srt
路4<設計I$&1%補電/C
.85Ã270 VACsrÄ範ÅgC"#
&1,I!hÆ%補電/,sr電解Xd§
C12端整流DC[電/比¹4!%補電 / 7 VC1電/谷 100 V½f.132 VACsr
4#13 V.220 VACsr4#21.77 V
&13意Ç4!。&',2OÈ題 7^!%
1O,.7 V,高電/=>FET 適p飽É C U c H 非5 近$ ¼ %
)経験Ê3用$C½f.非Z
FU®cd最電/,8 V%適p
)j践規範3用$C½f.¦
©I最¸ Y電/,8 V%明(<&',
汎用srË補,7^!hÆ%
2O目課題, Y?@A%Y[
?Q1,=>FET3素早n?@A
能r0限 7^!%8C.=>FET,Ì
°cR3放散.¸IÍY
必要%3O目課題,無負荷状態7^.
波数 非5高n1I発生4!%
従来式2次側制御の問題と課題
最ÀÈ題,短絡時%LED +Output 接続B'C1I,.短絡電流Î減C.LED3
Bh電/,生!hÆ%4C "#.LED,
昇/電源接続必要 7^!%
電流,昇/電源電/3維持C、LED 3流'電流30限4¶'»^!hÆ%
2O目課題,.&t路3j現¿数部
£ 必要&1%©#部£,表面j装部£
14#s手I! .通5,部£点数
1.£質.XY.³ 影響3϶!%
改善された方法 1次側の集積回路MC33364
日、電源,汎用sr3持O&1 要求B'!%
[*Y*FXÐ?.携Ñ電話.8i Ò種機,.AC!C,DC電気cR Ó用 ]能Ô球´ÁÕ.Á½所\I&
1 求('!%日要求B'#$,.電源 接続*[µ¶3²&1%要求条Ö ,k¡1^%
1.汎用sr電/
2.短絡
3.開t路
4.電r0限!C,角c*負荷
最近,&機能3j行I集積t路 ¿数7
^!%81O MC33364%MC33364,臨界
J通XYZ[°類B'!%&',Figure 1 示従来式uZv発振1%4C "#.Y[設計,uZv発振1
-%& uZv発振 ^有Ó点,.
1. 40Ã700 VDC×$sr電/範ÅØØ&IC,
48 Vtelecom DC<(ÙZ=-般
的381 VAC[間電/!]能
2. 15 Ve必要TO−220=+s^高電
/=>FET!C,IGBT3適p駆A c YFH[u
3.開t路波数30限波数[*
4. 1次W0御j行 ]能ATU 従来式t路1MC33364®t路間P本的違
$,.補線相整f%補線,qr
線1様相整fB'!%&' ^.1次W 2次WL結f]能0御補電源電/3j 現I!%
二次側コントローラIC MC33341
MC33341,.dÚY従来式`F
XYZ[用B'd)cF@³)*
MC330721-§8ÐFd%V部
P準, 電/)*+応]能約1.2 V
$!%MC333413用4C方法Ó点,.次1
^%
1.§
2.9$部£点数
3. LED,短絡 簡Â D.&IC<
(直接駆B'
4.正(+bus)!C,負(−bus)検知 k¡類Û性 7^!%
1.電/決{C抵抗°/t路 2.電流検知C2¥抵抗 3.短絡C昇/電源 必要
設計例:85〜270 VAC入力 3 A 8.2 V出力コントローラ ÄÜ設計3Figure 3示4!%&j装,汎用s r §YB'#$点3除$#.Figure 1示 t路1 機 能3 Ý ² # $ ! % & 電 源,
85Ã270 VACsr範Å4!%結果的電
源!C,電,.8.2 V3.0 A3連続Q給 ]能角c*qr特性3持Þ!% [電
/時,70 kHz最¸負荷波数 選択B'!%
qr,次1^%
Watts Load = 3.0@8.2+24.6 W (eq. 2) Watts Input + Watts Load
(efficiency)+24.6
0.85+28.9 W (eq. 3)
&設計,.数¼3簡ÂC30 W3
用4!%
12
Transformer
Boosted Supply
+Output
−Output Snubber
MC33364
MC33341
4N35 MMBD914
MUR180 47 k
8 1
4 5
22
MURS120 1 k 5.1 Zener
.01
MBRS360
150
8.2 V
Figure 3. Universal Input Controller with an Output at 3 A and 8.2 V MTP3N60E
AC Input
100 F
10 F 1
Rsource .01 F
1.0 F
2000 F
47 F 0.47 F
16
9 10
11 6 8 4 3
$[,電解Xd§20 V*c3持 O85 VAC.50 Hzsr%&' U(谷)3{義 4!%谷<(電解Xd§M量m?
¼ 決{B'!%Xd§¼,$nO<
方法決{I!%&&,.2O方法3示4
!%1O,Savant et al [4]資料<(来#$!%
C+
VPEAK at LOWLINE
VPEAK RIPPLE@FREQ@RLOAD (eq. 4)
For a 20 V peak-to-peak ripple.
85@Ǹ2
20@100@500+120F (eq. 5)
For a 25 V peak-to-peak ripple.
85@Ǹ2
25@100@500+96F (eq. 6)
RLoad+V2CAP AVERAGE
Watts (eq. 7)
VCAP AVERAGE+VPEAK at LOWLINE*VPEAK RIPPLE
2 (eq. 8)
2O目方法,cFcR3用4#X d§¼3計算&1%)
経験<(.Ä波u@HJ通時間
,.50 Hz`,約2.5 ms.60 Hz`
,約2.25 ms^!%&',cR3蓄積
電解Xd§,.非J通期間cR3Q 給4¶'»($&13意Ç4!%&',
50 Hz`,約7.5 ms.60 Hz`,約
6 ms^!%
Joules+Watt@Seconds (eq. 9) Joules+30@7.5e*3+0.225 (eq. 10) Joules+1
2@CV2PEAK*1
2@CV2VALLEY (eq. 11) C+ 2@Joules Load
V2PEAK*V2VALLEY (eq. 12)
C+ 2@0.225
ǒ
85@Ǹ2Ǔ
2*ǒ
85@Ǹ *2 25Ǔ
2+83.5F (eq. 13)2方方法1\.85 VAC 50 Hz,¸M 量電解Xd§ 必要%電解Xd§
DC{格,.高$AC[電/(270 V){義B'!
%&',400 V電解Xd§ 必要&13意 Ç4!%-般的¼,.1¥100F 400 VDC電解 Xd§.!C,2¥47F 400 VDC電解Xd
§ß接続%
追注記à項14#.米Õ «120 V.
60 Hz[電源3用½f,.2á負荷
)経験Ê%&',60FX d§.gÞâ««?Z部£,68FX d§^!%ÙZ=220 VAC 50 Hz[ ,.&Xd§,30F.gÞ-般的
«?Z¼14#,33F^!%
力率補正(PFC)およびホールドアップ時間
85 VAC 50 HzÃ270 VAC 50 Hz汎用sr設計 ,.電解Xd§§<(考²#ã難<\知 '!hÆ%´記Xd§F§決{,.
AC[F§c欠落äcH)
*時間,å!'!hÆ%汎用sr1æh#ä cH)*時間 要求B'½f,.)Úu PFCt路3検討&1 非5重要%&' "#.電解Xd§M量¼ 減94.A[
F=>MOSFET電流{格 ¡ ^!%
2方部£ 電/ {格, a b ! ! %
MC33262mMC33261Á)ÚuPFCt路3
用'».oY物理§3縮役 立O&1 7^!%MC33262 MC33261d
?Y,.設計等式m$nO<ATU Fdç d?1æh#掲載B'#$!%
トランスまたは結合インダクタの設計
最電/ {義B'C.?¼3 計算I!%電解Xd§2端最DC電/, 95 V%&時点dÚF§c,最¸
0.5.gÞ@?`1@A?`
等4n^!%Ð電流1
?¼ 2方1\計算B'!%&',Chryssis
[5] 開発4C\%最¸負荷時最 波数,
計算 ^70 kHz^!%
IPEAK PRIMARY+ 2@Watts VDC MIN@max
+ 2@30
95@0.5+1.26 A (eq. 14)
E+L@i t+L@
2@Watts VDC MIN@MAX
Freq
(eq. 15)
L+
V2DC MIN@2MAX
2@Watt@Freq + 952@0.52
2@30@70 e3+537H (eq. 16)
X),M易s手]能=w<(選択4C.Fer rite International (7070−30−15−07), Magnetic (P43007), Philips (E30/15/7−3C80)%&X)=[â?
,次1^%
•
断面積Ae!C,Ac = 0.49 cm2 min.}?FU•
磁気材料経路長lm = 6.56 cm数,Eq.19計算B'!%Eq.18,Eq.17<(è 開B'!%
E+N@
t+NAC@B
t (eq. 17)
N+ E@t
AO@B (eq. 18)
1次W½f.AWG 25>é3用4C68t
%次.F³3求C空隙3 計算4!%&空隙,Eq.191Eq.203用4#計 算4!%&',FRS*1}?FRS
*3åf計空隙%RS*$X)3
用4#$.RS*長,2除算4.êWU
³§3配置4#$!%f計RS*,
2.05 e−5âYc.gÞ0.008%&'
,0.004³§1^.XÐ用紙aÁ
ëB%
L+N2
< + N2
<CORE)<MATERIAL
+ N2
lm
0RAC) lGAP 0AGAP
(eq. 19)
IGAP+0ACN2 L *Im
R
(eq. 20)
&&:
L = ?(H)
lm = X)磁気経路長(m) lgap = RS*長(m) AC =Ae = 有6断面積(m2) o = 4 10−7
R = X)透磁率 ìN = 数
1次W電/31次W線数除算1.1当^
電/(V) {義B'!%1当^電/(V),約
1.4 V%2次W線,6.35t計算B'!%
8.3 V2次W4#2Y[H24 AWG磁気>
é 3 用4 C7t 3選 択4 .補 線 ,
30 AWG3用4C10t3選択4!%電源
15 V3必要1IGBT½f.補線
数,13t^!%&©#31}
íîM易^ï¶&1 I!%詳細 情ð,@F}~X?<()*+
F;Y形提QB'#$!%ñ考文献[6]、 [7]、[8]3ñ照4#nµB$%
トランスのサイズの決定
正確Y[ ?設計3説明 ,.&)*+F;Y意ò 1&ó,7^!hÆ%記載4CVM,背景情ð C手引I14#用4#$!%Y[!C ,結f?§3選択,簡Â .経験Ê 4!%簡Â方法1O,Area Product方法%Magnetics Ferrite Core社«?
Z[9]等式 記載B'#$!%d?1E掲 載B'#$ô等式 C. McLyman書籍[10]. [11].[12]掲載B'#^.Y[
?設計者標準1"#$!%Area Product (AP) 式,.cFY[?順方X?F Y[ A[FY[関4#.
k¡1^{義B'#$!%&' ^]能 最X) {義B'!%
•
AP = Area product(cm4)•
PO = Ä線qr電r•
C = 電流Lõ逆数 1/J = 3.55*10−3 cm2 /AAP+POC@108
2eBFK (eq. 21)
&',1A当^500§v[~c類Û4#
$!%
•
e = 6率%q発点14#0.93用½f ¿$•
B = X)<(見CÐ磁束Lõ•
F = 波数•
K = Y[Ó用率.y表¼0.3Y[½f,0.53超²$&1
?½f0.8近n&1 7
AP+ 3@3.22@10*3@108
2@0.9@2000@70@103@0.3+0.12778 cm4 (eq. 22)
選択4CX),0 . 1 27 cm4k´¶'»^
!hÆ%¿n欧÷URU?規格適fBh C.AP,2~3á4¶'»($½f 7
^!%&' Y[設計技術 重要役ø3果 C 部° % t ¹ 選 択4 C X ) , . AP= 0.55 cm4%
疑似共振モード動作のための非放散スナバの設計
t路,t路cR放散 9n.<
O遷移 n D更&1 I!%&'3Figure 4示4!%Rectifier Applications Handbook [13]Chapter 11記載B'#
$無損ù,.HU−間電/ dV/dt´昇30限&1 "#.=>FET?
@A損ù3 減4!%Eq.23<(¤#.
Eq.24整理1.=>FETú?@AF
cR3¸û 減I!%
NC 16 12
Boost Supply
+Output
−Output MC33364
MC33341
4N35 1N4150
8 1
4 5
22
MURS120
5.1 V
MBRS360
150
Figure 4. Lossless Snubber Circuit MTP3N60
47 F
22 k
Rsource
1.0 F
1000 pF
1000 F
1000 F 10 F
R6
R7 0.01 μF
0.05 Ω NC
NC 10 9
1
NC 3 4 8 6 11 MUR120
47
Lossless Snubber Lr
1000 pF Cr
470
1N4006 1N4006
1N4006 1N4006
10 F
Ds2 MUR180
Ds1 MUR180
1.25 V 470
=>FET?@A期間À,.1次W 電流 流'続¶ D14#.1次W線電/方
3強0的更4!%1次W電流,.FET3流' yg^Xd§Cr1@HDs13流' D方ü¶('!%Xd§Cr,Eq.25{義B '電/!電B'!%蓄積B'cR
,Eq.26ý²('!%
i+C@V
t (eq. 23)
i
C+C@V
t (eq. 24)
VCr+ǒVOUTPUT)0.7 VǓ@ NPRIMARY
NSECONDARY (eq. 25) 86.4+(8.2)0.7)@68
7 JCr+1
2@CV2Cr (eq. 26)
©#結fcR 2次W放qB'C後.
補線電/ Z3通過4#R4.
MC33364,次cR蓄積§c3開¤4!
%=>FET [email protected] ,[H電^!%FET.@H
(Ds2)、?(Lr).Xd§(Cr)構成B'
¢Ät路 4!%理想的状態,.X d§電/極性 転4!。&',Rashid資料
“Power Electronics”[14]Chapter 2説明B'#$!
%&遷移 起&時間,Eq.27{義B'!%
t+ @ǸCr@Lr (eq. 27)
Ð電流¼,Eq.29 "#{義B'!%
iR+VCr@ Cr
Ǹ
Lr (eq. 28)検討3要0限 $nO<7^!%時間, 1skV&1 必要%Ð電流¼,=
>FET þ理]能最¸Ð電流 ^Bn 必要 7^!%Table 1&3 示4!%&&.Cr,1,000 pF7^.Eq.253
用1VCr = 86.4 V1^!%
?Lr,<^重要%?,、ur 100未満鉄粉材料3用4CYZH¶'
»^!hÆ%YZH 必要理由,.磁束3 B³限{4.t路残^部°放散4
$&1%MicroMetals [15]YZcFX).
T38−26!C,T38−523用4#.14t9.6H
?3製I!%&',0.3saÁ遷移
時間10.9 AÐ電流相当4!%&',
MTP3N60EdÐ電流{格 ^\<^
n^!%
Table 1. Lr AND Ipeak FOR GIVEN TIMES
Time in ms Lr in H Ipeak
0.2 4.05e − 06 1.357
0.3 9.12e − 06 0.905
0.4 1.62e − 05 0.679
0.5 2.53e − 05 0.543
0.6 3.65e − 05 0.452
0.7 4.96e − 05 0.388
0.8 6.48e − 05 0.339
0.9 8.21e − 05 0.302
1.0 1.01e − 04 0.271
FETF}抵抗Rsource1IC MC33364
間RCAÚc? 7^!%&RCt路網時{
数,.t路網遷移時間 ^\¸In必 要 7^!%&RCAÚc?目的,誤Yÿ3 n&17^.dÚFFu[
vt路網1呼»'&1\7^!%
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Supplies, Seminar handout 1985, © 1985, Motorola Inc.
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[11] C. McLyman, “Magnetic Core Selection for
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ON Semiconductor及びONのロゴはSemiconductor Components Industries, LLC (SCILLC)若しくはその子会社の米国及び/または他の国における登録商標です。SCILLCは特許、
商標、著作権、トレードシークレット(営業秘密)と他の知的所有権に対する権利を保有します。SCILLCの製品/特許の適用対象リストについては、以下のリンクからご覧いただ けます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent-Marking.pdf. SCILLCは通告なしで、本書記載の製品の変更を行うことがあります。SCILLCは、いかなる特定の目的での製品の適合性に ついて保証しておらず、また、お客様の製品において回路の応用や使用から生じた責任、特に、直接的、間接的、偶発的な損害に対して、いかなる責任も負うことはできませ
ん。SCILLCデータシートや仕様書に示される可能性のある「標準的」パラメータは、アプリケーションによっては異なることもあり、実際の性能も時間の経過により変化する可
能性があります。「標準的」パラメータを含むすべての動作パラメータは、ご使用になるアプリケーションに応じて、お客様の専門技術者において十分検証されるようお願い致
します。SCILLCは、その特許権やその他の権利の下、いかなるライセンスも許諾しません。SCILLC製品は、人体への外科的移植を目的とするシステムへの使用、生命維持を目
的としたアプリケーション、また、SCILLC製品の不具合による死傷等の事故が起こり得るようなアプリケーションなどへの使用を意図した設計はされておらず、また、これらを 使用対象としておりません。お客様が、このような意図されたものではない、許可されていないアプリケーション用にSCILLC製品を購入または使用した場合、たとえ、SCILLC がその部品の設計または製造に関して過失があったと主張されたとしても、そのような意図せぬ使用、また未許可の使用に関連した死傷等から、直接、又は間接的に生じるすべ てのクレーム、費用、損害、経費、および弁護士料などを、お客様の責任において補償をお願いいたします。また、SCILLCとその役員、従業員、子会社、関連会社、代理店に対 して、いかなる損害も与えないものとします。SCILLCは雇用機会均等/差別撤廃雇用主です。この資料は適用されるあらゆる著作権法の対象となっており、いかなる方法によっ ても再販することはできません。
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