パワーショットキーダイオード内蔵の36v 2a 28mhz · 2018. 3. 20. · 3681 ta01...

LT3681

13681f

パワー･ショットキー･ダイオード内蔵の36V、2A、2.8MHz

降圧スイッチング・レギュレータ

5V降圧コンバータ

SW

DC

DA

BIAS

FB

VC

PG

RT

VIN BD

VIN6.3V TO

34V

VOUT5V 2A

4.7 F

0.47 F

330pF

22 F200k

20k

60.4k

L6.8 H

590k

GND

OFF ON

LT3681

3681 TA01

RUN/SS BOOST

L: NEC PLC-0745-6R8

効率

ILOAD (A)0.0001

EFFI

CIEN

CY (%

)

POWER LOSS (W

)

10

20

00.001 0.01 0.1 1 10

3681 TA01b

40

30

100

90

80

60

70

50

0.0001

0.0100

0.0010

10.0000

1.0000

0.1000

VIN = 12VVOUT = 3.3VL = 4.7 HF = 800 kHz

特長広い入力電圧範囲：3.6V～34V動作、最大36V 出力電流：最大2A 低リップルのBurst Mode®動作　12VINから3.3VOUTでIQが50µA 　出力リップル＜15mVP-P 調整可能なスイッチング周波数：300kHz～2.8MHz 低いシャットダウン電流：IQ < 1µA 昇圧ダイオード内蔵パワー･ショットキー･ダイオード内蔵パワーグッド・フラグ飽和スイッチ設計：0.18Ωオン抵抗帰還リファレンス電圧：1.265V 出力電圧：1.265V～20V ソフトスタート機能熱特性が改善された小型14ピン（4mm×3mm）DFNパッケージ

アプリケーション車載バッテリの安定化携帯製品の電源分配電源の安定化産業用電源 ACアダプタ・トランスの安定化

概要LT®3681は、34V（最大36V）までの入力電圧を使用可能な可変周波数（300kHz～2.8MHz）モノリシック降圧スイッチング・レギュレータです。高効率の0.18Ωスイッチに加え、昇圧ショットキー･ダイオード、必要な発振器、制御回路、ロジック回路を1個のチップに搭載しています。非専用のパワー･ショットキー･ダイオードを内蔵しているので、ソリューションのサイズを最小限に抑えます。電流モード方式を採用しているので、過渡応答が高速で、優れたループ安定性が得られます。低リップルのBurst

Mode動作により、標準的なアプリケーションにおいて出力リップルを15mV以下に抑えながら低出力電流で高効率を維持します。また、VOUTが3Vを超える場合は出力からバイアス電流を得ることにより、低出力電流時の効率をさらに向上させることができます。シャットダウンによって消費電流を1µA以下まで低減するとともに、RUN/SSピンの抵抗とコンデンサによって出力電圧ランプを制御します（ソフトスタート）。パワーグッド・フラグは、VOUTが設定された出力電圧の90%に達していることを知らせます。LT3681は露出パッド付きの14ピン4mm×3mm DFNパッケージで供給されるので、熱抵抗を低く抑えることができます。

、LT、LTCおよびLTMはリニアテクノロジー社の登録商標です。Burst Modeはリニアテクノロジー社の登録商標です。他の全ての商標はそれぞれの所有者に所有権があります。

標準的応用例

LT3681

23681f

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

Minimum Input Voltage 3 3.6 V

Quiescent Current from VIN VRUN/SS = 0.2V 0.01 0.5 µA

VBIAS = 3V, Not Switching 22 60 µA

VBIAS = 0, Not Switching 75 120 µA

Quiescent Current from BIAS VRUN/SS = 0.2V 0.01 0.5 µA

VBIAS = 3V, Not Switching 50 120 µA

VBIAS = 0, Not Switching 0 5 µA

Minimum Bias Voltage 2.7 3 V

Feedback Voltage

1.25 1.24

1.265 1.265

1.29 1.3

V V

FB Pin Bias Current (Note 3) VFB = 1.25V, VC = 0.4V 30 100 nA

FB Voltage Line Regulation 4V < VIN < 34V 0.002 0.02 %/V

Error Amp GM 330 µMho

Error Amp Gain 800

VC Source Current 65 µA

VC Sink Current 85 µA

VC Pin to Switch Current Gain 3.5 A/V

VC Clamp Voltage 2 V

TJMAX = 125°C, θJA = 43°C/W

EXPOSED PAD (PIN 15) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB EXPOSED PAD PIN 16 IS DC

ORDER PART NUMBER DE PART MARKING

LT3681EDE 3681Order Options Tape and Reel: Add #TR Lead Free: Add #PBF Lead Free Tape and Reel: Add #TRPBF Lead Free Part Marking: http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/

より広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社へお問い合わせください。

1

2

3

4

5

6

7

14

13

12

11

10

9

8

RUN/SS

VINSW

BOOST

BD

DC

DA

PG

BIAS

FB

GND

VC

RT

GND

TOP VIEW

DE14MA PACKAGE14-LEAD (4mm 3mm) PLASTIC DFN

15

16

絶対最大定格(Note 1) VIN、RUN/SSの電圧 ............................................................. 36V BOOSTピンの電圧 ............................................................. 56V SWピンを超えるBOOSTピン電圧 .................................... 30V FB、RT、VCの電圧 .................................................................. 5V BIAS、PG、BDの電圧 ........................................................... 30V 最大接合部温度..............................................................125 DAを超えるDC ................................................................... 40V 動作温度範囲 (Note 2) 　LT3681E .......................................................... -40～85 保存温度範囲.................................................. -65～150

パッケージ/発注情報

電気的特性は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA＝25での値。注記がない限り、VIN = 10V、VRUNS/SS = 10V、VBOOST = 15V、VBIAS = 3.3V。(Note 2)

LT3681

33681f

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITSPower Schottky Diode Forward Voltage IDA = 1A

IDA = 2A0.50 0.56

V V

Power Schottky Diode Leakage Current VDC-DA = 40V 100 µASwitching Frequency RT = 8.66k

RT = 29.4k RT = 187k

2.5 1.25 250

2.8 1.4 300

3.1 1.55 350

MHz MHz kHz

Minimum Switch Off-Time 130 200 nS

Switch Current Limit Duty Cycle = 5% 3.2 3.8 4.4 A

Switch VCESAT ISW = 2A 360 mV

Boost Schottky Reverse Leakage VSW = 10V, VBIAS = 0V 0.02 2 µA

Minimum Boost Voltage (Note 4) 1.5 2.1 V

BOOST Pin Current ISW = 1A 18 35 mA

RUN/SS Pin Current VRUN/SS = 2.5V 5 10 µA

RUN/SS Input Voltage High 2.5 V

RUN/SS Input Voltage Low 0.2 V

PG Threshold Offset from Feedback Voltage VFB Rising 122 mV

PG Hysteresis 5 mVPG Leakage VPG = 5V 0.1 1 µA

PG Sink Current VPG = 3V 100 600 µA

電気的特性は全動作温度範囲の規格値を意味する。それ以外はTA＝25での値。注記がない限り、VIN = 10V、VRUNS/SS = 10V、VBOOST = 15V、VBIAS = 3.3V。(Note 2)

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： LT3681Eは0～85の温度範囲で性能仕様に適合することが保証されている。 - 40～85の動作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。

Note 3：バイアス電流はFBピンに流れ込む。

Note 4：これはスイッチが完全に飽和するのを保証するのに必要な、昇圧コンデンサの両端の最小電圧である。

LT3681

43681f

DUTY CYCLE (%)0

SWIT

CH C

URRE

NT L

IMIT

(A)

40

3681 G08

2.5

20 60

1.5

1.0

4.0

3.5

3.0

2.0

80 100

TEMPERATURE (°C)–40

SUPP

LY C

URRE

NT (µ

A)

20

3681 G05

80

60

–20 0 40

50

40

100

90

70

60 80

VIN = 12VVOUT = 3.3V

INCREASED SUPPLYCURRENT DUE TO CATCHDIODE LEAKAGE ATHIGH TEMPERATURE

効率 (VOUT = 5.0V) 効率 (VOUT = 3.3V)

無負荷時電源電流無負荷時電源電流と温度

最大負荷電流

LOAD CURRENT (A)0.00010

EFFI

CIEN

CY (%

)

40

30

100

0.001 0.01 0.1 1 10

3681 G01

20

10

60

50

90

80

70VIN = 24V

VIN = 12V

L: NEC PLC-0745-4R7f: 800kHz


EFFI

CIEN

CY (%

)40

30

100

0.001 0.01 0.1 1 10

3681 G02

20

10

60

50

90

80

70VIN = 12V

VIN = 24V

VIN = 7V

L: NEC PLC-0745-4R7f: 800kHz

INPUT VOLTAGE (V)0

SUPP

LY C

URRE

NT (µ

A)

70

80

15

3681 G04

40

20

5 10 20

10

0

90

60

50

30

25 30 35

FRONT PAGE APPLICATION

INPUT VOLTAGE (V)5

LOAD

CUR

RENT

(A)

15

3681 G07

2.5

10 20

1.5

1.0

4.0

3.5

3.0

2.0

25 30

VOUT = 5.0VL = 4.7µHf = 800 kHz

スイッチ電流制限

INPUT VOLTAGE (V)5

LOAD

CUR

RENT

(A)

15

3681 G06

2.5

10 20

1.5

1.0

4.0

3.5

3.0

2.0

25 30

VOUT = 3.3VL = 4.7µHf = 800 kHz


SWIT

CH C

URRE

NT L

IMIT

(A)

2.0

2.5

3.0

125

3681 G09

1.5

1.0

00–25 5025 10075

0.5

4.5

4.0 DUTY CYCLE = 10 %

DUTY CYCLE = 90 %

最大負荷電流

スイッチ電流制限

SWITCHING FREQUENCY (MHz)0

EFFI

CIEN

CY (%

)

85

1.5

3681 G03

70

60

0.5 1 2

55

50

90

80

75

65

2.5 3

VIN = 12V

VIN = 24V

VOUT = 3.3VL = 10µHLOAD = 1A

効率とスイッチング周波数

標準的性能特性　注記がない限り、TA = 25。

LT3681

53681f

BOOST DIODE CURRENT (A)0

BOOS

T DI

ODE

V f (V

)

0.8

1.0

1.2

2.0

3681 G18

0.6

0.4

00.5 1.0 1.5

0.2

1.6

1.4

RUN/SS PIN VOLTAGE (V)0

RUN/

SS P

IN C

URRE

NT (µ

A)

8

10

12

15 25

3681 G17

6

4

5 10 20 30 35

2

0

スイッチの電圧降下 BOOSTピンの電流帰還電圧

スイッチング周波数周波数フォールドバックスイッチの最小オン時間

RUN/SSピンの電流昇圧ダイオード

SWITCH CURRENT (mA)0

400

500

700

1500 2500

3681 G10

300

200

500 1000 2000 3000 3500

100

0

600

VOLT

AGE

DROP

(mV)

SWITCH CURRENT (mA)0

0

BOOS

T PI

N CU

RREN

T (m

A)

10

30

40

50

2000

90

3681 G11

20

1000500 2500 30001500 3500

60

70

80


FEED

BACK

VOL

TAGE

(V)

1.270

1.280

125

4681 G12

1.260

1.2500 50 100–25 25 75

1.290

1.265

1.275

1.255

1.285


FREQ

UENC

Y (M

Hz)

1.00

1.10

125

4681 G13

0.90

0.800 50 100–25 25 75

1.20RT = 45.3kΩ

0.95

1.05

0.85

1.15

FB PIN VOLTAGE (mV)0

SWIT

CHIN

G FR

EQUE

NCY

(kHz

)

800

1000

1200

600 1000

3681 G14

600

400

200 400 800 1200 1400

200

0

RT = 45.3kΩ

TEMPERATURE (˚C)–50

MIN

IMUM

SW

ITCH

ON

TIM

E (n

s)80

100

120

25

3681 G15

60

40

–25 0 50 75 100 125

20

0

140

RUN/SS PIN VOLTAGE (V)0

SWIT

CH C

URRE

NT L

IMIT

(A)

3.5

1.5

3681 G16

2.0

1.0

0.5 1 2

0.5

0

4.0

3.0

2.5

1.5

2.5 3 3.5


ソフトスタート

LT3681

63681f


THRE

SHOL

D VO

LTAG

E (V

)

1.50

2.00

2.50

25 75 125

3681 G22

1.00

0.50

0–25 0 50 100

CURRENT LIMIT CLAMP

SWITCHING THRESHOLD

VC電圧

3681 G24

IL0.5A/DIV

VSW5V/DIV

VOUT10mV/DIV

2µs/DIV

VIN = 12V; FRONT PAGE APPLICATIONILOAD = 10mA

FB PIN VOLTAGE (V)1.065

–80

V C P

IN C

URRE

NT (µ

A)

–60

–20

0

20

1 .265 1.465

100

3681 G19

–40

1.165 1.365

40

60

80


INPU

T VO

LTAG

E (V

)3.0

3.5

10

3681 G20

2.5

2.00.01 0.1 1

4.5

4.0

VOUT = 3.3VL = 4.7f = 800kHz


INPU

T VO

LTAG

E (V

)

5.0

5.5

10

3681 G20

4.5

4.00.01 0.1 1

6.5

6.0

VOUT = 5.0VL = 4.7f = 800kHz


THRE

SHOL

D VO

LTAG

E (V

)

1.160

1.180

1.200

25 75 125

3681 G23

1.140

1.120

1.100–25 0 50 100

PG RISING

3681 G25

IL0.5A/DIV

VRUN/SS5V/DIV

VOUT10mV/DIV

VIN = 12V; FRONT PAGE APPLICATIONILOAD = 140mA

1µs/DIV 3681 G26

IL0.5A/DIV

VRUN/SS5V/DIV

VOUT10mV/DIV

VIN = 12V; FRONT PAGE APPLICATIONILOAD = 1A

1µs/DIV

誤差アンプの出力電流最小入力電圧最小入力電圧

パワーグッド・スレッショルド

スイッチング波形；Burst Modeから最大周波数への移行

スイッチング波形；最大周波数の連続動作

スイッチング波形；Burst Mode

FORWARD VOLTAGE (V)0

CURR

ENT

(mA)

0.2

3681 G29

3000

0.1 0.3

1000

0

6000

5000

4000

2000

0.4 0.5 0.6 0.7


パワー・ショットキー・ダイオードの順方向電圧と電流

LT3681

73681f

ピン機能PG（ピン1）：PGピンは内部コンパレータのオープン・コレクタ出力です。PGはFBピンが最終安定化電圧の10%以内に入るまで"L"に保たれます。PG出力はVINが3.5Vを超え、RUN/SSが"H"のとき有効です。

BIAS（ピン2）：BIASピンはLT3681の内部レギュレータに電流を供給します。このピンは、3Vを超えた、利用可能な最低電圧の電圧源（一般にVOUT）に接続します。このアーキテクチャにより、入力電圧が出力電圧よりはるかに高いとき、とくに効率が向上します。

FB（ピン3）：LT3681はそのFBピンを1.265Vに安定化します。帰還抵抗分割器のタップをこのピンに接続します。

VC（ピン5）：VCピンは内部誤差アンプの出力です。このピンの電圧がピーク・スイッチ電流を制御します。制御ループを補償するため、RCネットワークをこのピンからグランドに接続します。

RT（ピン6）：発振器抵抗用入力。このピンからグランドに抵抗を接続してスイッチング周波数を設定します。

DA（ピン8）：これは内蔵パワー・ショットキー・ダイオードのアノードです。周波数が高く、振幅の大きな電流がこのピンを流れますので、低インピーダンスの接続でこのピンをグランドに接続します。

DC（ピン9、露出パッド16）：これらのピンは内部パワー・ショットキー・ダイオードのカソードに接続されています。周波数が高く、振幅の大きな電流がこれらのピンを流れますので、低インピーダンスの接続でこれらのピンをSWに接続します。

BD（ピン10）：このピンは内部昇圧ショットキー・ダイオードのアノードに接続されています。

BOOST（ピン11）：このピンは入力電圧より高いドライブ電圧を内蔵バイポーラNPNパワー・スイッチに与えるのに使います。このピンとSWの間にコンデンサを接続します。

SW（ピン12）：SWピンは内部パワー・スイッチの出力です。このピンは、インダクタ、DCおよび昇圧コンデンサに接続します。

VIN（ピン13）：VINピンはLT3681の内部レギュレータおよび内部パワー・スイッチに電流を供給します。このピンはローカルにバイパスする必要があります。

RUN/SS（ピン14）：RUN/SSピンはLT3681をシャットダウン・モードにするのに使います。グランドに接続するとLT3681がシャットダウンします。通常動作時は2.3V以上の電圧に接続します。シャットダウン機能を使用しない場合はこのピンをVINピンに接続します。RUN/SSはソフトスタート機能も提供します。「アプリケーション情報」のセクションを参照してください。

GND（ピン4、7、露出パッド15）：これら3つの端子は全て内部でLT3681コントロール・デバイスの信号リターンに接続されており、露出パッド15はICとシステムのヒートシンクの間の熱抵抗の低い熱伝導経路を与える機能も果たします。これらの端子全てをプリント回路基板の上面の銅領域に接続します。詳細については「アプリケーション情報」のセクションを参照してください。

LT3681

83681f

+–

+–

+–

OSCILLATOR300kHz–2.8MHz

BurstModeDETECT

VC CLAMP

SOFT-START

SLOPE COMP

INTERNAL 1.265V REF

R

VINVIN

BIAS

RUN/SSBOOST

SW

SWITCHLATCH

VC

VOUT

C2

C3

CF

L1

DC

DC

DA

DISABLE

CC

RC

BD

RT

R2

ERROR AMP

R1

FB

RT

C1

PG

1.12V

SQ

3681 BD

13

2

14

6

1

10

11

12

9

16

8

5

GND15

GND7

GND4 3

ブロック図

動作LT3681は固定周波数の電流モード降圧レギュレータです。RTによって周波数が設定される発振器により、RSフリップ・フロップがセットされ、内部のパワー・スイッチがオンします。アンプおよびコンパレータはVINピンとSWピンの間を流れる電流を検出し、この電流がVCの電圧によって決まるレベルに達するとスイッチをオフします。誤差アンプはFBピンに接続された外部抵抗分割器を通して出力電圧を測定し、VCピンをサーボ制御します。誤差アンプの出力が増加すると出力に供給される電流が増加します。誤差アンプの出力が減少すると供給される電流が減少します。VCピンのアクティブ・クランプによって電流制限が行われます。VCピンはRUN/SSピンの電圧にもクランプされます。ソフトスタートは外付けの抵抗とコンデンサを使ってRUN/SSピンに電圧ランプを発生させて実現します。

内部レギュレータが制御回路に電力を供給します。このバイアス・レギュレータは通常VINピンから電力供給を受けますが、3Vを超える外部電圧にBIASピンが接続されると、バイアス電力は外部ソース（一般に安定化された出力電圧）から供給されます。これにより、効率が改善されます。RUN/SSピンを使ってLT3681をシャットダウンすると、出力が切断され、入力電流は1µA以下に減少します。

スイッチ・ドライバは入力またはBOOSTピンのどちらかで動作します。外付けのコンデンサを使って入力電源よ

り高い電圧をBOOSTピンに発生させます。これにより、ドライバは内部バイポーラNPNパワー・スイッチを完全に飽和させ、高い効率で動作させることができます。

効率をさらに上げるため、LT3681は軽負荷状態では自動的にBurst Mode動作に切り替わります。バーストとバーストの間には、出力スイッチの制御に関連した全ての回路がシャットダウンし、標準的アプリケーションでは入力電源電流が55µAに減少します。

FBピンの電圧が低いと発振器はLT3681の動作周波数を下げます。この周波数フォールドバックは起動時および過負荷時の出力電流を制御するのに役立ちます。

FBピンが安定化電圧値の91%になるとトリップするパワーグッド・コンパレータがLT3681には備わっています。PG出力はオープン・コレクタ・トランジスタで、出力が安定化しているときオフしているので、外部抵抗によりPGピンを“H”に引き上げることができます。LT3681がイネーブルされていてVINが3.6Vを超えているときパワーグッドは有効です。

LT3681は質の良い、36V、2Aパワー・ショットキー・ダイオードを内蔵しており、ソリューション全体のサイズを小さくします。

LT3681

93681f

図1．スイッチング周波数とRTの値

アプリケーション情報

FB抵抗ネットワーク出力電圧は出力とFBピンの間に接続した抵抗分割器を使ってプログラムします。次式に従って1%抵抗を選択します。

R RVOUT1 21 265

1=

.

–

参照名についてはブロック図を参照してください。

スイッチング周波数の設定LT3681には固定周波数PWMアーキテクチャが使われており、RTピンからグランドに接続した抵抗を使って300KHz～2.8MHzの範囲でスイッチングするようにプログラムすることができます。望みのスイッチング周波数に必要なRTの値を図1に示します。

スイッチング周波数 (MHz) RTの値 (kΩ)0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8

187 133 84.5 60.4 45.3 36.5 29.4 23.7 20.5 16.9 14.3 12.1 10.2 8.66

動作周波数のトレードオフ動作周波数の選択には、効率、部品サイズ、ドロップアウト電圧、および最大入力電圧の間のトレードオフが必要です。高周波数動作の利点は小さな値のインダクタとコンデンサを使うことができることです。不利な点は、効率が下がり、最大入力電圧が下がり、ドロップアウト電圧が大きくなることです。与えられたアプリケーションの最高許容スイッチング周波数（fSW(MAX)）は次のように計算することができます。

fV V

t V V VSW MAXD OUT

ON MIN D IN SW( )

( )=

++( )–

ここで、VINは標準入力電圧、VOUTは出力電圧、VDはパワー・ショットキー・キャッチ・ダイオードの電圧降下（約0.55V）、VSWは内部スイッチの電圧降下（最大負荷で約0.5V）です。この式は、高いVIN/VOUT比を安全に実現するには、スイッチング周波数を下げる必要があることを示しています。また、次のセクションで示されているように、周波数を下げると、ドロップアウト電圧を下げることができます。入力電圧範囲がスイッチング周波数に依存する理由は、LT3681のスイッチには有限の最小オン時間と最小オフ時間があるためです。スイッチは最小約150ns

オンし、最小約150nsオフすることができます。これは、最小と最大のデューティ・サイクルが次のようになることを意味します。

DC f t

DC f tMIN SW ON MIN

MAX SW OFF MIN

=

=( )

( )1–

ここで、fSWはスイッチング周波数、tON(MIN)は最小スイッチ・オン時間（約150ns）、tOFF(MIN)は最小スイッチ・オフ時間（約150ns）です。これらの式は、スイッチング周波数が低下するにつれ、デューティ・サイクルの範囲が増加することを示しています。

スイッチング周波数の選択が適切だと、適切な入力電圧範囲が可能になり（次のセクションを参照）、インダクタとコンデンサの値が小さく保たれます。

入力電圧範囲LT3681のアプリケーションの最大入力電圧は、スイッチング周波数、VINピンとBOOSTピンの絶対最大定格、および動作モードに依存します。

出力がスタートアップ・モードまたは短絡動作モードだと、VINは34Vより下でなければならず、さらに次式の計算値より下でなければなりません。

VV V

f tV VIN MAX

OUT D

SW ON MIND SW( )

( )=

++–

ここで、VIN(MAX)は最大動作入力電圧、VOUTは出力電圧、VDはキャッチ・ダイオードの電圧降下（約0.55V）、VSWは内蔵スイッチの電圧降下（最大負荷で約0.5V）、fSWは（RT

によって設定される）スイッチング周波数、tON(MIN)は最小スイッチ・オン時間（約150ns）です。スイッチング周波数が高いほど最大動作入力電圧が押し下げられることに注意してください。

LT3681

103681f

アプリケーション情報逆に、高い入力電圧で安全な動作を実現するには、スイッチング周波数を低くする必要があります。

出力が安定化されていて、短絡やスタートアップが発生するおそれがなければ、スイッチング周波数に関係なく、36Vまでの入力電圧トランジェントを許容できます。このモードでは、LT3681は出力を安定化された状態に保つために（スイッチング・パルスをスキップする）パルス・スキップ動作に入る可能性があります。このモードでは、出力電圧リップルとインダクタ電流リップルが通常動作より高くなります。

最小入力電圧は、LT3681の約3.6Vの最小動作電圧またはその最大デューティ・サイクルのどちらかによって決まります（前のセクションの式を参照）。デューティ・サイクルによる最小入力電圧は次のとおりです。

VV Vf t

V VIN MINOUT D

SW OFF MIND SW( )

( )=

++

1––

ここで、VIN(MIN)は最小入力電圧、tOFF(MIN)は最小スイッチ・オフ時間（150ns）です。スイッチング周波数が高いほど、最小入力電圧が増加することに注意してください。ドロップアウト電圧を下げたい場合、低いスイッチング周波数を使います。

インダクタの選択与えられた入力電圧と出力電圧に対して、インダクタの値と動作周波数によってリップル電流が決まります。リップル電流ΔILはVINまたはVOUTが高いほど増加し、インダクタンスが高いほど、またスイッチング周波数が高いほど減少します。リップル電流選択の妥当な出発点は次のとおりです。

ΔIL = 0.4(IOUT(MAX))

ここで、IOUT(MAX)は最大出力負荷電流です。十分な出力電流を保証するには、ピーク・インダクタ電流がLT3681のスイッチ電流リミット（ILIM）より小さくなければなりません。ピーク・インダクタ電流は次のようになります。

IL(PEAK) = IOUT(MAX)＋ΔIL/2

ここで、IL(PEAK)はピーク・インダクタ電流、IOUT(MAX)は最大出力負荷電流、ΔILはインダクタ・リップル電流です。

LT3681のスイッチ電流リミット（ILIM）は、低デューティ・サイクルでは少なくとも3.5Aですが、直線的に低下してDC = 0.8では2.5Aになります。最大出力電流はインダクタ・リップル電流の関数です。

IOUT(MAX) = ILIM - ΔIL/2

十分な最大出力電流（IOUT(MAX)）を与えるインダクタ・リップル電流を必ず選択してください。

最大VINで最大インダクタ・リップル電流が発生します。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、次式に従ってインダクタの値を選択します。

LV V

f IV VV

OUT D

L

OUT D

IN MAX=

+

+

( )∆1–

ここで、VDは内蔵ショットキー・ダイオードの電圧降下（約0.55V）、VIN(MAX)は最大入力電圧、VOUTは出力電圧、fSWは（RTによって設定された）スイッチング周波数、Lはインダクタの値です。

インダクタのRMS電流定格は最大負荷電流より大きくなければならず、その飽和電流は約30%大きくなければなりません。フォールト状態（起動時または短絡）や高入力電圧（>30V）で堅牢な動作を実現するには、飽和電流を3.5Aより大きくします。高い効率を保つには、直列抵抗（DCR）が0.1Ωより小さく、コア材が高周波アプリケーション向けのものにします。適している種類とメーカーのリストを表1に示します。

表1．インダクタ・メーカーVENDOR URL PART SERIES TYPEMurata www.murata.com LQH55D OpenTDK www.componenttdk.com SLF7045

SLF10145Shielded Shielded

Toko www.toko.com D75CD75FFDV0620

ShieldedOpenShielded

Sumida www.sumida.com CDRH74CDRH6D38CR75CDRH8D43

ShieldedShieldedOpenShielded

NEC www.nec.tokin.com PLC-0745 Shielded

LT3681

113681f

アプリケーション情報もちろん、このように簡単なデザイン・ガイドでは、個々のアプリケーションに最適のインダクタを常に与えるとはかぎりません。インダクタの値を大きくすると最大負荷電流がわずかに増加し、出力電圧リップルが減少します。負荷が2Aより小さい場合、インダクタの値を小さくして高いリップル電流で動作させることができます。この場合、物理的に小さいインダクタを使うことができます。または、DCRの小さいものを使って効率を上げることができます。このデータシートの「標準的性能特性」のセクションのいくつかのグラフには、いくつかのよく使われる出力電圧に対して、入力電圧とインダクタ値の関数としての最大負荷電流が示されています。インダクタンスが低いと不連続モード動作になることがあります。問題はありませんが最大負荷電流がさらに減少します。最大出力電流と不連続モード動作の詳細については、「アプリケーションノート44」を参照してください。最後に、50%を超えるデューティ・サイクルでは（VOUT/VIN >

0.5）、低調波発振を防ぐために必要な最小インダクタンスがあります。アプリケーションノート19を参照してください。

入力コンデンサ X7RまたはX5Rタイプのセラミック・コンデンサを使ってLT3681回路の入力をバイパスします。Y5Vタイプは温度や加えられる電圧が変化すると性能が低下するので使用しないでください。4.7µF～10µFのセラミック・コンデンサはLT3681をバイパスするのに適しており、容易にリップル電流に対応できます。低いスイッチング周波数を使うと、大きな入力容量が必要になることに注意してください。入力電源のインピーダンスが高かったり、長い配線やケーブルによる大きなインダクタンスが存在する場合、追加のバルク容量が必要になることがあります。これには性能の高くない電解コンデンサを使うことができます。

降圧レギュレータには入力電源から高速の立上りと立下りを伴うパルス電流が流れます。その結果LT3681に生じる電圧リップルを減らし、非常に高い周波数のこのスイッチング電流を狭いローカル・ループに閉じ込めてEMIを抑えるために入力コンデンサが必要です。4.7µFのコンデンサはこの役目を果たしますが、それがLT3681とキャッチ・ダイオードの近くに配置された場合に限られ

ます（「PCBレイアウト」のセクションを参照）。2番目の注意は、入力セラミック・コンデンサとLT3681の最大入力電圧定格の関係に関するものです。入力のセラミック・コンデンサはトレースやケーブルのインダクタンスと結合して質の良い（減衰の小さな）共振タンク回路を形成します。LT3681の回路を給電中の電源に差し込むと、入力電圧に正常値の2倍のリンギングが生じて、LT3681の電圧定格を超えるおそれがあります。この状況は容易に避けられます（「安全な活線挿入」のセクションを参照）。

スペースに敏感なアプリケーションでは、LT3681の入力のローカル・バイパスに2.2µFのセラミック・コンデンサを使うことができます。ただし、入力容量が低いと、入力電流リップルと入力電圧リップルが増加し、他の回路にノイズが結合することがあります。また、電圧リップルが大きくなると、LT3681の最小動作電圧が約3.7Vに上がります。

出力コンデンサと出力リップル出力コンデンサには2つの基本的な機能があります。インダクタとともに、出力コンデンサはLT3681が生成する方形波をフィルタしてDC出力を生成します。この機能では出力コンデンサが出力リップルを決定するので、スイッチング周波数でのインピーダンスが低いことが重要です。2番目の機能は、過渡負荷に電流を供給してLT3681の制御ループを安定させるためにエネルギーを蓄積することです。セラミック・コンデンサの等価直列抵抗（ESR）は非常に小さいので、最良のリップル性能を与えます。次の値が出発点として適当です。

CV fOUT

OUT SW=

100

ここで、fSWの単位はMHz、COUTはµFで表した推奨出力容量です。X5RまたはX7Rのタイプを使ってください。この選択により、出力リップルが小さくなり、過渡応答が良くなります。補償ネットワークもループ帯域幅を保つように調整されていると、もっと大きな値のコンデンサを使って過渡性能を改善することができます。スペースとコストを節約するため、もっと小さな値の出力コンデンサを使うこともできますが、過渡性能が低下します。「周波数補償」のセクションを参照して、適切な保証ネットワークを選択します。

LT3681

123681f

VENDOR PHONE URL PART SERIES COMMENTSPanasonic (714) 373-7366 www.panasonic.com Ceramic,

Polymer,Tantalum

EEF Series

Kemet (864) 963-6300 www.kemet.com Ceramic,Tantalum T494, T495

Sanyo (408) 749-9714 www.sanyovideo.com Ceramic,Polymer,Tantalum

POSCAP

Murata (408) 436-1300 www.murata.com CeramicAVX www.avxcorp.com Ceramic,

Tantalum TPS SeriesTaiyo Yuden (864) 963-6300 www.taiyo-yuden.com Ceramic

アプリケーション情報表2．コンデンサ・メーカー

コンデンサを選択するときは、データシートを注意深く調べて、動作条件（加えられる電圧や温度）での実際の容量を確認してください。物理的に大きなコンデンサまたは電圧定格が高いコンデンサが必要なことがあります。高性能タンタル・コンデンサや電解コンデンサを出力コンデンサに使うことができます。ESRが小さいことが重要ですから、スイッチング・レギュレータ用のものを選択します。メーカーによってESRが規定されている必要があり、0.05Ω以下のものにします。このタイプのコンデンサはセラミック・コンデンサより大きく、容量も大きくなります。これはESRを小さくするためコンデンサを大きくする必要があるからです。コンデンサ・メーカーのリストを表2に示します。

キャッチ・ダイオード内蔵パワー・ショットキー・キャッチ・ダイオードはスイッチ・オフ時間の間だけ電流を流します。通常動作時の平均順方向電流は次式で計算することができます。

ID(AVG) = IOUT (VIN - VOUT)/VIN

ここで、IOUTは出力負荷電流です。

セラミック・コンデンサセラミック・コンデンサは小さく堅牢で、非常に小さなESRをもっています。ただし、セラミック・コンデンサは圧電特性のため、LT3681に使用すると問題を生じることがあります。Burst Mode動作のとき、LT3681のスイッチング周波数は負荷電流に依存し、非常に軽い負荷ではLT3681はセラミック・コンデンサを可聴周波数で励起し、

可聴ノイズを発生することがあります。LT3681はBurst

Mode動作では低い電流リミットで動作するので、普通に聴くとノイズは一般に非常に静かです。これが許容できない場合、高性能のタンタル・コンデンサまたは電解コンデンサを出力に使用します。

セラミック・コンデンサに関する最後の注意点はLT3681

の最大入力電圧定格に関係します。入力のセラミック・コンデンサはトレースやケーブルのインダクタンスと結合して質の良い（減衰の小さな）共振タンク回路を形成します。LT3681の回路を給電中の電源に差し込むと、入力電圧に公称値の2倍のリンギングが生じて、LT3681の定格を超えるおそれがあります。この状況は容易に避けられます（「安全な活線挿入」のセクションを参照）。

周波数補償LT3681は電流モード制御を使って出力を制御します。これにより、ループ補償が簡素化されます。特に、LT3681は安定動作のために出力コンデンサのESRを必要としないので、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下げ、回路のサイズを小さくすることができます。図2に示されているように、周波数補償はVCピンに接続された部品によって与えられます。一般に、コンデンサ（CC）と抵抗（RC）を直列にグランドに接続して使います。さらに、小さな値のコンデンサを並列に接続することができます。このコンデンサ（CF）はループ補償の一部ではなく、スイッチング周波数のノイズを除くのに使われ、位相リード・コンデンサが使われている場合、または出力コンデンサのESRが大きい場合にだけ必要です。

LT3681

133681f

ポリマーまたはタンタル

セラミック

図2．ループ応答モデル

図3．負荷電流を500mAから1500mAにステップさせたときの、表紙のLT3681の3.3Vアプリケーションの過渡負荷応答

3681 F03

IL1A/DIV

VOUT100mV/DIV

10 s/DIV

VIN = 12V

図4．Burst Mode動作

3681 F04

IL0.5A/DIV

VSW5V/DIV

VOUT10mV/DIV

5 s/DIV

VIN = 12V; VOUT = 3.3VILOAD = 10mA

アプリケーション情報ループ補償により安定性と過渡性能が決まります。補償ネットワークの設計はいくらか複雑で、最適値はアプリケーションに、特に出力コンデンサの種類に依存します。実際的な手法としては、このデータシートの回路の中の、目的のアプリケーションに似た回路から出発し、補償ネットワークを調整して性能を最適化します。次に、負荷電流、入力電圧、温度など全ての動作条件にわたって安定性をチェックします。LT1375のデータシートにはループ補償のさらに詳細な説明が含まれており、過渡負荷を使った安定性のテスト方法が説明されています。LT3681

の制御ループの等価回路を図2に示します。誤差アンプは出力インピーダンスが有限のトランスコンダクタンス・アンプです。変調器、パワー・スイッチおよびインダクタで構成される電源部分はVCピンの電圧に比例した出力電流を発生するトランスコンダクタンス・アンプとしてモデル化されます。出力コンデンサはこの電流を積分し、VCピンのコンデンサ（CC）は誤差アンプの出力電流を積分するのでループに2つのポールが生じることに注意してください。ほとんどの場合ゼロが1つ必要で、出力コンデンサのESRまたはCCに直列な抵抗RCによって生じます。この簡単なモデルは、インダクタの値が大きすぎず、ループのクロスオーバー周波数がスイッチング周波数よりはるかに低い限り有効です。帰還分割器の両端の位相リード・コンデンサ（CPL）によって過渡応答が改善されることがあります。負荷電流を500mAから1500mAにステップさせてから再度500mAに戻したときの過渡応答を図3

に示します。

Burst Mode動作軽負荷での効率を向上させるため、LT3681は自動的にBurst Mode動作に切り替わります。Burst Mode動作は、入力消費電流を最小に抑えながら、出力コンデンサを適切な電圧に充電された状態に保ちます。LT3681はBurst

Mode動作の間1サイクルのバーストで電流を出力コンデンサに供給し、それに続くスリープ期間には出力コンデンサから出力電力が負荷に供給されます。さらに、VIN

とBIASの消費電流はスリープ時間の間それぞれ標準で20µAと50µAに減少します。負荷電流が無負荷状態に向かって減少するにつれ、LT3681がスリープ・モードで動作する時間の割合が増加し、平均入力電流が大きく減少するので効率が高くなります。図4を参照。

LT3681

143681f

VIN

BOOST

SW

BD

VIN

VOUT

4.7µF

C3

GND

DCLT3681

VIN

BOOST

SW

BD

VIN

VOUT

4.7µF

C3

D2

GND

LT3681

VIN

BOOST

SW

BD

VIN

VOUT

4.7µF

C3

GND

DA

DA

DA

LT3681

3681 FO5

COUT

COUT

COUT

の場合

の場合

の場合

DC

DC

図5．昇圧電圧を発生させる3つの回路


BOOSTピンとBIASピンに関する検討事項入力電圧より高い昇圧電圧を発生させるため、コンデンサC3と内部ショットキー・ダイオード（ブロック図を参照）が使われます。ほとんどの場合、0.22µFのコンデンサで問題なく動作します。図5に昇圧回路の構成法を3つ示します。最高の効率を得るには、BOOSTピンはSWピンより2.3V以上高くする必要があります。2.8V以上の出力の場合、標準回路（図5a）が最適です。2.8V～3Vの出力には、1µFの昇圧コンデンサを使います。2.5Vの出力は特殊なケースです。なぜなら、内部昇圧ダイオードを使って昇圧するドライブ段をサポートするのにかろうじて使えるからです。2.5Vの出力で信頼性の高いBOOSTピン動作を実現するには、（ON SemiconductorのMBR0540のような）優良な外部ショットキー・ダイオードと1µF昇圧コンデンサを使います（図5bを参照）。さらに低い出力電圧の場合、昇圧ダイオードは入力（図5c）または2.8Vより高い別の電源に接続することができます。電圧の低い方の電圧源からBOOSTピンの電流とBIASピンの消費電流が供給されるので、図5aの回路の方が効率が高くなります。BOOSTピンとBIASピンの最大電圧定格を超えないようにすることも必要です。

LT3681のアプリケーションの最小動作電圧は前のセクションで説明されているように最小入力電圧（3.6V）と最大デューティ・サイクルによって制限されます。正しく起動するには、最小入力電圧は昇圧回路によっても制限されます。入力電圧がゆっくりランプアップするか、出力が既に安定化している状態でRUN/SSピンを使ってLT3681

をオンする場合、昇圧コンデンサが十分充電されないことがあります。昇圧コンデンサはインダクタに蓄えられたエネルギーによって充電されるので、昇圧回路を適切に動作させるには、回路は何らかの最小負荷電流を必要とします。この最小負荷は、入力電圧、出力電圧および昇圧回路の構成に依存します。回路が起動した後は最小負荷電流は通常ゼロになります。ただし、LT3681がRUN/SS

ピンによって起動し、出力が放電していると、放電した出力コンデンサは回路の起動を可能にするのに十分な負荷を与えます。3つの異なる状況に必要な入力電圧のプロットを図6に示します。つまり、RUN/SSがVINに接続され、VINが非常にゆっくりランプアップするワーストケースの状況、スタートアップがRUN/SSによって制御されるとき回路が安定化される最小入力電圧、および出力の安定化を維持するのに必要な最小入力電圧の3つの状況です。もっと低い起動電圧の場合、昇圧ダイオードをVINに

接続することができます。ただし、この場合、入力範囲がBOOSTピンの絶対最大定格の半分に制限されます。

軽負荷ではインダクタ電流は不連続になり、（SWピンではなく）BOOSTピンの実効デューティ・サイクルが非常に高くなることがあります。このため最小入力電圧がVOUTより約300mV高い電圧にまで減少します。もっと大きな負荷電流ではインダクタ電流は連続しており、デューティ・サイクルはLT3681の最大デューティ・サイクルによって制限されるので、安定化を維持するにはもっと高い入力電圧が必要です。

LT3681

153681f

図6．最小入力電圧は出力電圧、負荷電流および昇圧回路に依存する


INPU

T VO

LTAG

E (V

)

4.0

4.5

5.0

10

3.5

3.0

2.00.01 0.1 1

2.5

6.0

5.5

3681 F06


INPU

T VO

LTAG

E (V

)

5.0

4.5

6.05.5

7.06.5

10

4.0

3.5

2.00.01 0.1 1

3.0

2.5

8.0

7.5

VOUT = 3.3VTA = 25 CL = 4.7f = 800 kHz

TO START (RUN/SS = VIN)TO START (RUN/SS CONTROL)TO RUN

TO START (RUN/SS = VIN)TO START (RUN/SS CONTROL)TO RUN

VOUT = 5.0VTA = 25 CL = 4.7f = 800 kHz

図7．LT3681をソフトスタートさせるには抵抗とコンデンサをRUN/SSピンに追加する

3681 F07

IL1A/DIV

VRUN/SS2V/DIV

VOUT2V/DIV

RUN/SS

GND0.22µF

RUN

15k

2ms/DIV


ソフトスタートRUN/SSピンを使ってLT3681をソフトスタートさせることができますので、起動時の最大入力電流が減少します。RUN/SSピンの電圧をランプアップさせるため、このピンは外付けのRCフィルタを通してドライブされます。ソフトスタート回路を使った場合のスタートアップとシャットダウンの波形を図7に示します。大きなRC時定数を選択すると、オーバーシュートなしに、出力を安定化するのに必要な電流までピーク起動電流を減らすことができます。RUN/SSピンが2.3Vに達したとき20µAを供給できるように抵抗の値を選択します。

同期LT3681の内部発振器は、5pF～20pFのコンデンサを使ってクロック信号をRTピンに接続することにより、外部の275kHz～475kHzのクロックに同期させることができます。RTピンをグランドに接続する抵抗は、目的の同期周波数より20%低い周波数でLT3681が発振するように選択します（「スイッチング周波数の設定」のセクションを参照）。

出力が安定化状態に近づいたことをPGフラグが示すまでは、LT3681が同期しないようにします。これは、PG出力を使って、システムのマイクロコントローラ/マイクロプロセッサまたはディスクリート回路により実現されます。PGが“L”の状態で同期信号を与えると、LT3681は不安定な動作を示すことがあります。

同期信号を与えるとき、クロックの正方向の遷移によりLT3481の内部クロックがリセットされ、負方向の遷移によりスイッチング・サイクルが開始されます。同期信号の振幅は少なくとも2V必要です。同期信号のデューティ・サイクルは5%から次式で与えられる最大値までの範囲で変化することができます。

DCV V

V V VfSYNC MAX

OUT D

IN SW DSW( ) =

++

1 6––

– • 000ns

ここで、VOUTはプログラムされた出力電圧、VDはダイオードの順方向電圧降下、VINは標準入力電圧、VSWはスイッチの電圧降下、fSWは望みのスイッチング周波数です。たとえば、24Vの入力から5Vの出力で300kHzの場合、最大デューティ・サイクルが60%の方形波に同期することができます。12VINから5VOUTで350kHzの場合のように、アプリケーションによっては、最大許容同期デューティ・サイクルが50%未満になります。低デューティ・サイクルのクロックをシステムから得られない場合、同期信号とLT3681の間にワンショットを使います。クロック信号をRTピンに接続するカップリング・コンデンサの値は、クロック信号の振幅に基づいて選択します。3.3Vと5Vのクロック信号の値として妥当な出発点はそれぞれ10pFと5pFです。これらの値は個々のアプリケーション向けにテストし、調節して、信頼性の高い動作を保証します。

LT3681

163681f

図8．ダイオードD4は、出力に接続されたバックアップ用バッテリが短絡入力によって放電するのを防ぐ。また、回路を逆入力から保護する。LT3681は入力が与えられているときだけ動作する

VIN BOOST

DA

BD

FB

RUN/SS

VC

SW

DC

D4MBRS140

VIN

LT3681

3681 F08

VOUT

BACKUP

GND

アプリケーション情報高い同期周波数では低調波スイッチングの防止に使われる内部スロープ補償の振幅が減少するので、（RT抵抗で設定された）初期スイッチング周波数より50%以上高い周波数に同期するときは注意が必要です。このタイプの低調波スイッチングは出力電圧の2倍より低い入力電圧でだけ起きます。インダクタ値が高いとこの問題が緩和される傾向があります。

逆入力保護システムによっては、LT3681に入力が加わっていないとき出力が高く保持されることがあります。それはバッテリ充電アプリケーションまたはバッテリや他の電源がLT3681の出力とダイオードOR結合されているバッテリ・

バックアップ・システムで発生することがあります。VIN

ピンがフロート状態で、RUN/SSピンが（ロジック信号によって、あるいはVIN に接続されているため）“H”に保たれていると、SWピンを通してLT3681の内部回路に静止電流が流れます。この状態で数mAの電流を許容できるシステムであればこれは問題ありません。RUN/SSピンを接地すればSWピンの電流は実質的にゼロに低下します。ただし、出力を高く保持した状態でVINを接地すると、出力からSWピンおよびVINピンを通ってLT3681内部の寄生ダイオードに大きな電流が流れる可能性があります。入力電圧が与えられているときだけ動作し、短絡入力や逆入力に対して保護する回路を図8に示します。

LT3681

173681f

図9．優れたPCBレイアウトによる適切な低EMI動作の保証

1

2

14

13

3

4

12

11

10

9

8

へのビア

へのビア

へのビア

ヒートシンクへのビア

5

6

7

VIN

CIN

COUT

3681 F11


PCBのレイアウト動作を最適化し、EMIを最小にするには、プリント回路基板のレイアウト時に注意が必要です。推奨部品配置とトレース、グランド・プレーンおよびビアの位置を図9に示します。大きなスイッチング電流がLT3681のVINピンとSWピン、内蔵ショットキー・ダイオード、入力コンデンサ（CIN）および出力コンデンサ（COUT）を流れることに注意してください。これらの部品が形成するループはできるだけ小さくします。これらの部品とインダクタおよび出力コンデンサは回路基板の同じ側に配置し、それらをその層で接続します。これらの部品の下には切れ目のないローカル・グランド・プレーンを配置します。SWノー

ドとBOOSTノードはできるだけ小さくします。最後に、グランド・トレースがSWノードとBOOSTノードからFB

ノードとVCノードをシールドするように、FBノードとVCノードは小さくします。パッケージの底の各露出パッドは、ヒートシンクとして機能するように、銅領域に半田付けする必要があります。熱抵抗を低く保つには、グランド・プレーンをできるだけ広げ、基板内の追加グランド・プレーンや裏側へのサーマル・ビアをLT3681の下や近くに追加します。熱設計はICとダイオードの接合部を125の規定絶対最大温度より下に保つ必要があることに留意してください。

LT3681

183681f

図11．全てのショットキー・ダイオードと同様にLT3681の内蔵パワー・ダイオードのリーク電流は温度と印加された逆電圧VRにともなって変化する

TEMPERATURE (°C) –501

LEAK

AGE

CURR

ENT

(µA)

100

10000

0 50 100 150

3681 F12

10

1000

VR = 10VVR = 25VVR = 40V


安全な活線挿入セラミック・コンデンサはサイズが小さく、堅牢でインピーダンスが低いので、LT3681の回路の入力バイパス・コンデンサに最適です。ただし、LT3681が給電中の電源に挿入されると、これらのコンデンサは問題を生じることがあります（詳細についてはリニアテクノロジー社の「アプリケーションノート88」を参照）。低損失のセラミック・コンデンサは電源に直列の浮遊インダクタンスと結合して減衰の小さなタンク回路を形成し、LT3681のVINピンの電圧に公称入力電圧の2倍に達するリンギングを生じる可能性があり、このリンギングがLT3681の定格を超えてデバイスを傷めるおそれがあります。入力電源の制御が十分でなかったり、ユーザーがLT3681を給電中の電源に差し込んだりする場合、このようなオーバーシュートを防ぐように入力ネットワークを設計する必要があります。LT3681の回路が24Vの電源に10フィートの24番ゲージのより対線で接続される場合に生じる波形を図10

に示します。最初のプロット（10a）は入力に4.7µFのセラミック・コンデンサを使った場合の応答です。入力電圧は50Vに達するリンギングを生じ、入力電流のピークは26A

に達します。良いソリューションを図10bに示します。電圧オーバーシュートを抑えるため、0.7Ω抵抗が入力に直列に追加されています（ピーク突入電流も下がります）。0.1µFのコンデンサにより高周波フィルタ機能が改善されています。高い入力電圧の場合、効率に与える影響は小さく、24V電源で動作しているとき最大負荷の5V出力の効率は1.5％下がります。オーバーシュートを減少させる別の効果的な方法は、図10cに示されているように、22µF

のアルミ電解コンデンサを追加することです。

高温に関する検討事項LT3681の温度を上げないため、PCBはヒートシンクを与える必要があります。パッケージの底の露出パッドは銅領域に半田付けする必要があり、この銅領域はサーマル・ビアを使って下の大きな銅層に接続します。これらの層はLT3681が発生する熱を放散します。熱抵抗をさらに減らすにはビアを追加します。これらの対策により、ダイ（つまり接合部）から周囲への熱抵抗をθJA = 35/W以下に減らすことができます。100LFPMのエアフローにより、この熱抵抗をさらに25%ほど下げることができます。エアフローを増やすと、さらに熱抵抗が下がります。LT3680

は出力電流能力が大きいので、接合部温度が125の絶対最大値を超えて上昇するのに十分な電力を消費する可能性があります。高い周囲温度で動作させるときは、周囲温

度が125に近づくにつれ、最大負荷電流をディレーティングします。

LT3681内部の電力消費は効率測定から総電力損失を計算して推測することができます。ダイ温度は、LT3681の消費電力に（接合部から周囲への）熱抵抗を掛けて計算します。

内蔵パワー・ショットキー・ダイオードのリーク電流が、全てのショットキー・ダイオードと同様、接合部温度とともに増加することに注意してください。図11の曲線は、パワー・ショットキー・ダイオードのリーク電流が温度および逆電圧とともにどのように変化するかを示しています。パワー・スイッチが閉じると、パワー・ショットキー・ダイオードはパワー・コンバータの出力フィルタ段に並列になります。その結果、ダイオードのリーク電流の増加により実質的に負荷が増加し、それに対応して入力電力が増加します。

「アプリケーションノート」の19、35、44および77には降圧レギュレータと他のスイッチング・レギュレータの詳細な説明と設計情報が含まれています。LT1376のデータシートには出力リップル、ループ補償および安定性のテストに関するさらに広範な説明が与えられています。「デザインノート100」には降圧レギュレータを使った両極出力電圧を発生させる方法が示されています。

LT3681

193681f

図10．入力ネットワークを正しく選択すると、LT3681を給電中の電源に接続したとき入力電圧のオーバーシュートを防ぎ、信頼性の高い動作を保証する

+LT3681

4.7µF

VIN20V/DIV

IIN10A/DIV

20µs/DIV

VIN

スイッチを閉じて活線挿入をシミュレートする

IIN

(10a)

(10b)

給電中の低インピーダンスの

電源

フィート（約）のより対線による浮遊インダクタンス

+LT3681

4.7µF0.1µF

0.7Ω VIN20V/DIV

IIN10A/DIV

20µs/DIV

危険

のリンギングが絶対最大定格を超えるおそれがある

(10c)

+LT3681

4.7µF22µF35V

AI.EI.

3681 F10

VIN20V/DIV

IIN10A/DIV

20µs/DIV

+


LT3681

203681f


SW

DC

BIAS

FB

VC

PG

RT

VIN BD

VIN6.3V TO 34V

VOUT5V 2A

4.7 F

0.47 F

22 F200kf = 800kHz

L: NEC PLC-0745-6R8

20k

60.4k

L6.8 H

590k

GND

DA

330pF

ON OFF

LT3681

3681 TA02

RUN/SS BOOST

3.3V降圧コンバータ

SW

BIAS

FB

VC

PG

RT

VIN BD

VIN4.4V TO 34V

VOUT3.3V 2A

4.7 F

0.47 F

22 F200kf = 800kHz

L: NEC PLC-0745-4R7

20k

60.4k

L4.7 H

324k

GND330pF

ON OFF

LT3681

3681 TA03

RUN/SS BOOST

DC

DA

標準的応用例

LT3681

213681f

5V、2MHz降圧コンバータ

SW

BIAS

FB

VC

PG

RT

VIN BD

VIN8.6V TO 22V

TRANSIENT TO 36V

VOUT5V 2A

2.2 F

0.47 F

10 F200kf = 2MHz

L: TOKO FDV0620-2R2

6.8k

16.9k

L2.2 H

590k

GND470pF

ON OFF

LT3681

3681 TA05

RUN/SS BOOST

DC

DA

SW

BIAS

FB

VC

PG

RT

VIN BD

VIN4V TO 34V

VOUT2.5V 2A

4.7 F

1 F

47 F200kf = 600kHz

D2: MBR0540L: SUMIDA CDRH8D43-4R7

22k

84.5k

L4.7 H

196k

GND680pF

ON OFF

LT3681

D2

3681 TA04

RUN/SS BOOST

DC

DA


標準的応用例

LT3681

223681f


SW

BIAS

FB

VC

PG

RT

VIN BD

VIN15V TO 34V

VOUT12V 2A

10 F

0.47 F

22 F100kf = 800kHz

L: SUMIDA CDRH8D43-100

24k

60.4k

L10 H

845k

GND470pF

ON OFF

LT3681

3681 TA06

RUN/SS BOOST

DC

DA


SW

DC

DA

BIAS

FB

VC

PG

RT

VIN BD

VIN3.6V TO 27V

VOUT1.8V 2A

10µF

0.47µF

47µF200kf = 500kHz

L: SUMIDA CDRH8D28-3R3

15k

105k

L3.3µH

84.5k

GND330pF

ON OFF

LT3681

3681 TA09

RUN/SS BOOST

標準的応用例

LT3681

233681f

DE14MAパッケージ 14ピン・プラスチックDFN、マルチチップ (4mm×3mm)

(Reference LTC DWG # 05-08-1731 Rev 0)

3.00 ±0.10(2 SIDES)

4.00 ±0.10(2 SIDES)

注記：提案された図はのパッケージ外形ではない図は実寸とは異なるすべての寸法はミリメートル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）各サイドでを超えないこと露出パッドは半田メッキとする網掛けの部分はパッケージのトップとボトムのピンの位置の参考に過ぎない

0.40 ± 0.10

1.65 ± 0.101.65 ± 0.10

露出パッドの底面

0.75 ±0.05

R = 0.115TYP

R = 0.05TYP

3.00 REF

17

148

ピンのトップ・マーキング（を参照）

0.200 REF

0.00 – 0.05

(DE14MA) DFN 1106 REV Ø

ピンのノッチまたは×°の面取り

3.00 REF

半田付けされない領域には半田マスクを使用する

2.10 ±0.05

0.70 ±0.05

3.50 ±0.05

パッケージの外形

0.25 ± 0.05

0.25 ± 0.050.50 BSC

1.78 ±0.10

0.10 TYP

0.10 TYP

1.07±0.10

1.07±0.05

0.51 TYP

0.50 BSC

1.78 ±0.05

1.65 ± 0.051.65 ± 0.050.51 TYP

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。

パッケージ寸法

LT3681

243681f

SW

BIAS

FB

VC

PG

RT

VIN BD

VIN3.6V TO 27V

VOUT1.265V 2A

4.7 F

0.47 F

47 Ff = 500kHz

L: NEC PLC-0745-3R3

13k

105k

L3.3 H

GND330pF

ON OFF

LT3681

3681 TA10

RUN/SS BOOST

DC

DA


LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2006

0407 • PRINTED IN JAPAN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 03-5226-7291 FAX 03-5226-0268 www.linear-tech.co.jp

標準的応用例

関連製品製品番号説明注釈LT1766 60V、1.2A (IOUT)、200kHz高効率降圧DC/DC VIN = 5.5V～60V、VOUT = 1.20V、IQ = 2.5mA、ISD = 25µA、コンバータ TSSOP16Eパッケージ LT1767 25V、1.2A (IOUT)、1.2MHz高効率降圧DC/DC VIN = 3.0V～25V、VOUT = 1.20V、IQ = 1mA、ISD < 6µA、コンバータ MS8Eパッケージ LT1933 500mA (IOUT)、500kHz降圧スイッチング・ VIN = 3.6V～36V、VOUT = 1.2V、IQ = 1.6mA、ISD < 1µA、レギュレータ、SOT-23 ThinSOTパッケージ LT1936 36V、1.4A (IOUT)、500kHz高効率降圧DC/DC VIN = 3.6V～36V、VOUT = 1.2V、IQ = 1.9mA、ISD < 1µA、コンバータ MS8Eパッケージ LT1940 デュアル25V、1.4A (IOUT)、1.1MHz高効率降圧 VIN = 3.6V～25V、VOUT = 1.20V、IQ = 3.8mA、ISD < 30µA、 DC/DCコンバータ TSSOP16EパッケージLT1976/LT1977 60V、1.2A (IOUT)、200kHz/500kHz高効率降圧 VIN = 3.3V～60V、VOUT = 1.20V、IQ = 100µA、ISD < 1µA、 DC/DCコンバータ、Burst Mode付き TSSOP16Eパッケージ LT3434/LT3435 60V、2.4A (IOUT)、200kHz/500kHz高効率降圧 VIN = 3.3V～60V、VOUT = 1.20V、IQ = 100µA、ISD < 1µA、 DC/DCコンバータ、Burst Mode付き TSSOP16Eパッケージ LT3437 60V、400mA (IOUT)、マイクロパワー降圧DC/DC VIN = 3.3V～60V、VOUT = 1.25V、IQ = 100µA、ISD < 1µA、コンバータ、Burst Mode付き 3mm × 3mm DFN10およびTSSOP16Eパッケージ LT3480 60Vまでの過渡保護付き36V、2A (IOUT)、2.4MHz VIN = 3.6V～38V、VOUT = 0.78V、IQ = 70µA、ISD < 1µA、高効率降圧DC/DCコンバータ、Burst Mode動作付き 3mm × 3mm DFN10およびMSOP10Eパッケージ LT3481 36Vまでの過渡保護付き34V、2A (IOUT)、2.8MHz VIN = 3.6V～34、VOUT = 1.265V、IQ = 50µA、ISD < 1µA、高効率降圧DC/DCコンバータ、Burst Mode動作付き 3mm × 3mm DFN10およびMSOP10Eパッケージ LT3493 36V、1.4A (IOUT)、750kHz高効率降圧DC/DC VIN = 3.6V～36V、VOUT = 0.8V、IQ = 1.9mA、ISD < 1µA、コンバータ 2mm × 3mm DFN-6パッケージ LT3505 40Vまでの過渡保護付き36V、1.4A (IOUT)、 VIN = 3.6V～34V、VOUT = 0.78V、IQ = 2mA、ISD < 2µA、 3MHz高効率降圧DC/DCコンバータ 3mm × 3mm DFN-8およびMSOP8Eパッケージ LT3508 40Vまでの過渡保護付き36V、デュアル1.4A (IOUT)、 VIN = 3.7V～37V、VOUT = 0.8V、IQ = 4.6mA、ISD < 1µA、 3MHz高効率降圧DC/DCコンバータ 4mm × 4mm QFN-24およびTSSOP16Eパッケージ LT3684 36Vまでの過渡保護付き34V、2A (IOUT)、 VIN = 3.6V～34V、VOUT = 1.26V、IQ = 850mA、ISD < 1µA、 2.8MHz高効率降圧DC/DCコンバータ 3mm × 3mm DFN10およびMSOP10Eパッケージ LT3685 60Vまでの過渡保護付き36V、2A (IOUT)、 VIN = 3.6V～38V、VOUT = 0.78V、IQ = 70mA、ISD < 1µA、 2.4MHz高効率降圧DC/DCコンバータ 3mm × 3mm DFN-10およびMSOP10Eパッケージ

パワー ショットキー ダイオード 内蔵の36v 2a 28mhz · 2018. 3. 20. · 3681 ta01...

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パワーショットキーダイオード内蔵の36v 2a 28mhz · 2018. 3. 20. · 3681 ta01...