low-cost nv digital pot w/wiperlock technology...

© 2017 Microchip Technology Inc. DS20005762A_JP - p. 1

MIC28515

特長• 以下を可能にする Hyper Speed Control® アーキテクチャ : - 高降圧比の変換 (VIN = 75 V、VOUT = 0.6 V)- 小さい出力容量

• 入力電圧レンジ : 4.5 ～ 75 V• 出力電流供給能力 5 A、最大効率 95%• 調整可能な出力電圧 : 0.6 ～ 32 V• HLL か CCM のどちらかの動作を選択可能

• FB 精度 ±1%• Any Capacitor™ で安定動作 :

- ゼロ ESR ～高 ESR の出力コンデンサ

• 調整可能なスイッチング周波数 : 270 ～ 800 kHz• 内部補償

• 単電源動作向け 5 V レギュレータを内蔵

• 補助ブートストラップ LDO によるシステム効率の向上

• ブートストラップダイオードを内蔵

• 調整可能なソフトスタート時間

• 設定可能な電流制限値

• Hiccup モードによる短絡保護

• サーマルシャットダウン

• プリバイアスした出力への安全な起動をサポート

• 接合部動作温度レンジ : -40 ～ +125 • 32 ピン 6 mm x 6 mm VQFN パッケージで提供

応用例• 分散型電源システム

• 通信 / ネットワークインフラストラクチャ

• 産業用電源

• 太陽光発電

概要MIC28515 は、ユニークな適応型オンタイム制御アーキテクチャを備えた同期整流降圧型レギュレータです。MIC28515 は 4.5 ～ 75 V の入力電源電圧レンジで動作し、レギュレートされた最大 5A までの電流を出力します。出力電圧は最低 0.6 V まで ±1% の精度で調整できます。

Hyper Speed Controlアーキテクチャは出力容量を低減しながら超高速過渡応答を可能にし、高 VIN/ 低 VOUT動作も可能にします。この適応型オンタイム制御アーキテクチャは、固定周波数動作と高速過渡応答の利点を 1 つのデバイスに統合しています。

低負荷時は HyperLight Load® (HLL) モードまたは電流連続モード (CCM) を選択できます。HLL モードは低負荷時の効率が CCM モードより高く、CCM モードは全負荷電流レンジにおいてスイッチング周波数をほぼ一定に保ちます。

MIC28515 は集積回路 (IC) をフォルト条件から保護するための充実した機能を備えています。これらの機能には、電圧降下に対する低電圧ロックアウト (UVLO)、突入電流に対するソフトスタート、Hiccup モード短絡保護、サーマルシャットダウンが含まれます。

代表的な応用回路

PVDD

SW

FB

10 k

1.37 k

EN

0.1 μF

16.2 k

VOUT5V/5A

8.2 μH

MIC2851

4.7 nF

0.1 μFBST

2.2 μF

PGND

VIN9V to 75V

PG

47 μF

VDD

2.2 μF2.2

MODE

FREQVIN

200 k

100 k

AGND

1 μF

2.2SVIN

VIN

1.42 kILIM

EXTVDD

1 μF

EXTVDD

2.2 μF x 3

75 V/5 A Hyper Speed Control®

同期 DC/DC 降圧型レギュレータ ( 外部モード制御機能付き )

注意 : この日本語版文書は参考資料としてご利用ください。最新情報は必ずオリジナルの英語版をご参照願います。

MIC28515

DS20005762A_JP - p. 2 © 2017 Microchip Technology Inc.

パッケージタイプ

機能ブロック図

MIC28515 6 mm x 6 mm 32 ピン VQFN

2

ILIM EN

EXTVDD

PGND

PVDD

PG

SV

IN

VD

D

PG

ND

32

1

31 30 29

3

4

23

22

21

9 10 11 12

24

6

VIN

VIN

VIN

VIN

5

7

8

13 14 15 16

SW

PGND

PGND

PGND

19

18

17

20

AG

ND

FB

MO

DE

FR

EQ

28 27 26 25

PGND

VIN SW

VIN

VIN

VIN

SW

SW

SW

S W

PG

ND

PGND

SW

BST

VOUT

3.3V/5A

MIC28515

EN

BST

SW

FB

PVDD

EN

PGND

FREQ

PVIN VIN5V to 75V

gm EACOMP

THERMALSHUTDOWN PVDD

VREF0.6V

COMPENSATION

SGND

HSD

LSD

VDD

ESTIMATE

CONTROLLOGICTIMERSOFT-START

MODIFIEDTOFF

HV LDO

LV LDO

EXTVDD

4.6V

UVLO

VDD

MODE

0.9

VDD

PG

135 μAICL

ILIM

VDD

RCL

LCBOOST

CIN

COUTR1

R2

CFFRINJ

CINJ

R3

R4

OVERCURRENTPROTECTION

VDD

SVIN

R5

ZERO CROSSING DETECTION

SW

FIXED TON


MIC28515

1.0 電気的特性

絶対最大定格 †PVIN、SVIN、FREQ - PGND...................................................................................................................... –0.3 ～ +76 VPVDD、VDD- PGND ...................................................................................................................................... –0.3 ～ +6 VSW、ILIM - PGND .......................................................................................................................–0.3 V ～ (PVIN + 0.3 V)VBST - VSW.................................................................................................................................................... –0.3 ～ +6 VVBST - PGND .............................................................................................................................................. –0.3 ～ +82 VEN - AGND .................................................................................................................................–0.3 V ～ (SVIN + 0.3 V)FB、PG - AGND .......................................................................................................................... –0.3 V ～ (VDD + 0.3 V)EXTVDD - AGND........................................................................................................................................ –0.3 ～ +12 VPGND - SGND ........................................................................................................................................... –0.3 ～ +0.3 V接合部温度 ............................................................................................................................................................+150 保管温度.................................................................................................................................................... –65 ～ +150 ESD 保護 (1) ............................................................................................................................................................... 1 kV

動作定格 ‡電源電圧 (SVIN、PVIN) ................................................................................................................................... 4.5 ～ 75 Vバイアス電圧 (PVDD、VDD) ........................................................................................................................... 4.5 ～ 5.5 VEN、FB、PG ...................................................................................................................................................0 V ～ VDDEXTVDD ............................................................................................................................................................ 0 ～ 12 V接合部温度 ................................................................................................................................................ –40 ～ +125

Note 1: デバイスは静電気放電に敏感です。注意して取り扱ってください。HBM試験条件は1.5 kΩと100 pFの直列回路です。

† Notice: ここに記載した「絶対最大定格」を超える条件は、デバイスに恒久的な損傷を生じさせる可能性があります。これはストレス定格です。本書の動作表に示す条件または上記から外れた条件でのデバイスの運用は想定していません。絶対最大定格条件を超えて長期間曝露させるとデバイスの信頼性に影響する可能性があります。

‡ Notice: 動作定格から外れた条件でのデバイスの機能は保証されません。

電気的特性 (1)

電気的特性 : 特に明記しない場合、PVIN = 12 V、VOUT= 5 V、VDD = 5 V、VBST – VSW= 5 V、fSW= 300 kHz、RCL = 1.42 kΩ、L = 8.2 µH、TA = +25 での値です。太字の値は、-40 ≤ TJ ≤ +125 での値です。

パラメータ記号 Min. Typ. Max. 単位試験条件

電源入力

入力電圧レンジ PVIN, SVIN 4.5 — 75 V

VDD バイアス電圧

動作バイアス電圧 VDD 4.8 5.1 5.4 V

低電圧ロックアウトトリップレベル UVLO 3.7 4.2 4.6 V VDD 立ち上がり

UVLO ヒステリシス UVLO_HYS — 600 — mV

VDD ドロップアウト電圧 700 — 1250 mV VIN = 5.5 V, IPVDD = 25 mA

EXTVDD 切り換え電圧 4.4 4.6 4.8 V

EXTVDD 切り換えヒステリシス — 0.25 — V

静止消費電流 IQ — 330 — uA VFB = 1.5 V, MODE = GND

シャットダウン消費電流 IQSHDN — 0.15 2 µA VIN から電力供給 , VEN = 0 V

— 35 60 µA VIN = VDD = 5.5 V, VEN = 0 V

Note 1: 仕様値はパッケージ製品にのみ適用します。

2: ICLの電流制限値は室温にて調整されたものです。

MIC28515


参照電圧

帰還参照電圧 VFB 0.597 0.6 0.603 V TJ = +25

0.594 0.6 0.606 –40 ≤ TJ ≤ +125

負荷レギュレーション — — 0.04 — % IOUT = 0 ～ 5 A

ラインレギュレーション — — 0.1 — % PVIN = 7 ～ 75 V

FB バイアス電流 IFB_BIAS — 0.05 0.5 µA VFB = 0.6 V

イネーブル制御

EN 論理レベル High ENHIGH 1.6 — — V

EN 論理レベル Low ENLOW — — 0.6 V

EN バイアス電流 IENBIAS — 6 30 µA VEN = 0 V

ON タイマ

最大スイッチング周波数 FREQ 720 800 880 kHz FREQ = PVIN, IOUT = 5A

最小スイッチング周波数 FREQ 230 270 300 kHz FREQ = 33% PVIN

最大デューティサイクル DMAX — 85 — % VFB = 0V, FREQ = PVIN (Note 1)

最小デューティサイクル DMIN — 0 — % VFB > 0.6 V

最小オフタイム tOFF(MIN) 100 200 300 ns

最小オンタイム tON(MIN) 60 — ns

ソフトスタート

ソフトスタート時間 — 5 ms

モード制御

モード論理レベル High — 1.6 V

モード論理レベル Low — 0.6 V

モードヒステリシス — 120 mV

電流制限

電流制限 ICLIM 5.5 6.25 7 A RCL = 1.42 kΩ(Note 2)

ILIM ソース電流 ICL — 135 — µA

ILIM ソース電流温度係数 — — 0.3 — µA/

内部 FET

ハイサイド MOSFET RDS(ON) RDS(ON) — 25 — mΩ

ローサイド MOSFET RDS(ON) RDS(ON) — 25 — mΩ

SW リーク電流 ISWLEAK — — 5 µA PVIN = 48V, VEN = 0V

PVIN リーク電流 IVINLEAK — — 10 µA PVIN = 48V, VEN = 0V

BST リーク電流 IBSTLEAK — — 10 µA PVIN = 48V, VEN = 0V

パワーグッド (PG)

PG しきい値 VPG_TH 85 90 95 % VFB 立ち上がり

PG しきい値ヒステリシス VPG_HYS — 6 — % VFB 立ち下がり

PG 遅延時間 tPG_DLY — 100 — µs VFB 立ち上がり

PG 低電圧 VPG_LOW — 70 200 mV VFB < 90% × VNOM IPG = 1 mA

電気的特性 (1) (続き )電気的特性 : 特に明記しない場合、PVIN = 12 V、VOUT= 5 V、VDD = 5 V、VBST – VSW= 5 V、fSW= 300 kHz、RCL = 1.42 kΩ、L = 8.2 µH、TA = +25 での値です。太字の値は、-40 ≤ TJ ≤ +125 での値です。





MIC28515

熱保護

過熱シャットダウン TSHD — 150 — TJ 立ち上がり

過熱シャットダウンヒステリシス

TSHD_HYS — 15 —

電気的特性 (1) (続き )電気的特性 : 特に明記しない場合、PVIN = 12 V、VOUT= 5 V、VDD = 5 V、VBST – VSW= 5 V、fSW= 300 kHz、RCL = 1.42 kΩ、L = 8.2 µH、TA = +25 での値です。太字の値は、-40 ≤ TJ ≤ +125 での値です。




温度仕様

パラメータ記号 Min. Typ. Max. 単位条件

温度レンジ

接合部動作温度 TJ –40 — +125 (Note 1)

保管温度レンジ TS –65 — +150

接合部温度 TJ — — +150

リード温度 — — — +260 はんだ付け 10 秒

パッケージ熱抵抗

熱抵抗、6 mm x 6 mm 32 ピン QFN qJA — 33.3 — /W

Note 1: 最大許容消費電力は周囲温度、最大許容接合部温度、接合部から空気中への熱抵抗(すなわち、TA、TJ、qJA)の関数

です。最大許容消費電力を超えると、デバイスの動作時接合部温度が最大定格の+125 を超えます。接合部温度が

継続的に+125 を超えると、デバイスの信頼性に影響を及ぼす可能性があります。

MIC28515


2.0 代表性能曲線

Note: 特に明記しない場合、VIN = 12 V、VOUT = 5 V、IOUT = 0 A、fSW = 300 kHz、RCL = 1.42 kΩ、L = 8.2 µH での値です。

図 2-1: 出力電流に対する効率 (VIN = 5 V)




図 2-5: 出力電流に対する出力電圧(VOUT = 1.5 V)


Note: 以下の図表は限られたサンプル数に基づく統計的な結果であり、情報提供のみを目的としています。ここに記載する性能特性は検査されておらず、保証されません。下図表の一部には、仕様動作レンジ外で計測されたデータも含みます(例: 仕様レンジ外の電源を使用)。従ってこれらのデータは保証範囲外です。

0102030405060708090

100

0.001 0.01 0.1 1

Effic

ienc

y (%

)

IOUT (A)

VOUT = 1.5VVOUT = 1.8VVOUT = 2.5VVOUT = 3.3V

MODE = VDDMODE = GND

VOUT = 1.5VVOUT = 1.8VVOUT = 2.5VVOUT = 3.3V

MODE = VDD

MODE = GND

0102030405060708090

100

0.001 0.01 0.1 1

Effic

ienc

y (%

)

IOUT (A)


VOUT = 1.5VVOUT = 1.8VVOUT = 2.5VVOUT = 3.3VVOUT = 5V

MODE = VDD

MODE = GNDVOUT = 1.5VVOUT = 1.8VVOUT = 2.5VVOUT = 3.3VVOUT = 5V

0102030405060708090

100

0.001 0.01 0.1 1

Effic

ienc

y (%

)

IOUT (A)


VOUT = 1.5VVOUT = 1.8VVOUT = 2.5VVOUT = 3.3VVOUT = 5VVOUT = 12V

MODE = VDD

MODE = GND

VOUT = 1.5VVOUT = 1.8VVOUT = 2.5VVOUT = 3.3VVOUT = 5VVOUT = 12V

0102030405060708090

100

0.001 0.01 0.1 1

Effic

ienc

y (%

)

IOUT (A)


VOUT = 1.5VVOUT = 1.8VVOUT = 2.5VVOUT = 3.3VVOUT = 5VVOUT = 12VVOUT = 24V

MODE = VDD

MODE = GND

VOUT = 1.5VVOUT = 1.8VVOUT = 2.5VVOUT = 3.3VVOUT = 5VVOUT = 12VVOUT = 28V

1.51

1.512

1.514

1.516

1.518

1.52

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

V OU

T (V

)

IOUT (A)

VIN=12VVIN=24VVIN=48V

MODE = VDD

VIN = 12VVIN = 24VVIN = 48V

1.785

1.786

1.787

1.788

1.789

1.79

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

V OU

T (V

)

IOUT (A)


MODE = VDD



MIC28515



図 2-8: 出力電流に対する出力電圧(VOUT = 5 V)

図 2-9: 入力電圧に対する出力電圧(VOUT = 1.5 V)

.



図 2-12: 入力電圧に対する出力電圧(VOUT = 5 V)

3.3

3.302

3.304

3.306

3.308

3.31

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

V OU

T(V

)

IOUT (A)


MODE = VDD


4.96

4.962

4.964

4.966

4.968

4.97

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

V OU

T(V

)

IOUT (A)


MODE = VDD


1.51

1.512

1.514

1.516

1.518

1.52

0 15 30 45 60 75

V OU

T (V

)

IOUT (A)

MODE = VDD

VIN(V)

1.78

1.782

1.784

1.786

1.788

1.79

0 15 30 45 60 75

V OU

T (V

)

IOUT (A)

MODE = VDD

VIN(V)

3.3

3.302

3.304

3.306

3.308

3.31

0 15 30 45 60 75

V OU

T(V

)

IOUT (A)

MODE = VDD

VIN(V)

4.96

4.962

4.964

4.966

4.968

4.97

0 15 30 45 60 75

V OU

T (V

)

IOUT (A)

MODE = VDD

VIN(V)

MIC28515



図 2-13: 入力電圧に対する VIN 動作消費電流(MODE = VDD)

図 2-14: 温度に対する VIN 動作消費電流(MODE = VDD)

図 2-15: 入力電圧に対する VIN 動作消費電流(MODE = GND)

図 2-16: 温度に対する VIN 動作消費電流(MODE = GND)

図 2-17: 入力電圧に対する VIN シャットダウン電流

図 2-18: 温度に対する VIN シャットダウン電流

11.05

1.11.15

1.21.25

1.31.35

1.41.45

1.5

0 15 30 45 60 75

Ope

ratin

g Su

pply

Cur

rent

(mA

)

VIN (V)

VOUT = 5VVFB = 1.5VFSW = 300 kHz

MODE = VDD

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125Ope

ratin

g Su

pply

Cur

rent

(mA

)

Temperature (°C)


MODE = VDD

0.3

0.325

0.35

0.375

0.4

0 15 30 45 60 75Ope

ratin

g Su

pply

Cur

rent

(mA

)

VIN (V)


MODE = GND

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125Ope

ratin

g Su

pply

Cur

rent

(mA

)

Temperature (°C)


MODE = GND

0

400

800

1200

1600

0 15 30 45 60 75

Shut

dow

n C

urre

nt (n

A)

VIN (V)

0

400

800

1200

1600

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125

Shut

dow

n C

urre

nt (n

A)

Temperature (°C)


MIC28515


図 2-19: 入力電圧に対する VDD 電圧

図 2-20: 温度に対する VDD 電圧

図 2-21: 入力電圧に対するイネーブルしきい値

図 2-22: 温度に対するイネーブルしきい値

図 2-23: 入力電圧に対するスイッチング周波数

図 2-24: 温度に対するスイッチング周波数

4.9

4.95

5

5.05

5.1

0 15 30 45 60 75

V DD

Volta

ge (V

)

VIN (V)

IVDD=10mAIVDD=40mAIVDD = 10 mAIVDD = 40 mA

4.9

4.95

5

5.05

5.1

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125

V DD

Volta

ge (V

)

Temperature (°C)

IVDD=10mAIVDD=40mAIVDD = 10 mAIVDD = 40 mA

0.9

1

1.1

1.2

1.3

0 15 30 45 60 75

Enab

le T

hres

hold

(V)

VIN (V)

STARTSTOP

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125

Enab

le T

hres

hold

(V)

Temperature (°C)

STARTSTOP

260

270

280

290

300

0 15 30 45 60 75

Switc

hing

Fre

quen

cy (k

Hz)

VIN (V)

260

270

280

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125

Switc

hing

Fre

quen

cy (k

Hz)

Temperature (°C)

MIC28515



図 2-25: 出力電流に対するスイッチング周波数

図 2-26: 入力電圧に対する出力電流制限

図 2-27: 温度に対する出力電流制限

図 2-28: 温度に対するパワーグッドしきい値

図 2-29: 温度に対する低電圧ロックアウト

図 2-30: 温度に対する帰還電圧

270

280

290

300

310

320

0 1 2 3 4 5

Switc

hing

Fre

quen

cy (k

Hz)

Output Current (A)

5.5

5.75

6

6.25

6.5

0 15 30 45 60 75

Cur

rent

Lim

it (A

)

VIN (V)

RLIM = 1.5 k

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125

Cur

rent

Lim

it ( A

)

Temperature (°C)

RLIM = 1.5 k

0

20

40

60

80

100

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125Pow

er G

ood

Thre

shol

d (%

V OU

T)

Temperature (°C)

RiseFall

3

3.3

3.6

3.9

4.2

4.5

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125

Und

er V

olta

ge L

ocko

ut (V

)

Temperature (°C)

RiseFall

0.595

0.597

0.599

0.601

-40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125

Feed

back

Vol

tage

(V)

Temperature (°C)


MIC28515


図 2-31: イネーブルターンオンと立ち上がり時間

図 2-32: イネーブルターンオフと立ち上がり時間

図 2-33: プリバイアスした出力での VIN 起動

図 2-34: イネーブルターンオンとイネーブルターンオフ

図 2-35: スイッチング波形 (IOUT = 0.05 A) - HLL

図 2-36: スイッチング波形 (IOUT = 5 A)

VIN10V/div

VOUT2V/div

EN5V/div

PG5V/div

2 ms/div

IOUT=1A

VIN10V/div

VOUT2V/div

EN5V/div

PG5V/div

2 ms/div

IOUT=1A

VOUT5V/div

VIN10V/div

SW5V/div

2 ms/div

VPREBIAS=2V

VIN10V/div

VOUT2V/div

EN5V/div

PG5V/div

4 ms/div

IOUT=1A

IL1A/div

VOUT20mV/divAC coupled

SW10V/div

80 µs/div

IOUT=50mA

MODE=GND

IL2A/div


SW10V/div

4 µs/div

IOUT=5A

MIC28515



図 2-37: スイッチング波形 (IOUT = 0.05 A) - CCM

図 2-38: HLL - CCM 遷移

図 2-39: 電源投入後の短絡

図 2-40: 短絡出力時のイネーブル起動動作

図 2-41: 短絡時の挙動

図 2-42: 短絡からの復帰

IL1A/div


SW10V/div

IOUT=50mA

MODE=VDD

2 µs/div

IL1A/div


SW10V/div

IOUT=50mA

MODE

40 µs/div

5V/div

PGV/div

VIN10V/div

VOUT2V/div

IL5A/div

2 ms/div

RCL=1.5 kΩ

EN5V/div

VIN10V/div

VOUT2V/div

IL5A/div

2 ms/div

RCL=1.5 kΩ

PG5V/div

VOUT2V/div

IL5A/div

RCL=1.5 kΩ

400 µs/div

PG5V/div

VOUT2V/div

IL5A/div

RCL=1.5 kΩ

2 ms/div


MIC28515


図 2-43: サーマルシャットダウン時の挙動

図 2-44: サーマルシャットダウンからの復帰

図 2-45: 負荷過渡応答 (0 ～ 2.5 A)

図 2-46: 負荷過渡応答 (0 ～ 5 A) - HLL

図 2-47: 負荷過渡応答 (0 ～ 5 A) - CCM

図 2-48: ライン過渡応答 (12 ～ 18 V)

VIN20V/div

VOUT2V/div

IL1A/div

SW20V/div

VIN=48V

IOUT=3A

400 µs/div

VIN20V/div

VOUT2V/div

IL1A/div

SW20V/div

VIN=48V

IOUT=3A

4 ms/div

VOUT100 mV/divAC coupled

IOUT2A/div

200 µs/div

MODE=VDD


IOUT5A/div

200 µs/div

MODE=GND


IOUT5A/div

200 µs/div

MODE=VDD


400 µs/div

MODE=VDD

VIN2V/div12V offset

MIC28515



図 2-49: ライン過渡応答 (12 ～ 24 V)

図 2-50: 熱画像 (IOUT = 2.5 A)

図 2-51: 熱画像 (IOUT = 5 A)


400 µs/div

MODE=VDD

VIN5V/div12V offset


MIC28515

3.0 ピンの説明

表 3-1 に、ピンの機能を示します。

表 3-1: ピン割り当て表

ピン番号記号説明

1 ILIM 電流制限調整入力 : ILIM と SW ノードの間に電流制限設定用の抵抗を接続します。詳細はセクション 4.4「電流制限」を参照してください。

2, 16, 17, 18, 19, 22, 29

PGND 電源グランドです。PGND は MIC28515 降圧型コンバータ電源段のグランドです。PGNDピンはローサイド N チャンネル内蔵 MOSFET のソース、入力コンデンサの負極性端子、出力コンデンサの負極性端子に接続します。電源グランドループはできるだけ小さくし、アナロググランド (AGND) のループから分離する必要があります。

3, 12, 13, 14, 15, 20

SW スイッチノード ( 出力 ) です。ハイサイド MOSFET ソースとローサイド MOSFET ドレイン間の内部接続です。インダクタの一方の端子を SW ノードに接続します。

4 BST ブーストピン ( 出力 ) です。ハイサイド N チャンネル内蔵 MOSFET ドライバにブートストラップされる電圧です。内部ダイオードは、PVDD ピンと BST ピンの間に接続します。0.1 µF のブーストコンデンサは BST ピンと SW ピンの間に接続します。

5, 6, 7, 8, 9, 10, 11

PVIN ハイサイド内蔵 N チャンネル MOSFET ドレイン接続 ( 入力 ) です。PVIN の動作電圧レンジは 4.5 ～ 75 V です。PVIN ピンと電源グランド (PGND) 間には入力コンデンサが必要です。接続はできるだけ短くする必要があります。

21 PVDD MOSFET ドライバの電源です。2 Ω直列抵抗を介して VDD に接続します。PVDD と PGNDの間に 4.7 µF 以上の低 ESR セラミックコンデンサを接続します。

23 EXTVDD オプションの補助 LDO 入力です。4.7 V (typ.) 以上の電源に接続すると内部 LDO をバイパスし、未接続、またはグランドに接続すると内部 LDO により動作します。EXTVDD を外部電源に接続する場合、2.2 µF 低 ESR セラミックコンデンサを EXTVDDと PGND の間に接続します。

24 EN イネーブル ( 入力 ) です。出力の論理レベル制御です。EN ピンは CMOS 互換です。( 論理High = イネーブル、論理 Low = シャットダウン )OFF ステートの場合、デバイスの VDD 消費電流が低減します。EN ピンを VDD 電圧より上に引き上げないでください。

25 FREQ 周波数設定入力です。VIN に接続すると、スイッチング周波数が 800 kHz に設定されます。別なスイッチング周波数を設定するには抵抗分圧回路を用い、PVIN と AGND の間の分圧点に接続します。セクション 5.1「スイッチング周波数の設定」を参照してください。

26 MODE 動作モード選択ピンです。GND に接続すると低負荷動作モードが HLL に設定され、VDDに接続すると CCM に設定されます。

27 FB 帰還 ( 入力 ) です。制御ループのトランスコンダクタンスアンプへの入力です。FB ピンは0.6 V にレギュレートされます。帰還と出力を接続する抵抗分圧回路は、必要な出力電圧の調整に使われます。

28 AGND アナロググランドです。MIC28515 内の全ての制御ロジック回路の参照ノードです。AGND を 1 点で PGND に接続します。詳細はセクション 6.0「プリント基板 (PCB) のレイアウトに関するガイドライン」を参照してください。

30 VDD VDD バイアス ( 入力 ) です。MIC28515 の内部参照と制御セクションへの電源です。VDDの動作電圧レンジは 4.5 ～ 5.5 V です。VDD ピンから PGND ピンへの 2.2 µF セラミックコンデンサは IC の隣に配置する必要があります。

31 SVIN 内蔵レギュレータへの入力電圧です。MIC28514 への内部参照と制御セクションへの電源です。2 Ω抵抗を介して PVIN に接続します。このピンと AGND 間に 1 µF コンデンサを接続します。

32 PG オープンドレインのパワーグッド出力です。出力電圧がターゲット電圧の 90% を下回ると、PG がグランド電位にプルダウンされます。出力電圧がターゲット電圧の 90% を超えた場合に論理 High レベルを設定するには、10 kΩ抵抗を介して VDD 等にプルアップします。

MIC28515


4.0 機能説明

MIC28515は適応型オンタイム同期整流降圧型DC/DCレギュレータです。これは 4.5 ～ 75 V の幅広い入力電源電圧レンジで動作し、最大 5 A の出力電流で安定化出力電圧を供給します。適応型オンタイム制御方式は、スイッチング周波数を一定に維持し、制御補償を簡略化するために使います。電流制限を設定する外付け設定抵抗を使う事で過電流保護機能を実装できます。本デバイスは、出力電圧の立ち上がり時間を制御する事により起動時の電源入力サージ電流を低減する固定ソフトスタート時間を備えています。

4.1 動作原理

MIC28515 の機能ブロック図は 2 ページを参照してください。出力電圧を分圧回路 R1 と R2 を介してMIC28515 の帰還電圧入力ピン FB で検出し、低ゲイントランスコンダクタンス (gm) アンプを使って、メインコンパレータで 0.6 V の参照電圧 (VREF) と比較します。帰還電圧が低下して gm アンプの出力が 0.6 Vを下回ると、メインコンパレータが制御ロジックをトリガしてオンタイム期間を生成します。オンタイム期間はtON推定器回路値によりあらかじめ決められます。その値は式 4-1 により求まります。

式 4-1:

オンタイム期間の最後で内部ハイサイドドライバがハイサイド MOSFET をターンオフさせ、ローサイドドライバがローサイド MOSFET をターンオンさせます。オフタイム期間の長さは通常、帰還電圧によって決まります。帰還電圧が低下して gm アンプの出力が0.6 V を下回ると、オンタイム期間がトリガされてオフタイム期間が終了します。帰還電圧によって決まるオフタイム期間が最小オフタイム (tOFF(MIN) = 約 240ns) を下回る場合、MIC28515 制御ロジックは tOFF(MIN)を適用します。最小 tOFF(MIN) 期間は、ハイサイドMOSFET を駆動するために十分な電力をブーストコンデンサ (CBST) に維持するために必要です。

最大デューティサイクルは 240 ns tOFF(MIN) から求まります。

式 4-2:

MIC28515の定常動作中に tOFF(MIN)に近いオフタイムを使う事は推奨しません。

実際のオンタイム ( 結果としてスイッチング周波数 )は、内蔵 MOSFET の立ち上がり / 立ち下がり時間の部分部分のばらつき、出力負荷電流、VDD 電圧の変動に応じて変わります。また、VOUT/VIN が 1.0 V/75 V のように高い降圧比のアプリケーションでは、最小 tON によってスイッチング周波数が低くなります。

図 4-1 に、CCM 動作の定常動作中の MIC28515 制御ループのタイミングを示します。定常動作中、gm アンプは帰還電圧リップルを検出します。帰還リップルは出力電圧リップル、インダクタ電流リップルと比例し、オンタイム期間をトリガします。オンタイムは tON 推定回路によりあらかじめ決められます。オフタイムの終了は帰還電圧が制御します。VFB が VREF を下回ると生じる帰還電圧リップルの谷でオフ期間が終了し、次のオンタイム期間が制御回路によりトリガされます。

図 4-1: MIC28515 制御ループタイミング(CCM モード )

tON ESTIMATED VOUT

VIN fSW-----------------------=

VOUT : 出力電圧

VIN : 電源段入力電圧

fSW : スイッチング周波数

DMAX

tS tOFF MIN –

tS----------------------------------- 1

240nstS

---------------–= =

tS = 1/fSW

IL

IOUT

VOUT

VFB

VREF

DH

DIL(PP)

DVOUT(PP) = ESRC

DVFB(PP) = VOUT(PP) xR2

R1 + R2

推定オンタイム

VFBがVREFを下回るとオンタイムをトリガ

OUT (PP)x DIL


MIC28515

図 4-2に、負荷変動時のMIC28515の動作を示します。負荷の突然の増加によって出力電圧が低下すると、VFB が VREF を下回ります。これにより、エラーコンパレータはオンタイム期間をトリガします。オンタイム期間終了時に帰還電圧はまだ VREF を下回っているため、最小オフタイムが生成され CBST が充電されます。その後、帰還電圧が低いため次のオンタイム期間がトリガされます。従って、スイッチング周波数は負荷変動時に変化しますが、出力が新しい負荷電流レベルで安定すると、通常の固定周波数に戻ります。MIC28515 は、デューティサイクルとスイッチング周波数を変化させる事で高速に出力を回復させ、出力電圧の変動を小さく抑えます。

図 4-2: MIC28515 負荷過渡応答

真の電流モード制御とは異なり、MIC28515 はオンタイム期間のトリガに出力電圧リップルを使います。出力コンデンサの ESR が十分に大きい場合、出力電圧リップルはインダクタ電流リップルと比例します。

安定性要件を満たすためにMIC28515 の帰還電圧リップルはインダクタ電流リップルと同相であり、かつ gmアンプによって検出可能な大きさである事が必要です。推奨帰還電圧リップルは 20 ～ 100 mV です。低ESR の出力コンデンサを使うと、帰還電圧リップルが小さくて gm アンプとエラーコンパレータで検出できなくなる可能性があります。また、出力コンデンサのESR が非常に低い場合、出力電圧リップルと帰還電圧リップルがインダクタ電流リップルと同相にならない場合があります。そのようなアプリケーションで適正動作を確保するには、リップルの注入が必要です。リップル注入の詳細はセクション 5.0「応用のための情報」のセクション 5.7「リップル注入」を参照してください。

4.2 HyperLight Load (HLL)モード/不連続モード

連続モードでは、インダクタ電流は低負荷時に負の値を取る場合があります。しかし、MODE を HLL モードに設定する事で MIC28515 は低負荷時にインダクタ電流を不連続モードで動作させる事ができます。HLLモードでは、重要ではない全ての回路をシャットダウンして消費電流を最小化する事で効率が最適化されます。帰還電圧 VFB が 0.6 V 未満になると MIC28515 は復帰し、ハイサイド MOSFET をターンオンします。

MIC28515 はオンタイム時のローサイド MOSFET での電圧降下を検出する事でインダクタ電流を監視するゼロクロスコンパレータ (ZC 検出器 ) を内蔵しています。VFB が 0.6 V を上回りインダクタ電流が微弱な負極性に向かうと、MIC28515 はほとんどの IC 回路を自動的にパワーダウンして低電力モードに移行します。

MIC28515 が不連続モードに移行すると、ハイサイドとローサイド両方の MOSFET が OFF 状態に維持されます。負荷電流は出力コンデンサから供給され、VOUTが低下します。VOUT の低下により VFB が VREF を下回ると、全ての回路は通常の連続モードに復帰します。図 4.3 に、不連続モードでの制御ループタイミングを示します。

図 4-3: MIC28515 制御ループタイミング(HLL モード )

不連続モード中、ほとんどの回路のバイアス電流は低減します。その結果、不連続モード中の総消費電流はわずか約 400 µA となり、MIC28515 は低負荷アプリケーションで高効率を得られます。

Full Load

No Load

IOUT

VOUT

VFB

DH

TOFF(MIN)

VREF

MIC28515


4.3 ソフトスタート

ソフトスタートは、出力電圧の立ち上がり時間を制御して起動時の電源入力サージ電流を低減します。入力サージは出力コンデンサの充電中に発生します。出力立ち上がり時間が長いほど、入力サージ電流は小さくなります。

MIC28515 は 0.6 V 参照電圧 VREF を 0 から 100% に約5 msで立ち上げる事で、内部デジタルソフトスタートを実現しています。従って、出力電圧は参照電圧にともなって徐々に上昇するように制御されます。ソフトスタートサイクルが終了すると、消費電流を低減するため関連回路は OFF にされます。ソフトスタートを正しく機能させるには、VIN と同時またはVIN 後にVDDに電源投入する必要があります。

4.4 電流制限

MIC28515 はローサイド MOSFET の RDS(ON) を使ってインダクタ電流を検出します。MIC28515 の各スイッチングサイクルで、スイッチングサイクルのOFF期間 ( ローサイド MOSFET は ON) 中に、ローサイドMOSFET での電圧降下を監視する事によりインダクタ電流を検出します。135 µA の内部電流源により、外付けの電流制限設定用抵抗RCLを通して電圧が発生します。

ILIM ピン電圧 (VILIM) は、ローサイド MOSFET での電圧降下と抵抗での電圧降下 (VCL) の差です。150 ns のブランキング時間後、検出した電圧 VILIM と電源グランド (PGND) を比較します。

ローサイド MOSFET での電圧降下が電流検出抵抗での電圧降下 (VCL) より大きい場合、MIC28515 は電流制限イベントをトリガします。電流制限イベントが 8回連続すると、Hiccup モードがトリガされます。Hiccup モードに移行すると、Hiccup タイムアウト (4ms, typ.)の後にソフトスタートシーケンスが始まります。Hiccup タイムアウト中はハイサイドとローサイド両方の MOSFET が OFF になります。ソフトスタートを含む Hiccup シーケンスはスイッチング FET のストレスを軽減すると共に、重大な短絡条件から負荷と電源を保護します。

MOSFET の RDS(ON) は温度によって 30 ～ 40% 変化します。MOSFET 接合部温度の上昇による電流制限の失敗を防ぐため、上式を使って RCL を計算する際はRDS(ON) の変動を考慮に入れる必要があります。

電流制限の変動を抑えるため、MIC28515 は IC 内部接合部温度の変化に対して 0.3 µA/ の勾配で電流制限用内部ソース電流 (ICL) を調整する事でローサイドMOSFET の RDS(ON) 値のドリフトを補償します。図 2-26 に、RCL= 1.5 kΩにおける電流制限の温度変動を示します。

ILIM ピンと PGND の間に小容量のコンデンサ (CCL) を接続してオフ期間中のスイッチノードのリンギングをフィルタ処理する事で、電流の誤検出を改善できます。RCL と CCL による時定数は、最小オフタイムより小さい事が必要です。

4.5 負極性電流制限

MIC28515 は、ローサイド MOSFET が ON の時に SW電圧を検出する事により、負極性の電流制限を実装します。SW ノード電圧が 48 mV (typ.) または 2 A 相当を超えると、デバイスはローサイド MOSFET を 500ns 間 OFF にします。

4.6 内蔵MOSFETゲート駆動

機能ブロック図は、PVDD から BST に接続されている内部ダイオードと SW ピンから BST ピン (CBST) に接続されている外部コンデンサで構成されるブートストラップ回路を示します。この回路は、ハイサイド駆動回路にエネルギを供給します。コンデンサ CBST は、ローサイド MOSFET が ON で SW ピンの電圧がほぼ0 V の時に充電されます。CBST からの電力はハイサイド MOSFET のターンオンに使われます。ハイサイドMOSFET がターンオンされると、SW ピンの電圧はほぼ VIN まで上昇します。ハイサイド MOSFET が ON の状態を維持し続ける間、内部ダイオードは逆バイアスで、CBST は High に浮いた状態となります。ハイサイドドライバのバイアス電流は10 mA未満のため0.1～1 µF で、電源ストローク ( ハイサイドスイッチング )サイクルの最小ドループ ( すなわち ∆BST = 10 mA x4 µs/0.1 µF = 400 mV) でゲート電圧を十分に維持できます。ローサイド MOSFET が ON に戻ると、CBSTは D1 を介して再充電されます。CBST と直列に小さな抵抗を接続する事で、ハイサイド N チャンネルMOSFET のターンオン速度を下げる事ができます。

駆動電圧はPVDD電源電圧から供給されます。公称ローサイドゲート駆動電圧は PVDD で、公称ハイサイドゲート駆動電圧はほぼ PVDD - VDIODE です。VDIODE は内部ダイオードにおける電圧降下です。両方のMOSFET 間で同時に電流が流れるのを防ぐため、ハイサイドドライバとローサイドドライバ遷移間で約 30ns の遅延を使います。

4.7 補助ブートストラップLDO (EXTVDD)

MIC28515は補助ブートストラップLDOを備えています。これを使ってコンバータ出力電圧から MIC28515の内部回路バイアス電源とゲートドライバに給電する事により、システム効率が向上します。この LDO はEXTVDD ピン電圧が 4.6 V (typ.) を上回ると有効になり、代わりに消費電力を低減するためにメイン LDO(VIN で動作 ) が無効になります。


MIC28515

5.0 応用のための情報

5.1 スイッチング周波数の設定

MIC28515 は適応型オンタイム制御アーキテクチャを備えた同期整流降圧型レギュレータです。スイッチング周波数は、R3 と R4(p. 2 機能ブロック図 ) で構成される抵抗分圧回路を変更する事により、270 kHz ～800 kHz のレンジで調整できます。

式 5-1 により、スイッチング周波数を推定できます。

式 5-1:

5.2 出力電圧の設定

図 5-1 に示すように、MIC28515 は 2 つの抵抗を使って出力電圧を設定する必要があります。

図 5-1: 分圧回路の構成

出力電圧は式 5-2 で求めます。

式 5-2:

R1 の代表値は 3 kΩ～ 10 kΩです。R1 が大き過ぎると電圧帰還ループにノイズが誘起されます。R1 が小さ過ぎると特に低負荷時に電源効率が低下します。R1 の値が決まれば、式 5-3 を使って R2 が求まります。

式 5-3:

5.3 電流制限値の設定

電流制限ソース (ICL) は、セクション 1.0「電気的特性」で明記されている通り RCL = 1.42 kΩ の時に電流制限精度が高くなるように工場出荷時に調整済みです。式 5-4 を使って、RCL 値を変える事で他の電流制限を調整できます。

式 5-4:

5.4 インダクタの選定

インダクタの選定にはインダクタンス値、ピーク電流、RMS 電流が必要です。入力電圧、出力電圧、スイッチング周波数、インダクタンス値によってインダクタのピークツーピークリップル電流が決まります。一般的に、入力電圧が高いほど高いインダクタンス値を使います。ピークツーピークリップル電流が大きいほど、インダクタと MOSFET の消費電力が増大します。出力リップル電流が大きいほど、大きいリップル電流を平滑化するためにより大容量の出力コンデンサが必要です。ピークツーピークリップル電流が小さいほど大きいインダクタンス値が必要になるので、より大型で高価なインダクタが必要です。インダクタのリップル電流を最大出力電流の 20% と設定するとサイズ、損失、コストを良好にバランスさせる事ができます。その場合のインダクタンス値は式 5-5 により求まります。

式 5-5:

fSW ADJ fO

R3

R3 R4+-------------------=

fO : R4 = 100 kΩ / R3 = オープン時のスイッチ

ング周波数 (fO = 800 kHz (typ.))

gm AMP FB

R1

R2

VREF

VO VFB 1R1

R2

------+ =

VFB = 0.6 V

R2

VFB R1VOUT VFB–-----------------------------=

ILIM : 負荷電流制限値

RDS(ON) : ローサイド MOSFET の ON 抵抗 (25 mΩ typ.)

∆IL(PP) : インダクタのリップル電流

ICL : 電流制限ソース電流 (135 µA typ.)

RCL

ILIM

IL PP 2

------------------+ RDS ON

ICL---------------------------------------------------------------------=

LVOUT VIN MAX VOUT–

VIN MAX fSW 20% IOUT MAX --------------------------------------------------------------------------------------=


20% : DC 出力電流に対する AC リップル電流

の割合

VIN(MAX) : 最大電源段入力電圧

MIC28515


選定したインダクタのピークツーピークインダクタ電流リップルは以下の式により求まります。

式 5-6:

ピークインダクタ電流は、平均出力電流とピークツーピークインダクタ電流リップル /2 の合計です。

式 5-7:

RMSインダクタ電流はインダクタの I2R損失の計算に使います。

式 5-8:

効率を最大化するには、コア材料を正しく選定する事と巻き線抵抗を最小化する事が必要です。MIC28515を高周波数動作させるには、低コストが最優先の応用以外全ての応用でフェライトコアを使う必要があります。低コストの鉄粉コアも使えますが、コア損失が増加し電源効率が低下します。これは、出力電力が小さい場合に特に顕著です。巻き線抵抗が大きいと、出力電流レベルが高い場合に効率が低下します。巻き線抵抗は可能な限り小さくすべきですが、そうすると通常はインダクタが大きくなります。インダクタ内の電力損失はコア損失と銅損の合計です。一般的に、出力負荷が高いとコア損失は重要ではなくなります ( 無視できるレベル )。コア損失の影響は、出力電流が低い場合に顕著です。コア損失のデータはインダクタのベンダーから入手できます。インダクタ内の銅損は式 5-9により求まります。

式 5-9:

銅線の抵抗 RWINDING は温度と共に上昇します。巻き線抵抗の値は動作温度で考える必要があります。

式 5-10:

5.5 出力コンデンサの選定

出力コンデンサのタイプは通常、等価直列抵抗 (ESR)によって決まります。定格電圧とリップル電流定格の2 つの要素も出力コンデンサを選定する上で重要です。出力コンデンサにはセラミック、低 ESR アルミ電解、OS-CON、POSCAP 型を推奨します。出力コンデンサの ESR は通常、出力リップルの主要因です。出力コンデンサの ESR は制御ループの安定性にも影響します。ESR の最大値は式 5-11 により求まります。

式 5-11:

総出力リップルは ESR と出力コンデンサの組み合わせです。総出力リップルは式 5-12 により求まります。

式 5-12:

セクション 4.0「機能説明」のサブセクションセクション 4.1「動作原理」で説明した通り、MIC28515 の gmアンプとエラーコンパレータが正しく動作するには、FB ピンで 20 mV 以上のピークツーピークリップルが必要です。また、出力電圧リップルはインダクタ電流と同相である事が必要です。従って、出力コンデンサの容量によって生じる出力電圧リップルは、出力コンデンサの ESR によって生じるリップルよりも大幅に小さい事が必要です。低 ESR コンデンサ ( セラミックコンデンサ等)を出力コンデンサとして使う場合、リップル注入方式を使って十分な大きさの帰還電圧リップルを提供する必要があります。詳細はセクション 5.7「リップル注入」を参照してください。

アルミ電解か OS-CON 型の場合、コンデンサの 1.2 倍の電圧定格が必要です。出力コンデンサの RMS 電流は式 5-13 により求まります。

IL PP VOUT VIN VOUT–

VIN fSW L------------------------------------------------------=

IL PK IOUT 0.5+ IL PP =

IL RMS IOUT2 IL PP

212

---------------------+=

PINDUCTOR CU IL RMS 2

RWINDING=

RWINDING HT RWINDING 20C 1 0.004 TH T20C– + =

TH : 負荷時の銅線温度

T20C : 周囲温度

RWINDING(20C) : 室温での巻き線抵抗 ( 通常製造者が明

示 )

ESRCOUT

VOUT PP IL PP

---------------------------

∆VOUT(PP) : ピークツーピーク出力電圧リップル

∆IL(PP) : ピークツーピークインダクタ電流リップル

VOUT PP

IL PP COUT fSW 8--------------------------------------

2IL PP ESRCOUT

2+=

COUT : 出力容量値



MIC28515

式 5-13:

出力コンデンサでの電力損失は以下の式により求まります。

式 5-14:

5.6 入力コンデンサの選定

電源段入力の入力コンデンサ VIN は、リップル電流定格と電圧定格に基づいて選定する必要があります。電源投入時に大きな突入電流が生じた場合、タンタル入力コンデンサが破壊される事があります。最大限の信頼性を得るためには、タンタル入力コンデンサの電圧定格を最大入力電圧の 2 倍以上とする必要があります。アルミ電解、OS-CON、多層ポリマフィルム型のコンデンサは、定格電圧のディレーティングを考慮せずとも高突入電流に対処できます。入力電圧リップルの主要因は入力コンデンサの ESR です。ピーク入力電流はピークインダクタ電流と同じです。

式 5-15:

入力コンデンサは入力電流リップルの定格に適合する必要があります。入力コンデンサ電流の RMS 値は、最大出力電流での値です。ピークツーピークインダクタ電流リップルが小さいと仮定します。

式 5-16:

入力コンデンサでの電力損失は以下の式により求まります。

式 5-17:

5.7 リップル注入

MIC28515 gm アンプとコンパレータが適正に動作するために必要な VFB リップルは 20 ～ 100 mV です。しかし、出力電圧リップルは一般的に出力電圧の 1 ～ 2% として設計されます。例えば出力電圧が 1 V の場合、出力電圧リップルは 10 ～ 20 mV しかなく、帰還電圧リップルは 20 mV を下回ります。帰還電圧リップルがそのように小さいと、gm アンプとコンパレータはリップルを検出できないため、MIC28515 は出力電圧を制御できません。リップルが小さな低出力電圧アプリケーションでは、十分な大きさの VFB リップルを確保するために、リップル注入方式を適用する必要があります。

アプリケーションは帰還電圧リップルの大きさに基づいて以下の 3 通りに分類できます。

1. 出力コンデンサのESRが大きいために十分な大きさの帰還電圧リップルが得られる場合(図 5-2参照)リップルを注入しなくてもコンバータは安定動作します。

図 5-2: FB で十分な大きさのリップルが得られる場合

帰還電圧リップルは以下の式により求まります。

式 5-18:

2. 出力コンデンサの ESR が小さいために十分な大きさの帰還電圧リップルが得られない場合 :

この場合、フィードフォワードコンデンサCffを介して出力電圧リップルをFBピンへ供給します(図 5-3参照)。Cffの標準的な値は1～22 nFです。

図 5-3: FB で十分な大きさのリップルが得られない場合

ICOUT RMS

IL PP

12------------------=

PDISS COUT ICOUT RMS 2

ESRCOUT=

V IN IL PK CESR=

ICIN RMS IOUT MAX D 1 D–

PDISS CIN ICIN RMS 2

CESR=

SW

FB

L

R1

R2

COUT

ESR

MIC2851

VFB PP R2

R1 R2+------------------- ESRCOUT

IL PP =

∆IL(PP) : インダクタ電流リップルのピークツーピーク値

SW

FB

L

R1

R2 ESR

MIC2851 CFF

COUT

MIC28515


フィードフォワードコンデンサを使うと、出力電圧リップルとほぼ同等の帰還電圧リップルが得られます。

式 5-19:

3. 出力コンデンサの ESR が非常に小さいためにFB ピンでリップルがほとんど生じない場合 :

この場合、出力電圧リップルは20 mVを下回ります。従って、抵抗RINJとコンデンサCINJを介してスイッチングノードSWからFBピンにリップルを注入します(図 5-4参照)。

図 5-4: FB でリップルがほとんど生じない場合

注入されるリップルは以下の通りです。

式 5-20:

式 5-21:

式 5-20と式 5-21では、Cffに関連する時定数がスイッチング周期よりも大幅に大きい事を前提としています。

式 5-22:

分圧回路の抵抗 R1 と R2 が kΩレンジ内にあれば 1 ～22 nFのCffで時定数の要件を容易に満たす事ができます。また、幅広い周波数レンジで交流インピーダンスを無視できるように 100 nF の注入コンデンサ CINJ を使います。

リップル注入用の抵抗とコンデンサの値は、以下の手順で選定します。

1. 全ての出力リップルを帰還電圧入力ピンに供給し、大きな時定数の仮定を満たすようにCffを選定します。R1とR2がkΩレンジ内にある場合、通常1～22 nFのCffを選定します。

2. RINJは式 5-23により求まる帰還電圧リップルの予測値に従い選定します。

式 5-23:

RINJの値は次の式で求めます。

式 5-24:

3. CINJ を 100 nF とします。この容量であれば、幅広い周波数レンジで交流インピーダンスを無視できます。

5.8 温度計測

動作温度条件内である事を確認するため、IC のケース温度を計測する事を推奨します。温度計測は非常に基本的な作業のように思えますが、不正確な計測結果を得る事がよくあります。最もよくある誤りは、サーモメータに付属している標準の熱電対を使う事です。この熱電対ワイヤゲージは一般的に 22ゲージと大きく、ヒートシンクのようにふるまうためケース温度が低く計測されてしまいます。

温度計測の 2 つの方法は、より小さい熱電対ワイヤまたは赤外線サーモメータを使う事です。熱電対ワイヤを使う場合、36 ゲージ以上のワイヤ ( より小さいサイズのワイヤ ) を使い、ワイヤのヒートシンク効果を最小限に抑える必要があります。また、熱電対チップを放熱グリスか熱接着剤のどちらかでカバーし、熱電対接合部と IC のケースが良好に接触する必要があります。

できる限り赤外線サーモメータの使用を推奨します。スタンドを使うとICへのビームを長時間維持しやすくなります。

VFB(PP) ESRCOUT IL(PP)

SW

FB

L

R1

R2

COUT

ESR

MIC2851 CFF

CINJRINJ

VFB PP VIN KDIV D 1 D– 1fSW -----------------=

VIN = 電源段入力電圧

D = デューティサイクル

fSW = スイッチング周波数

τ = (R1//R2//RINJ) x Cff

KDIVR1//R2

RINJ R1//R2+-------------------------------------=

1fSW ----------------- T

--- 1«=

KDIV

VFB PP VIN

-----------------------fSW

D 1 D– ----------------------------=

RINJ R1//R2 1KDIV------------ 1– =


MIC28515

6.0 プリント基板(PCB)のレイアウトに関するガイドライン

信頼性が高く安定かつ効率的な動作を得るには、プリント基板のレイアウトが重要です。グランドプレーンは EMI を制御し、電力、信号、戻り経路のインダクタンスを最小限に抑えるために必要です。ベタパターンの厚さも放熱という点で重要です。2 オンスの銅の厚さは熱という観点から十分です。厚いベタパターンはノイズ耐性を向上させます。プレーンが薄いほどノイズに弱くなるため注意が必要です。MIC28515 コンバータを適正に動作させるには、以下のガイドラインに従う必要があります。

6.1 IC

• VDD ピンに接続する 2.2 µF セラミックコンデンサは、IC の直近に配置します。VDD ピンはノイズに非常に敏感であり、コンデンサの配置は非常に重要です。VDD ピンへの接続には太いトレースを使います。

• 信号グランドピン (SGND) はグランドプレーンに直接接続します。SGND と PGND は IC 付近の単一点で接続する必要があります。SGND ピンと PGND は部品面での直接接続をしないでください。

• 入出力電源ラインの接続には太いトレースを使います。

6.2 入力コンデンサ

• 入力コンデンサは電源ピンの隣に配置します。

• 入力コンデンサは基板の同じ面に、できるだけIC の近くに配置します。

• PVIN ピンも PGND 接続も短くします。

• 入力コンデンサのグランド端子の近くにグランドプレーンへのビアを複数個配置します。

• 入力コンデンサには X7R か X5R の誘電体特性品を使います。Y5V または Z5U タイプのコンデンサは使わないでください。

• タンタル入力コンデンサが入力コンデンサと並列に配置されている場合、スイッチングレギュレータアプリケーションに使い、動作電圧の定格は 50% ディレーティングする必要があります。

• ホットプラグアプリケーションでは、電源が急に印加された場合に入力電源で発生する過電圧スパイクを制限するため、タンタルまたは電解バイパスコンデンサを使う必要があります。

6.3 インダクタ

• インダクタからスイッチノード (SW) への配線を短くします。

• デジタルラインをインダクタの真下または近くに通さないでください。

• スイッチノード (SW) を帰還 (FB) ピンから遠ざけてください。

6.4 出力コンデンサ

• 出力コンデンサのグランド端子と入力コンデンサのグランド端子は太いトレースを使って接続します。

• 出力コンデンサの値と ESR が変わると位相マージンが変わります。出力コンデンサが BOM の内容と異なる場合は弊社までお問い合わせください。

• 帰還トレースは電源トレースから離し、出力コンデンサのできるだけ近くに接続します。大電流の負荷トレースが長いと、DC 負荷特性が悪化する可能性があります。

MIC28515


7.0 パッケージ情報

7.1 パッケージのマーキング情報

32ピンVQFN (6 x 6 mm)

凡例 : XX...X お客様固有情報Y 年コード ( 西暦の下 1 桁 )YY 年コード ( 西暦の下 2 桁 )WW 週コード (1 月 1 日の週を「01」とする )NNN 英数字のトレーサビリティコード無光沢スズ (Sn) めっきの使用を示す鉛フリーの JEDEC マーク* 本パッケージは鉛フリーです。鉛フリー JEDEC マーク ( )

は外箱に表記しています。

Note: Microchip 社の製品番号が 1 行に収まりきらない場合は複数行を使います。この場合お客様固有情報に使える文字数が制限されます。

3e

3e

例

MIC28515

1704256


MIC28515

BA

0.15 C

0.15 C

0.10 C A B0.05 C

(DATUM B)

2X TOP VIEW

SIDE VIEW

BOTTOM VIEW

NOTE 1

0.10 C

0.08 C

Microchip Technology Drawing C04-1196A Sheet 1 of 2

2X

32X

For the most current package drawings, please see the Microchip Packaging Specification located athttp://www.microchip.com/packaging

Note:

32-Lead Very Thin Plastic Quad Flat, No Lead Package (PHA) - 6x6 mm Body [VQFN]Wettable Flanks, Multiple Exposed Pads

D

E

1

2

N

1

2

N

(DATUM A)

D3

D4

D5

D2

E2

E3D5

32X b

e

e2

K1

K2

K3

K2 K2

L

A

(A3)

A1

A

A

DETAIL 2

DETAIL 1

0.10 C A B

NOTE 1

MIC28515


Microchip Technology Drawing C04-1196A Sheet 2 of 2REF: Reference Dimension, usually without tolerance, for information purposes only.BSC: Basic Dimension. Theoretically exact value shown without tolerances.

1.2.3.

Notes:

Pin 1 visual index feature may vary, but must be located within the hatched area.Package is saw singulatedDimensioning and tolerancing per ASME Y14.5M

32-Lead Very Thin Plastic Quad Flat, No Lead Package (PHA) - 6x6 mm Body [VQFN]


Note:

Wettable Flanks, Multiple Exposed Pads

0.15 0.045

0.064

R0.05

DETAIL 2 DETAIL 1

SECTION A-A

Number of Terminals

Overall Height

Terminal WidthTerminal Length

Terminal Thickness

Pitch

Standoff

UnitsDimension Limits

A1A

b

A3

e

L

N0.65 BSC

0.203 REF

0.300.25

0.800.00

0.300.40

0.850.02

MILLIMETERSMIN NOM

32

0.500.35

0.900.05

MAX

K1 0.20 -Terminal-to-Exposed Pad

Overall LengthOverall Width

DE

6.00 BSC6.00 BSC

Exposed Pad Length

Exposed Pad Width

Exposed Pad Width

Exposed Pad LengthD5D4

E5

E32.240

1.8950.595 0.695

1.995

2.3402.645

2.440

2.0950.795

Exposed Pad Length

Exposed Pad LengthExposed Pad Width

D3E2D2

2.2151.985 2.085

2.3154.80

2.4152.185

4.70 4.90

2.545 2.745

K2 0.260.20 -Exposed Pad-to-Exposed PadK3 -0.18 -Pacakge Edgel-to-Exposed Pad

-

R0.125

ROTATED 180°


MIC28515

RECOMMENDED LAND PATTERN

Dimension LimitsUnits

C2

Contact Pad Width (X32)

Contact Pad Spacing

Contact Pad Length (X32)

Contact Pitch

Y1X1

0.750.35

MILLIMETERS

0.65 BSCMIN

EMAX

6.10

Inner Pad WidthInner Pad Length

Y2X2

2.364.85

Microchip Technology Drawing C04-3196A

NOM

32-Lead Very Thin Plastic Quad Flat, No Lead Package (PHA) - 6x6 mm Body [VQFN]

1

2

32

C1Contact Pad Spacing 6.10

Inner Pad Length X3Inner Pad Width Y3

Thermal Via Pitch EV 1.00

BSC: Basic Dimension. Theoretically exact value shown without tolerances.

Notes:Dimensioning and tolerancing per ASME Y14.5M

For best soldering results, thermal vias, if used, should be filled or tented to avoid solder loss duringreflow process

1.

2.


Note:

Wettable Flanks, Multiple Exposed Pads

C1

C2

Y1

Y2

Y3 Y5

X2

EE2

X3

X4

X5EV

EV

Inner Pad Length X4 2.39Inner Pad Length X5Inner Pad Width Y5Thermal Via Diameter (X26) V 0.30

2.692.13

0.742.04

ØV

X1

SILK SCREEN

MIC28515


付録 A: 改訂履歴

リビジョン A (2017 年 3 月 )

• 本書の初版です。


MIC28515

NOTES:

MIC28515


製品識別システム

ご注文または製品の価格/納期に関しては、弊社または販売代理店までお問い合わせください。

製品番号

デバイス

デバイス: MIC28515T: 75V/5A Hyper Speed Control®同期

DC/DC降圧型レギュレータ(外部モード制御機能付き)

メディアタイプ: T = 5000/リール

温度: E = 拡張温度レンジ (-40～+125 )

パッケージ: PHA = 32ピン6x6 mm VQFN

例:

a) MIC28515T-E/PHA: 75V/5A Hyper Speed Control® 同期DC/DC降圧型レギュレータ(外部モード制御機能付き)–40～+125 、拡張温度レンジ、32ピンQFNパッケージ

XXXX

パッケージ温度

X

メディアタイプ


MIC28515

NOTES:


本書に記載されているデバイスアプリケーション等に関する情

報は、ユーザの便宜のためにのみ提供されているものであり、更

新によって無効とされる事があります。お客様のアプリケーショ

ンが仕様を満たす事を保証する責任は、お客様にあります。

Microchip 社は、明示的、暗黙的、書面、口頭、法定のいずれであ

るかを問わず、本書に記載されている情報に関して、状態、品質、

性能、商品性、特定目的への適合性をはじめとする、いかなる類

の表明も保証も行いません。Microchip 社は、本書の情報およびそ

の使用に起因する一切の責任を否認します。Microchip 社の明示的

な書面による承認なしに、生命維持装置あるいは生命安全用途に

Microchip 社の製品を使用する事は全て購入者のリスクとし、また

購入者はこれによって発生したあらゆる損害、クレーム、訴訟、

費用に関して、Microchip 社は擁護され、免責され、損害をうけな

い事に同意するものとします。特に明記しない場合、暗黙的ある

いは明示的を問わず、Microchip 社が知的財産権を保有しているラ

イセンスは一切譲渡されません。

商標

Microchip 社の名称とロゴ、Microchip ロゴ、AnyRate、AVR、

AVR ロゴ、AVR Freaks、BeaconThings、BitCloud、CryptoMemory、CryptoRF、dsPIC、FlashFlex、flexPWR、

Heldo、JukeBlox、KEELOQ、KEELOQ ロゴ、Kleer、LANCheck、LINK MD、maXStylus、maXTouch、MediaLB、megaAVR、

MOST、MOST ロゴ、MPLAB、OptoLyzer、PIC、picoPower、PICSTART、PIC32 ロゴ、Prochip Designer、QTouch、RightTouch、SAM-BA、SpyNIC、SST、SST ロゴ、

SuperFlash、tinyAVR、UNI/O、XMEGA は、米国およびその他

の国における Microchip Technology Incorporated の登録商標で

す。

ClockWorks、The Embedded Control Solutions Company、EtherSynch、Hyper Speed Control、HyperLight Load、IntelliMOS、mTouch、Precision Edge、Quiet-Wire は、米国にお

ける Microchip Technology Incorporated 社の登録商標です。

Adjacent Key Suppression、AKS、Analog-for-the-Digital Age、Any Capacitor、AnyIn、AnyOut、BodyCom、chipKIT、chipKITロゴ、CodeGuard、CryptoAuthentication、CryptoCompanion、CryptoController、dsPICDEM、dsPICDEM.net、Dynamic Average Matching、DAM、ECAN、EtherGREEN、In-Circuit Serial Programming、ICSP、Inter-Chip Connectivity、JitterBlocker、KleerNet、KleerNet ロゴ、Mindi、MiWi、motorBench、MPASM、MPF、MPLAB Certified ロゴ、MPLIB、MPLINK、MultiTRAK、NetDetach、Omniscient Code Generation、PICDEM、PICDEM.net、PICkit、PICtail、PureSilicon、QMatrix、RightTouch ロゴ、REAL ICE、Ripple Blocker、SAM-ICE、Serial Quad I/O、SMART-I.S.、SQI、SuperSwitcher、SuperSwitcher II、Total Endurance、TSHARC、

USBCheck、VariSense、ViewSpan、WiperLock、Wireless DNA、ZENA は、米国およびその他の国における Microchip Technology Incorporated の商標です。

SQTP は、米国における Microchip Technology Incorporated の

サービスマークです。

Silicon Storage Technology は、米国以外の国における Microchip Technology Inc. の登録商標です。

GestIC は、米国以外の国における Microchip Technology Inc. の子会社である Microchip Technology Germany II GmbH & Co. KGの登録商標です。

その他本書に記載されている商標は各社に帰属します。

© 2017, Microchip Technology Incorporated, All Rights Reserved.

ISBN:978-1-5224-1597-8

Microchip社製デバイスのコード保護機能に関して以下の点にご注意ください。

• Microchip社製品は、該当するMicrochip社データシートに記載の仕様を満たしています。

• Microchip社では、通常の条件ならびに仕様に従って使用した場合、Microchip社製品のセキュリティレベルは、現在市場に

流通している同種製品の中でも最も高度であると考えています。

• しかし、コード保護機能を解除するための不正かつ違法な方法が存在する事もまた事実です。弊社の理解では、こうした手法

はMicrochip社データシートにある動作仕様書以外の方法でMicrochip社製品を使用する事です。このような行為は知的所有

権の侵害に該当する可能性が非常に高いと言えます。

• Microchip社は、コードの保全性に懸念を抱くお客様と連携し、対応策に取り組んでいきます。

• Microchip社を含む全ての半導体メーカーで、自社のコードのセキュリティを完全に保証できる企業はありません。コード保

護機能とは、Microchip社が製品を「解読不能」として保証するものではありません。

コード保護機能は常に進歩しています。Microchip社では、常に製品のコード保護機能の改善に取り組んでいます。Microchip社の

コード保護機能の侵害は、デジタルミレニアム著作権法に違反します。そのような行為によってソフトウェアまたはその他の著作

物に不正なアクセスを受けた場合、デジタルミレニアム著作権法の定めるところにより損害賠償訴訟を起こす権利があります。

Microchip社では、ChandlerおよびTempe(アリゾナ州)、Gresham(オレゴン州)の本部、設計部、ウェハー製造工場そしてカリフォルニア州とインドのデザインセンターがISO/TS-16949:2009認証を取得しています。Microchip社の品質システムプロセスおよび手順は、PIC® MCUおよびdsPIC® DSC、KEELOQ®コードホッピングデバイス、シリアルEEPROM、マイクロペリフェラル、不揮発性メモリ、アナログ製品に採用されています。さらに、開発システムの設計と製造に関するMicrochip社の品質システムはISO 9001:2000認証を取得しています。

QUALITYMANAGEMENTSYSTEMCERTIFIEDBYDNV

== ISO/TS16949==


北米

本社2355 West Chandler Blvd.Chandler, AZ 85224-6199Tel: 480-792-7200 Fax: 480-792-7277技術サポート : http://www.microchip.com/supportURL: www.microchip.com

アトランタDuluth, GA Tel: 678-957-9614 Fax: 678-957-1455

オースティン、TXTel: 512-257-3370

ボストンWestborough, MA Tel: 774-760-0087 Fax: 774-760-0088

シカゴItasca, IL Tel: 630-285-0071 Fax: 630-285-0075

ダラスAddison, TX Tel: 972-818-7423 Fax: 972-818-2924

デトロイトNovi, MI Tel: 248-848-4000

ヒューストン、TX Tel: 281-894-5983

インディアナポリスNoblesville, IN Tel: 317-773-8323Fax: 317-773-5453Tel: 317-536-2380

ロサンゼルスMission Viejo, CA Tel: 949-462-9523Fax: 949-462-9608Tel: 951-273-7800

ローリー、NC Tel: 919-844-7510

ニューヨーク、NY Tel: 631-435-6000

サンノゼ、CA Tel: 408-735-9110Tel: 408-436-4270

カナダ - トロントTel: 905-695-1980 Fax: 905-695-2078

アジア /太平洋

アジア太平洋支社Suites 3707-14, 37th FloorTower 6, The GatewayHarbour City, Kowloon

香港Tel: 852-2943-5100Fax: 852-2401-3431

オーストラリア - シドニーTel: 61-2-9868-6733Fax: 61-2-9868-6755

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中国 - 香港 SARTel: 852-2943-5100 Fax: 852-2401-3431

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中国 - 青島Tel: 86-532-8502-7355Fax: 86-532-8502-7205

中国 - 上海Tel: 86-21-3326-8000 Fax: 86-21-3326-8021

中国 - 瀋陽Tel: 86-24-2334-2829Fax: 86-24-2334-2393

中国 - 深圳Tel: 86-755-8864-2200 Fax: 86-755-8203-1760

中国 - 武漢Tel: 86-27-5980-5300Fax: 86-27-5980-5118

中国 - 西安Tel: 86-29-8833-7252Fax: 86-29-8833-7256

アジア /太平洋

中国 - 厦門Tel: 86-592-2388138 Fax: 86-592-2388130

中国 - 珠海Tel: 86-756-3210040 Fax: 86-756-3210049

インド - バンガロールTel: 91-80-3090-4444 Fax: 91-80-3090-4123

インド - ニューデリーTel: 91-11-4160-8631Fax: 91-11-4160-8632

インド - プネTel: 91-20-3019-1500

日本 - 大阪Tel: 81-6-6152-7160 Fax: 81-6-6152-9310

日本 - 東京Tel: 81-3-6880-3770 Fax: 81-3-6880-3771

韓国 - 大邱Tel: 82-53-744-4301Fax: 82-53-744-4302

韓国 - ソウルTel: 82-2-554-7200Fax: 82-2-558-5932 または 82-2-558-5934

マレーシア - クアラルンプールTel: 60-3-6201-9857Fax: 60-3-6201-9859

マレーシア - ペナンTel: 60-4-227-8870Fax: 60-4-227-4068

フィリピン - マニラTel: 63-2-634-9065Fax: 63-2-634-9069

シンガポールTel: 65-6334-8870Fax: 65-6334-8850

台湾 - 新竹Tel: 886-3-5778-366Fax: 886-3-5770-955

台湾 - 高雄Tel: 886-7-213-7830

台湾 - 台北Tel: 886-2-2508-8600 Fax: 886-2-2508-0102

タイ - バンコクTel: 66-2-694-1351Fax: 66-2-694-1350

ヨーロッパ

オーストリア - ヴェルスTel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393

デンマーク - コペンハーゲンTel: 45-4450-2828 Fax: 45-4485-2829

フィンランド - エスポーTel: 358-9-4520-820

フランス - パリTel: 33-1-69-53-63-20 Fax: 33-1-69-30-90-79

フランス - サンクルーTel: 33-1-30-60-70-00

ドイツ - ガーヒングTel: 49-8931-9700ドイツ - ハーンTel: 49-2129-3766400

ドイツ - ハイルブロンTel: 49-7131-67-3636

ドイツ - カールスルーエTel: 49-721-625370

ドイツ - ミュンヘンTel: 49-89-627-144-0 Fax: 49-89-627-144-44

ドイツ - ローゼンハイムTel: 49-8031-354-560

イスラエル - ラーナナ Tel: 972-9-744-7705

イタリア - ミラノ Tel: 39-0331-742611 Fax: 39-0331-466781

イタリア - パドヴァTel: 39-049-7625286

オランダ - ドリューネンTel: 31-416-690399 Fax: 31-416-690340

ノルウェー - トロンハイムTel: 47-7289-7561

ポーランド - ワルシャワTel: 48-22-3325737

ルーマニア - ブカレストTel: 40-21-407-87-50

スペイン - マドリッドTel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91

スウェーデン - ヨーテボリTel: 46-31-704-60-40

スウェーデン - ストックホルムTel: 46-8-5090-4654

イギリス - ウォーキンガムTel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820

各国の営業所とサービス

2016/11/07

http://support.microchip.com

http://www.microchip.com

low-cost nv digital pot w/wiperlock technology...

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