ltc3411a – 1.25a、4mhz、同期整流式降圧dc/dcコンバー …...ltc3411aidd#pbf...

LTC3411A

13411afd

詳細： www.linear-tech.co.jp/LTC3411A

SYNC/MODESYNC

LTC3411A

PVIN

SWSVINPGOOD

ITHSHDN/RT

PGNDSGNDVFB

2.2µH VOUT2.5V1.25A

VIN2.5V TO 5.5V

887k

22pF

412k680pF

3411a TA01a

22µF

12.1k

10µF

549k

OUTPUT CURRENT (mA)0.1 1 100

EFFI

CIEN

CY (%

)

POWER LOSS (W

)

40

30

100 1

0.1

0.01

0.001

0.00011000100 10000

3411A TA01b

20

10

60

50

80

70

90

VIN = 2.7VVIN = 3.6VVIN = 4.2V

fO = 1MHzBurst Mode OPERATION

標準的応用例

1.25A、4MHz、同期整流式降圧DC/DCコンバータ

2.5V/1.25A降圧レギュレータ効率および電力損失と出力電流

特長小型のコンデンサやインダクタを使用高周波数動作：最大4MHz低RDS（ON）の内部スイッチ：0.15Ω高効率：最大96%低リップル（＜25mVP-P）Burst Mode®動作を選択可能： IQ = 40µA セラミック・コンデンサで安定電流モード動作による優れた入力および負荷トランジェント応答短絡保護低ドロップアウト動作：デューティ・サイクル100% 低シャットダウン電流：IQ ≤ 1µA 出力電圧：0.8V～5V 外部クロックに同期可能プリバイアスされた出力をサポート小型10ピン3mm×3mm DFNまたはMSOPパッケージ

アプリケーションノートブック・コンピュータデジタル・カメラ携帯電話ハンドヘルド計測器基板実装電源

概要LTC®3411Aは、固定周波数同期整流式降圧DC/DCコンバータです。このデバイスは中規模電力アプリケーション向けで、2.5V～5.5Vの入力電圧範囲で動作し、最大4MHzの動作周波数を設定できます。これにより、高さ1mm以下の小型で安価なコンデンサやインダクタを使用可能です。出力電圧は0.8V～5.5Vの範囲で調整可能です。内蔵の同期パワー・スイッチにより、高効率を実現します。LTC3411Aは電流モード・アーキテクチャを採用し、外部補償を備えているので、広範囲の負荷および出力コンデンサに対して過渡応答を最適化できます。

LTC3411Aは、自動的に電力を節減するBurst Mode動作（IQ=40µA）に設定できるので、負荷電流が連続動作に必要なレベルを下回った場合にゲート電荷損失を低減できます。ノイズやRF干渉を低減する場合は、SYNC/MODEピンによってパルス・スキップ・モードまたは強制連続動作を設定できます。

バッテリの寿命を最大限に延ばすため、ドロップアウト時にはPチャネルMOSFETが常時オンになります（デューティ・サイクル100%）。シャットダウン時にデバイスに流れる電流は1µA未満です。L、LT、LTC、LTM、Linear Technology、Linearのロゴ、Burst ModeおよびOPTI-LOOPはリニアテクノロジー社の登録商標です。Hot Swapと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。5481178、6580258、6498466、6611131を含む米国特許によって保護されています。

http://www.linear-tech.co.jp/LTC3411A


LTC3411A

23411afd


ピン配置

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITSVIN Operating Voltage Range l 2.5 5.5 V

IFB Feedback Pin Input Current (Note 3) ±0.1 µA

VFB Feedback Voltage (Note 3) l 0.784 0.8 0.816 V

ΔVLINEREG Reference Voltage Line Regulation VIN = 2.5V to 5.5V 0.04 0.2 %/V

ΔVLOADREG Output Voltage Load Regulation ITH = 0.55V to 0.9V l 0.02 0.2 %

gm(EA) Error Amplifier Transconductance ITH Pin Load = ±5µA (Note 3) 300 µS

TOP VIEW

11

DD PACKAGE10-LEAD (3mm × 3mm) PLASTIC DFN

10

9

6

7

8

4

5

3

2

1 ITH

VFB

PGOOD

SVIN

PVIN

SHDN/RT

SYNC/MODE

SGND

SW

PGND

TJMAX = 125°C, θJA = 43°C/W

EXPOSED PAD (PIN 11) IS PGND, MUST BE SOLDERED TO PCB

12345

SHDN/RTSYNC/MODE

SGNDSW

PGND

109876

ITHVFBPGOODSVINPVIN

TOP VIEW

MS PACKAGE10-LEAD PLASTIC MSOP

TJMAX = 125°C, θJA = 120°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LTC3411AEDD#PBF LTC3411AEDD#TRPBF LAJM 10-Lead (3mm × 3mm) Plastic DFN –40°C to 125°C

LTC3411AIDD#PBF LTC3411AIDD#TRPBF LAJM 10-Lead (3mm × 3mm) Plastic DFN –40°C to 125°C

LTC3411AEMS#PBF LTC3411AEMS#TRPBF LTAJK 10-Lead Plastic MSOP –40°C to 125°C

LTC3411AIMS#PBF LTC3411AIMS#TRPBF LTAJK 10-Lead Plastic MSOP –40°C to 125°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。　*温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。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。

絶対最大定格　（Note 1）

PVIN、SVIN電圧 ........................................................ −0.3V～6VVFB、ITH、SHDN/RT電圧 ............................. −0.3V～（VIN＋0.3V）SYNC/MODE電圧 ..................................... −0.3V～（VIN＋0.3V）SW電圧 .................................................... −0.3V～（VIN＋0.3V）PGOOD電圧 .............................................. −0.3V～（VIN＋0.3V）

接合部動作温度範囲（Notes2、5、8） ................ −40°C～125°C保存温度範囲.................................................... −65°C～125°Cリード温度（半田付け、10秒）MSパッケージ ...................................................................300°C

電気的特性lは全動作接合部温度範囲での規格値を意味する。それ以外は注記がない限りTA = 25°C、VIN = 3.6V、RT = 125kでの値。（Note 2）


http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/

http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/

LTC3411A

33411afd


SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITSIS Input DC Supply Current (Note 4)

Active Mode Sleep Mode Shutdown

VSYNC/MODE = 3.6V, VFB = 0.75V VSYNC/MODE = 3.6V, VFB = 0.84V VSHDN/RT = 3.6V

330 40 0.1

450 60 1

µA µA µA

VSHDN/RT Shutdown Threshold High Active Oscillator Resistor

VIN – 0.6 125k

VIN – 0.4 1M

V Ω

fOSC Oscillator Frequency RT = 125k (Note 7)

2.25 2.5 2.8 4

MHz MHz

fSYNC Synchronization Frequency (Note 7) 0.4 4 MHz

ILIM Peak Switch Current Limit VFB = 0.5V 1.6 2.1 2.6 A

RDS(ON) Top Switch On-Resistance MS Package DD Package (Note 6)

0.15 0.15

0.18 Ω Ω

Bottom Switch On-Resistance MS Package DD Package (Note 6)

0.13 0.13

0.16 Ω Ω

ISW(LKG) Switch Leakage Current VIN = 5.5V, VSHDN/RT = 5.5V, VSW = 0V or 5.5V

0.01 1 µA

VUVLO Undervoltage Lockout Threshold VIN Ramping Down 1.8 2.1 2.4 V

PGOOD Power Good Threshold VFB Ramping Up from 0.68V to 0.8V VFB Ramping Down from 0.92V to 0.8V

–5 5

–7 7

% %

Power Bad Threshold VFB Ramping Down from 0.8V to 0.68V VFB Ramping Up from 0.8V to 0.9V

–10 10

–12 12

% %

RPGOOD Power Good Pull-Down On-Resistance 15 30 Ω

PGOOD Blanking VFB Step from 0V to 0.8V VFB Step from 0.8V to 0V

40 105

µs µs

VSYNC-MODE Pulse Skip Force Continous Burst

VIN = 2.5V to 5.5V VIN = 2.5V to 5.5V VIN = 2.5V to 5.5V

1.2

VIN – 0.6

0.6 VIN – 1.1

V V V

tSOFT-START 10% to 90% of Regulation 0.5 0.8 1.0 ms

Note 1：絶対最大定格に記載された値を超える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：LTC3411AはTJがTAにほぼ等しいパルス負荷条件でテストされている。LTC3411AEは0°C～85°Cの接合部温度範囲で規定された性能仕様に適合することが保証されている。−40°C～125°Cの動作接合部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。LTC3411AIは−40°C～125°Cの全動作接合温度範囲で保証されている。最大周囲温度は、基板レイアウト、パッケージの定格熱抵抗および他の環境要因と関連した特定の動作条件によって決まることに注意。

Note 3：LTC3411AはVFBをエラー・アンプの中点（VITH=0.7V）にサーボ制御する帰還ループでテストされている。

Note 4：スイッチング周波数で供給される内部ゲート電荷により、動作時消費電流は増加する。

Note 5：TJは周囲温度TAおよび電力損失PDから次式にしたがって計算される。LTC3411AEDD：TJ=TA+(PD・43°C/W)

LTC3411AEMS：TJ=TA+(PD・120°C/W)

Note 6：DDパッケージについては、スイッチのオン抵抗はウェハ・レベルの測定によってサンプリングされ、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 7：4MHzでの動作は設計によって保証されているが製造時にはテストされず、デューティ・サイクルによって制約を受ける（「アプリケーション情報」を参照）。

Note 8：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時、接合部温度は125°Cを超える。規定された最大動作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。

電気的特性lは全動作接合部温度範囲での規格値を意味する。それ以外は注記がない限りTA = 25°C、VIN = 3.6V、RT = 125kでの値。(Note 2)


LTC3411A

43411afd


効率と出力電流効率と周波数ロード・レギュレーション

ライン・レギュレーションリファレンス電圧と温度周波数変動と温度

効率と入力電圧効率と出力電流効率と出力電流

標準的性能特性　注記がない限りTA = 25°C、VIN = 3.6V、fO = 1MHz


EFFI

CIEN

CY (%

)

40

30

100

1000100 10000

3411A G04

20

10

60

50

80

70

90

VOUT = 1.8V

Burst ModeOPERATION

FORCED CONTINUOUS

PULSESKIP

FREQUENCY (MHz)

95

94

93

92

91

90

89

88

3411A G05

0 3 51 2 4

EFFI

CIEN

CY (%

)

VOUT = 1.8VILOAD = 400mA

4.7µH

1µH

2.2µH

INPUT VOLTAGE(V)

0.6

0.4

0.2

0.0

–0.2

–0.4

–0.6

3411A G07

2.5 4.0 5.0 5.53.0 3.5 4.5

V OUT

ERR

OR (%

)

VOUT = 1.8VILOAD = 400mA

TEMPERATURE(°C)

6

4

2

0

–2

–4

–6

3411A G09

–50 25 75 100 125–25 0 50

FREQ

UENC

Y VA

RIAT

ION

(%)

OUTPUT CURRENT(mA)

1.00

0.75

0.50

0.25

0.00

–0.25

–0.50

3411A G06

0 600 1000 1200 1400200 400 800

V OUT

ERR

OR (%

)

VOUT = 1.8V

FORCED CONTINUOUS

Burst Mode OPERATION

PULSE SKIP

TEMPERATURE(°C)

815

810

805

800

795

790

785

3411A G08

–50 25 75 100 125–25 0 50

REFE

RENC

E VO

LTAG

E (m

V)

VIN = 3.6V

INPUT VOLTAGE(V)2.5

100

90

80

70

60

50

40

304.0 5.0

3411A G01

3.0 3.5 4.5 5.5

EFFI

CIEN

CY (%

)

IOUT = 100mA

IOUT = 1.25A

VOUT = 1.8V

IOUT = 1mA

IOUT = 0.1mA

IOUT = 10mA


EFFI

CIEN

CY (%

)40

30

100

1000100 10000

3411A G02

20

10

60

50

80

70

90


VOUT = 1.8V


EFFI

CIEN

CY (%

)

40

30

100

1000100 10000

3411A G03

20

10

60

50

80

70

90


VOUT = 1.5V


LTC3411A

53411afd


周波数変動とVIN RDS（ON）と入力電圧 RDS（ON）と温度

動作時消費電流と入力電圧動作時消費電流と温度スイッチ・リーク電流と入力電圧

スイッチ・リーク電流と温度 Burst Mode動作パルス・スキップ・モード

標準的性能特性　注記がない限りTA = 25°C、VIN = 3.6V、fO = 1MHz

VIN (V)

6

4

2

0

–2

–4

–6

–8

3411A G10

2.5 4.0 5.0 5.53.0 3.5 4.5

FREQ

UENC

Y VA

RIAT

ION

(%)

INPUT VOLTAGE (V)

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0.0

3411A G11

2.5 4.0 5.0 5.53.0 3.5 4.5

R DS(

ON) (

Ω)

MAIN SWITCHSYNCHRONOUS SWITCH

TEMPERATURE (°C)

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0.0

3411A G12

–50 25 75 100 125–25 0 50

R DS(

ON) (

Ω)


VIN (V)

0.0013.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.52.5

DYNA

MIC

SUP

PLY

CURR

ENT

(mA)

0.1

100

3411A G13

0.01

1

10 FORCED CONTINUOUS

PULSE SKIP

Burst ModeOPERATION

VOUT = 1.8VILOAD = 0A

TEMPERATURE (°C)

0.001–25 0 25 50 75 100 125–50

DYNA

MIC

SUP

PLY

CURR

ENT

(mA)

0.1

100

3411A G14

0.01

1

10 FORCED CONTINUOUS

PULSE SKIP

Burst ModeOPERATION

VOUT = 1.8VILOAD = 0A

INPUT VOLTAGE(V)

2500

2000

1500

1000

500

0

3411A G15

0 3 5 61 2 4

SWIT

CH L

EAKA

GE (p

A)

SYNCHRONOUS SWITCH

MAIN SWITCH

TEMPERATURE (°C)

600

500

400

300

200

100

0

3411A G16

–50 25 75 100 125–25 0 50

SWIT

CH L

EAKA

GE (n

A)


VIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 50mA

SW2V/DIV

VOUT50mV/DIV

AC COUPLED

IL200mA/DIV

3411A G174µs/DIVVIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 5mA

SW2V/DIV

VOUT50mV/DIV

AC COUPLED

IL200mA/DIV

3411A G184µs/DIV


LTC3411A

63411afd


強制連続モードシャットダウンからの起動

プリバイアスされた出力でのシャットダウンからの起動（強制連続モード）負荷ステップ負荷ステップ

負荷ステップグランドに短絡するVOUT

VINに短絡するVOUT（強制連続モード）

標準的性能特性　注記がない限りTA=25°C、VIN=3.6V、fO=1MHz

シャットダウンからの起動

VIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 80mA

SW2V/DIV

VOUT50mV/DIV

AC COUPLED

IL200mA/DIV

3411A G192µs/DIV

VIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 0A

SHDN/RT2V/DIV

VOUT1V/DIV

IL1A/DIV

3411A G20200µs/DIVVIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 1.25A

SHDN/RT2V/DIV

VOUT1V/DIV

IL1A/DIV

3411A G21200µs/DIV

VIN = 3.6VPREBIASED VOUT = 3V, VOUT = 1.8VILOAD = 0A

VOUT1V/DIV

IL500mA/DIV

3411A G22200µs/DIVVIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 0A to 1.25ABurst Mode OPERATION

VOUT100mV/DIV

AC COUPLED

IL1A/DIV

ILOAD1A/DIV

3411A G2340µs/DIVVIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 50mA to 1.25ABurst Mode OPERATION

VOUT100mV/DIV

AC COUPLED

IL1A/DIV

ILOAD1A/DIV

3411A G2440µs/DIV

VIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 250mA to 1.25ABurst Mode OPERATION

VOUT100mV/DIV

AC COUPLED

IL1A/DIV

ILOAD1A/DIV

3411A G2540µs/DIVVIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 0A

VOUT1V/DIV

IL2A/DIV

3411A G2640µs/DIVVIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 0A

VOUT1V/DIV

IL500mA/DIV

3411A G2740µs/DIV


LTC3411A

73411afd


SHDN/RT（ピン1）：シャットダウンとタイミング抵抗の共用ピン。このピンからグランドに抵抗を接続して発振周波数をプログラムします。このピンをSVINにすると、デバイスは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ます。

SYNC/MODE（ピン2）：モードの選択と発信器同期の共用ピン。このピンはデバイスの動作を制御します。SVINまたはSGNDに接続すると、それぞれBurst Mode動作またはパルス・スキップ・モードが選択されます。このピンがSVINの半分に保たれると、強制連続モードが選択されます。このピンに接続した外部発信器に発振周波数を同期することができます。外部クロックに同期しているときは、パルス・スキップ・モードが選択されます。

SGND（ピン3）：信号グランド・ピン。すべての小信号部品と補償部品はこのグランドに接続します（「基板レイアウトの検討事項」を参照）。

SW（ピン4）：インダクタへのスイッチ・ノードの接続。このピンはPVINからPGNDまでスイングします。

ピン機能PGND（ピン5）：主電源グランド・ピン。COUTの(-)端子およびCINの(-)端子に接続します。

PVIN（ピン6）：主電源ピン。PGNDの近くでデカップリングします。

SVIN（ピン7）：信号電源ピン。すべてのアクティブな回路はこのピンから電力が供給されます。SGNDの近くでデカップリングします。SVINはPVIN以上でなければなりません。

PGOOD（ピン8）：パワーグッド・ピン。このコモン・ドレインのロジック出力は、出力電圧がレギュレーション電圧の±7%以内にない時に、SGNDに引き下げられます。

VFB（ピン9）：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。このピンの公称電圧は0.8Vです。

ITH（ピン10）：エラー・アンプの補償点。電流コンパレータのスレッショルドが、この制御電圧に応じて上昇します。このピンの公称電圧範囲は0.4V～1.4Vです。

PGND（露出パッド・ピン11、DFNパッケージ）：電源グランド。PCBの電気的グランドに接続する必要があります。

NOMINAL (V) ABSOLUTE MAX (V)PIN NAME DESCRIPTION MIN TYP MAX MIN MAX

1 SHDN/RT Shutdown/Timing Resistor –0.3 0.8 SVIN –0.3 SVIN + 0.3

2 SYNC/MODE Mode Select/Sychronization Pin 0 SVIN –0.3 SVIN + 0.3

3 SGND Signal Ground 0

4 SW Switch Node 0 PVIN –0.3 PVIN + 0.3

5 PGND Main Power Ground 0

6 PVIN Main Power Supply –0.3 5.5 –0.3 SVIN + 0.3

7 SVIN Signal Power Supply 2.5 5.5 –0.3 6

8 PGOOD Power Good Pin 0 SVIN –0.3 6

9 VFB Output Feedback Pin 0 0.8 1.0 –0.3 SVIN + 0.3

10 ITH Error Amplifier Compensation and Run Pin 0 1.5 –0.3 SVIN + 0.3


LTC3411A

83411afd


ブロック図

–

+

8

9 –

+

+

–

–

+

0.74V

0.8V

ERRORAMPLIFIER

VBBURSTCOMPARATOR

BCLAMP

NMOSCOMPARATOR

PMOS CURRENTCOMPARATOR

REVERSECOMPARATOR

0.86V

5

SW4

PGOOD

10ITH

VFB

1SHDN/RT

2SYNC/MODE

3411A BD

6PVIN

3SGND

7SVIN

SLOPECOMPENSATION

VOLTAGEREFERENCE

OSCILLATOR

LOGIC

ITHLIMIT

–

+

–

+

+

–

PGND


LTC3411A

93411afd


動作LTC3411Aは固定周波数、電流モード・アーキテクチャを採用しています。動作周波数はRT抵抗の値によって決めるか、または外部発振器に同期させることができます。多様なアプリケーションに適合させるため、選択可能なMODEピンを使って、ユーザーはノイズと効率の妥協を図ることができます。

出力電圧はVFBピンに戻される外部分割器によって設定されます。エラー・アンプは分圧された出力電圧を0.8Vのリファレンス電圧と比較し、それにしたがってピーク・インダクタ電流を調節します。過電圧コンパレータと低電圧コンパレータは、出力電圧がレギュレーション値から±7%以内にないと、PGOOD

出力を“L”に引き下げます。40µsのトリップ遅延と105µsのトリップのない遅延により、VOUTの過渡スパイクに起因するグリッチがPGOODに発生することはありません。

メイン制御ループ通常動作時、トップ・パワー・スイッチ（PチャネルMOSFET）がクロック・サイクルの始点でオンします。ピーク・インダクタ電流がITHピンの電圧によって設定されたリミットに達するまで、このスイッチを通ってインダクタと負荷に流れこむ電流が増加します。トップ・スイッチがオフし、ボトム・スイッチがオンすると、インダクタに蓄えられたエネルギーにより、次のクロック・サイクルまで、ボトム･スイッチとインダクタを通って電流が負荷に流れます。

ピーク・インダクタ電流はエラー・アンプEAの出力であるITH

ピンの電圧によって制御されます。エラー・アンプが帰還電圧VFBを0.8Vリファレンス電圧と比較することにより、出力が発生します。負荷電流が増加すると、出力電圧とVFB電圧がわずかに減少します。このVFBの減少により、平均インダクタ電流が新しい負荷電流に合致するまでエラー・アンプがITHの電圧を上昇させます。

SHDN/RTピンをSVINにするとメイン制御ループはシャットダウンされ、内部のソフトスタートはリセットされます。SHDN/RT

ピンを解放することによってメイン制御ループが再びイネーブルされると、内部ソフトスタートが起動し、出力電圧は安定するまで約0.8msの間ゆっくりと上昇します。

低電流動作低電流でLTC3411Aの動作を制御するために3つのモードを利用することができます。3つのモードはすべて、負荷電流が低いときに連続モードから選択されたモードに自動的にスイッチされます。

効率を最適化するにはBurst Mode動作を選択することができます。負荷が比較的軽いとき、LTC3411Aは自動的にBurst

Mode動作に切り替わります。この場合、PMOSスイッチは負荷需要に応じて間欠的に動作します。サイクルを断続的に実行することにより、パワーMOSFETのゲート電荷損失によって支配されるスイッチング損失が小さく抑えられます。出力電圧が必要なレギュレーション値に達したら、メイン制御ループは中断します。ITHが約0.5Vより低くなるとバースト・コンパレータがトリップし、スイッチをシャットオフして電力を減少させます。ITHが約0.5Vを超えて、スイッチとメイン制御ループがオンし、新たなサイクルを開始するまで、出力コンデンサとインダクタが負荷に電力を供給します。

低電流で出力電圧リップルを下げるには、パルス・スキップ・モードを使うことができます。このモードでは、LTC3411Aは非常に低い電流まで固定周波数でスイッチングを継続します。この場合、最終的にはパルスをスキップし始めます。

最後に、強制連続モードでは、インダクタ電流は一定のサイクルを繰り返し、すべての出力電流レベルで一定の出力電圧リップルを生じます。この機能はテレコム分野で必要です。なぜなら、ノイズが一定の周波数になるのでフィルタで除去するのが容易だからです。このモードの別の利点は、レギュレータが負荷への電流をソースする能力と、出力からの電流をシンクする能力の両方をもつことです。

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と、デューティ・サイクルが100%に増加しますが、これはドロップアウト状態です。ドロップアウトではPMOSスイッチが連続的にオンし、このときの出力電圧は、入力電圧から内部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等しくなります。

低電源電圧動作LTC3411Aは低電圧ロックアウト回路を内蔵しており、この回路は入力電圧が約2.1Vを下回るとデバイスをシャットダウンして不安定な動作を防ぎます。


LTC3411A

103411afd


アプリケーション情報一般的なLTC3411Aの応用回路を図4に示します。外付け部品の選択は負荷の要求条件に基づいて行われ、インダクタL1

の選択から始めます。L1が選択されると、CINとCOUTも選択できます。

動作周波数動作周波数の選択は、効率と部品サイズのあいだのトレードオフです。動作周波数が高いので、小さい値のインダクタとコンデンサを使うことができます。低い周波数での動作は内部ゲート電荷による損失を減らして効率を上げますが、出力リップル電圧を低く抑えるには、大きな値のインダクタンスや容量を必要とします。

LTC3411Aの動作周波数fOは、RTピンとグランド間に接続した外部抵抗によって決定されます。この抵抗の値により、発振器内の内部タイミング・コンデンサを充放電するために使われるランプ電流が設定されます。この抵抗の値は次式を使って計算することができます。

RT = 5 • 107（fO）–1.6508（kΩ）,

ここで、fOの単位はkHzで、図1を使用して選択可能です。

利用可能な最大動作周波数は最小オン時間とデューティ・サイクルによって制限されます。これは次のように計算されます。

fO(MAX) ≈ 6.67 •VOUT

VIN(MAX) (MHz)

最小周波数は200kHz前後に内部設定されます。

インダクタの選択動作周波数fOはインダクタの値に直接影響を与え、このインダクタ値はインダクタのリップル電流ΔILに影響します。

ΔIL =

VOUTfO • L

• 1−VOUTVIN

⎛

⎝⎜⎞

⎠⎟

インダクタのリップル電流はインダクタンスまたは周波数が大きいほど減少し、VINまたはVOUTが高いほど増加します。大きなΔILの値を許容すれば低いインダクタンスを使用できますが、出力電圧リップルが高くなり、コア損失が大きくなり、出力電流能力が低下します。

リップル電流を設定するための妥当な出発点はΔIL = 0.4 • IOUT(MAX)です。ここで、IOUT(MAX)は1.25Aです。最大リップル電流ΔILは最大入力電圧で発生します。リップル電流が規定された最大値を超えないようにするには、次式にしたがってインダクタ値を選択します。

L =

VOUTfO • ΔIL

• 1−VOUT

VIN(MAX)

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

インダクタ値はBurst Mode動作にも影響を与えます。ピーク・インダクタ電流がバースト・クランプによって設定されたレベルより下に下がると、低電流動作からの遷移が開始されます。インダクタの値が小さいとリップル電流が大きくなるので、この遷移も低負荷電流で起きるようになります。このため、低電流動作の上の範囲で効率が低下します。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。

図1. 周波数とRT

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ポット型コアは、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。使用するインダクタの種類の選択は、主にLTC3411A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の条件に依存します。LTC3411Aのアプリケーションで適切に動作する標準的な表面実装インダクタをいくつか表1に示します。

RT (kΩ)0

0

FREQ

UENC

Y (k

Hz)

500

1500

2000

2500

5000

4500

3411A F01

1000

400 800 1200 1600

3000

3500

4000

TA = 25°C


LTC3411A

113411afd


アプリケーション情報

表1. 代表的な表面実装インダクタMANU- FACTURER

PART NUMBER

VALUE

MAX DC CURRENT

DCR

HEIGHT

Toko A914BYW-1R2M=P3: D52LC

1.2µH 2.15A 44mΩ 2mm

A960AW-1R2M=P3: D518LC

1.2µH 1.8A 46mΩ 1.8mm

DB3015C-1068AS-1R0N 1.0µH 2.1A 43mΩ 1.5mm

DB3018C-1069AS-1R0N 1.0µH 2.1A 45mΩ 1.8mm

DB3020C-1070AS-1R0N 1.0µH 2.1A 47mΩ 2mm

A914BYW-2R2M-D52LC 2.2µH 2.05A 49mΩ 2mm

A915AY-2ROM-D53LC 2.0µH 3.3A 22mΩ 3mm

Coilcraft LPO1704-122ML 1.2µH 2.1A 80mΩ 1mm

D01608C-222 2.2µH 2.3A 70mΩ 3mm

LP01704-222M 2.2µH 2.4A 120mΩ 1mm

Sumida CR32-1R0 1.0µH 2.1A 72mΩ 3mm

CR5D11-1R0 1.0µH 2.2A 40mΩ 1.2mm

CDRH3D14-1R2 1.2µH 2.2A 36mΩ 1.5mm

CDRH4D18C/LD-1R1 1.1µH 2.1A 24mΩ 2mm

CDRH4D28C/LD-1R0 1.0µH 3.0A 17.5mΩ 3mm

CDRH4D28C-1R1 1.1µH 3.8A 22mΩ 3mm

CDRH4D28-1R2 1.2µH 2.56A 23.6mΩ 3mm

CDRH6D12-1R0 1.0µH 2.80A 37.5mΩ 1.5mm

CDRH4D282R2 2.2µH 2.04A 23mΩ 3mm

CDC5D232R2 2.2µH 2.16A 30mΩ 2.5mm

Taiyo Yuden NPO3SB1ROM 1.0µH 2.6A 27mΩ 1.8mm

N06DB2R2M 2.2µH 3.2A 29mΩ 3.2mm

N05DB2R2M 2.2µH 2.9A 32mΩ 2.8mm

Murata LQN6C2R2M04 2.2µH 3.2A 24mΩ 5mm

FDK MIPW3226DORGM 0.9µH 1.4A 80mΩ 1mm

キャッチ・ダイオードの選択ほとんどのアプリケーションでは不要ですが、図4に示されているオプションのダイオードD1を追加すると、いくつかのアプリケーションではわずかながらも効率を改善することができます。このダイオードは同期スイッチがオフのとき電流を流します。Burst Mode動作やパルス・スキップ・モードを使うと、同期スイッチは低電流でオフし、残りの電流はこのオプションのダイオードを流れます。ダイオードの定格を超えないように、ダイオードのピーク電流と平均電力消費を適切に指定することが重要です。ショットキー・ダイオードの主な問題点は、寄

生容量によって効率が低下することです。このため、通常の場合、LTC3411A回路の可能な利点が打ち消されてしまいます。ショットキー・ダイオードがもたらすおそれのあるもう1つの問題は高い温度でリーク電流が大きくなることです。このため、低電流での効率が低下する可能性があります。

リンギングや消費電力の増加を防止するために、リード長を短くして適切な接地を行ってください（「基板レイアウトの検討事項」を参照）。

入力コンデンサCINの選択連続モードでは、コンバータの入力電流は、デューティ・サイクルがほぼ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電流に対応できる大きさの低い等価直列抵抗（ESR）の入力コンデンサを使用する必要があります。最大RMSコンデンサ電流は次式で与えられます。

IRMS ≈ IMAXVOUT(VIN − VOUT )

VIN

ここで、最大平均出力電流IMAXは、ピーク電流からピーク-ピーク間リップル電流の半分を差し引いたものに等しくなります（IMAX = ILIM-ΔIL/2）。

この式はVIN = 2VOUTのとき最大値をとります。この時、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、一般的にこの単純な最悪条件が設計に使用されます。多くの場合、コンデンサ製造業者のリップル電流定格は、わずか2000 時間の寿命時間によって規定されていることに留意して下さい。このため、コンデンサをさらにディレーティングするか、または要求条件よりも高い温度での定格をもったコンデンサを選択するようにしてください。サイズまたは高さの設計条件に適合させるため、複数のコンデンサを並列に接続することもできます。すべてセラミック・コンデンサを使うソリューションを採用しない場合は、高周波のデカップリングのために0.1μF～1μFのセラミック・コンデンサをVINに追加することを推奨します。

出力コンデンサCOUTの選択COUTの選択は、電圧リップルおよび負荷ステップに対する過渡応答を小さくするために必要なESRによって決まります。一般に、ESRの要求条件が満たされれば、その容量はフィルタリ


LTC3411A

123411afd


ングに対しても十分です。出力リップルΔVOUTは次式で決定されます。

ΔVOUT ≈ ΔIL ESR +1

8fOCOUT

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

ここで、fO＝動作周波数、COUT＝出力容量、ΔIL＝インダクタのリップル電流です。ΔILは入力電圧に応じて増加するため、出力リップルは入力電圧が最大のときに最も大きくなります。ΔIL = 0.4 • IOUT(MAX)のとき、最大VIN、10µFの最小COUT、fO

=1MHzで出力リップルは100mV未満になります。

ESRCOUT < 150mΩ

COUTのESRの条件が満たされれば、すべてセラミックを使ったソリューションの場合を除いて、一般に実効電流定格はIRIPPLE(P-P)の条件をはるかに上回ります。

表面実装のアプリケーションでは、アプリケーションの要求する容量、ESRまたは実効電流の条件を満たすため、複数のコンデンサの並列接続が必要になることがあります。アルミ電解、特殊ポリマ、セラミック、および乾式タンタルの各コンデンサはすべて、表面実装パッケージで入手できます。三洋製のOS- CON半導体誘電体コンデンサは、ESRとサイズの積がアルミニウム電解コンデンサの中で最も低いものですが、やや高価です。三洋製のPOSCAPなど特殊ポリマ・コンデンサはESRが非常に低いのですが、他のタイプに比べて容量密度が低くなります。タンタル・コンデンサは容量密度は最大ですが、ESRが大きく、スイッチング電源に使うためにはサージ試験されていることが必須条件です。ケースの高さが2mm～4mmの表面実装タンタル・コンデンサのAVX TPSシリーズが最適です。アルミ電解コンデンサははるかに大きなESRをもっていますが、リップル電流定格および長期信頼性に対して配慮すれば、コスト要求の非常に厳しいアプリケーションでよく使用されます。セラミック・コンデンサはESRが小さくコストも低いのですが、容量密度が低く、電圧係数と温度係数も高くて、可聴範囲で圧電効果を示します。さらに、配線インダクタンスをともなったセラミック・コンデンサのQが高く、大きなリンギングを引き起こすことがあります。他のコンデンサのタイプには、パナソニックの特殊ポリマ（SP）コンデンサがあります。

ほとんどの場合、高周波デカップリングのため、メイン・コンデンサと並列に0.1μFから1μFのセラミック・コンデンサをLTC3411Aの近くに配置します。

入力および出力のセラミック・コンデンサ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。これらのコンデンサ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。LTC3411A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小さくし、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、長いコードを通してACアダプタから電力を供給すると、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、ループが不安定である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恐れがあります。

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すぐれています。

セラミック・コンデンサのESRは非常に小さいので、入力コンデンサと出力コンデンサは代りに、電荷保存の要求を満たす必要があります。負荷ステップ発生時には、帰還ループがスイッチ電流を十分に増加させて負荷に対応できるまで、出力コンデンサが即座に電流を供給して負荷に対応する必要があります。帰還ループが応答するのに要する時間は、補償部品と出力コンデンサのサイズに依存します。負荷ステップに応答するには標準で3～4サイクルを要しますが、最初のサイクルだけは出力が直線的に低下します。出力の垂下VDROOPは通常、最初のサイクルの直線的な低下の約2～3倍です。したがって、およそ以下の出力コンデンサのサイズから開始するのが良いでしょう。

COUT ≈ 2.5∆IOUT

fO • VDROOP

デューティ・サイクルと負荷ステップの要求により、さらに大きな容量が必要になることがあります。



LTC3411A

133411afd


3411A F02

RUN

RT

SHDN/RT

3411A F03

RUN

RT

SHDN/RT

100k

SVIN

3411A F04

RT

SHDN/RT

1M

SVIN

100k

100k

SYNC/MODE

0V3V

ONOFF

ほとんどのアプリケーションでは、電源のインピーダンスは非常に小さいので、入力コンデンサは単に高周波のバイパスに供給するために必要です。ほとんどのアプリケーションでは通常、10μFセラミック・コンデンサで十分です。

出力電圧の設定LTC3411Aは、図4に示されているように、帰還ピンVFBと信号グランドの間に0.8Vのリファレンス電圧を発生します。出力電圧は次式にしたがい、分割抵抗によって設定されます。

VOUT ≈ 0.8V 1+

R2R1

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

これらの抵抗を流れる電流を小さく（< 5μA）抑えると効率が向上しますが、あまり小さくしすぎると、寄生容量がノイズの問題を発生させ、エラー・アンプのループの位相マージンが減少するおそれがあります。

周波数応答を改善するには、フィードフォワード・コンデンサCFを使うこともできます。VFBラインをインダクタやSWラインなどのノイズ源から離して配線するように十分注意してください。

シャットダウンとソフトスタートSHDN/RTピンには2 つの機能があり、発振器の周波数を設定し、LTC3411Aをシャットダウンする手段を与えます。このピンは、図2と図3に示されているように、いくつかの方法で制御ロジックとインタフェースすることができます。いずれの場合も、LTC3411AはRUN = “0”でシャットダウンされ、RUN = “1”で起動します。

図3の回路を使用して強制連続モードでデバイスをシャットダウンする場合は、注意が必要です。プルアップ抵抗はアプリケーションが許す限り小さくし、またプルダウン・トランジスタはできる限り小さくして、寄生ドレイン容量を最小限に抑えます。可能であれば、パルス・スキップ・モードまたはBurst Mode

動作時に常にデバイスをシャットダウンすることが必要です。図4はRUN=“L”の時、強制連続モードからパルス・スキップ・モードに切り換える方法の一例です。大きいプルアップ抵抗

を結合した大容量のトランジスタの寄生ドレイン容量により、RC定数は大きくなります。RUNが”L”になると、トランジスタのドレインはゆっくりと充電され、発振周波数は次第に低くなります。これにより、大きなインダクタ電流リップルは、大きな出力電圧リップルに変換されます。ただし、出力電圧が危険なレベルまで上昇する可能性もあります。

LTC3411Aを起動させると、内部のソフトスタート機能により、出力電圧は安定するまでゆっくりと上昇します。ソフトスタートは起動時に出力電圧を徐々に上げることにより、VINからのサージ電流を抑えます。出力電圧は約0.7msの間ゼロからフル・スケールまで次第に上昇します。このため、LTC3411Aが出力コンデンサを高速充電する必要がないので、瞬時に過大な電流を供給することはありません。

LTC3411Aは強制連続動作モードでバックバイアスされた出力を供給するように起動することができます。出力電圧がレギュレーション値よりも高い電圧または低い電圧にプリバイアスされている場合、LTC3411Aは出力電圧をレギュレーション値に戻すために必要な電流をシンクまたはソースします。ただし、ソフトスタート時には、レギュレータは、SYNC/MODEピンで選択されたモードを無視して、常にパルス・スキップ・モードで起動します。このため、ソフトスタート時に出力電圧がレギュレーション値以下まで放電されることはありません。

図2. ロジック入力でアクティブになるSHDN/RTピン図4. 自動モード切換回路

図3. スイッチでアクティブになるSHDN/RTピン



LTC3411A

143411afd


モードの選択と周波数の同期SYNC/MODEピンは多目的ピンで、モード選択機能と周波数同期機能を備えています。このピンをVINに接続するとBurst

Mode動作がイネーブルされ、出力電圧リップルが大きくなる代わりに低電流で最善の効率が得られます。このピンをグランドに接続するとパルス・スキップ動作が選択され、低電流での効率が下がる代わりに出力の電圧と電流のリップルを最小にできます。入力電圧の半分の電圧を加えると強制連続モードになり、出力リップルが固定され、最大0.4Aをシンクすることができます。このモードではスイッチング・ノイズが一定なので、フィルタによる除去も簡単です。

SYNC/MODEピンを使ってLTC3411Aを外部クロック信号に同期させることもできます。スロープ補償は内部発振器から得られるので、内部発振器周波数を外部クロック周波数から±20%の値に設定し、適切なスロープ補償がおこなえるようにします。同期時、モードはパルス・スキップに設定され、トップ・スイッチのオンが外部クロックの立下りエッジに同期します。

過渡応答のチェックOPTI-LOOP®補償により、広範囲な負荷と出力コンデンサに対して過渡応答の最適化を図ることができます。ITHピンにより、制御ループ動作を最適化できるだけでなく、DC結合されてACフィルタされた閉ループ応答のテスト・ポイントも得られます。このテスト・ポイントでのDCステップ、立上り時間、およびセトリングは、正確に閉ループ応答を反映します。2次特性が支配的なシステムを想定すれば、このピンで見られるオーバ

シュートの割合を使って、位相マージンと減衰係数を推定することができます。このピンの立上り時間を調べることにより、帯域幅も推定できます。

本データシートの表紙に記載された回路に示すITHピンの外部部品は、ほとんどのアプリケーションにおいて妥当な開始点となります。直列RCフィルタにより、支配的なポールとゼロによるループ補償が設定されます。これらの値は、プリント基板のレイアウトが完了し、特定の出力コンデンサの種類と容量値を決定した後で、過渡応答を最適化するために多少（推奨値の0.5～2倍）変更することができます。さまざまな種類と値によってループ帰還係数の利得と位相が決まるので、まず出力コンデンサを選択する必要があります。1μs～10μsの立上り時間を持つ全負荷電流の20%～100%の出力電流パルスによって発生する出力電圧波形とITHピンの波形により、帰還ループを開くことなく全体的なループの安定性を判断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のステップに対して応答するのに数サイクルを要します。負荷にステップが生じると、VOUTはΔILOAD • 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。ΔILOADはさらにCOUT

の充電あるいは放電を開始し、レギュレータがVOUTをその定常値へ戻すために使う帰還誤差信号を発生します。この回復時間の間、安定性の問題を示すオーバシュートやリンギングがないか、VOUTをモニタすることができます。

図5. LTC3411Aの一般的回路図


PVIN

LTC3411A

PGOOD PGOOD

SW

SVIN

SYNC/MODEVFBITH

SHDN/RT

L1

D1OPTIONAL

VIN

SGND PGND

R5

CF

RT

RC

R1

R2

3411A F05

CC

CITH

C5

VOUT

CIN+

+

C6

PGND

SGND

PGND

SGND SGND SGND SGNDGND

PGND PGND

COUT

R6

C8

SGND


LTC3411A

153411afd


最初の出力電圧ステップは帰還ループの帯域幅内にない場合があるため、位相マージンを決定するのに、標準的な2次オーバシュート/DC比率を使用することはできません。ループの利得はRを大きくすると増加し、ループの帯域幅はCを小さくすると拡大します。Cを減少させたのと同じ比率だけRを増加させるとゼロの周波数は変化しないので、帰還ループの最も重要な周波数範囲で位相を同じに保ちます。さらに、図5に示されているように、フィードフォワード・コンデンサCFを追加して高周波数応答を改善することができます。コンデンサCFはR2とともに高い周波数のゼロを作って位相進みを与え、位相マージンを改善します。

出力電圧のセトリング動作は閉ループ・システムの安定性に関係し、電源の実際の全体的な性能を示します。制御ループ理論の概説をはじめ、補償部品の最適化の詳細については、アプリケーション・ノート76を参照してください。

降圧レギュレータは、ドロップアウト時にフル出力電流を供給可能ですが、入力電圧VINがVOUTに向けて低下するにつれ、インダクタ両端の電圧が下がることによって負荷ステップ能力が著しく低下する、ということに注意してください。ドロップアウト近くで高い負荷ステップ能力を必要とするアプリケーションでは、SEPIC、Zeta、またはインダクタ１個を使用した正の昇降圧などの異なるトポロジーを使用します。

大容量（1μF以上）の入力コンデンサを備えた負荷にスイッチで接続すると、アプリケーションによってはさらに大きな過渡現象が発生することがあります。放電した入力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。負荷を接続するスイッチの抵抗が低く、しかも瞬間的にドライブされると、どんなレギュレータでもこの問題を防止するだけ十分な電流を供給することはできません。解決策は、負荷スイッチのドライバのオン速度を制限することです。Hot

Swap™コントローラは特にこの目的のために設計されており、電流制限、短絡保護、およびソフトスタート機能を通常は備えています。

効率の検討スイッチング・レギュレータのパーセント効率は、出力電力を入力電力で割って100%を掛けたものに等しくなります。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。パーセント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、LTC3411A回路の損失の大部分は4つの主な要因によって生じます。これらは1）VIN電流、2）スイッチング損失、3）I2R損失、4）その他の損失です。

1）VIN電流は電気的特性に記載したDC電源電流であり、MOSFETドライバと制御回路の電流は含まれません。無負荷でも、VIN電流によって小さな（0.1%以下の）損失が発生し、この損失はVINに従って増加します。

2）スイッチング電流はMOSFETドライバ電流および制御回路電流の和です。MOSFETドライバ電流はパワーMOSFET

のゲート容量をスイッチングすることによって流れます。MOSFETゲートが“L”から“H”、そして再び“L”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。その結果のdQ/dtはVINでの電流であり、一般にDCバイアス電流よりはるかに大きくなります。連続モードでは、IGATECHG＝fO(QT＋QB)です。ここで、QTとQBは内部のトップとボトムのMOSFETスイッチのゲート電荷です。ゲート電荷損失は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。

図6. 電力損失と負荷電流


LOAD CURRENT (mA)

VOUT = 1.2VVOUT = 1.5VVOUT = 1.8V

0.0001

POW

ER L

OSS

(W)

0.001

1

0.1 1 10 100 1000 10000

3411A F06

0.01

0.1

VIN = 3.6VfO = 1MHz

VOUT = 1.2V - 1.8V


LTC3411A

163411afd


3）I2R損失は内部スイッチのDC抵抗RSWと外部インダクタのDC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内部のトップ・スイッチとボトム・スイッチ間で「こま切れ」にされます。したがって、SWピンから見た直列抵抗は、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、I2R

損失は次式で求めます。

I2R losses = IOUT2（RSW＋RL）

4）銅トレースや内部バッテリ抵抗などの他の「隠れた」損失が、携帯用システムではさらなる効率低下の原因になる可能性があります。これらの「システム」レベルの損失をシステムの設計に含めることが非常に重要です。内部バッテリとヒューズの抵抗の損失は、スイッチング周波数においてCINが適切な電荷蓄積と非常に低いESRをもつようにすれば最小限に抑えることができます。デッドタイム中のダイオード導通損失やインダクタ・コア損失などのその他の損失は、一般に全追加損失の2%以下にすぎません。

熱に関する検討事項ほとんどのアプリケーションで、LTC3411Aは効率が高いので大きな発熱はありません。ただし、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LTC3411A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。接合部温度が約150°C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。

LTC3411A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。熱に関する分析の目標は、消費される電力によってデバイスの最大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。

TRISE = 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までの熱抵抗です。

接合部温度TJは次式で与えられます。

TJ = TRISE＋TAMBIENT

一例として、入力電圧が3 . 3 V、負荷電流が1 Aのとき、LTC3411Aがドロップアウト状態である場合について考えます。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）抵抗は約0.15Ωです。したがって、デバイスによる電力消費は以下のとおりです。

PD = I2 • RDS（ON） = 150mW

MS10パッケージの接合部－周囲間熱抵抗θJAは100°C/W～120°C/Wの範囲になります。したがって、70°Cの周囲温度で動作しているレギュレータの接合部温度はおよそ次のようになります。

TJ = 0.15 • 120＋70 = 88°C

上記の接合部温度は25°CでのRDS（ON）から得られたことに留意すると、もっと大きなRDS（ON）に基づいて接合部温度を再計算することもできるでしょう。それは、RDS（ON）は温度に依存して増加するからです。ただし、実際の接合部温度は125°Cの絶対最大接合部温度を超えないとゆとりをもって判断することができます。

設計例設計例として、リチウムイオン・バッテリを使った携帯用アプリケーションにLTC3411Aを使う場合を考えます。バッテリはVIN = 2.5V～4.2Vを供給します。負荷はアクティブ・モードで最大1.25Aを必要とし、スタンバイ・モードで10mAを必要とします。出力電圧はVOUT = 2.5Vです。負荷はスタンバイでも電力を必要とするので、低負荷での効率を良くするためにバースト・モード動作が選択されています。

最初に、1MHzでの動作のタイミング抵抗を計算します。

RT = 5 • 107（103）–1.6508 = 557.9k

549kの標準値を使います。次に、最大VINで約40%のリップル電流になるようにインダクタ値を計算します。

L = 2.5V

1MHz • 500mA• 1− 2.5V

4.2V

= 2µH

ベンダーから入手できる最も近い標準インダクタ値2.2μHを選択すると、最大リップル電流は次のようになります。

ΔIL =

2.5V1MHz • 2.2µ

• 1−2.5V4.2V

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟= 460mA

コストに配慮して、セラミック・コンデンサが使われます。COUT



LTC3411A

173411afd


の選択は、ESRの必要条件ではなく、負荷ステップによる垂下を基にしておこないます。5%の出力垂下の場合は次のようになります。

COUT ≈ 2.5 1.25A1MHz • (5% • 2.5V)

= 25µF

最も近い標準値は22μFです。リチウムイオン・バッテリの出力インピーダンスは非常に低いので、CINは標準で10μFです。ノイズの多い環境では、1Ω/0.1μFのR6/C8フィルタを使ってSVINをPVINからデカップリングするのが有効でしょうが、通常は必要ありません。

これで、出力電圧はR1とR2の値を選択してプログラムすることができます。高い効率を維持するには、これらの抵抗を流れる電流を小さく抑えます。0.8Vの帰還電圧で2μAを選択すると、R1はおよそ400kになります。これに近い標準1%抵抗は412k

で、このときR2は887kになります。

補償は、負荷ステップ応答を検討して、これらの部品に対して最適化しますが、LTC3411Aの場合、12.1kΩと680pFのフィルタから始めるのが適当でしょう。負荷ステップに対する実際のアンダーシュートに応じて、出力コンデンサを大きくする必要があるかもしれません。

PGOODピンはコモン・ドレイン出力で、プルアップ抵抗を必要とします。適切な速度にするため、100kの抵抗が使われています。

本データシートの１ページ目にこの設計例の完全な回路を示します。

基板レイアウトの検討事項

PCボードをレイアウトするときには、以下のチェックリストを使用してLTC3411Aが正しく動作するよう配慮しなければなりません。これらの項目は、図7のレイアウト図にイラストで示してあります。レイアウトでは、以下の項目をチェックしてください。

1.コンデンサCINは電源VIN(ピン6)と電源グランド(ピン5)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とそれらのドライバにAC電流を供給します。

2. COUTとL1は近づけて接続されていますか？COUTの(－)端子はPGNDおよびCINの(－)端子に電流を戻します。

3.抵抗分割器R1とR2は、COUTの(＋)端子と、SGND(ピン3)の近くで終端されたグランド・ラインの間に接続する必要があります。帰還信号VFBはSWライン(ピン4)のようなノイズの多い部品やトレースから離して配線し、トレースをできるだけ短くします。

4.敏感な部品はSWピンから離します。入力コンデンサCIN、補償コンデンサCCとCITHおよびすべての抵抗R1、R2、RT、およびRCはSWトレースおよびインダクタL1から離して配線します。SWピンのパッドはできる限り小さくします。

5.グランド・プレーンが望ましいのですが、それが利用できなければ信号グランドと電源グランドを分離し、小信号部品は1

点でSGNDピンに戻し、この1点をPGNDピンに接続します。

6.すべての層のすべての未使用領域を銅で覆います。銅で覆うと、電源部品の温度上昇を抑えます。これらの銅領域は入力電源(PVIN、PGND、SVINまたはSGND)の1つに接続します。

図7. LTC3411Aのレイアウト図（「基板レイアウト・チェックリスト」を参照）


PVIN

LTC3411A

PGNDSWSVIN

SGNDPGOODPGOODVFB SYNC/MODEITH SHDN/RT

L1

VIN

BMPS

VIN

VOUTR5

RTRC

CITH

R1R2

3411A F07

CC

BOLD LINES INDICATE HIGH CURRENT PATHS

CIN

COUT

C4


LTC3411A

183411afd


SVIN

LTC3411A

PGOOD PGOOD

SW

PVIN

SYNC/MODE VFBITH SHDN/RT

SGND

L12.2µH

VIN2.5V TO

5.5V

VOUT1.2V/1.5V/1.8VAT 1.25A

R5100k

R4549k

R1A357k

R312.1k

RS11MBM

RS21M

3411A TA02a

C3680pF

C4 22pF

R2 442k

C222µF

SGND SGND

R1B511k

R1C887k

PSFC

PGND

C110µF

PGND

PGNDSGND

NOTE: IN DROPOUT, THE OUTPUT TRACKS THE INPUT VOLTAGEC1, C2: TAIYO YUDEN JMK325BJ226MML1: TOKO A914BYW-2R2M (D52LC SERIES)

GND

1.8V 1.5V 1.2V

OUTPUT CURRENT (mA)

EFFI

CIEN

CY (%

)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

00.1 1 10 100 1000 10000

3411A TA02b

Burst ModeOPERATION

VIN = 3.6VVOUT = 1.2VfO = 1MHz

FORCED CONTINUOUS

PULSE SKIP

VIN = 3.6VVOUT = 1.2VILOAD = 100mA TO 1.25ABurst Mode OPERATION

VOUT100mV/DIV

AC COUPLED

IL1A/DIV

3411A TA02c40µs/DIV

ILOAD1A/DIV

VIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 100mA TO 1.25APULSE SKIPPING MODE

VOUT100mV/DIV

AC COUPLED

IL1A/DIV

3411A TA02d40µs/DIV

ILOAD1A/DIV

セラミック・コンデンサを使った汎用降圧レギュレータ

効率と出力電流

標準的応用例


LTC3411A

193411afd


パッケージ最新のパッケージ図面については、 http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/ をご覧ください。

3.00 ±0.10(4 SIDES)

0.40 ±0.10

BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD

1.65 ±0.10(2 SIDES)

0.75 ±0.05

R = 0.125TYP

2.38 ±0.10(2 SIDES)

15

106

PIN 1TOP MARK

(SEE NOTE 6)

0.200 REF

0.00 – 0.05

(DD) DFN REV C 0310

0.25 ±0.05

2.38 ±0.05(2 SIDES)

RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS

1.65 ±0.05(2 SIDES)2.15 ±0.05

0.50BSC

0.70 ±0.05

3.55 ±0.05

PACKAGEOUTLINE

0.25 ±0.050.50 BSC

DD Package10-Lead Plastic DFN (3mm × 3mm)

(Reference LTC DWG # 05-08-1699 Rev C)

PIN 1 NOTCHR = 0.20 OR0.35 × 45°CHAMFER

NOTE：1. 図はJEDECパッケージ外形M0-229のバリエーション（WEED-2）になる予定バリエーションの指定の現状についてはLTCのwebサイトのデータシートを参照2. 図は実寸とは異なる3. すべての寸法はミリメートル4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まないモールドのバリは（もしあれば）各サイドで0.15mmを超えないこと5. 露出パッドは半田メッキとする6. 網掛けの部分はパッケージの上面と底面のピン1の位置の参考に過ぎない


http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/

LTC3411A

203411afd


パッケージ最新のパッケージ図面については、 http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/ をご覧ください。

MSOP (MS) 0213 REV F

0.53 ±0.152(.021 ±.006)

SEATINGPLANE

0.18(.007)

1.10(.043)MAX

0.17 – 0.27(.007 – .011)

TYP

0.86(.034)REF

0.50(.0197)

BSC

1 2 3 4 5

4.90 ±0.152(.193 ±.006)

0.497 ±0.076(.0196 ±.003)

REF8910 7 6

3.00 ±0.102(.118 ±.004)

(NOTE 3)

3.00 ±0.102(.118 ±.004)

(NOTE 4)0.254(.010) 0° – 6° TYP

DETAIL “A”

DETAIL “A”

GAUGE PLANE

5.10(.201)MIN

3.20 – 3.45(.126 – .136)

0.889 ±0.127(.035 ±.005)

RECOMMENDED SOLDER PAD LAYOUT

0.305 ±0.038(.0120 ±.0015)

TYP

0.50(.0197)

BSC

0.1016 ±0.0508(.004 ±.002)

MS Package10-Lead Plastic MSOP

(Reference LTC DWG # 05-08-1661 Rev F)

NOTE：1. 寸法はミリメートル（/ インチ）2. 図は実寸とは異なる3. 寸法にはモールドのバリ、突出部、またはゲートのバリを含まないモールドのバリ、突出部、またはゲートのバリは、各サイドで0.152mm（0.006"）を超えないこと4. 寸法には、リード間のバリまたは突出部を含まないリード間のバリまたは突出部は、各サイドで0.152mm（0.006"）を超えないこと5. リードの平坦度（成形後のリードの底面）は最大0.102mm（0.004"）であること


http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/

LTC3411A

213411afd


改訂履歴　（Rev Bよりスタート）

Rev 日付概要ページ番号B 4/10 「ピン配置」セクションからθJCを削除

「電気的特性」のVSYNC/MODEのMIN値の更新Note 2の更新

「ピン機能」のピン11の記述の更新

2337

C 10/13 VSYNC-MODEのテストの条件と制限値を変更 3

D 6/14 「最大絶対定格」PGOOD電圧の最大値を修正「最大絶対定格」リード温度の最大値をMSパッケージで規定

22

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。


LTC3411A

223411afd

LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2008

LT 0614 REV D • PRINTED IN JAPAN



EFFI

CIEN

CY (%

)

40

30

100

1000100 10000

3411A TA04b

20

10

60

50

80

70

90


VOUT = 1.8VfO = 2MHz VIN = 3.6V

VOUT = 1.8VILOAD = 50mA TO 1.25A

VOUT100mV/DIV

AC COUPLED

IL1A/DIV

3411A TA04c40µs/DIV

ILOAD1A/DIV

VIN = 3.6VVOUT = 1.8VILOAD = 250mA TO 1.25A

3411A TA04d40µs/DIV

VOUT100mV/DIV

AC COUPLED

IL1A/DIV

ILOAD1A/DIV

PVIN

LTC3411A

PGOOD PGOODSWSVIN

SYNC/MODEVFBITH

SHDN/RT

L10.9µH

VOUT1.8VAT 1.25A

VIN2.5V

TO 4.2V

SGND PGND

R5100k

C4 22pF

R4178k

R313.3k

R1698k

R2887k

3411A TA04a

C3470pF

C210µF×2

C110µF

C1, C2: TAIYO YUDEN JMK107BJ106MAL1: FDK MIPW3226DORGM

関連製品製品番号説明注釈LTC3406A/LTC3406AB 600mA（IOUT）、1.5MHz同期整流式降圧

DC/DCコンバータ96%の効率、VIN：2.5V～5.5V、VOUT（最小） = 0.6V、 IQ = 20µA、ISD < 1µA、ThinSOT™パッケージ

LTC3407A/LTC3407A-2 600mA/800mA（IOUT）、1.5MHz/2.25MHz、デュアル同期整流式降圧DC/DCコンバータ

95%の効率、VIN：2.5V～5.5V、VOUT（最小） = 0.6V、 IQ = 40µA、ISD < 1µA、MS10E、DFNパッケージ

LTC3410/LTC3410B 300mA（IOUT）、2.25MHz同期整流式降圧 DC/DCコンバータ

95%の効率、VIN：2.5V～5.5V、VOUT（最小） = 0.8V、 IQ = 26µA、ISD < 1µA、SC70パッケージ

LTC3411 1.25A（IOUT）、4MHz同期整流式降圧 DC/DCコンバータ

96%の効率、VIN：2.6V～5.5V、VOUT（最小） = 0.8V、 IQ = 60µA、ISD < 1µA、MS10および3mm×3mm DFNパッケージ

LTC3412A 2.5A（IOUT）、4MHz同期整流式降圧 DC/DCコンバータ

96%の効率、VIN：2.6V～5.5V、VOUT（最小） = 0.8V、 IQ = 62µA、ISD < 1µA、TSSOP16Eおよび4mm×4mm QFNパッケージ

LTC3531/LTC3531-3 LTC3531-3.3

200mA（IOUT）、1.5MHz同期整流式昇降圧 DC/DCコンバータ

95%の効率、VIN：1.8V～5.5V、VOUT（最小） = 2V～5V、 IQ = 16µA、ISD < 1µA、ThinSOTおよびDFNパッケージ

LTC3532 500mA（IOUT）、2MHz同期整流式昇降圧 DC/DCコンバータ

95%の効率、VIN：2.4V～5.5V、VOUT（最小） = 2.4V～5.25V、 IQ = 35µA、ISD < 1µA、MS10およびDFNパッケージ

LTC3542 500mA（IOUT）、2.25MHz同期整流式降圧 DC/DCコンバータ

95%の効率、VIN：2.5V～5.5V、VOUT（最小） = 0.6V、 IQ = 26µA、ISD < 1µA、2mm×2mm DFNパッケージ

LTC3544/LTC3544B 300mA＋2×200mA＋100mA、2.25MHz、クワッド同期整流式降圧DC/DCコンバータ

95%の効率、VIN：2.5V～5.5V、VOUT（最小） = 0.8V、 IQ = 70µA、ISD < 1µA、3mm×3mm QFNパッケージ

LTC3547/LTC3547B 300mA、2.25MHz、デュアル同期整流式降圧 DC/DCコンバータ

96%の効率、VIN：2.5V～5.5V、VOUT（最小） = 0.6V、 IQ = 40µA、ISD < 1µA、2mm×3mm DFNパッケージ

LTC3548/LTC3548-1 LTC3548-2

400mA/800mA、（IOUT）、2.25MHz、デュアル同期整流式降圧DC/DCコンバータ

95%の効率、VIN：2.5V～5.5V、VOUT（最小） = 0.6V、 IQ = 40µA、ISD < 1µA、MS10EおよびDFNパッケージ

LTC3560 800mA（IOUT）、2.25MHz同期整流式降圧 DC/DCコンバータ

95%の効率、VIN：2.5V～5.5V、VOUT（最小） = 0.6V、 IQ = 16µA、ISD < 1µA、ThinSOTパッケージ

標準的応用例高さ1mm、2MHz、リチウムイオン・バッテリから1.8Vへのコンバータ

効率と出力電流

リニアテクノロジー株式会社102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8FTEL 03-5226-7291l FAX 03-5226-0268 l www.linear-tech.co.jp/LTC3411A



http://www.linear-tech.co.jp/LTC3406AB


http://www.linear-tech.co.jp/LTC3407A-2

http://www.linear-tech.co.jp/LTC3410

http://www.linear-tech.co.jp/LTC3410B












http://www.linear-tech.co.jp/LTC3548-1

http://www.linear-tech.co.jp/LTC3548-2


http://www.linear-tech.co.jp/product/LTC3411A

ltc3411a – 1.25a、4mhz、同期整流式降圧dc/dcコンバー …...ltc3411aidd#pbf...

Documents