カタログ等資料中の旧社名の扱いについて · rev.3.0, 2003.09.18, page 1 of 36...

お客様各位

カタログ等資料中の旧社名の扱いについて

2010 年 4 月 1 日を以って NEC エレクトロニクス株式会社及び株式会社ルネサステクノロジ

が合併し、両社の全ての事業が当社に承継されております。従いまして、本資料中には旧社

名での表記が残っておりますが、当社の資料として有効ですので、ご理解の程宜しくお願い

申し上げます。

ルネサスエレクトロニクスホームページ（http://www.renesas.com）

2010 年 4 月 1 日

ルネサスエレクトロニクス株式会社

【発行】ルネサスエレクトロニクス株式会社（http://www.renesas.com）

【問い合わせ先】http://japan.renesas.com/inquiry

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１．本資料に記載されている内容は本資料発行時点のものであり、予告なく変更することがあります。当社製品のご購入およびご使用にあたりましては、事前に当社営業窓口で最新の情報をご確認いただきますとともに、

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財産権の侵害等に関し、当社は、一切その責任を負いません。当社は、本資料に基づき当社または第三者の

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る場合には、お客様の責任において行ってください。これらの使用に起因しお客様または第三者に生じた損

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されていない用途に当社製品を使用することができません。当社の文書による事前の承諾を得ることなく、

「特定水準」に分類された用途または意図されていない用途に当社製品を使用したことによりお客様または

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ータ・ブック等の資料で特に品質水準の表示がない場合は、標準水準製品であることを表します。標準水準：コンピュータ、OA機器、通信機器、計測機器、AV機器、家電、工作機械、パーソナル機器、

産業用ロボット高品質水準：輸送機器（自動車、電車、船舶等）、交通用信号機器、防災・防犯装置、各種安全装置、生命

維持を目的として設計されていない医療機器（厚生労働省定義の管理医療機器に相当）特定水準：航空機器、航空宇宙機器、海底中継機器、原子力制御システム、生命維持のための医療機器（生

命維持装置、人体に埋め込み使用するもの、治療行為（患部切り出し等）を行うもの、その他

直接人命に影響を与えるもの）（厚生労働省定義の高度管理医療機器に相当）またはシステム

等 8. 本資料に記載された当社製品のご使用につき、特に、最大定格、動作電源電圧範囲、放熱特性、実装条件そ

の他諸条件につきましては、当社保証範囲内でご使用ください。当社保証範囲を超えて当社製品をご使用さ

れた場合の故障および事故につきましては、当社は、一切その責任を負いません。 9. 当社は、当社製品の品質および信頼性の向上に努めておりますが、半導体製品はある確率で故障が発生した

り、使用条件によっては誤動作したりする場合があります。また、当社製品は耐放射線設計については行っ

ておりません。当社製品の故障または誤動作が生じた場合も、人身事故、火災事故、社会的損害などを生じ

させないようお客様の責任において冗長設計、延焼対策設計、誤動作防止設計等の安全設計およびエージン

グ処理等、機器またはシステムとしての出荷保証をお願いいたします。特に、マイコンソフトウェアは、単

独での検証は困難なため、お客様が製造された最終の機器・システムとしての安全検証をお願いいたします。 10. 当社製品の環境適合性等、詳細につきましては製品個別に必ず当社営業窓口までお問合せください。ご使用

に際しては、特定の物質の含有･使用を規制する RoHS指令等、適用される環境関連法令を十分調査のうえ、かかる法令に適合するようご使用ください。お客様がかかる法令を遵守しないことにより生じた損害に関し

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トロニクス株式会社がその総株主の議決権の過半数を直接または間接に保有する会社をいいます。注 2. 本資料において使用されている「当社製品」とは、注 1 において定義された当社の開発、製造製品をいい

ます。

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HA16114P/PJ/FP/FPJ, HA16120FP/FPJ シングルチャネル外部同期機能付きチョッパ型 DC/DC コンバータ用 PWM 制御スイッチングレギュレータ IC

RJJ03F0050-0300Z (Previous: ADJ-204-026B)

Rev.3.0 2003.09.18

概要

HA16114P/PJ/FP/FPJ，HA16120FP/FPJは，チョッパ型 DC/DCコンバータに適した，シングルチャネルのPWM制御スイッチングレギュレータ ICです。本 ICシリーズは，パワーMOS FETの直接駆動が可能なように，トーテムポール型のゲートドライブ回路

を内蔵しています。そして，DC/DCコンバータのブースト，ステップダウン／インバーティング制御に合わせて，出力論理をあらかじめ設定してあります。この論理は，ブースト制御には NチャネルパワーMOS FETを使用し，ステップダウン／インバーティング制御には PチャネルパワーMOS FETを使用することを想定して，設定してあります。

HA16114はステップダウン／インバーティング制御兼用回路を内蔵し，HA16120はブースト制御専用回路を内蔵しています。本 ICシリーズの特長として，外部同期機能があります。これは，商用 ACから DC出力を得る，プライマ

リ制御 AC/DCコンバータの二次側において，マルチ出力を得るために DC/DC変換する場合に適切です。フライバックトランスの二次側出力パルスに同期をとり易くなっており，パルスの立ち下がりエッジで同期が

掛かります。同期動作を行うことで，AC/DCコンバータと DC/DCコンバータの動作周波数の違いによるビートの弊害や，高調波ノイズを低減できます。また。パルスを反転させれば，フォワードトランス AC/DCコンバータとの同期動作も可能です。さらに，過電流時の保護機能として，1パルスごとに PWMパルス幅を絞るパルス·バイ·パルスカレントリ

ミッタ，および ON-OFFタイマによる間欠動作機能を備えています。これは，従来のラッチによるシャットダウンとは異なり，パルス·バイ·パルスカレントリミッタがタイマ設定時間以上続いた場合は，ICを間欠 (点滅) 動作させるもので，これによりシャープな垂下特性を得ることができます。また，過電流状態がなくなれば，出力は自動的に復帰します。本 ICシリーズを用いることで，従来よりも少ない外付け部品で，小型，高効率の DC/DCコンバータを容

易に構成することができます。

機能

• 2.5V基準電圧回路 (Vref)

• 三角波発振回路

• 過電流検出回路

• 外部同期入力回路

• トーテムポール型出力

• UVL (低入力誤動作防止) 回路

• エラーアンプ回路

• Vref OVP (過電圧保護) 回路

HA16114P/PJ/FP/FPJ, HA16120FP/FPJ

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特長

• 動作電源電圧範囲が 3.9Vから 40Vと広い*1

• 最大動作周波数が 600kHzと大きい

• パワーMOS FET直接駆動用のトーテムポール型ゲートドライバ回路内蔵 (最大定格±1A peak)

• 外部パルス同期運転が可能

• パルス・バイ・パルス過電流制限 (OCL) 機能内蔵

• 連続過電流時の間欠動作機能内蔵

• ON/OFF端子接地時，ICは OFFし，消費電流をセーブできる

HA16114：IOFF = 10µA Max

HA16120：IOFF = 150µA Max

• 基準電圧 (Vref) を外部で調整可能 (±0.2V)

• 低入力ロックアウト電圧ポイント (対 VIN) を IC外部で調整可能

• 発振周波数安定度が良い

• ソフトスタート，クイックシャット機能がある

【注】 1. ただし，Vref = 2.5V となるのは，VIN ≥ 4.5V の条件下です。したがって，変換前の DC入力電圧は 4.5V 以上でご検討ください。

ルネサスチョッパ型 DC/DC コンバータ用制御 IC ラインアップ

制御機能

チャネル

型名

チャネル

No. ブーストステップダウンインバーティング

出力回路

過電流保護

Ch1 デュアル HA17451A

Ch2

オープンコレクタタイマ(ラッチ)式 SCP

HA16114 — — シングル

HA16120 — — —

Ch1 — HA16116

Ch2 — —

Ch1 —

デュアル

HA16121

Ch2 — —

トーテムポール型パワーMOS FET ドライバ

パルス·バイ·パルス

カレントリミッタおよび ON/OFF タイマに

よる間欠動作


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ピン配置

Top view

1

2

3

4

5

6

7

8

16

15

14

13

12

11

10

9

GND

SYNC

RT

CT

IN(−)

E/O

IN(+)

P.GND

Vref

ADJ

DB

ON/OFF

TM

CL(−)

VIN

OUT

端子機能

ピン No. 端子名機能 1 GND 制御系の GND 端子 2 SYNC 外部同期信号入力端子 (立ち下がりエッジで同期) 3 RT 発振器タイミング抵抗接続端子 (バイアス電流設定) 4 CT 発振器タイミング容量接続端子 (三角波電圧出力) 5 IN (–) エラーアンプ (–) 入力端子 6 E/O エラーアンプ出力端子 7 IN (+) エラーアンプ (+) 入力端子 8 P.GND 出力系 GND 端子 9 OUT 出力端子 (パワーMOS FET ゲート用パルスの出力)

10 VIN 電源入力端子 11 CL (–) カレントリミッタ (–) 検出端子 12 TM オーバカレント検出時の間欠時間設定端子 (タイマトランジスタ電流シンク) 13 ON/OFF IC ON/OFF スイッチ端子 (約 0.7V 以下で OFF) 14 DB デッドバンドデューティの設定入力端子 15 ADJ 基準電圧 (Vref) 調整入力端子 16 Vref 2.5V 基準電圧出力端子


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ブロックダイアグラム

UVLH

LVL VH

16 15 14 13 12 11 10 9

1 2 3 4 5 6 7 8

Vref ADJ DB ON/OFF TM CL(−) V OUT

1. HA16120 AND

SYNC R C IN(−) E/O IN(+) P.GND

IN

T T

1.1 VR T

+−+ NAND (HA16114)

− +

0.2 V

fromUVL

1k

1k

0.3V

ON/OFFADJ VIN

Vref

PWM COMP

fromUVL

VIN

1.6 V

1.0 V

fromUVL

OUT

Latch

S

R

Q

OVP

+

−

*1

2.5Vbandgapreferencevoltage

generator

UVL output

Triangle waveformgenerator

Latch reset pulses

Bias current

EA

CL

0.3 V

GND


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機能およびタイミングチャート

1.6 V typ

1.0 V typ

V

0 V

IN

V

0 V

IN

Off

T

Off OffOff

On On On OnOn

Off Off Off OffOff

On On On OnOn

DB

(CT )

Off

(E/O )

HA16114 PWM (PMOS FET

)

HA16120 PWM (NMOS FET

)

Time

On duty = , T =t

TON 1

fOSC

PWM ( )

tOFFtON


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機能説明・端子使用法目次

以下，項目 No.に沿い説明いたします。

1

2

3

4

5

6

7

8

16

15

14

13

12

11

10

9

GND*1

R

C

IN(−)

E/O

IN(+)

P.GND*1

Vref

ADJ

DB

ON/OFF

TM

CL(−)

VIN

OUT

1.

2.

4.

6.

8.

fOSC

DC/DC

MOS FET

SYNC

Top view

1.

ON/OFF

P.GND (±1A peak Max) GND Vref

T

T

5.Vref UVL,

OVP

7.3.

1. 三角波発振器

1.1 動作原理と発振周波数の設定

三角波は，PWMパルスを作る上で基準となる電圧波形です (図 1.1)。本ブロックの動作原理は，外付けタイミング抵抗 RTで決まる定電流 IOを，外付けのタイミング容量 CTに常

時流しておき，CT端子電圧がコンパレータのスレッシュホールド電圧 VHを越えると，コンパレータ出力に

よりスイッチを切り換え，CTから 3IOの電流を放電します。CT端子電圧は次第に下がり，これがスレッシュ

ホールド電圧 VL以下になると，再度コンパレータによりスイッチを切り換えて，3IOの放電を停止します。

以上の繰り返しにより，三角波の発振を行っています。 IO = 1.1 (V) / RT (Ω)となります。また，IOのカレントミラーは，電流能力が小さいので，RT ≥ 5kΩ (IO ≤ 220µA) でのご使用をお勧めします。また，三角波の上下端電圧となる VH, VLは，IC内の RA, RB, RCにより，約 1.6V, 1.0Vに固定されています。


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発振周波数 fOSCは以下により求めることができます。 1

t1 + t2 + t3fOSC =

t1 =CT × (VH − VL)

1.1 V/RT

t2 =CT × (VH − VL)

3 × 1.1 V/RT

VH − VL = 0.6 V

fOSC1

0.73 × CT × RT + 0.8 (µs)(Hz)

t3 0.8 µs ( )

高い周波数では，コンパレータの遅延により，三角波にオーバーシュート，アンダーシュートを生じ，デッ

ドバンドスレッシュホールド電圧も 1.6V, 1.0Vよりずれます。実装にてご確認の上，定数を設定してください。

RT

1 : 4

CT

Vref

V = 1.6 V typH

V = 1.0 V typL

t1

t2 t1 : t2 = 3 : 1

3.2 V

( )

2.5 V

SYNC

RB

RC

RA

1.1 V

Current mirror C charging

I O

T

Discharg-ing 3IO

Sync circuit

IO

図 1.1 発振器等価回路


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1.2 外部同期運転

本シリーズは，プライマリ制御 AC/DCコンバータと同期運転ができるよう，同期入力端子を設けてあります。スイッチングトランスの二次側巻線のパルス電圧を抵抗分割したものを同期入力端子に印加します。パ

ルスの立ち下がりエッジで同期を掛けるので，フライバックトランス式 AC/DCコンバータと同期させるマルチ出力電源に適切です。同期入力端子 (SYNC端子) は，同期回路を経て三角波発振回路の内部へ接続されています (図 1.1)。したがって，外部同期は三角波に対して同期を掛けます (図 1.2)。 • 同期は，外部同期入力波の立ち下がりエッジで掛かります。

• 外部同期が可能な周波数範囲は，fOSC < fSYNC < fOSC × 2です。

• 外部同期が可能なデューティ範囲は，5% < t1/t2 × 100 < 50%です (ただし，t1 Min = 300ns)。

• 外部同期の場合の VTH'は次式で求められます。

fOSC

fSYNCVTH' = (VTH − VTL) × + VTL

【注】外部同期を掛けずに使用する場合は，SYNC 端子は Vref 端子に接続してください。

(fOSC)

SYNC pin(fSYNC)

V (1.6 V typ)TH

V(1.0 V typ)

TL

VTH

Vref

1 Vt1

t2

図 1.2 外部同期


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2. DC/DC 変換出力の設定およびエラーアンプの使用法

2.1 DC 変換出力の設定方法

(1) 正出力電圧 (VO > Vref) の場合

VIN

IN(−)

IN(+)

EA

GND

Vref

CL

OUT

VO

+

−

R2 R1

VIN

IN(−)

IN(+)

EA

GND

Vref

CL

OUT

VO

R2 R1

+

−

+

−

V = VrefO ×R + R

R

1 2

2

HA16114/ HA16120/

+

−

図 2.1 出力電圧設定方法 (1)

（2）負出力電圧 (VO < 0V) の場合

VIN

IN(−)

IN(+)

EA

CL

OUT

+

−

R2 R1

R

Vref

3

R4

+

−

V = −VrefO ×R + R

R

1 2

2

R

R + R3 4

3× − 1

HA16114/

VO

図 2.2 出力電圧設定方法 (2)


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2.2 エラーアンプについて

エラーアンプの等価回路を図 2.3に示します。本 ICシリーズのエラーアンプは，単純な NPNトランジスタの差動アンプと定電流ドライブの出力回路より成っています。オープンループ利得を 50dB Typと低く抑え，広帯域 (fT = 4MHz) のアンプとなっています。これにより，電源を構成したときの帰還が安定にかけられ，また，位相補償もし易くなっています。

IN(−)

IN(+)

E/O

40 A80 A

IC VIN

PWM( )

µµ

図 2.3 エラーアンプ等価回路

3. デッドバンドデューティとソフトスタートの設定方法

3.1 デッドバンドデューティの設定

デッドバンドデューティ (DB) は，DB端子の電圧を調整して設定します。 VDB (デッドバンド電圧) は，ICの Vrefより，2本の外付け抵抗により分圧して得るのが便利です。デッドバンド (これ以上 PWMパルス幅を ONさせないタイミング) および，VDBは次のように表せます。

VDB = Vref ×R2

R1 + R2

DB = VDB > VTL VDB < VTL

100% (PWM )

VTH − VDB

VTH − VTL× 100 (%)

【注】 VDBは，DB 端子電圧です。また，VTH = 1.6V (Typ), VTL = 1.0V (Typ) です。

Vref = 2.5V Typなので，R1, R2により，1.0V ≤ VDB ≤ 1.6Vとなるように設定してください。

−

+

+

DB

VTH, VTL

VTH

VDB

VTL

To Vref

R

R

VDB

DB

E/O

PWMCOMP

fromUVL

1

2

図 3.1 デッドバンドデューティの設定


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3.2 ソフトスタートの設定

ソフトスタートは，PWMパルス幅を徐々に開き，DC変換出力をゆっくり立ち上げることでスタート時のオーバシュートを防止するものです。ソフトスタート時間の設定は，DB端子で行います。方法は DB端子と GND間にコンデンサを接続して，DB端子電圧を決定する抵抗との時定数により設定します。

VDB = VREF ×

VX

VDB

R2

R1 + R2

R =R1 × R2

R1 + R2

tsoft = −C1 × R × ln (1 − )

【注】 VXは，t 時間後の DB 端子の電圧 (ただし，VX < VDB)

−

+

+

To Vref

R

R

VX DB

E/O

PWMCOMP

fromUVL

VTH

VTL

1.6 V

1.0 V

t

C1

tsoft

UVL

VDB

VX

UVL

1

2

図 3.2 ソフトスタートの設定

3.3 クイックシャットについて

クイックシャットは，IC OFF時に各端子の電圧をリセットすることで，PWMパルス出力を素早く OFFする機能です。本 ICでは，OFF時にも UVLシンクトランジスタ (図 3.2参照) が ONするため，三角波出力，DB端子電圧はリセットされます。特に，図 3.2の C1 (比較的大容量) のチャージを引き抜くのに役立っています。そのため，間欠動作時 (別項参照) の際にも，1回の ON · OFFごとにソフトスタートがかかります。


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4. PWM 出力回路とパワーMOS FET のドライブ法

本 ICシリーズは，パワーMOS FETをドライブするために，図 4.1のようなトーテムポール型プッシュプルドライブ回路を内蔵しています。したがって，パワーMOS FETは，ゲート保護抵抗を介して，直接ドライブできます。なお，VINがパワーMOS FETのゲート耐圧を越える場合は，図 4.2のように，ツェナーダイオードで保護を行うなどの対策を施してください。また，バイポーラパワートランジスタを駆動したい場合は，図 4.3のように，抵抗による分圧，分流を行い，ベースを保護してください。

P.GND

To C L

OUT RG

VIN

VO

( )P MOS FET

図 4.1 出力回路とパワーMOS FET の接続

OUT

GND

VIN

RG

DZ

VO

( ) N MOS FET

図 4.2 ツェナーダイオードによるゲート保護

OUT

GND

VIN

VO

( ) NPN

図 4.3 バイポーラパワートランジスタの駆動方式


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5. 基準電圧発生部 (Vref = 2.5V)

5.1 電圧発生部

本 ICは，バンドギャップ型基準電圧発生回路 (図 5.1) を内蔵しており，2.5V ± 50mVを出力します。この2.5Vおよび内部で発生させている約 3.2Vの電圧は，三角波発振器，PWMコンパレータ，ラッチなどの IC内の電源として使われています。また，このブロックは，後述の ON/OFF制御によりシャットダウンが可能で，過電流時の間欠動作や，IC不使用時の電流節約に有効です。

ON/OFF

+

−

1.25 V

1.25 V

25 k

25 k

VIN

Vref

2.5 V

3.2 V

ADJ

Ω

Ω

図 5.1 Vref 発生回路

5.2 基準電圧の微調整方法 (Vref と ADJ 端子の関係)

図 5.1を簡略化したのが，図 5.2の等価回路です。この回路は基準電圧 (Vref) を外部から調整可能とするために，ADJ端子を設けています。ADJ端子は，バンドギャップ回路で得られる電圧 (VADJ) 1.25V (Typ) が出力されています。 Vrefは，VADJと内部抵抗 R1と R2の比で決まり，次式となります。

VREF = VADJ ×R1 + R2

R2 R1と R2の設計値は，R1 = R2 = 25kΩでバラツキ幅は±25%です。微調整を行わない場合は，ADJ端子は OPENにしてください。

−

+

VIN

Vref

ADJ

R

R

25 k (typ)

25 k (typ)

1

2

Ω

Ω

V ( )

1.25 V (typ)BG

図 5.2 簡単化した基準電圧発生回路図


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Vrefは，前記の Vrefと ADJ端子の関係を用いて外部で調整します。調整方法は，Vref端子と ADJ端子間・ADJ端子と GND間にそれぞれ抵抗 (R3, R4) を挿入して，抵抗比を変えることにより行います。この場合のVrefは，内部抵抗 R1 · R2と外付け抵抗 R3 · R4の合成抵抗比で決まります。

VREF = VADJ ×RA + RB

RB 【注】 RA : R1と R3の並列合成抵抗

RB : R2と R4の並列合成抵抗なお，Vrefの調整は R3または R4のみでも可能ですが，VREFの温度依存性を少なくするため，温度変化の同

じ抵抗を両方にご使用ください。また，Vrefの調整可能範囲は 2.5V ± 0.2Vです。この範囲外では，バンドギャップ回路が動作しなくなり，シャットダウンすることもありますので，ご注意ください。

Vref

ADJ

R

R

R

R

R =AR R

R + R 1 3

1 3

R =BR R

R + R 2 4

2 4

1

2

3

4

図 5.3 基準電圧の調整

5.3 基準電圧回路の UVL と過電圧保護

UVL (低電圧入力誤動作防止) 回路は，IC入力電圧 (VIN) が低い場合に PWMパルス出力を OFFする機能です。さらに，本 ICでは，Vrefの電圧もモニタしています。Vrefは定常時は約 2.5Vの定電圧を出力しますが，UVL回路は約 1.7Vと 2Vのヒステリシスで低電圧を検出し，この電圧以下の場合には PWM出力を停止します。また，UVL回路は Vrefショート (地絡) 保護としても動作します。一方，過電圧検出回路の検出電圧は約 6.8Vで，Vrefが 6.8V以上になったとき，PWM出力を停止させます。これは Vref端子が VINなどの高い電圧源へショートした場合の保護を想定したものです。

PWM PWM

PWM

1.7 2.0 2.5 5.0 6.8Vref

PWM

(V)10

図 5.4 Vref と UVL，OVP の関係

UVL 電圧 Vref [V Typ] VIN [V Typ] 動作状態 VH 2.0V 3.6V VIN 増加時，UVL 解除→PWM パルス出力する VL 1.7V 3.3V VIN 減少時，UVL 動作→PWM パルス停止する


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6. ON/OFF 端子の使用法

この端子は，下記の目的で使用できます。 (1) 電源セット中で，本 ICを用いない場合，OFFにする (パワーマネジメント)。

(2) UVL解除電圧を外部より変える。

(3) 過電流時にタイマ (TM) 端子と組み合わせて間欠動作させる (7項参照)。

6.1 ON/OFF 端子による IC のオフについて

本 ICは下図のように ON/OFF端子を 2VBE以下の電圧にすることで ICを安全にオフすることができ，電源システムのパワーセーブにご利用できます。このときの ICの消費電流 (IOFF) は，HA16114は 10µA Max，HA16120は 150µA Maxです。また，ON/OFF端子は，5V印加時のシンク電流が 290µA Typで，TTLなどのロジック ICでドライブすることも可能です。間欠動作と併用したい場合は，オープンコレクタ，またはオープンドレインのロジック ICをご使用ください。

HA16114, HA16120

GND

VIN

TM

ON/OFF

VINI IN

VrefVref

reference

RB

RA

CON/OFF

+

−

10 kΩ

3VBE

Q1

Q3

Off On

IC

On/off

Q2

図 6.1 ON/OFF 端子による IC のオフ

6.2 UVL 電圧の調整方法 (間欠動作を使用しない場合)

本 ICシリーズは，UVL電圧を外部から調整できます。次頁の図の関係を利用して，VINに対する UVLの VTH, VTLを相対的に変えて調整します。 ICの起動時は Q3が OFFしているので，VON = 2VBE ≒ 1.4Vです。よって，図の RC, RDを接続すると，UVL解除電圧は

VIN = 1.4 V ×RC + RD

RD となります。なお，この VINは，あくまで UVLが解除される電源電圧で，この状態では，まだ Vrefは 2.5V未満です。Vref = 2.5Vを得るには，VINを約 4.3V以上印加してください。また，本 ICシリーズは，VON/OFFは内部のトランジスタの VBEを利用しているため，VONの温度依存性は

約–4mV/°Cあります。電源セット設計の際はご留意ください。また，間欠動作と併用の場合，間欠の時定数が小さくなりますので，外付け部品の定数の変更が必要となる

ことがあります。


Rev.3.0, 2003.09.18, page 16 of 36

RC

RD

TM( )

ON/OFF

GND

10 kΩ

VIN

VIN

Q1

Q2Q3

VrefVref

Vref

3

2

1

00 1 2 3 4 5

V1.4 V

ON

VON/OFF

2.5 V

V 4.5 V≥IN

On/off

V0.7 V

OFF

3VBE

I IN

図 6.2 UVL 電圧の調整方法

7. 過電流検出時の間欠動作タイミングの設定

7.1 動作原理

本 ICのカレントリミッタは，はじめに出力パルスごとに過電流状態を検出して出力パルスを絞り，パルス・バイ・パルス過電流保護をします。もし，連続して過電流になった場合は，TM端子と ON/OFF端子を使って ICを間欠動作させるため，これにより垂下特性がシャープな電源を構成することができます。この場合の ON/OFF時間の設定は ON/OFF端子のスレッシュホールド電圧 VON, VOFFにヒステリシスがある (VON – VOFF = VBE) ことを利用して行い，次のとおりです。間欠動作をご使用にならない場合，TM端子はオープンとし，ON/OFF 端子をハイレベル (VON以上) にプルアップしてください。

390 kΩ

2.2 kΩ

2.2 F+

−

R

R

C

A

B

ON/OFF

ON/OFF

TM QR

S

Vref

VIN

CL

µ

図 7.1 接続図 (例)


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7.2 間欠動作タイミングチャート (VON/OFFのみ)

VBE

2VBE

3VBE*1

VON/OFF

b

Off

On On

c

0 V

2TON TOFF

TONt

a

a.b.c.

1.

IC OFF ( )

VBE IC 0.7V

( 6.1 )

c

IC OFFIC ON

図 7.2 間欠動作タイミングチャート (VON/OFFのみ)

7.3 間欠時間計算式

以下で与えられます。 (1) tON時間 (連続して過電流状態のとき，ICが OFFするまでの時間)

2VBE

VBE

×1

1 − On duty*TON = CON/OFF × RB × ln

= CON/OFF × RB × ln2 ×

0.69 × CON/OFF × RB ×

1

1 − On duty*

1

1 − On duty* (2) tOFF時間 (ICが OFFして，次に ONするまでの時間)

VIN − VBE

VIN − 2VBETOFF = CON/OFF × (RA + RB) × ln

VBE 0.7 V (1)より，TONは，パルス・バイ・パルスカレントリミッタがかかるポイント (tON) が小さい (過負荷が大きい) 程，小さくなります。 (2)より，TOFFは VINに依存します。また，VIN投入時，ON/OFF端子電圧が 3VBEに到達するまで ICは OFFしています。

PWM(HA16114 )

T

tON On duty =t ON

T

DB

T = 1/fOSC

On duty PWM 1 ON

図 7.3


Rev.3.0, 2003.09.18, page 18 of 36

7.4 間欠動作タイミングの例 (計算値)

(1) TON TON = T1 × CON/OFF × RB

ただし，係数

T1 = 0.69 × (7.3 (1) )1

1 − On duty たとえば，CON/OFF = 2.2µF, RB = 2.2kΩ, カレントリミッタのかかる ON dutyが 75%の場合，TON = 13msとなります。

なお，カレントリミッタを掛けたい PWM ON dutyの設定は，下図の関係をもとに決めます。

0 20 40 60 80 1000

2

4

6

8

T1

(PWM) On duty (%)

図 7.4 間欠動作タイミングの例 (1)

(2) TOFF TOFF = T2 × CON/OFF × (RA + RB)

ただし，係数

T2 = ln (7.3 (2) )VIN − VBE

VIN − 2VBE たとえば，CON/OFF = 2.2µF, RB = 2.2kΩ, RA = 390kΩ, VIN = 12Vの場合，TOFF = 55msとなります。

0 20 400

0.05

0.1

T2

V (V)

10 30

IN

図 7.5 間欠動作タイミングの例 (2)


Rev.3.0, 2003.09.18, page 19 of 36

VIN

CF

RF

CLIC

RCS

OUT VOUT

F.B.

V (CL)TH

VIN − 0.2 V

VIN

VCT

VDB

VE/O

PWM (HA16120 )

MOS FET

(ID)( )

CL

L

L, VIN

RCS, RF

( )

I D

図 7.6

8. 過電流状態時の検出電流値の設定

本 ICの過電流検出の VTHは 0.2V Typです。また，バイアス電流は 200µA Typです。カレントリミッタをかけるパワーMOS FETの検出ピーク電流値は，次式のようになります。

ID =VTH − (RF + RCS) × IBCL

RCS ただし，VTH = VIN – VCL，VCLは GNDを基準とした CL端子の電圧です。また，CFと RFはその時定数で決まるローパスフィルタで，パワーMOS FETの ON · OFFに伴うスパイク電流による誤動作を防止します。

RCS

VIN

RF

CF

IBCL

G

S

D

VO

1 k

200 A

+−

( )

OUT

CL

OUT

VIN

IN(−)GND

1800 pF

+

−

240 Ω

0.05 Ω

µ

図 8.1 ステップダウン使用例

図中の数値例では，

ID =0.2 V − (240Ω + 0.05Ω) × 200µA

0.05Ω= 3.04 A

となり，フィルタのカットオフ周波数は，

fC = =1

2π CF RF

1

6.28 × 1800 pF × 240Ω 370 kHz

となります。


Rev.3.0, 2003.09.18, page 20 of 36

絶対最大定格

(Ta = 25°C) 定格値項目記号

HA16114P/FP, HA16120FP HA16114PJ/FPJ, HA16120FPJ 単位

電源電圧 VIN 40 40 V 出力電流 (DC) IO ±0.1 ±0.1 A 出力電流 (Peak) IO peak ±1.0 ±1.0 A カレントリミッタ端子電圧 VCL VIN VIN V エラーアンプ入力電圧 VIEA VIN VIN V E/O 入力電圧 VIE/O Vref Vref V RT 端子ソース電流 IRT 500 500 µA TM 端子シンク電流 ITM 3 3 mA SYNC 端子電圧 VSYNC Vref Vref V SYNC 端子電流 ISYNC ±250 ±250 µA 許容損失 PT 680*1, *2 680*1, *2 mW 動作温度 Topr –40～+85 –40～+85 °C 接合部温度 Tjmax 125 125 °C 保存温度 Tstg –55～+125 –55～+125 °C

【注】 1. SOP “(FP)” の場合この値は，40 × 40 × 1.6 [mm] のガラスエポキシ基板に実装時のものです。ただし，配線密度 10%の場合，Ta = 45°C までで，これ以上は 8.3mW/°C でディレーティングを，また，配線密度 30%の場合，Ta = 64°C までで，これ以上は 11.1mW/°C でディレーティングをしてください。

2. DIP “(P)” の場合 Ta = 45°C までの値であり，それ以上は 8.3mW/°C でディレーティングしてください。

800

600

400

200

0

680 mW

447 mW

348 mW

45 85 12564

PT (m

W)

20 40 60 80 100 120 1400−40 −20

Ta ( )

10%

30%


Rev.3.0, 2003.09.18, page 21 of 36

電気的特性

(Ta = 25°C, VIN = 12V, fOSC = 100kHz) 項目記号 Min Typ Max 単位測定条件

出力電圧 Vref 2.45 2.50 2.55 V VO = 1mA ラインレギュレーション*1 Line — 2 60 mV 4.5V ≤ VIN ≤ 40V ロードレギュレーション Load — 30 60 mV 0 ≤ IO ≤ 10mA 出力短絡電流 IOS 10 24 — mA Vref = 0V Vref OVP 電圧 Vrovp 6.2 6.8 7.4 V 出力電圧温度変動 ∆Vref/∆Ta — 100 — ppm/°C

基準電圧部

Vref アジャスト端子電圧 VADJ 1.225 1.25 1.275 V 最大発振周波数 fmax 600 — — kHz 最小発振周波数 fmin — — 1 Hz 発振周波数入力電圧安定度

∆f/f01 — ±1 ±3 % 4.5V ≤ VIN ≤ 40V (f01 = (fmax + fmin) / 2)

発振周波数温度安定度

∆f/f02 — ±5 — % –20°C ≤ Ta ≤ +85°C (f02 = (fmax + fmin) / 2)

三角波

発振器

部

発振周波数 fOSC 90 100 110 kHz RT = 10kΩ, CT = 1300pF ローレベルスレッショルド電圧

VTL 0.9 1.0 1.1 V 出力 ON デューティ 0%

ハイレベルスレッショルド電圧

VTH 1.5 1.6 1.7 V 出力 ON デューティ 100%

スレッショルド差電圧 ∆VTH 0.5 0.6 0.7 V ∆VTH = VTH – VTL

休止期間調整回路部

出力ソース電流 ISOURCE 170 250 330 µA DB 端子 = 0V ローレベルスレッショルド電圧

VTL 0.9 1.0 1.1 V 出力 ON デューティ 0%

ハイレベルスレッショルド電圧

VTH 1.5 1.6 1.7 V 出力 ON デューティ 100%

ＰＷＭコンパレータ部

スレッショルド差電圧 ∆VTH 0.5 0.6 0.7 V ∆VTH = VTH – VTL 入力オフセット電圧 VIO — 2 10 mV 入力バイアス電流 IB — 0.5 2.0 µA 入力シンク電流 IO SINK 28 40 52 µA VO = 2.5V 出力ソース電流 IO SOURCE 28 40 52 µA VO = 1.0V 同相入力電圧範囲 VCM 1.1 — 3.7 V 電圧利得 AV 40 50 — dB f = 10kHz ユニティゲイン帯域幅 BW — 4 — MHz ハイレベル出力電圧 VOH 3.5 4.0 — V IO = 10µA

エラーアンプ部

ローレベル出力電圧 VOL — 0.2 0.5 V IO = 10µA 【注】 1. ON/OFF 端子の外付け条件は下記の通り。

TM pin

ON/OFF pin

Ω

Ω

V pinIN

12

13

10

390 k

2 k

(次頁に続く)


Rev.3.0, 2003.09.18, page 22 of 36

(Ta = 25°C, VIN = 12V, fOSC = 100kHz)

項目記号 Min Typ Max 単位測定条件スレッショルド電圧 VTH VIN–0.22 VIN–0.20 VIN–0.18 V CL(–)バイアス電流 IBCL (－) 140 200 260 µA CL(–) = VIN

過電流検出部

動作時間 tOFF — 200 (500)*2

300 (600)*2

ns

Vref ハイレベルスレッショルド電圧

VTH 1.7 2.0 2.3 V

Vref ローレベルスレッショルド電圧

VTL 1.4 1.7 2.0 V

スレッショルド差電圧 ∆VTH 0.1 0.3 0.5 V ∆VTH = VTH – VTL VINハイレベルスレッショルド電圧

VINH 3.3 3.6 3.9 V

UVL 部

VINローレベルスレッショルド電圧

VINL 3.0 3.3 3.6 V

出力ロー電圧 VOL — 0.9 1.5 V IO SINK = 10mA 出力ハイ電圧 VOH1 VIN–2.2 VIN–1.6 — V IO SOURCE = 10mA OFF 時ハイ電圧*3 VOH2 VIN–2.2 VIN–1.6 — V IO SOURCE = 1mA

ON/OFF 端子 = 0V OFF 時ロー電圧*2 VOL2 — 0.9 1.5 V IO SOURCE = 1mA

ON/OFF 端子 = 0V 立ち上がり時間 tr — 50 200 ns CL = 1000pF

出力段部

立ち下がり時間 tf — 50 200 ns CL = 1000pF SYNC 端子ソース電流 ISYNC 120 180 240 µA SYNC 端子 = 0V 同期入力周波数範囲 fSYNC fOSC — fOSC×2 kHz 外部同期開始電圧 VSYNC Vref–1.0 — Vref–0.5 V 同期入力最小パルス幅 PWmin 300 — — ns

外部同期回路部

同期入力パルスデューティ*4

PW 5 — 50 %

ON/OFF 端子シンク電流 1

ION/OFF1 60 90 120 µA ON/OFF 端子 = 3V

ON/OFF 端子シンク電流 2

ION/OFF2 220 290 380 µA ON/OFF 端子 = 5V

IC オン電圧 VON 1.1 1.4 1.7 V IC オフ電圧 VOFF 0.4 0.7 1.0 V

ON/ OFF 部

ON/OFF 端子スレッショルド差電圧

∆VON/OFF 0.5 0.7 0.9 V

動作電流 IIN 6.0 8.5 11.0 mA CL = 1000pF 総合部 OFF 電流 IOFF 0

(—)*2 —

(120)*2 10

(150)*2 µA ON/OFF 端子 = 0V

【注】 2. HA16120 にのみ適用 3. HA16114 にのみ適用 4. PW = t1 / t2 × 100

t2

t1


Rev.3.0, 2003.09.18, page 23 of 36

主特性

4.0

3.0

2.0

1.0

0.00 1 2 3 4

4.3V

2.5V

5 40

Re

fere

nce

vo

lta

ge

(V

)

Re

fere

nce

vo

lta

ge

(V

)

Supply voltage (V)

Ta = 25

*

2.54

2.52

2.50

2.48

2.46–20 0 20 40 60 80

2.55 max

2.45 min

SPEC

V = 12 VIN

Ambient temperature ( )

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0100

PWM

200 300 400 500 600

Ta = 25

V = 12 V

R = 10 k IN

T Ω

Lo

w le

ve

l th

resh

old

vo

lta

ge

of

sa

wto

oth

wa

ve

(V

)

Frequency (kHz)

*

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0100 200 300 400 500 600

Ta = 25

V = 12 V

R = 10 k IN

T Ω

Hig

h le

ve

l th

resh

old

vo

lta

ge

of

sa

wto

oth

wa

ve

(V

)

Frequency (kHz)


Rev.3.0, 2003.09.18, page 24 of 36

(1)

(2)

10

5

0

−5

−10−20 0 20 40 60 80

V = 12 V

f = 100 kHz

SPEC

IN

OSC


AVO

BW

φ

Oscill

ato

r fr

eq

ue

ncy c

ha

ng

e (

%)

10

5

0

−5

−10−20 0 20 40 60 80

V = 12 V

f = 350 kHz IN

OSC


Oscill

ato

r fr

eq

ue

ncy c

ha

ng

e (

%)

60

40

20

01 k 3 k 10 k 30 k 100 k

A

VO

(d

B)

φ

(d

eg

.)

fIN (Hz)

300 k 1 M 3 M 10 M180

90

0

135

45


Rev.3.0, 2003.09.18, page 25 of 36

CL

60

55

50

45

40−20 0 20 40 60 80

40 dB min

V = 12 V

f = 10 kHzIN

50 dB typ

Err

or

am

plif

ier

vo

lta

ge

ga

in (

dB

)


500

400

300

200

100

Ta = 25

V = 12 V

C = 1000 pF

• HA16114

IN

L

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

300 ns max

Cu

rre

nt lim

ite

r tu

rn-o

ff tim

e (

ns)

CL voltage VIN−VCL (V)

0.22

0.21

0.20

0.19

0.18−20 0 20 40 60 80

0.18 min

V = 12 VIN 0.22 max


Cu

rre

nt

limite

r th

resh

old

vo

lta

ge

(V

)

300

250

200

150

100−20 0 20 40 60 80

V = 12 V

V = V − 0.3 V

C = 1000 pF

IN

CL

L

300 ns max

TH


Cu

rre

nt lim

ite

r tu

rn-o

ff tim

e (

ns)

200 ns typ

HA16120 300ns

HA16120 300ns

• HA16114


Rev.3.0, 2003.09.18, page 26 of 36

IC IC

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

Ta = 25

V = 12 V IN

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Re

fere

nce

vo

lta

ge

(V

)

IC on/off voltage (V)

SPEC SPEC

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0−20 0 20 40 60 80

SPEC

V = 12 V

f = 100 kHz IN

OSC

SPEC

IC o

n/o

ff v

olta

ge

(V

)


IC

IC

ICIC

600

500

400

300

200

100

00 1000 2000 3000 4000 5000

Ta = 25

V = 12 V

f = 100 kHz

IN

OSC

Pe

ak o

utp

ut cu

rre

nt (m

A)

Load capacitance (pF)

20

15

10

5

0

Ta = 25

f = 100 kHz

On duty = 50%

C = 1000 pF

OSC

L

0 10 20 30 40

SPEC

Op

era

tin

g c

urr

en

t (m

A)

Supply voltage (V)


Rev.3.0, 2003.09.18, page 27 of 36

ON

20

15

10

5

0

IN

OSC

L

SPEC

0 20 40 80 10060

Opera

ting c

urr

ent (m

A)

Output duty cycle (%)

Ta = 25

V = 12 V

f = 100 kHz

C = 1000 pF

PWM ON

100

0

20

40

60

80

0.6 1.61.41.21.00.8 1.8

ON

duty

(%

)

VDB or VE/O (V)

• HA16114

300 kHz

50 kHz600 kHz

fOSC

HA16114 ON 1L

300 kHz50 kHz

100

0

20

40

60

80

0.6 1.61.41.21.00.8 1.8

ON

duty

(%

)

VDB or VE/O (V)

• HA16120

PWM ON

HA16120 ON 1H

600 kHz

fOSC


Rev.3.0, 2003.09.18, page 28 of 36

0 2 4 8 106

12

1

2

3

9

10

11

0

V

O

(VD

C)

Io sink or Io source (mA)

• HA16114ON

• HA16120

OFF

ON

OFF

VGS(Pch MOS FET)

VGS(Nch MOS FET)


Rev.3.0, 2003.09.18, page 29 of 36

15

10

5

0

400

200

0

−200

−400

VOUT

(V)

IO(mA)

VOUT

(V)

IO(mA)

200 ns/div

Vref DB CL(−) VIN

IN(+) CTRT

IO

C

1000 pFL

OUT

VOUT

VOUT

1300 pF10 kΩ

Vref DB CL(−) VIN

IN(+) CTRT

IO

C

1000 pFL

OUT

1300 pF10 kΩ

15

10

5

0

400

200

0

−200

−400200 ns/div


Rev.3.0, 2003.09.18, page 30 of 36

1000

100

10

1

0.1101 102 103 104 105 106

RT = 3kΩ

RT = 10kΩ

RT = 30kΩ

Oscill

ato

r fr

equency f (

kH

z)

Timing capacitance C (pF)T

OS

C

RT = 100kΩ

RT = 300kΩ

RT = 1MΩ


Rev.3.0, 2003.09.18, page 31 of 36

動作回路例 (1)

+

12 V

D

C −

GN

DSYNC

RT

IN(−

)E

/OIN

(+)

P.G

ND

Vre

fA

DJ

DB

HA

16

11

4F

P

ON

/OFF

TM

CL(−

)V

INO

UT

CT

39

0 k

2 k 2µ

−+

4.7

µ

15

k1

0 k

−+

+

47

0µ

35

V(

)

0.1

µ

10

k

56

0p

130k47

0p

()

50

m

22

0

18

00

p

0.2

2µ

( )

47

µH

SB

D

HR

P2

4

ES

R

+ −5

60

µ1

2V

+ −

5V

DC

5k

5k

C : F

R : Ω

ON

P

MO

S F

ET

: 2

SJ2

14

, 2

SJ2

96

: 8

R-H

B

(N

o.

)

• H

A1

61

14

FP

12V

DC

→5

VD

C

ON

(M

OS

FE

T)

DC V

F (

SB

D)

ES

R

()

IC (

)

1

34

GD

S

2

16

13

12

11

10

91

51

4

14

56

78

23

5C

5B

5D

5.6

5A

5A

2 3 415

5A

5B

5C

5D


Rev.3.0, 2003.09.18, page 32 of 36

動作回路例 (2)

HRA83

• AC/DC

(1) AC/DC ( )

AC

−

+

VIN

OUT

CL(CS)

DC

+

−

SBD

HRP241S2076A

D

R1

R2

1S2076A+

+

−

+

−

VIN

CL

P.GNDOUTGND

SYNC

HA16114,HA16120

10

11

891

2

HA16107, HA17384AC/DC IC

HA16114/120AC/DC

HA16114/120 SYNC

• D

• R1, R2 SYNC Vref = 2.5V R1 + R2 10kΩ

2SJ296

+

−

+

−

DC

SBD

HRP24

(HA16114) A

K

SBD A


Rev.3.0, 2003.09.18, page 33 of 36

動作回路例 (3)

AC/DC HA16114/120

HA16114/120

• Q :

• R1, R2 : Q R1, R2 R2 OFF

• R3 : Q

• ZD : SYNC

DFG1C8

HA16107,HA16666

HRW26F

SBD

HA17431

DC

+

−

FB2SC458

R1

R2

R3

6.2kΩ

510Ω

390Ω

Q

ZD

SYNC VIN

GND

HA16114, HA16120

1

2 10

OUT

IC

VIN

9

• AC/DC ( )

(2) AC/DC ( )

C

D

A B

CD

AB


Rev.3.0, 2003.09.18, page 34 of 36

全体波形タイミングチャート (動作回路例 (1) における)

VIN

V ,V

TM

ON/

12 V

0 V

1.4 V

2.1 VV ,

V

TM

ON/ 1.4 V0.7 V

On

On On

On

OffOffOffOff

On

3.0

2.0

1.0

0.0

VCT

VE/O

VV ,V

CT

DB

12 V

11.8 V

0 V

V *1 PWM

12 V

0 V

OUT

DC/DC ( )

IC

VDB

ON IC ON OFF,IC OFF

1. PWM HA16114 ( ) HA16120 ( )

Off

(V)

VCL

E/O,

OFF

OFF

0.0 V


Rev.3.0, 2003.09.18, page 35 of 36

動作例 4 (使用法ワンポイントアドバイス)

1. インダクタ，パワーMOS FET，ダイオードの取付け

VIN

CF

RF

RCSVIN

CL

OUT

GND

VO

VIN

CF

RF

RCSVIN

CL

OUT

GND

V

V

O

O

FBFB

FB

CF

RF

RCSVIN

CL

OUT

GND

FB

CF

RF

RCSVIN

CL

OUT

GND

VO

Vref

1. 2.

4. 3.

HA16120 HA16114

HA16114 HA16114

2. ICを ONした状態で，出力を ON･OFFする方法

DB

E/O

OFF

DB E/OE/O ON


Rev.3.0, 2003.09.18, page 36 of 36

外形寸法図

Package CodeJEDECJEITAMass (reference value)

DP-16ConformsConforms1.07 g

6.30

19.20

16 9

811.3

20.00 Max

7.4

0 M

ax

7.62

0.25+ 0.13– 0.052.54 ± 0.25 0.48 ± 0.10 0.

51 M

in

2.54

Min

5.06

Max

0˚ – 15˚

1.11 Max

As of January, 2003Unit: mm

Package CodeJEDECJEITAMass (reference value)

FP-16DA—Conforms0.24 g

*Dimension including the plating thicknessBase material dimension

*0.2

2 ±

0.05

*0.42 ± 0.08

0.12

0.15

M

2.20

Max

5.5

10.06

0.80 Max

16 9

1 8

10.5 Max

+ 0.20– 0.307.80

0.70 ± 0.20

0˚ – 8˚

0.10

± 0

.10

1.15

1.27

0.40 ± 0.06

0.20

± 0

.04

As of January, 2003Unit: mm

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