1

LT3503

3503f

3.3V降圧コンバータ 効率

VIN4.5V TO 12V

20V MAX

ON OFF

0.1µF 2.5µH

37.4k

10µF

3503 TA01a

120pF

1µF 11.5k

VOUT3.3V1A, VIN > 5.5V1.2A, VIN > 8.5V

VIN BOOST

GND FB

SHDN SW

LT3503

LOAD CURRENT (A)0

85

80

75

70

65

60

55

500.6 1.0

3503 TA01b

0.2 0.4 0.8 1.2

EFFI

CIEN

CY (%

)

VIN = 12V

2mm×3mm DFNパッケージの1A、2.2MHz降圧

スイッチング・レギュレータ特長■ 広い入力範囲：3.6V～20V ■ 11V～18Vの入力で5V/1.2Aを供給■ 7.2V～18Vの入力で5V/1Aを供給■ 8.5V～12Vの入力で3.3V/1.2Aを供給■ 5.5V～12Vの入力で3.3V/1Aを供給■ 固定周波数動作：2.2MHz ■ 最小780mVまで調整可能な出力■ 短絡に対する耐性あり■ 小型のコンデンサやインダクタを使用■ ソフトスタート■ 内部補償■ 低いシャットダウン電流：

2

LT3503

3503f

ORDER PART NUMBER DCB PART MARKING

LT3503EDCB

TJMAX = 125°C, θJA = 64°C/ WEXPOSED PAD (PIN 7) IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB

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

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

VIN Operating Range 3.6 20 V

Undervoltage Lockout 3.0 3.4 3.6 V

Feedback Voltage ● 765 780 795 mV

FB Pin Bias Current VFB = Measured VREF (Note 4) ● 50 150 nA

Quiescent Current Not Switching 1.9 2.6 mA

Quiescent Current in Shutdown VSHDN = 0V 0.01 2 µA

Reference Line Regulation VIN = 5V to 20V 0.007 %/V

Switching Frequency VFB = 0.7V 2.0 2.2 2.4 MHz

VFB = 0V 36 kHz

Maximum Duty Cycle ● 76 81 %

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。

LCGW

TOP VIEW

SHDN

VIN

SW

FB

GND

BOOST

DCB PACKAGE6-LEAD (2mm 3mm) PLASTIC DFN

4

57

6

3

2

1

絶対最大定格(Note 1) 入力電圧 (VIN) .....................................................................20V BOOSTピン電圧 ..................................................................40V SWピンを超えるBOOSTピン電圧 .....................................20V SHDNピン ............................................................................20V FB電圧 ....................................................................................6V 動作温度範囲 (Note 2) .......................................-40℃～85℃最大接合部温度..............................................................125℃ 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 = 12V、VBOOST = 17V。 (Note 2)

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

3

LT3503

3503f

PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

Switch Current Limit (Note 3) 1.45 1.75 2.2 A

Switch VCESAT ISW = 1A 400 mV

Switch Leakage Current 2 µA

Minimum Boost Voltage Above Switch ISW = 1A 2 2.3 V

BOOST Pin Current ISW = 1A 25 50 mA

SHDN Input Voltage High 2.3 V

SHDN Input Voltage Low 0.3 V

SHDN Bias Current VSHDN = 2.3V (Note 5) 6 15 µA

VSHDN = 0V 0.01 0.1 µA

LOAD CURRENT (A)0

EFFI

CIEN

CY (%

)

82

86

90

0.8

3503 G01

78

74

80

84

88

76

72

700.2 0.4 0.6 1.0 1.2

VIN = 8V

L = 2.5µH

VIN = 12V

LOAD CURRENT (A)0

EFFI

CIEN

CY (%

)

82

86

90

0.8

3503 G02

78

74

80

84

88

76

72

700.2 0.4 0.6 1.0 1.2

VIN = 12VL = 3.3µH

VIN = 16V

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 = 12V、VBOOST = 17V。 (Note 2)

Note 1： 絶対最大定格に記載された値を超す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： LT3503E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： 電流制限は設計および静的テストとの相関によって保証されている。高いデューティ・サイクルではスロープ補償により電流制限が低下する。

Note 4： 電流はピンから流れ出す。

Note 5： 電流はピンへ流れ込む。

標準的性能特性　注記がない限りTA = 25℃。

効率（VOUT = 5V）効率（VOUT = 3.3V）

4

LT3503

3503f

SWITCH CURRENT (mA)0

V CE(

SWIT

CH) (

mV)

300

400

500

1200

3503 G07

200

100

250

350

450

150

50

0300 600 900 1500

TA = –45°C

TA = 85°C

TA = 25°C

TEMPERATURE (°C)

UVLO

(V) 3.60

3.80

4.00

7555

3503 G08

3.40

3.20

3.50

3.70

3.90

3.30

3.10

3.00–25–45 15–5 35

TEMPERATURE (°C)–45

SWIT

CHIN

G FR

EQUE

NCY

(MHz

)

2.25

2.50

3503 G09

2.00

1.75–5 35 55

2.75

–25 15 75

FEEDBACK VOLTAGE (mV)0

SWIT

CHIN

G FR

EQUE

NCY

(MHz

)

1.5

2.0

2.5

300 500 800

3503 G10

1.0

0.5

0100 200 400 600 700

SHDN PIN VOLTAGE (V)0

0

SWIT

CH C

URRE

NT L

IMIT

(A)

0.2

0.6

0.8

1.0

2.0

1.4

0.50 1 1.25

3503 G11

0.4

1.6

1.8

1.2

0.25 0.75 1.50 1.75 2

INPUT VOLTAGE (V)4

OUTP

UT C

URRE

NT (A

)

1.0

1.2

1.4

12

3503 G03

0.8

0.6

06 8 105 7 9 11

0.2

0.4

1.8

1.6TYPICAL

MINIMUM

VOUT = 3.3VL = 2.2µH

INPUT VOLTAGE (V)6

0

OUTP

UT C

URRE

NT (A

)

0.2

0.6

0.8

1.0

12 13 14

1.8

3503 G04

0.4

97 108 11 15

1.2

1.4

1.6TYPICAL

MINIMUM

VOUT = 5VL = 3.3µH

標準的性能特性　注記がない限りTA = 25℃。

最大負荷電流 スイッチの電圧降下

低電圧ロックアウト スイッチング周波数

周波数フォールドバック ソフトスタート

最大負荷電流

5

LT3503

3503f

標準的最小入力電圧（VOUT = 3.3V） 標準的最小入力電圧（VOUT = 5V）

スイッチ電流制限

VSHDN (V)0

I SHD

N (µ

A) 30

40

50

16

3503 G12

20

10

25

35

45

15

5

042 86 12 14 1810 20

LOAD CURRENT (mA)1

INPU

T VO

LTAG

E (V

)

5.0

5.5

10 1OO 1000

3503 G13

4.5

4.0

3.5

LOAD CURRENT (mA)1

5.2

INPU

T VO

LTAG

E (V

)

6.7

7.2

7.7

10 100 1000

3503 G14

6.2

5.7

TEMPERATURE (°C)–45

1.0

SWIT

CH C

URRE

NT L

IMIT

(A)

1.1

1.3

1.4

1.5

2.0

1.7

-5 15 75

1.2

1.8

1.9

1.6

–25 35 55DUTY CYCLE (%)

1.0

SWIT

CH C

URRE

NT L

IMIT

(A)

1.4

1.6

1.8

1.2

1.1

1.3

1.5

1.7

20 40 60 80

3503 G16

1000

TYPICAL

MINIMUM

標準的性能特性　注記がない限りTA = 25℃。

スイッチ電流制限

SHDNピンの電流

6

LT3503

3503f

1

ΣR

DRIVER Q1S

OSC

SLOPECOMP

FREQUENCYFOLDBACK

INT REGANDUVLO

VCgm

780mV

3503 BD

2

5

6

Q

Q

3

4

BOOST

SW

FB

R2 R1

VOUTL1

D2

C3

C1D1

VIN

C2

VIN

ON OFF

GND

C4

R3SHDN

ピン機能FB（ピン1）：LT3503はその帰還ピンを780mV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。出力電圧は次式に従って設定します。

R RV

VOUT1 2

0 781= .

–

R2の適切な値は10kです。

GND（ピン2）：GNDピンはLT3503および回路部品の下のローカル・グランド・プレーンに接続します。帰還分割器からのリターンはこのピンに接続します。

BOOST（ピン3）：BOOST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。

SW（ピン4）：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、キャッチ・ダイオードおよびブースト・コンデンサに接続します。VIN（ピン5）：VINピンはLT3503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。

SHDN（ピン6）：このピンを使ってLT3503をシャットダウン・モードにします。グランドに接続するとLT3503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。SHDNによりソフトスタート機能も提供されます。「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。

露出パッド（ピン7）：露出パッドはPCBのグランドに半田付けし、電気的にグランドに接続する必要があります。大きなグランド・プレーンとサーマル・ビアを使って、熱性能を最適化します。

ブロック図

7

LT3503

3503f

動作　（ブロック図を参照）

LT3503は固定周波数の電流モード降圧レギュレータです。2.2MHz発振器がRSフリップフロップをイネーブルし、内部の1.75Aパワー・スイッチQ1をオンします。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ノード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ノードのアクティブ・クランプ（示されてはいない）によって電流制限がおこなわれます。VCノードはSHDN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SHDN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。このレギュレータには、VINが約3.4Vより低くなるとスイッチングを禁止する低電圧ロックアウトが備わっています。SHDNピンはLT3503をシャットダウン状態にして出力を切断し、入力電流を2µA未満に減らすのに使います。

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とダイオード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。

FBピンの電圧が低いと発振器はLT3503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。

8

LT3503

3503f

図1

図2

VSW10V/DIV

VOUT20mV/DIV

COUT = 47µFVOUT = 0.78VVIN = 7VILOAD = 1.1AL = 1.1µH

1µs/DIV 3503 F01

IL1A/DIV

VSW10V/DIV

VOUT20mV/DIV

COUT = 47µFVOUT = 0.78VVIN = 14VILOAD = 1.1AL = 1.1µH

1µs/DIV 3503 F02

IL1A/DIV

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 RV

VOUT1 2

0 781= .

–

バイアス電流による誤差を避けるため、R2は20.0k以下にします。参照名についてはブロック図を参照してください。

オプションの22pFの位相リード・コンデンサをVOUTとFBの間に接続すると、軽負荷での出力リップルが減少します。

入力電圧範囲LT3503のアプリケーションの入力電圧範囲は出力電圧およびVINピンとBOOSTピンの絶対最大定格に依存します。

最小入力電圧はLT3503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。デューティ・サイクルは内部スイッチがオンしている時間の割合であり、入力電圧と出力電圧によって決まります。

DCV V

V V VOUT D

IN SW D= +

+–

ここで、VDはキャッチ・ダイオードの順方向電圧降下（約0.4V）、VSWは内部スイッチの電圧降下（最大負荷で約0.4V）です。したがって、最小入力電圧は次のようになります。

VV V

DCV VIN MIN

OUT D

MAXD SW( ) –=

+ +

ここで、DCMAX = 0.81（全温度範囲で0.76）です。

最大入力電圧はVINピンとBOOSTピンの絶対最大定格によって決まります。固定周波数動作では、最大入力電圧は最小デューティ・サイクル（DCMIN = 0.29）によって決まります。デューティ・サイクルの要件がDCMINより小さければ、デバイスはパルス・スキップ・モードに入ります。パルス・スキップは次のとき始まります。

VV V

DCV VIN PS

OUT D

MIND SW( ) –=

+ +

パルス・スキップ・モードでは、デバイスはパルスをスキップしてインダクタ電流を制御し、出力電圧を安定化しますので、2.2MHzより下の周波数スペクトルが生じることがあります。

これは固定周波数動作に留まるための、動作入力電圧に対する制限であることに注意してください。出力が安定化された状態のとき、回路はVINピンとBOOSTピンの絶対最大定格までの過渡入力に耐えます。過負荷状態（短絡や起動）の間は、入力電圧をVIN(PS)に制限してください。

最小オン時間デバイスはVIN(PS)（最大20V）を超える入力電圧でも出力を安定化しますが、出力電圧リップルが増加します。VIN(PS) = 6Vに近い0.78V出力のアプリケーションの連続モードのスイッチング波形を図1に示します。

入力電圧が増加するにつれ、デバイスは短時間だけスイッチングする必要があります。パワー・スイッチをオフするのに伴う遅延により、デバイスの最小オン時間が支配されます。LT3503の最小オン時間は約130nsです。入力電圧をVIN = 14Vに上げたときのスイッチング波形を図2に示します。

9

LT3503

3503f

図3

図4

VSW10V/DIV

VOUT20mV/DIV

COUT = 47µFVOUT = 0.78VVIN = 20VILOAD = 1.1AL = 1.1µH

1µs/DIV 3503 F03

IL1A/DIV

VSW10V/DIV

VOUT20mV/DIV

COUT = 2 × 47µFVOUT = 0.78VVIN = 20VILOAD = 1.1AL = 2.7µH

1µs/DIV 3503 F04

IL1A/DIV

アプリケーション情報ここで、必要なオン時間は130nsの最小オン時間より短くなっています。もっと低いデューティ・サイクルの要求に合わせるためスイッチのパルス幅を狭める代わりに、スイッチのパルス幅は130nsに固定されたままです。図2で、インダクタ電流は負荷電流を超える値にまでランプアップし、出力リップルは約40mVに増加します。その後、スイッチングを再開する前に、デバイスは出力電圧がプログラムされた値の100%より下に下がるまでオフ状態に留まります。

出力が安定化された状態を保ち、インダクタが飽和しなければ、VIN(PS)を超える動作は安全で、デバイスを損傷することはありません。入力電圧をその絶対最大定格の20Vに上げたときのスイッチング波形を図3に示します。

ピーク・インダクタ電流が2.2Aを超えない限り、これらの条件での長時間動作に耐えるだけ十分デバイスは堅牢です。図3は、ピーク電流が2Aなので、インダクタの飽和電流定格は約2.6Aなければならないことを示しており、物理的に大きなサイズのインダクタを必要とする可能性があります。ピーク・インダクタ電流の値は、インダクタンスと出力容量を同時に増やすことにより減らすことができます。図4では、出力コンデンサとインダクタの値を2倍にすることにより、ピーク・インダクタ電流が1.3Aに減少しています。この場合、インダクタの必要な飽和電流定格は約1.7Aなので、インダクタンスの値は増加しましたが、物理的に小さなサイズを実現できる可能性があります。

インダクタの飽和電流定格は温度によって減少することがよくあり、この動作方式ではインダクタの飽和電流により性能がさらに制限されることがあることに注意してください。

インダクタの選択と最大出力電流最初に選択するインダクタの値としては次の値が良いでしょう。

L = 0.6 (VOUT + VD)

ここでV Dはキャッチ・ダイオードの電圧降下で（約0.4V）、Lの単位はµHです。この値では、デューティ・サイクルが50%以上のアプリケーションでは低調波発振は生じません。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。フォールト状態で堅牢な動作を保つには、飽和電流を約2.2Aより大きくします。効率を高く保つには、直列抵抗（DCR）を0.1Ωより小さくします。適しているタイプと製造元のリストを表1に示します。

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。値を大きくすると最大負荷電流が増加し、出力電圧リップルが減少しますが、代償として過渡応答が遅くなります。

10

LT3503

3503f

表1．インダクタの製造元Vendor URL Part Series Inductance Range (µH) Size (mm)Sumida www.sumida.com CDRH4D28 1.2 to 4.7 4.5 × 4.5 CDRH5D28 2.5 to 10 5.5 × 5.5 CDRH8D28 2.5 to 33 8.3 × 8.3Toko www.toko.com A916CY 2 to 12 6.3 × 6.2 D585LC 1.1 to 39 8.1 × 8.0Würth Elektronik www.we-online.com WE-TPC(M) 1 to 10 4.8 × 4.8 WE-PD2(M) 2.2 to 22 5.2 × 5.8 WE-PD(S) 1 to 27 7.3 × 7.3

アプリケーション情報

負荷が1A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、物理的に小さなインダクタを使うことができます。あるいはDCRの小さな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。

キャッチ・ダイオード負荷電流に依存して、キャッチ・ダイオードD1には1A～2Aのショットキー・ダイオードを推奨します。ダイオードの逆電圧定格は最大入力電圧以上なければなりません。ON SemiconductorのMBRM140は最適です。このダイオードの定格は連続順方向電流が1A、最大逆電圧が40Vです。

入力コンデンサ X7RまたはX5Rのタイプの1µF以上のセラミック・コンデンサを使って、LT3503回路の入力をバイパスします。Y5Vタイプは温度や印加さ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。1µFのセラミック・コンデンサはLT3503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。ただし、入力電源のインピーダンスが高い場合、または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LT3503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。1µFのコンデンサはこの役目を果たしますが、それがLT3503とキャッチ・ダイオードの近くに配置される場合に限られます。「PCBレイアウト」のセクションを参照してください。2番目の注意は、入力セラミック・コンデンサとLT3503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（減衰しにくい）共振タンク回路を形成します。LT3503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、LT3503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してください。

出力コンデンサ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LT3503が生成する方形波をフィルタ処理してDC出力を生成します。この機能では出力コンデンサは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LT3503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。

11

LT3503

3503f

表2．コンデンサの製造元Vendor Phone URL Part Series CommentsPanasonic (714) 373-7366 www.panasonic.com Ceramic, Polymer, EEF Series TantalumKemet (864) 963-6300 www.kemet.com Ceramic, Tantalum T494, T495Sanyo (408) 749-9714 www.sanyovideo.com Ceramic, Polymer, POSCAP TantalumMurata (404) 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。次の値が適当です。

COUT = 24/VOUT

ここで、COUTの単位はµFです。X5RまたはX7Rのタイプを使いますが、VOUTでバイアスされているセラミック・コンデンサの容量は公称値よりも小さくなることを忘れないでください。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。値の大きなコンデンサを使うと過渡性能を改善することができますが、利点を十分引き出すには帰還抵抗R1の両端に位相リード・コンデンサを接続する必要があるかもしれません（「補償」のセクションを参照）。小さい出力コンデンサを使うと、ループのクロスオーバー周波数が高くなり、ノイズに対して敏感になります。FBピンのノイズを除去して安定性を確保するには、VOUTとFBピンの間に接続された22pFのコンデンサが必要です。

高性能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。製造元によってESRが規定されている必要があり、0.1Ω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。コンデンサの製造元のリストを表2に示します。

選択されたいくつかのコンデンサについて、LT3503の過渡応答を図5に示します。出力は3.3Vです。負荷電流は0.5Aから1.1Aにステップさせ、0.5Aに戻しています。オシロスコープのトレースは出力電圧を示しています。上の写真は推奨値を示しています。2番目の写真は、位相リード・コンデンサが追加された結果改善された応答（電圧低下が小さい）を示しています。最後の写真は高性能電解コンデンサの場合の応答を示しています。大きなコンデンサにより、過渡性能が改善されています。

BOOSTピンに関する検討事項入力電圧より高い電圧を発生させるため、コンデンサC3とダイオードD2が使われています。ほとんどの場合、0.1µFのコンデンサと高速スイッチング・ダイオード（1N4148 や1N914など）でうまくいきます。昇圧回路の構成方法を2通り図6に示します。最高の効率を得るには、BOOSTピンはSWピンより少なくとも2.3V高くなければなりません。3.3V以上の出力の場合、標準回路（図6a）が最適です。3V～3.3Vの出力には、0.22µFのコンデンサを使います。2.5V～3Vの出力には、0.47µFのコンデンサと小型のショットキー・ダイオード（BAT-54など）を使います。さらに低い出力電圧の場合、ショットキー・ダイオードは入力に接続します（図6b）。電圧の低い方の電圧源からBOOSTピンの電流が供給されるので、図6aの回路の方が効率が高くなります。BOOSTピンの最大電圧定格を決して超えないようにすることも必要です。

12

LT3503

3503f

図5．負荷電流を0.5Aから1.1Aにステップさせたときの、異なった出力コンデンサを使ったLT3503の過渡負荷応答。VIN = 12V、VOUT = 3.3V、L = 3.3µH

10µFFB

36.5k

ILOAD1A/DIV

VOUT50mV/DIV

ILOAD1A/DIV

VOUT50mV/DIV

40µs/DIV

40µs/DIV

ILOAD1A/DIV

VOUT50mV/DIV

40µs/DIV

11.3k

VOUT

3503 F05a

3503 F05b

3503 F05c

FB

VOUT

36.5k

11.3k

10µF

1nF

1nF

KEMETA700D686M010ATE015

FB

VOUT

+36.5k

11.3k

100µF

アプリケーション情報

13

LT3503

3503f

(7a)標準的最小入力電圧、VOUT = 5V (7b)標準的最小入力電圧、VOUT = 3.3V

図7

図6．ブースト電圧を発生させる2つの回路

VIN

BOOST

GND

SWVIN

LT3503

(6a)

D2

VOUT

C3

VBOOST – VSW ≅ VOUTMAX VBOOST ≅ VIN + VOUT

3503 F06a

VIN

BOOST

GND

SWVIN

LT3503

(6b)

D2

3503 F06b

VOUT

C3

VBOOST – VSW ≅ VINMAX VBOOST ≅ 2VIN

LOAD CURRENT (mA)1

5.2

INPU

T VO

LTAG

E (V

)

6.7

7.2

7.7

10 100 1000

3503 F07a

6.2

5.7

TO START

TO RUN

LOAD CURRENT (mA)1

INPU

T VO

LTAG

E (V

)

5.0

5.5

TO START

TO RUN

10 1OO 1000

3503 F07b

4.5

4.0

3.5

アプリケーション情報

先に説明したとおり、LT3503アプリケーションの最小動作電圧は低電圧ロックアウト（3.6V）および最大デューティ・サイクルによって制限されます。正しく起動するには、最小入力電圧はブースト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SHDNピンを使ってLT3503をオンすると、ブースト・コンデンサが十分充電されないことがあります。ブースト・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、ブースト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。起動および動作に必要な最小負荷電流を入力電圧の関数としてプロットしたものを図7に示します。多くの場合、放電した出力コンデ

ンサがスイッチャの負荷となるので、スイッチャは起動できます。プロットは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態を示しています。もっと低い起動電圧の場合、ブースト・ダイオードをVINに接続することができます。ただし、その場合、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、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400mV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LT3503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。

14

LT3503

3503f

図8．LT3503をソフトスタートさせるには抵抗とコンデンサをSHDNピンに追加する。VIN = 12V、VOUT = 3.3V、COUT = 10µF、RLOAD = 5Ω

RUN

VSW5V/DIV

VIN = 12VVOUT = 3.3VL = 3.3µHCOUT = 10µF

VOUT2V/DIV

10µs/DIV

IL1A/DIV

VSW5V/DIV

VIN = 12VVOUT = 3.3VL = 3.3µHCOUT = 10µF

VOUT2V/DIV

10µs/DIV

IL1A/DIV

SHDN

GND

RUN

15k

0.068µF

SHDN

GND

3503 F08b

3503 F08a

アプリケーション情報

ソフトスタートSHDNピンを使ってLT3503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。SHDN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と使わない場合の起動波形を図8に示します。大きなRC時定数を使うと、オーバーシュートなしに、ピーク起動電流を出力を安定化するのに必要な電流まで減らすことができます。SHDN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。

短絡入力と逆入力に対する保護過度に飽和しないようにインダクタを選択すると、LT3503降圧レギュレータは出力の短絡に耐えます。

LT3503に入力が加わっていないときに出力が高く保持されるシステムでは、考慮すべき状況がもう1つあります。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LT3503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、SHDN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LT3503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。SHDN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LT3503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9に示します。

15

LT3503

3503f

図10．入力ネットワークを正しく選択すると、給電中の電源にLT3503を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

図9．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した入力によって放電するのを防ぐ。逆入力に対しても回路を保護する。LT3503は入力が与えられているときだけ動作する

VIN BOOST

GND FB

SHDN SW

D4

VIN

LT3503

3503 F09

VOUT

BACKUP

�

�������

�����

����������

���������

��������

���

スイッチを閉じて活線挿入をシミュレートする

���

�����

�����

�����

給電中の低インピーダンスの

20V電源

6フィート（約2m）のより対線による浮遊インダクタンス

�

�������

������������

������

������

����������

��

��������

����������

���������

��������

����������

���������

��������

危険！

����������������������������������������������������������

アプリケーション情報

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、LT3503の回路の入力バイパス・コンデンサに最適です。ただし、LT3503が給電中の電源に挿入されると、これらのコンデンサが問題を生じることが

あります（詳細については弊社の「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しにくいタンク回路を形成し、LT3503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LT3503の定格を超えてデバイスに損傷を与え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LT3503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。

LT3503の回路が20Vの電源に6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。最初のプロットは入力に2.2µF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35Vに達するリンギングを生じ、入力電圧のピークは20Aに達します。タンク回路を減衰させる1つの方法として、直列抵抗とともにコンデンサをもう１個回路に追加します。図10bではアルミ電解コンデンサが追加されています。

16

LT3503

3503f

図11．ループ応答モデル

–

+

–

+

780mV

SW

VC

LT3503

GND

3503 F11

R1

OUT

ESR

ERRORAMPLIFIER

CURRENT MODEPOWER STAGE

FB

R2

2M

RC24kCC

100pFC1

C1

gm =200µA/V

gm =1.1A/V

+

CPL

0.8V

アプリケーション情報このコンデンサは等価直列抵抗が大きいので回路の過渡応答が減衰し、電圧オーバーシュートが抑えられます。追加コンデンサにより低周波リップルのフィルタ機能が改善され、回路の効率がわずかに向上しますが、このコンデンサはおそらく回路内で最大の部品となるでしょう。代替ソリューションを図10cに示します。電圧オーバーシュートを抑えるため1Ω抵抗が入力に直列に追加されています（ピーク入力電流も下がります）。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。このソリューションは電解コンデンサの場合よりもサイズが小さく安価です。高い入力電圧の場合、効率に与える影響は小さく、20V電源で動作しているとき最大負荷の5V出力の効率低下は0.5％以下です。

周波数補償LT3503は電流モード制御を使って出力を制御します。そのためループ補償が簡素化されます。特に、LT3503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、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。

LT3503の制御ループの等価回路を図11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。モジュレータ、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ノード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ノードのコンデンサ（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。RCはゼロを1つ生じます。

推奨出力コンデンサを使うとループのクロスオーバーはRCCCのゼロより上に生じます。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。大きなセラミック・コンデンサ（非常に低いESR）を使うとクロスオーバーを下げることができ、帰還分割器の両端に位相リード・コンデンサ（CPL）を使うと位相マージンと過渡応答を改善することができます。大きな電解コンデンサのESRは追加のゼロを生じるのに十分なほど大きいことがあり、位相リード・コンデンサは不要かもしれません。

出力コンデンサが推奨コンデンサと異なる場合、負荷電流、入力電圧、温度などすべ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。

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12に示します。大きなスイッチング電流がLT3503のVINピンとSWピン、キャッチ・ダイオード（D1）および入力コンデンサ（C2）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、1箇所でシステム・グランドに接続します。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。

17

LT3503

3503f

図12．優れたPCBレイアウトによる適切な低EMI動作の保証

�� ����

������������

��ローカル・グランド・プレーンへのビア��ローカル・グランド・プレーンのアウトライン

����

��������

���

��������

アプリケーション情報

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、このグランド・プレーンを1箇所でシステム・グランドに（理想的には出力コンデンサC1のグランド端子に）接続します。SWノードとBOOSTノードはできるだけ小さくします。最後に、FBノードを小さくして、グランド・ピンとグランド・トレースがFBノードをSWノードとBOOSTノードからシールドするようにします。LT3503のGNDパッドの近くにビアを置き、LT3503からの熱がグランド・プレーンに放散しやすくします。

高温に関する検討事項LT3503のダイ温度は125℃の最大接合部温度より低くなければなりません。これは、周囲温度が85℃を超えない限り、一般に心配いりません。もっと高い温度では、回路のレイアウトに注意を払い、LT3503に十分なヒートシンクが与えられるようにします。最大負荷電流は周囲温度が125℃に近づくにつれディレーティングします。ダイ温度はLT3503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。LT3503内部の電力消費は効率測定から計算される総電力損失からキャッチ・ダイオードの損失

を差し引いて推測することができます。その結果得られる最大負荷での温度上昇は入力電圧にほとんど依存しません。熱抵抗は回路基板のレイアウトに依存しますが、(2mm × 3mm) DFN (DCB)の場合、64℃/Wが標準的な値です。

6Vを超える出力6Vを超える出力の場合、1k～2.5kの抵抗をインダクタの両端に追加し、SWノードの不連続リンギングを減衰させて、意図せぬSW電流を防ぎます。

リニアテクノロジー社の他の出版物アプリケーションノートAN19、AN35およびAN44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DN100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。

18

LT3503

3503f

2.5V降圧コンバータ

0.78V降圧コンバータ

1.8V降圧コンバータ

VIN3.6V TO 4V

20V MAX 0.1µF 1.0µH

MBRM140

47µF

3503 TA02

1µF

VOUT0.78V1.2A

VIN BOOST

GND FB

SHDN SW

LT3503

BAT54

ON OFF

VIN3.6V TO 7.6V

20V MAX 0.1µF 1.5µH

MBRM140 26.1k

22µF

3503 TA03

120pF

1µF 20k

VOUT1.8V1.2A

VIN BOOST

GND FB

SHDN SW

LT3503

BAT54

ON OFF

VIN3.6V TO 10V

20V MAX 0.47µF 1.8µH

BAT54

MBRM140 22.1k

10µF

3503 TA04

1µF 10k

VOUT2.5V1A, VIN > 4.5V1.2A, VIN > 8.1V

VIN BOOST

GND FB

SHDN SW

LT3503

ON OFF

22pF

標準的応用例

19

LT3503

3503f

DCBパッケージ6ピン・プラスチックDFN (2mm×2mm)

(Reference LTC DWG # 05-08-1715)

3.00 ±0.10(2 SIDES)

2.00 ±0.10(2 SIDES)

NOTE:1. DRAWING TO BE MADE A JEDEC PACKAGE OUTLINE M0-229 VARIATION OF (TBD)2. DRAWING NOT TO SCALE3. ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS4. DIMENSIONS OF EXPOSED PAD ON BOTTOM OF PACKAGE DO NOT INCLUDE MOLD FLASH. MOLD FLASH, IF PRESENT, SHALL NOT EXCEED 0.15mm ON ANY SIDE5. EXPOSED PAD SHALL BE SOLDER PLATED 6. SHADED AREA IS ONLY A REFERENCE FOR PIN 1 LOCATION ON THE

TOP AND BOTTOM OF PACKAGE

0.40 ± 0.10

BOTTOM VIEW—EXPOSED PAD

1.65 ± 0.10(2 SIDES)

0.75 ±0.05

R = 0.115TYP

R = 0.05TYP

1.35 ±0.10(2 SIDES)

13

64

PIN 1 BARTOP MARK

(SEE NOTE 6)

0.200 REF

0.00 – 0.05

(DCB6) DFN 0405

0.25 ± 0.050.50 BSC

PIN 1 NOTCHR0.20 OR 0.25 × 45° CHAMFER

0.25 ± 0.05

1.35 ±0.05(2 SIDES)

RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS

1.65 ±0.05(2 SIDES)

2.15 ±0.05

0.70 ±0.05

3.55 ±0.05

PACKAGEOUTLINE

0.50 BSC

パッケージ寸法

注記： 1. 図はJEDECのパッケージ外形MO-229のバリエーション（TBD）になる予定2. 図は実寸とは異なる3. すべての寸法はミリメートル4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない。 モールドのバリは（もしあれば）各サイドで0.15mmを超えないこと5. 露出パッドは半田メッキとする6. 網掛けの部分はパッケージのトップとボトムのピン1の位置の参考に過ぎない

パッケージの外形

推奨する半田パッドのピッチと寸法

ピン1バーのトップ・マーキング（NOTE 6を参照）

ピン1のノッチR0.20または0.25×45°の面取り

露出パッドの底面

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。

20

LT3503

3503f

5V降圧コンバータ

VIN6.7V TO 18V

20V MAX 0.1µF 3.3µH

1N4148

MBRM140 61.9k

10µF

3503 TA05

1µF 11.3k

VOUT5V1A, VIN > 7.2V1.2A, VIN > 11V

VIN BOOST

GND FB

SHDN SW

LT3503

ON OFF

120pF

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コンバータ VIN：5.5V～60V、VOUT(MIN) = 1.2V、IQ = 2.5mA、ISD = 25µA、 TSSOP16/TSSOP16Eパッケージ LT1767 25V、1.2A IOUT、1.25MHz高効率降圧DC/DCコンバータ VIN：3V～25V、VOUT(MIN) = 1.20V、IQ = 1mA、ISD < 6µA、 MS8/Eパッケージ LT1933 500mA (IOUT)、500kHz降圧スイッチング・レギュレータ、 VIN：3.6V～36V、VOUT(MIN) = 1.25V、IQ = 1.6mA、ISD < 1µA、 SOT-23 ThinSOTTMパッケージ LT1936 36V、1.4A IOUT、500kHz高効率降圧DC/DCコンバータ VIN：3.6V～36V、VOUT(MIN) = 1.20V、IQ = 1.9mA、ISD < 1µA、 MS8Eパッケージ LT1940 25V、デュアル出力1.4A IOUT、1.1MHz高効率降圧 VIN：3.6V～25V、VOUT(MIN) = 1.25V、IQ = 3.5mA、 DC/DCコンバータ ISD =