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LT3095
13095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
標準的応用例
特長 概要
2チャネル低ノイズ・バイアス・ジェネレータ
LT®3095は、3V~20Vの共通の入力電圧から2種類の低ノイズ・バイアス電源を生成します。各チャネルは、固定周波数、ピーク電圧モードの昇圧スイッチング・レギュレータと、1個の抵抗でプログラム可能な低ノイズの50mAリニア・レギュレータを内蔵しています。リニア・レギュレータは、電源リップル除去(PSRR)性能が高く低ノイズなので、出力リップルとノイズは100µVP-P未満です。
各昇圧レギュレータは、その出力電圧を、対応するリニア・レギュレータの出力電圧より2V高い電圧に調整して、電力損失、PSRR、およびトランジェント応答を最適化します。このトラッキング方式に加え、内部昇圧レギュレータの周波数補償および内蔵ショットキ・ダイオードにより、外付け部品数が最小限で済み、システム設計が簡素化されます。各リニア・レギュレータは、内部電流制限回路と過熱制限保護回路を内蔵しています。
LT3095のスイッチング周波数は、1個の外付け抵抗により、450kHz~2MHzの範囲でプログラム可能です。また、SYNC
ピンを使用すると、外部クロックに同期することができます。LT3095は、熱特性が改善された高さの低い(0.75mm)3mm
×5mmの24ピンQFNパッケージで供給されます。L、LT、LTC、LTM、Linear TechnologyおよびLinearのロゴは、リニアテクノロジー社の登録商標です。その他全ての商標の所有権は、それぞれの所有者に帰属します。
トランジェント出力リップル
アプリケーション
n 2つの独立した低ノイズ・バイアス電源を生成 n 昇圧レギュレータ:
n 広い入力電圧範囲:3V~20Vn 調整可能なスイッチング周波数:450kHz ~2MHzn 外部クロックに同期可能n 950mAパワー・スイッチn ショットキ・ダイオード内蔵n 内部周波数補償
n リニア・レギュレータ:n 広い出力電圧範囲:1V ~20Vn SETピンのリファレンス電流:50µAn 低ノイズ:4µVRMS(10Hz~100kHz)n 高周波数PSRR:1MHzで72dB
n 高精度しきい値の独立したイネーブル・ピン n 対称的なピン配列によりPCBレイアウトを簡素化n 熱特性が改善された3mm×5mm 24ピン
QFNパッケージ
n ノイズの影響を受けやすいUSB電源アプリケーションn データ変換、産業用電源、RFn 計装アンプ
6.8µH2.2µF
100k
10µF
2.2µF
1µF
100k
10µH
300k
10µF
2.2µF
1µF
0.1µF
EN1
SW1
GND
BSTOUT1
LDOIN1
OUT1
SET1
RT
GND
INEN2
SW2
GND
BSTOUT2
LDOIN2
OUT2
SET2
INTVCC
GND
VIN3V to 7V
LT3095
VOUT15V, 50mA
VOUT215V, 50mA
SYNC
3095 TA01a
1µs/DIV
VBSTOUT20mV/DIV
VOUT50µV/DIV
3095 G03
VIN = 5VVOUT = 15VILOAD = 50mAfOSC = 1MHz20MHz BW
LT3095
23095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
ピン配置絶対最大定格
IN、SET1、SET2..................................................................... 24VSW1、SW2 ............................................................................ 24VOUT1、OUT2 ............................................................. 24V、–0.3VEN1、EN2 .. ............................................................... 24V、–0.3VLDOIN1、LDOIN2、BSTOUT1、BSTOUT2 .............................. 24VRT、SYNC ............................................................................... 6V動作接合部温度(Note 2) Eグレード、Iグレード ....................................–40˚C~125˚C MPグレード ...................................................–55˚C~125˚C保存温度範囲.....................................................–65˚C~150˚C
(Note 1)
24 23 22 21
9 10
TOP VIEW
25GND
UDD PACKAGE24-LEAD (3mm × 5mm) PLASTIC QFN
11 12
6
5
4
3
2
1
15
16
17
18
19
20GND
BSTOUT1
NC
INTVCC
GND
LDOIN1
GND
OUT1
GND
BSTOUT2
SYNC
RT
GND
LDOIN2
GND
OUT2
147
138
SW1
IN IN SW2
SET1 EN1
EN2
SET2
TJMAX = 125˚C、θJA = 38°C/W、θJC = 5.0°C/W EXPOSED PAD (PIN 25) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB
発注情報
電気的特性 lは全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外はTA = 25˚Cでの値。注記がない限り、VIN = 5V、SYNC = 0V。
鉛フリー仕様 テープ・アンド・リール 製品マーキング パッケージ 温度範囲LT3095EUDD#PBF LT3095EUDD#TRPBF LGRQ 24-Lead (3mmx5mm) Plastic QFN –40°C to 125°CLT3095IUDD#PBF LT3095IUDD#TRPBF LGRQ 24-Lead (3mmx5mm) Plastic QFN –40°C to 125°CLT3095MPUDD#PBF LT3095MPUDD#TRPBF LGRQ 24-Lead (3mmx5mm) Plastic QFN –55°C to 125°Cさらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。*温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。 非標準の鉛ベース仕上げの製品の詳細については、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。無鉛仕上げの製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/をご覧ください。 テープ・アンド・リールの仕様の詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/ をご覧ください。
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
VIN Input Voltage Supply Range l 3 20 V
IIN VIN Pin Supply Current VEN1 = VEN2 = 5.0V, VIN = 5V (Not Switching) 3.25 5 mA
VEN1 = VEN2 = 0.3V, VIN = 20V (Shutdown) 1.6 5 μA
VEN1,2 VTRIP (off to on) VEN1,2 Rising l 1.12 1.23 1.35 V
Enable Threshold Hysteresis 110 125 135 mV
Enable Pin Current VEN = 5V 1 5 μA
LT3095
33095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
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回復不可能な損傷を与える可能性がある。また、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おそれがある。絶対最大定格は、それを超えるとデバイスの寿命に悪影響を与える恐れがある値。Note 2:LT3095Eは、0˚C~125˚Cの接合部温度で性能仕様に適合することが保証されている。–40˚C~125˚Cの動作接合部温度範囲での仕様は、設計、特性評価および統計学的なプロセス・コントロールとの相関で確認されている。LT3095Iは–40˚C~125˚Cの全動作接合部温度範囲で動作することが保証されている。LT3095MPは–55˚C~125˚Cの動作接合部温度範囲で全数テストされている。
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
INTVCC INTVCC Voltage VEN1 = VEN2 = 5V 2.7 V
INTVCC Under Voltage Lockout VEN1 = VEN2 = 5V, INTVCC Rising l 2.25 2.4 2.55 V
INTVCC Under Voltage Lockout Hysteresis VEN1 = VEN2 = 5V 300 mV
昇圧レギュレータBOOST (VLDOIN – VOUT) Differential Regulation
VoltageVEN1 = VEN2 = 5V, VOUT = 10V, ILOAD = 0mA l 1.85 2 2.15 V
Boost Maximum Duty Cycle fOSC = 1MHz l 90 %
Switch Pin Leakage Current Switch OFF, VSW = 12V 0.01 1 µA
Boost Switch Peak Current Limit (Note 3) l 0.8 0.95 1.1 A
Switch VCESAT ISW = 400mA 250 mV
OSC Oscillator Frequency RT = 210k, VIN = 5V RT = 100k, VIN = 5V RT = 44.5k, VIN = 5V
l
l
l
0.47 0.95 1.85
0.5 1 2
0.53 1.05 2.15
MHz MHz MHz
SYNC Duty Cycle Range VSYNC = 0V to 1.5V pulse 20 80 %
SYNC Pin Input Current VSYNC = 5V 15 20 µA
SYNC Threshold fOSC = 1MHz, 50% duty cycle l 0.8 1.1 1.3 V
LDOリニア・レギュレータLDO SET Pin Current VOUT = 10V, ILOAD = 0mA 49.5 50 50.5 µA
VOUT = 1V to 20V, ILOAD = 0mA to 50mA l 49 50 51 µA
Offset Voltage (VOUT – VSET) VOUT = 10V, ILOAD = 0mA –1 0.15 1 mV
LDO Voltage Regulation:ΔISET LDO Voltage Regulation:ΔVOS (Note 5)
VOUT = 3V to 20V, ILOAD = 0mA VOUT = 1V to 20V, ILOAD = 0mA
–60 –50
–100 nA µV
LDO Load Regulation:ΔISET LDO Load Regulation:ΔVOS (Note 4)
VOUT = 10V, ILOAD = 0mA to 50mA VOUT = 10V, ILOAD = 0mA to 50mA
100 –6
150 nA mV
LDOIN Supply Current ILOAD = 0mA 450 µA
Ripple Rejection 3V < VOUT < 20V, ILOAD = 50mA
fRIPPLE = 450kHz, CSET = 0.1µF, COUT = 2.2µF, ILOAD = 50mA fRIPPLE = 1MHz, CSET = 0.1µF, COUT = 2.2µF, ILOAD = 50mA fRIPPLE = 2MHz, CSET = 0.1µF, COUT = 2.2µF, ILOAD = 50mA
73 72 71
dB
LDO Output Noise Voltage VOUT = 5V, ILOAD = 50mA, CSET = 0.47µF, COUT = 2.2µF, BW = 10Hz to 100KHz.
4 µVRMS
LDO Output Current Limit VOUT = 1V to 20V l 55 70 mA
Note 3:昇圧ピーク電流制限は低周波数テストモードで測定されている。高周波数での動作時は、制御回路の遅延によりインダクタ電流がこの値を超えることがある。
Note 4:リニアテクノロジー(Linear Technology®)は、パッケージ・ピンのケルビン検出での製造時テストの制限により、最大負荷レギュレーションを保証することができない。負荷電流と出力レギュレーションの関係については、「標準性能特性」を参照。Note 5:VOUT < 1.25Vでは、LT3095は30µA外部負荷でテストされている。この負荷は、VOUT > 1.25Vで存在する内部30µA負荷に代わるものである。
電気的特性 lは全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外はTA = 25˚Cでの値。注記がない限り、VIN = 5V、SYNC = 0V。
LT3095
43095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
標準的性能特性
効率 トランジェント出力リップル トランジェント出力リップル
リニア・レギュレータの トランジェント応答 SETピンの電流 SETピンの電流分布
SETピンの電流 SETピンの電流 オフセット電圧(VOUT – VSET)
VIN = 5V
SET PIN VOLTAGE (V)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
49.0
49.2
49.4
49.6
50.0
50.2
50.4
50.6
49.8
50.8
51.0
SET
PIN
CURR
ENT
(µA)
3095 G07OUTPUT CURRENT (mA)
0 10 20 30 40 50
SET
PIN
CURR
ENT
(µA)
3095 G08
49.0
49.2
49.4
49.6
50.0
50.2
50.4
50.6
49.8
50.8
51.0VOUT = 10VILOAD = 0mA
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
0
50
100
150
200
250
300
OFFS
ET V
OLTA
GE (µ
V)
3095 G09
注記がない限り、TA = 25˚C。
fSW = 1MHzVOUT1 = 5VVOUT2 = 15VILOAD1 = ILOAD2
VIN = 5VVIN = 3.3V
LOAD CURRENT (mA)0 10 20 30 40 50
0
10
20
30
40
50
60
70
80
EFFI
CIEN
CY (%
)
3095 G01
fSW = 1MHzVOUT1 = 5VVOUT2 = 15VILOAD1 = ILOAD2
VIN = 5VVIN = 3.3V
1µs/DIV
VBSTOUT20mV/DIV
VOUT5mV/DIV
3095 G02
VIN = 5VVOUT = 15VILOAD = 50mAfOSC = 1MHz350MHz BW
1µs/DIV
VBSTOUT20mV/DIV
VOUT50µV/DIV
3095 G03
VIN = 5VVOUT = 15VILOAD = 50mAfOSC = 1MHz20MHz BW
5µs/DIV
IOUT50mA/DIV
VOUT110mV/DIV
VOUT210mV/DIV
3095 G04
VIN = 5VVOUT1 = 5VVOUT2 = 15VCOUT = 2.2µFCH1 LOAD STEP = 1mA to 50mA
VOUT = 10V
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
49.0
49.2
49.4
49.6
49.8
50.0
50.2
50.4
50.6
50.8
51.0
SET
PIN
CURR
ENT
(µA)
3095 G05
N = 10298
ISET DISTRIBUTION (µA)49 49.5 50 50.5 51
3095 G06
LT3095
53095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
標準的性能特性
オフセット電圧(VOUT – VSET) オフセット電圧の分布 オフセット電圧(VOUT – VSET)
LDOの電流制限 LDOの電流制限 ENのオンしきい値
ENピンのヒステリシス ENピンの電流 ENピンの電流
ILOAD = 1mA
OUTPUT VOLTAGE (V)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
20
40
60
80
100
OFFS
ET V
OLTA
GE (µ
V)
3095 G10
N = 10298
VOS DISTRIBUTION (mV)–1 –0.5 0 0.5 1
3095 G11
–40°C25°C125°C
OUTPUT CURRENT (mA)0 10 20 30 40 50
–8
–7
–6
–5
–4
–3
–2
–1
0
1
OFFS
ET V
OLTA
GE (m
V)
3095 G12
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
55
60
65
70
75
80
LDO
CURR
ENT
LIM
IT (m
A)
3095 G13
VOUT = VSET – 200mV
OUTPUT VOLTAGE (V)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
60.0
65.0
70.0
75.0
80.0
LDO
CURR
ENT
LIM
IT (m
A)
3095 G14
VIN = 5V
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125
1.20
1.21
1.22
1.23
1.24
TURN
–ON
THRE
SHOL
D (V
)
3095 G15
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125
100
110
120
130
140
150
EN P
IN H
YSTE
RESI
S (m
V)
3095 G16
VEN = VIN = 5V
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
EN P
IN C
URRE
NT (µ
A)
3095 G17
VIN = 5V
EN PIN VOLTAGE (V)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
4
5
EN P
IN C
URRE
NT (µ
A)
3095 G18
注記がない限り、TA = 25˚C。
LT3095
63095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
標準的性能特性
差動電圧(VLDOIN – VOUT) 昇圧トラッキング LDO差動電圧(VLDOIN – VOUT)
昇圧スイッチのピーク電流制限 昇圧スイッチのピーク電流制限 スイッチの電圧降下
パワー・ショットキの I-V特性 スイッチング周波数 スイッチング周波数
VIN = 5VVOUT = 12V
ILOAD = 0mAILOAD = 50mA
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
1.85
1.90
1.95
2.00
2.05
2.10
2.15
V LDO
IN -
V OUT
(V)
LT3095 G19
VIN = 3VILOAD = 1mA
VLDOIN – VOUTVLDOIN = VBSTOUT
VOUT (V)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
1.80
1.85
1.90
1.95
2.00
2.05
2.10
2.15
2.20
0
3
6
9
12
15
18
21
24
V LDO
IN –
VOU
T (V
)BOOST OUTPUT VOLTAGE (V)
3095 G20OUTPUT CURRENT (mA)
0 10 20 30 40 501.85
1.90
1.95
2.00
2.05
2.10
2.15
LDO
DIFF
EREN
TIAL
(V)
3095 G21
VIN = 5V
DUTY CYCLE (%)0 20 40 60 80 100
800
850
900
950
1000
1050
1100
SWIT
CH C
URRE
NT L
IMIT
(mA)
3095 G22
VIN = 5V
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
800
850
900
950
1000
1050
1100
SWIT
CH C
URRE
NT L
IMIT
(mA)
3095 G23
VIN = 5V
SWITCH CURRENT (mA)0 250 500 750 1000
0
100
200
300
400
500
SWIT
CH D
ROP
(mV)
3095 G24
FORWARD VOLTAGE (V)0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
SCHO
TTKY
CUR
RENT
(A)
3095 G25RT (kΩ)
0 50 100 150 200 250200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
FREQ
UENC
Y (k
Hz)
3095 G26
RT = 100kΩ
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
950
960
970
980
990
1000
1010
1020
1030
1040
1050
FREQ
UENC
Y (k
Hz)
3095 G27
注記がない限り、TA = 25˚C。
LT3095
73095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
標準的性能特性
スイッチング周波数 スイッチング周波数 最大デューティ・サイクル
SYNCしきい値 SYNCピン電流シャットダウン時の静止電流 (両チャネル、昇圧+LDO)
シャットダウン時の静止電流 (両チャネル、昇圧+LDO) 静止電流 昇圧トランジェント応答
RT = 210kΩ
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
470
480
490
500
510
520
530
FREQ
UENC
Y (k
Hz)
3095 G28
RT = 44.5kΩ
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
1.85
1.90
1.95
2.00
2.05
2.10
2.15
FREQ
UENC
Y (M
Hz)
3095 G29
VOUT = 20VILOAD = 20mA
OSCILLATOR FREQUENCY (MHz)0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
90
92
94
96
98
100
MAX
IMUM
DUT
Y CY
CLE
(%)
3095 G30
VIN = 5V
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
1.25
SYNC
THR
ESHO
LD (V
)
3095 G31
VSYNC = VIN = 5V
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
15.5
16.0
SYNC
PIN
CUR
RENT
(µA)
3095 G32
VEN1 = VEN2 = 0VVIN = 5VVIN = 20V
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
0
25
50
75
100
125
150
175
200
QUIE
SCEN
T CU
RREN
T (µ
A)
3095 G33
VEN1 = VEN2 = 0V
INPUT VOLTAGE (V)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
QUIE
SCEN
T CU
RREN
T (µ
A)
3095 G34
VIN = 5VVEN1 = VEN2 = 5V
VIN PinVLDOIN Pin
TEMPERATURE (°C)–75 –50 –25 0 25 50 75 100 125 150
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
QUIE
SCEN
T CU
RREN
T (m
A)
3095 G35
VIN = 5VVOUT = 12V
100µs/DIV
ILOAD50mA/DIV
VBST100mV/DIV
3095 G36
注記がない限り、TA = 25˚C。
LT3095
83095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
標準的性能特性
起動応答 同期捕捉積分RMS熱ノイズ(10Hz~100kHz)
ノイズ・スペクトラム密度 ノイズ・スペクトラム密度 ノイズ・スペクトラム密度
リニア・レギュレータの電源除去比 リニア・レギュレータの電源除去比 リニア・レギュレータの電源除去比
RSET1 = 240kΩCSET1 = 10nF
1ms/DIV
VEN15V/DIV
VBSTOUT110V/DIV
VOUT110V/DIV
IL500mA/DIV
VINTVCC5V/DIV
3095 G37
RT = 100kΩfSYNC = 1.5MHz
1µs/DIV
VSYNC2V/DIV
VSW220V/DIV
VSW110V/DIV
3095 G38
VOUT = 5VCOUT = 2.2µFIOUT = 50mA
RSET = 100kRSET = 240k
SET PIN CAPACITANCE (µF)0.01 0.1 10
5
10
15
20
25
30
35
40
45
RMS
OUTP
UT N
OISE
(µV R
MS)
3095 G39
VLDOIN = 7VVOUT = 5VCOUT = 2.2µFIOUT = 50mA
CSET = 0.01µFCSET = 0.1µFCSET = 1µF
FREQUENCY (Hz)10 100 1k 10k 100k 1M 10M
0.1
1
10
100
1k
10k
OUTP
UT N
OISE
(nV/
√Hz)
3095 G40
VLDOIN = 7VVOUT = 5VCSET = 0.1µFIOUT = 50mA
COUT = 2.2µFCOUT = 4.7µFCOUT = 10µF
FREQUENCY (Hz)10 100 1k 10k 100k 1M 10M
0.1
1
10
100
1k
10k
OUTP
UT N
OISE
(nV/
√Hz)
3095 G41
VLDOIN = 7VVOUT = 5VCOUT = 2.2µFCSET = 0.1µF
IOUT = 50mAIOUT = 20mAIOUT = 10mAIOUT = 1mA
FREQUENCY (Hz)10 100 1k 10k 100k 1M 10M
0.1
1
10
100
1k
10k
OUTP
UT N
OISE
(nV/
√Hz)
3095 G42
VLDOIN = 7VVOUT = 5VCOUT = 2.2µFILOAD = 50mA
CSET = 10nFCSET = 100nFCSET = 1µF
FREQUENCY (Hz)10 100 1k 10k 100k 1M 10M
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
PSRR
(dB)
3095 G43
VLDOIN = 7VVOUT = 5VCSET = 0.1µFILOAD = 50mA
COUT = 2.2µFCOUT = 4.7µFCOUT = 10µF
FREQUENCY (Hz)10 100 1k 10k 100k 1M 10M
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
PSRR
(dB)
3095 G44
VLDOIN = 7VVOUT = 5VCOUT = 2.2µFCSET = 0.1µF
ILOAD = 50mAILOAD = 20mAILOAD = 10mAILOAD = 1mA
FREQUENCY (Hz)10 100 1k 10k 100k 1M 10M
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
PSRR
(dB)
3095 G45
注記がない限り、TA = 25˚C。
LT3095
93095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
ピン機能GND(ピン1、5、7、14、16、20、露出パッド・ピン25):グランド・ピン。最適性能を引き出すには、露出パッド・ピン25を他のすべてのGNDピンに接続します。露出パッドをPCBグランドに接続すると、熱性能が向上します。
BSTOUT1(ピン2):チャネル1の昇圧レギュレータ出力。このピンはチャネル1の昇圧コンバータ出力です。BSTOUT1は直接LDOIN1に接続してください。昇圧出力コンデンサはBSTOUT1とピン1のGNDの間に直接接続します。内部帰還ループがBSTOUT1の電圧を標準値で(OUT1+2V)に安定化します。これにより、リニア・レギュレータのトランジェント応答とPSRR性能が最適化されます。
NC(ピン3):接続なし。ピン3は内部で電気的に接続されておらず、フロート状態にするかGNDに接続することができます。
INTVCC(ピン4):内部レギュレータの出力。INTVCCは両方のチャネルのほとんどの内部回路に電力を供給し、公称2.7V
に安定化されます。INTVCCは外部負荷に電力を供給するようには設計されておらず、このピンをドライブしないでください。0.1µF以上のセラミック・コンデンサをINTVCCとピン5のGNDの間に接続してください。
LDOIN1(ピン6):チャネル1のリニア・レギュレータ入力。このピンはチャネル1のリニア・レギュレータの入力電源ピンです。ピン6をピン2のBSTOUT1に直接接続してください。
OUT1(ピン8):チャネル1のリニア・レギュレータ出力。このピンはチャネル1の負荷に電力を供給します。発振を防止するために、ESRが0.1Ω未満、最小2.2μFのセラミック・コンデンサを使用してください。負荷トランジェントが大きいアプリケーションでは、ピーク・トランジェント電圧を制限するために、これより大きな出力コンデンサが必要です。出力コンデンサの詳細については、「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。出力コンデンサと負荷はピン7のGNDに直接接続してください。
SET1(ピン9):出力電圧の設定。このピンはチャネル1のLDO
誤差アンプへの非反転入力で、レギュレーションの設定ポイントです。SET1からは高精度の50µAトリム電流が出力されます。SET1とGNDの間に抵抗を接続して、チャネル1の出力電圧を設定できます(VOUT = 50µA • RSET1、オームの法則)。出力電圧の範囲は1V~20Vです。SET1とピン7のGNDの間にコンデンサを接続するとトランジェント応答、PSRR、ノイズ性能が改善され、出力がソフトスタートします。SET1には、最小10nFのコンデンサが必要です。コンデンサの値を大きく
すると出力ノイズが減少しますが、起動時間は長くなります。高精度アプリケーションでは、外付けのリファレンスまたは電源でSET1をドライブできます(「アプリケーション情報」を参照)。この電源は、1mA未満に電流を制限するか、VLDOIN1を1V以上超えないようにダイオード・クランプする必要があります。
EN1(ピン10):チャネル1のイネーブル・ピン。EN1を“L”にすると、チャネル1の昇圧コンバータとリニア・レギュレータがディスエーブルされ、出力がオフになります。このピンの標準立ち上がりしきい値は1.23Vで、125mVのヒステリシスがあります。EN1とEN2の両方を“L”にするとマイクロパワー・シャットダウン状態になり、両方のチャネルが共有している内部回路ブロックもディスエーブルされます。EN1はデジタル・シャットダウン・ピンとして使用できるほか、外付けの抵抗分圧器を使用して外部VIN UVLOしきい値を設定できます。EN1を使用しない場合は、EN1をVINに接続してください。EN1はフロート状態にしないでください。
EN2(ピン11):チャネル2のイネーブル・ピン。EN2を“L”にすると、チャネル2の昇圧コンバータとリニア・レギュレータがオフになり、それによって出力もオフになります。このピンの標準立ち上がりしきい値は1.23Vで、125mVのヒステリシスがあります。EN1とEN2の両方を“L”にするとマイクロパワー・シャットダウン状態になり、両方のチャネルが共有している内部回路ブロックもディスエーブルされます。EN2はシャットダウン・ピンとして使用できるほか、外付けの抵抗分圧器を使用して外部VIN UVLOしきい値を設定できます。EN2を使用しない場合は、EN2をVINに接続してください。EN2はフロート状態にしないでください。
SET2(ピン12):出力電圧の設定。このピンはチャネル2のLDO誤差アンプへの非反転入力で、レギュレーションの設定点です。SET2からは高精度の50µAトリム電流が出力されます。SET2とGNDの間に抵抗を接続することで、チャネル2
の出力電圧を設定できます(VOUT2 = 50µA • RSET2、オームの法則)。出力電圧の範囲は1V~20Vです。SET2とピン14
のGNDの間にコンデンサを接続するとトランジェント応答、PSRR、ノイズ性能が改善され、出力がソフトスタートします。SET2には、最小10nFのコンデンサが必要です。コンデンサの値を大きくすると出力ノイズが減少しますが、起動時間は長くなります。高精度アプリケーションでは、外付けのリファレンスまたは電源でSET2をドライブできます(「アプリケーション情報」を参照)。この電源は、1mA未満に電流を制限するか、VLDOIN2が1Vを超えないようにダイオード・クランプする必要があります。
LT3095
103095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
ピン機能OUT2(ピン13):チャネル2のリニア・レギュレータ出力。このピンはチャネル2の負荷に電力を供給します。発振を防止するために、ESRが0.1Ω未満、最小2.2μFのセラミック・コンデンサを使用してください。負荷トランジェントが大きいアプリケーションでは、ピーク・トランジェント電圧を制限するために、これより大きな出力コンデンサが必要です。出力コンデンサの詳細については、「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。出力コンデンサと負荷は直接ピン14のGNDに戻してください。
LDOIN2(ピン15):チャネル2のリニア・レギュレータ入力。このピンはチャネル2のリニア・レギュレータの入力電源ピンです。ピン15はピン19のBSTOUT2に直接接続してください。
RT(ピン17):発振器周波数ターゲット。RTとグランドの間に抵抗を1個接続して、内部発振器を450kHz~2MHzの範囲に設定することができます。外部クロックに同期させる場合は、抵抗を接続して、SYNCクロック周波数に近い値に発振器を設定します。RTピンにはコンデンサを接続しないでください。
SYNC(ピン18):外部クロックの同期入力。内部発振器を使用するには、このピンを接地します。外部同期させるにはロジックレベルのクロック・ソースに接続します。このピンはフロート状態のままにしないでください。
BSTOUT2(ピン19):チャネル2の昇圧レギュレータ出力。このピンはチャネル2の昇圧コンバータ出力です。BSTOUT2
はLDOIN2に直接接続してください。昇圧出力コンデンサはBSTOUT2とピン20のGNDの間に直接接続します。内部帰還ループがBSTOUT2の電圧を(OUT2+2V)の代表値に安定化します。これにより、リニア・レギュレータのトランジェント応答とPSRR性能が最適化されます。
SW2(21):チャネル2の昇圧レギュレータ・スイッチ・ノード。SWピンは、内部でパワースイッチのコレクタと、対応する昇圧レギュレータのショットキ・ダイオードのアノードに接続されています。これはチャネル2の昇圧入力電源用経路です。
IN(ピン23、22):入力バイアス電源。INピンは、INTVCCレギュレータとスイッチ・ドライバに電流を供給します。これらのピンは、最低2.2µFの低ESR容量を使用してローカルにバイパスする必要があります。コンデンサの陽極はできるだけINピンの近くに置き、ピン1とピン20のGNDの近くに戻してください。ピン22とピン23は内部で接続されています。
SW1(24):チャネル1の昇圧レギュレータ・スイッチ・ノード。SWピンは、内部でパワースイッチのコレクタと対応昇圧レギュレータのショットキ・アノードに接続されています。これはチャネル1の昇圧入力電源用経路です。
LT3095
113095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
ブロック図
50µA
1.23V
24
23
4 17 18
2.4V
1.23V
1
2
6
8
9
10
7
5 16
11
2V
50µA
21
22
20
19
15
13
12
14
2V
BOOST CURRENTCONTROL
INTVCC
CLK1 EN
1
UVLO
B
1X
BANDGAP
OSCILLATOR
EN1
UVLOB
IN
SW1
GND
BSTOUT1
LDOIN1
SET1
OUT1
GND
EN1
INTVCC RT SYNC GND GND
INTVCC
INTVCC
BOOST CURRENTCONTROL
INTVCC
CLK2EN
2
UVLO
B
1X
EN2
UVLOB
IN
SW2
GND
BSTOUT2
LDOIN2
SET2
OUT2
GND
INTVCC
UVLOB
EN2
EN1 EN2
CLK1
CLK2
+–+–
3095 BD
–
+
–
+
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–+–
IN
LT3095
123095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
アプリケーション情報LT3095は2つの独立したチャネルを備えた使いやすい昇圧バイアス・ジェネレータで、50mAまでの負荷に対応しています。昇圧コンバータはモノリシックで、内部補償機能を備えているので、LT3095はわずかな外付け部品で容易に設定することができます。敏感な回路やセンサーをバイアスするために、各スイッチャの出力はリニア・レギュレータによってポスト・レギュレーションされており、出力リップルを除去して極めて低ノイズの高精度DC電圧を供給します。各チャネルの出力は1
個の抵抗で設定でき、内部帰還回路が、各昇圧コンバータの出力を対応するリニア・レギュレータの出力より2V高い電圧に自動的に安定化します。フィルタされた出力は、独立した電流制限機能とサーマル・シャットダウン機能によって保護されます。
3095 F01
+–
+–
+–
+–
VIN SW1 BSTOUT1 LDOIN1
GND SET1 OUT1
2V
10µF
2.2µF
50µA
RSET1
CTRL
VIN
L
1×
図1. LT3095のアーキテクチャ(シングル・チャネル)
出力電圧のプログラミングLT3095のアーキテクチャを図1に示します。昇圧コンバータは単にLDOINとOUTの差を安定化します。外部で帰還設定を行う必要はありません。リニア・レギュレータは、1個の抵抗で設定可能なリファレンス・アーキテクチャを備えています。温度補正された50µAの正確な電流がSETピンから外付け抵抗RSETに流れ込み、リニア・レギュレータの出力電圧用リファ
レンスを設定します。出力の設定は、オームの法則に従って適切なSETピン抵抗を選択するだけです。
RSET =
VOUT50µA
SETピン電圧は出力にバッファされるので、リニア・レギュレータは常にユニティ・ゲイン構成で動作します。これにより、出力電圧に関わらず、最適なループ・ゲインと帯域幅が得られます。このアーキテクチャでは、ダイナミック電源用にSETピンを外部からドライブすることも可能です(後出の「標準的応用例」を参照)。
LT3095の昇圧レギュレータはリニア・レギュレータの出力をトラッキングして、各チャネルのLDOINとOUTの差を2V(代表値)に維持します。この入力と出力の差電圧の制御によって昇圧出力電圧を外部から設定する必要はなくなり、動作中にターゲット出力電圧が動的に調整または設定されても、リニア・レギュレータのパス・デバイス内の電力損失を確実に制御できます。
昇圧出力コンデンサ/リニア・レギュレータ入力コンデンサLT3095の昇圧コンバータは内部で補償されており、出力コンデンサが必要です。このコンデンサは、リニア・レギュレータの入力コンデンサとしての役割も果たします。コンデンサの値は10µFとすることを推奨します。以下に概要を示すように、バイアスと温度条件による容量低下を考慮する必要があります。また、「ピン機能」にのセクションで説明されているように、PCB上の昇圧出力コンデンサの接続は、リップル性能にとって極めて重要です。
リニア・レギュレータの安定性と出力コンデンサLT3095のリニア・レギュレータは、少なくとも2.2µFの出力コンデンサ(ESR < 0.1Ω)を使用することによって安定します。この場合は低ESRの多層セラミック・コンデンサを使用し、バイアスと温度条件による実効容量を考慮する必要があります。詳細については「動作時の実効容量」のセクションを参照してください。
リニア・レギュレータの帰還ループの帯域幅は非常に高く、負荷ステップに迅速に応答して、標準的な多層セラミック・コンデンサの自己共振周波数に近い周波数まで入力リップル・フィードスルーを能動的に補正することができます。たとえば、
LT3095
133095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
COUT = 2.2µFで50mA負荷をドライブするループの帯域幅は、約1MHzです。このように高い帯域幅では、出力コンデンサの寄生直列抵抗およびインダクタンスが、ユニティ・ゲイン周波数付近でループの動作に無視できない影響を与える可能性があります。ループの位相応答が低下した場合は、出力にトランジェント・リンギングが発生して、電源リップル除去が妨げられることがあります。これらの問題を回避するには、ESRが100mΩ未満のセラミック・コンデンサを使用し、OUTピンのできるだけ近くに配置して、隣接するGNDピンに直接戻します。これらの要件を満たすPCB設計例については、以下に示す基板レイアウトについての説明を参照してください。
高ESR(>100mΩ)や低自己共振周波数(<500kHz)タイプのコンデンサを使用する必要がある場合は、複数の出力コンデンサを並列に配置しなければならないことがあります。これはESRとESLの実効値を下げるので、リップル除去にとって有利に影響する可能性があります。
また、「標準性能特性」のグラフに示すように、最小値である2.2µFより大きい出力コンデンサを使用すると、一定の条件下でリップル除去性能を改善することができます。しかし、寄生電磁結合上の制限により、実際の利点はそれほど大きくないこともあります。大部分のアプリケーションには、2.2µFの値を推奨します。
SETピン(リファレンス・バイパス)の容量リニア・レギュレータの帯域幅内で、LT3095の内蔵リファレンスの出力(つまりSETピン)の広帯域熱ノイズと注入リップルが、出力に現れます。外付けコンデンサを使ってSETピンをバイパスすることにより、このノイズ源を最小限に抑えてください。標準的アプリケーションにおいてCSETの値を変化させた場合の、帯域幅10Hz~100kHzおよび1kHz~10MHzでの合計RMS出力ノイズを表1に示します。低帯域幅での測定に反映されるのは熱ノイズとショット・ノイズだけですが、広帯域幅での測定には、スイッチング・コンバータからの残留リップル成分が含まれます。これらはいずれもCSETの値に影響されます。最小10nFのコンデンサが必要ですが、ノイズはCSET ≥
100nFで大幅に減少します。
アプリケーション情報表1. CSETを変化させた場合の出力ノイズ
CSET VOUT-AC (µVRMS 10Hz to 100kHz)
VOUT-AC (µVRMS 1kHz to 20MHz)
10nF 35 4047nF 15 25
100nF 12 25470nF 7 251µF 4 25
Single channel operation, VIN = 5V, VOUT = 18V, ILOAD = 50mA, COUT = 2.2µF, CBSTOUT = 10µF
CSETの値を制限する可能性があるシステム・レベルの検討事項は起動時間です。デバイスをシャットダウン状態からイネーブルすると、SETピン電圧が時定数RSET • CSETで上昇します。OUTはSETをトラッキングするので、これによりリニア・レギュレータ出力がソフトスタートします。非常に短時間での起動が求められる上にノイズ性能を犠牲にできない場合は、起動時間を短縮するための補助回路を使用するか、SETピンを外部からドライブします(「標準的応用例」を参照)。
動作時の実効容量多層セラミック・コンデンサの実効容量は温度とDCバイアス条件によって変化し、メーカーの公称値より大幅に低下することがあります。LT3095を安定した状態で動作させるには、温度とDCバイアスを考慮して、昇圧レギュレータとリニア・レギュレータの出力コンデンサが、実際の動作条件下で最低要件を満たすことを確認してください。
ALL CAPACITORS X5R, 25V RATING
080512061210
DC BIAS VOLTAGE (V)0 5 10 15 20
0
2
4
6
8
10
12
EFFE
CTIV
E CA
PACI
TANC
E (µ
F)
3095 F02
図2. DCバイアス電圧による容量の低下
LT3095
143095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
アプリケーション情報コンデンサの容量は、DCバイアスによって大幅に低下することがあります。場合によっては、コンデンサの公称電圧定格より十分に小さい電圧であっても、コンデンサの実効値が公称値の20%未満になることがあります。DCバイアスの影響の受けやすさは誘電体材料によって異なり、X5RやX7Rは優れた性能を備えています。また、パッケージ・サイズも、高電圧時の実効容量に大きく影響します。一般に、物理的に大きいパッケージのコンデンサの方が、同じ電圧定格でサイズの小さいものよりもDCバイアスによる容量低下は小さくなります。3種類のX5Rコンデンサの標準的なバイアス曲線を図2に示します。これらの公称値はいずれも10µFで、定格電圧もすべて25Vですが、パッケージ・サイズが異なっています。
図3に示すように、セラミック・コンデンサの中には、温度によって実効値が大幅に低下するものもあります。一般的な誘電体の中では、X5RとX7Rが幅広い温度範囲にわたって容量が比較的安定しています。どちらのタイプにも、さまざまなサイズと値のものがあります。
TEMPERATURE (°C)–50
–100
CHAN
GE IN
VAL
UE (%
)
–80
250–25 50 75 100
3095 F03
0
20
40
–60
–40 Y5V
–20
125
BOTH CAPACITORS ARE 16V,1210 CASE SIZE, 10µF
X5R
図3. 温度による容量のディレーティング
リニア・レギュレータの出力コンデンサの場合、実効容量が推奨最小値の2.2µFより20%以上低下すると、レギュレータにリンギングが発生したり、リップル除去性能が低下したりすることがあります。昇圧コンバータ用の出力コンデンサであるCBSTOUTの推奨最小値は10µFですが、アプリケーションによっては実効値がこの値を下回っても許容できる場合があります。たとえばデューティ・サイクルが高い場合は、電流制御ループの線形トランスコンダクタンスが低下するので、同じユ
ニティ・ゲイン周波数を実現するために必要な出力容量が小さくなります。実効容量が8µF未満の昇圧出力コンデンサを使用する時は、実際的な動作条件下で妥当なループ安定性が得られるように、実験またはACモデルによりループの動特性を確認してください。
スイッチング周波数の設定LT3095の2つのスイッチング・レギュレータ・チャネルは、入力電流リップルの振幅を減らすために、位相をずらして動作します。内部発振器が高精度のクロックを生成しますが、その周波数は、RTピンと信号グランドの間に外付け抵抗を1個接続することにより、450kHz~2MHzの範囲に設定できます。一般的ないくつかの周波数での最適値に最も近い1%抵抗の値を表2に示します。クロック周波数とRTの関係については、「標準的性能特性」のグラフを参照してください。
表2. スイッチング周波数とRTの値fOSC (MHz) RT (kΩ)
0.45 2320.50 2100.75 1371.00 1001.50 63.42.00 44.2
これとは別に、外付けの周波数ソースとSYNCピンを使用して、スイッチング・エッジをシステム・クロックに同期させることができます。ロジック・レベルのSYNC信号の電圧とデューティ・サイクルに関する要件は、「電気的特性」の表に示されています。SYNCピンを使用して周波数を設定する時は、発振器をそのSYNC周波数に設定するかのように、RTピンに抵抗を接続します。許容差1%の抵抗を使用して、内部制御信号を適切にスケーリングしてください。LT3095はSYNCピンのパルス信号を検出して発振器をオーバーライドし、スイッチ・エッジを外部クロックに揃えます。
内部発振器を使用する時は、各チャネルが設定スイッチング周波数 fOSCで動作し、パワー・スイッチは180ºの位相差でオンします。SYNC機能を使用する場合、各チャネルはSYNCパルス周波数で動作します。一方のパワー・スイッチはSYNC入力の立ち上がりエッジでオンし、他方のパワー・スイッチは立ち下がりエッジでオンします。
LT3095
153095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
インダクタの選択と昇圧ループの安定性昇圧コンバータ用インダクタの選択は、システムの効率、ループの安定性、ソリューションのサイズに影響を与えます。出発点として、スイッチャが約1Aのピーク電流で動作している時に電流リップルが30%以下となる値を選択します。この要件を満たす最小インダクタ値は、入力および出力電圧、ならびにスイッチング周波数から計算できます。
LMIN =
VIN – 0.5( ) VOUT + 3 – VIN( )0.3 VOUT + 3( ) fSW
ここで、VOUTはリニア・レギュレータ出力の設定電圧、VINはインダクタ電流の電源電圧です。
場合によっては、ソリューション・サイズその他の制約から、インダクタ値を小さくした方が好都合なこともありますが、インダクタンスの値を小さくする場合は、事前に考慮しておかなければならないことがいくつかあります。インダクタを小さくすると出力リップルが大きくなり、インダクタとパワー・スイッチの導通損失が増えます。ピーク電流が大きければスイッチング時のEMI放射が大きくなり、そのためにリニア・レギュレータの出力に周波数成分が容易に結合する可能性があります。
さらに、小さいインダクタは連続導通モードでの電流制御ループを不安定にして、インダクタ電流の低調波発振を引き起こすことがあります。これは、予測困難なスペクトラム成分をシステムに発生させる恐れがあります。低調波発振が問題になるのはデューティ・サイクルが50%を超える場合だけで、これは、インダクタが以下の要件を満たすようにすることにより回避できます。
L >VOUT – VIN + 3
1.25V• 1µH for D < 0.75
L >VOUT – VIN + 3
2.50V• 1µH for D > 0.75
ここで、
D = 1–
VIN – 0.5VOUT + 3
アプリケーション情報最後に、低インダクタンスの場合、コンバータは、負荷が大きくても不連続導通モードまたはそれに近い状態で動作します。不連続導通モードでは安定性は保証されますが、スイッチ・ノードのリンギングによって新たな周波数成分がシステムに発生する可能性があります。極端な場合(たとえば高昇圧比で大負荷の場合)、クロック・サイクルごとにスイッチのピーク電流制限までインダクタにエネルギーを蓄えたとしても、昇圧コンバータが50mAの平均出力電流を供給できないことがあります。
コアの飽和を防ぐために、十分な電流定格のインダクタを使用してください。コアが飽和すると、実効インダクタンスが著しく低下して、電流が急増します。電流が暴走した場合は、内部保護回路が内蔵キャッチ・ダイオードの高電流を検出して、インダクタ電流が低下するまでパワー・スイッチがオンしないようにします。この安全メカニズムはパワー・スイッチを保護しますが、パワー・ショットキ・ダイオードが損傷したり、昇圧コンバータ出力が過電圧になる可能性は依然としてあります。したがって、通常動作中にインダクタ・コアが飽和しないようにします。許容誤差やトランジェント・オーバーシュートに対して適切なマージンを取り、アプリケーションのピーク電流に応じた定格のインダクタを選択します。疑わしい場合は1.5A定格のものを選べば、あらゆる通常動作状態で確実に飽和を防ぎます。
スイッチング電源ループの安定性に関して、昇圧コンバータの制御ループには本来RHPゼロが存在することが知られています。これは基本的に、インダクタにエネルギーを蓄積している間は負荷に電流が供給されないという事実によるものです。したがって、ループが電流の増加を要求すると、出力電圧は一時的に低下します。ゼロ周波数の線形近似は次式で表されます。
fzero,RHP =
VBST 1– D( )2
2πLILOAD
ここで、VBSTは昇圧コンバータの出力(おおよそVOUT+
3V)、Dはスイッチのデューティ・サイクル、Lはインダクタの値です。このゼロがループのユニティ・ゲイン周波数付近(通常は50kHz付近)になると、位相マージンが低下します。したがって、上記の30%リップルの計算に基づく値より大幅に大きいインダクタの値は避けてください。
LT3095
163095f
詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
アプリケーション情報高周波エッジ法と受動フィルタリング法負荷が50mAの標準的アプリケーションのLT3095昇圧コンバータ出力を図4に示します。図に示す出力は、リニア・レギュレータによるフィルタリングを行う前と、行った後のものです。最も目につく残留スイッチングの特徴は、昇圧パワー・スイッチがオフする時の短いスパイクです。このエッジは、昇圧出力コンデンサの寄生成分と、それと相互反応するPCB上の磁気回路を循環する高いdI/dtによって生じます。
これらのエッジは、リニア・レギュレータの寄生容量を介してリニア・レギュレータ出力に間接的に結合したり、PCBのあるトレースから別のトレースに電磁的に結合したりする可能性があります。スパイクには、リニア・レギュレータの制御ループが能動的にフィルタできない高周波(>1MHz)成分が含まれています。次のセクションに示すPCBレイアウトのガイドラインに従って、残留スパイクの振幅を最小限に抑えてください。多くのアプリケーションでは、残留スパイクに伴うエネルギーは十分に高い周波数で発生するので、負荷と干渉することはありません。
data0data1
VIN = 5VVOUT = 15VILOAD = 50mAfOSC = 1MHz20MHz BW
1µs/DIV
VBSTOUT20mV/DIV
VOUT50µV/DIV
3095 F04
図4. スパイクを伴う出力トランジェント
非常に高い周波数までリップル除去が求められる場合は、LDOの出力に受動フィルタを使用することができます。図5に示すように、LT3095に近接して出力コンデンサを配置し、もう1個のコンデンサを負荷に直接接続することによって、π型回路を形成します。追加コンデンサは、全周波数範囲にわたって負荷に対するインピーダンスを低く抑えることができるように、十分大きなものを使用してください。LT3095と負荷の間のPCBトレースのインダクタンスは高周波をいくらかフィ
ルタしますが、追加的なインピーダンスを伴う受動フィルタを使用すれば、さらに改善することができます。ひとつの選択肢は、一般に1Ω未満の小さい抵抗です。これを使って、負荷に現れる電圧に大きな負荷レギュレーション項が生じるのを防ぎます。もうひとつの選択肢は、低ESRのチップ・フェライトビーズまたはインダクタです。このソリューションは非常に高い周波数(>10MHz)で良好な除去性能を実現しますが、
1/ 2π LFILTERCLOAD( )で共振が発生してノイズが増幅され、負荷に新たなリップル成分が生じる恐れがあります。フィルタに伴うピーキングは、直列ダンピング抵抗を使用するか、LFILTER/CLOADの比を小さくすることによって軽減できます。
COUT2.2µF
0.1Ω
CLOAD1µF
GND
OUT1
LT3095 LOAD
3095 F05
図5. π型回路フィルタ
0.1Ωの抵抗と負荷に接続した1µFのコンデンサでLDO出力をフィルタした後の残留ノイズを図6に示します。高周波スイッチ・エッジが大幅に緩和されていることが分かります。
data0data0
VIN = 5VVOUT = 15VILOAD = 50mAfOSC = 1MHz20MHz BW
1µs/DIV
VBSTOUT20mV/DIV
VOUT50µV/DIV
3095 F06
図6. 受動πフィルタ使用時の残留リップル
LT3095
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詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
基板のレイアウト出力の残留スイッチング成分を最小限に抑えるように設計された、コンパクトな2層PCBレイアウトを図7に示します。恐らく、最も重要な部品配置は、昇圧出力コンデンサCBSTOUTです。高周波「ホット」ループは、内部パワー・スイッチ、ショットキ・ダイオード、およびCBSTOUTによって形成されます。このループのインダクタンスが昇圧出力にスパイクを生じ、高周波電磁エネルギーを放射します。このエネルギーは、リニア・レギュレータの寄生容量を介して入り込んだり、ポスト・レギュレータ出力に直接結合したりする可能性があります。出力コンデンサをBSTOUTおよび隣接するGNDピンに出来るだけ近付けて配
アプリケーション情報
置するとにより、ループのサイズを最小限に抑えます。このループに電流を循環させるとき、ビアを通して電流を流さないようにしてください。さらに、高dV/dt信号の静電結合を防ぐために、スイッチ・ノードのトレース面積を最小限に抑えてください。
昇圧コンバータのホット・ループが電磁エネルギーを放射するのに対し、LDO出力とリファレンスのトレースがアンテナの役割を果たし、そのエネルギーを拾って負荷に伝えてしまうことがあります。シールドされていない出力PCBトレースの面積を最小限に止め、COUTとCSETを隣接GNDピンのできるだけ近くに戻して、出力への結合を減らしてください。また、この戻りポイントとレギュレータの負荷のリファレンス・グランドの
3095 F07
CBST0UT1
CBST0UT2
COUT1
COUT2
L1
L2
図7. PCBレイアウトの例、最上層(デモ・ボードDC2270A)
LT3095
183095f
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アプリケーション情報間にグランド・ループが形成されないよう、注意してください。多層ボードでは、接地導体で出力トレースをシールディングすることも、結合を防ぐ助けとなります。
配線トレースの下に切れ目のないグランド・プレーンがあると、電磁放射と結合を大幅に減らすことができますが、信号トレースとグランド・プレーンを分離する誘電体の厚さによりその効果の程度が決まります。このトピックに関する詳細、および高周波スイッチング・コンバータのPCBレイアウトに関する広範な解説については、アプリケーション・ノート139「電源レイアウトとEMI」を参照してください。残留リップルが重要な問題となるようなLT3095アプリケーションにも、スタンドアロン・スイッチング・コンバータによるEMI生成の場合と同じ原則が適用されます。結局、LT3095の出力に見られるほとんどの周波数成分は、電磁結合によって生じている可能性が高いと言えます。
熱に関する検討事項LT3095は、過負荷状態でデバイスを保護する熱制限機能を備えています。通常の連続負荷状態では、125˚Cの最大接合部温度を超えないようにしてください。接合部から周囲までの全ての熱抵抗源を注意深く検討してください。これには接合部からケース、ケースからヒートシンク・インタフェース、ヒートシンク抵抗または回路基板からアプリケーションに支配される周囲温度までが含まれますが、これらだけに限定されるわけではありません。PCボード上で近くにある他の全ての発熱源も考慮に入れてください。
表面実装パッケージは、PCボード、銅配線および銅プレーンの放熱能力を使って、必要なヒートシンク効果を提供します。表面実装のヒートシンク、メッキ・スルーホールおよび半田充填ビアも、パワー・デバイスが発生する熱を分散することができます。
接合部からケースへの熱抵抗は、デバイスの接合部から直接ケースの底まで、または熱経路に直接存在するピンの底部までで規定されています。これは熱流の最小熱抵抗経路です。デバイスを正しく実装してはじめて、パッケージのこの領域からヒートシンク材へ可能な限り最良の熱流が確実に流れます。熱抵抗の詳細と熱に関する情報の利用については、JEDEC標準規格のJESD51、特にJESD51-12を参照してください。
VINが必要な出力電圧を下回る標準的なアプリケーションの場合、昇圧コンバータはリニア・レギュレータのパス・デバイス両端の電圧を2Vに維持します。この場合、リニア・レギュレータ内の電力損失は、全負荷状態であっても数百ミリワットに制限されます。入力電圧が片方または両方の出力を超えることがあるアプリケーションでは、リニア・レギュレータの電力損失は、おおよそ(VIN – VOUT) • ILOADとなります。この場合は電力損失がかなり大きくなることがあるので、最大接合部温度を超えないように特に注意を払う必要があります。
LT3095
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詳細: www.linear-tech.co.jp/LT3095
標準的応用例5V VIN、5Vおよび15V出力、VIN UVLO = 4V
100k1%
2.2µF
0.1µF
100k
300k1%
2.2µF
0.1µF0.1µF
VOUT15V, 50mA
VOUT2 15V, 50mA
3095 TA03
L1: COILCRAFT LPS4012-682MRBL2: COILCRAFT LPS4012-103MRB
L16.8µH2.2µF
10µF
L210µH
10µF
113k1%
50k1%
EN1
SW1
GND
BSTOUT1
LDOIN1
OUT1
SET1
RT
GND
INEN2
SW2
GND
BSTOUT2
LDOIN2
OUT2
SET2
INTVCC
GND
VIN5V ±10%
LT3095
SYNC
LT3095
203095f
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5V~20V VIN、5Vおよび12V出力、連続出力電流のためにチャネル2にSEPIC
L12.2µH2.2µF
100k1%
10µF
2.2µF
0.1µF
100k
243k1%
1µF
2.2µF
0.1µF0.1µF
15µH
10µF
EN1
SW1
GND
BSTOUT1
LDOIN1
OUT1
SET1
RT
GND
VINEN2
SW2
GND
BSTOUT2
LDOIN2
OUT2
SET2
INTVCC
GND
VIN5V to 20V
LT3095
VOUT15V, 50mA
VOUT212V, 50mA
SYNC
LDOIN = VIN – VfWHEN VIN > VOUT – 3V,LDO REGULATES OUT
3095 TA03
L215µH
L1 = COILCRAFT LPS4012-222MRL2 = WÜRTH 74489430150TD1 = ON SEMI MBR130Vf = INTERNAL BOOST REGULATOR SCHOTTKY FORWARD VOLTAGE
D1
FLOAT
標準的応用例
LT3095
213095f
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。
パッケージ最新のパッケージ図面については、 http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/を参照してください。
3.00 ±0.10 1.50 REF
5.00 ±0.10
PIN 1TOP MARK(NOTE 6)
0.40 ±0.10
23 24
1
2
BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD
3.50 REF
0.75 ±0.05
R = 0.115TYP
PIN 1 NOTCHR = 0.20 OR 0.25× 45° CHAMFER
0.25 ±0.05
0.50 BSC
0.200 REF
0.00 – 0.05
(UDD24) QFN 0808 REV Ø
RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONSAPPLY SOLDER MASK TO AREAS THAT ARE NOT SOLDERED
0.70 ±0.05
0.25 ±0.05
3.50 REF
4.10 ±0.055.50 ±0.05
1.50 REF
2.10 ±0.053.50 ±0.05
PACKAGE OUTLINE
R = 0.05 TYP
1.65 ±0.10
3.65 ±0.10
1.65 ±0.05
UDD Package24-Lead Plastic QFN (3mm × 5mm)
(Reference LTC DWG # 05-08-1833 Rev Ø)
3.65 ±0.05
0.50 BSC
注記:1. 図はJEDECのパッケージ外形ではない 2. 図は実寸とは異なる3. 全ての寸法はミリメートル4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない モールドのバリは(もしあれば)各サイドで0.15mmを超えないこと5. 露出パッドは半田メッキとする6. 灰色の部分はパッケージの上面と底面のピン1の位置の参考に過ぎない
LT3095
223095f
LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2015
LT 0815 • 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8F TEL 03-5226-7291 FAX 03-5226-0268 www.linear-tech.co.jp
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標準的応用例
製品番号 説明 注釈LT3048 2mm×2mm DFNパッケージの低ノイズ・バ
イアス・ジェネレータVIN:2.7V~4.8V、40mA LDO、300mA昇圧スイッチ、ノイズ:<120µVRMS(10Hz~100kHz)、2mm×2mm DFNパッケージ
LT3042 20V、200mA、超低ノイズ、超高PSRR RFリニア・レギュレータ
VIN:1.8V~20V、ノイズ:0.8µVRMS(10Hz~100kHz)、PSRR:1MHzで79dB、DFNおよびMSEパッケージ
LT3080 並列接続可能、低ノイズの 1.1A低ドロップアウト・リニア・レギュレータ
VIN:1.2V~36V、低ノイズ:40μVRMS、VOUT:0V~35.7V、電流ベースのリファレンス、抵抗1個でVOUTを設定、TO-220、DD-Pak、SOT-223、MSOP、および3mm×3mm DFN-8パッケージ
LTC3260 低ノイズの2電源反転チャージポンプ VIN:4.5V~32V、反転チャージ・ポンプが–VINを生成、最大50mAの正および負LDO、3mm×4mm DFNおよびMSOPパッケージ
VDAC
L110µH2.2µF
10µF
2.2µF
100k
L215µH
40k
10µF
2.2µF
0.1µF
0.1µF
EN1
SW1
GND
BSTOUT1
LDOIN1
OUT1
SET1
RT
GND
INEN2
SW2
GND
BSTOUT2
LDOIN2
OUT2
SET2
INTVCC
GND
VIN5V
LT3095
VOUT1 = VDAC,50mA
VOUT2 = VDAC + 2V,50mA
SYNC
3095 TA04
DAC
L1: VISHAY IHLP-2525CZER100M51L2: VISHAY IHLP-2525CZER150M51
プログラマブル出力、トラッキング機能付き