計測器用電源回路

ADP5071は、別々に安定化した正側レールと負側レールを生成するデュアル高性能DC/DCレギュレータです。

入力電圧範囲は2.85V～15Vで、幅広い様々なアプリケーションに対応します。両方のレギュレータにはメイン・スイッチが内蔵されているので、最大＋39Vの調整可能な正出力電圧と入力電圧より低い最低－39Vの負出力電圧を発生することができます。

ADP5071はピンで選択可能なスイッチング周波数1.2MHz / 2.4MHzで動作します。ADP5071は1.0MHz～2.6MHzの外部発信器に同期することができ、ノイズに敏感なアプリケーションでノイズフィルタを容易にします。両方のレギュレータには電磁干渉（EMI）を低減するために、MOSFET駆動段を制御するプログラマブル・スルーレート制御回路が組み込まれています。

手動イネーブル・オプション、同期モード、正電源ファースト、負電源ファーストとともに柔軟性のあるスタートアップ・シーケンスが提供されています。

ADP5071にはパワーアップ時に突入電流を避けるために内蔵で固定の又は抵抗で設定可能なスタート・タイマーが含まれています。シャットダウンの間、真にシャットダウンさせるために両方のレギュレータは入力電源から負荷を完全に切断します。

ADP5071のその他の主な安全機能には、過電流保護（OCP）、過電圧保護（OVP）、サーマル・シャットダウン（TSD）、入力の低電圧ロックアウト（UVLO）があります。

ADP5071は、20ピンLFCSPと20ピンTSSOPパッケージを採用し、－40℃～＋125℃のジャンクション温度範囲で仕様が規定されています。

• 両電源用アンプ、ADC、DAC、マルチプレクサ
• 電荷結合素子（CCD）のバイアス電源
• 光モジュールの電源
• RFパワーアンプ（PA）のバイアス

LT8609Sは、小型、高効率、高速の同期整流式モノリシック降圧スイッチング・レギュレータで、非スイッチング時に消費する静止電流はわずか1.7μAです。LT8609Sは2Aの連続電流と3Aのピーク負荷電流（<1秒）を供給して、GSMトランシーバなど、重いトランジェント負荷を必要とするアプリケーションをサポートすることができます。必要な外付け部品が最小限で済むように、上側および下側のパワー・スイッチの他に、必要な全ての回路が内蔵されています。低リップルのBurstMode動作により、非常に少量の出力電流まで高い効率が可能であると同時に、出力リップルを10mV_P-P未満に維持します。SYNCピンにより、外部クロックへの同期や、スイッチング周波数のスペクトラム拡散変調による低EMI動作が可能になります。ピーク電流モード方式を採用した内部補償により、小型のインダクタを使用できるので、高速トランジェント応答と優れたループ安定性が得られます。EN/UVピンのしきい値は高精度の1Vであり、EN/UVピンを使用して入力電圧の低電圧ロックアウトを設定することや、LT8609Sをシャットダウンして入力電源電流を1μAまで減らすことができます。TR/SSピンのコンデンサは起動時の出力電圧ランプ・レートを設定し、PGフラグは、VOUTが設定出力電圧の±8.5%以内になったことと、フォルト状態になったことを示します。LT8609Sは、16ピンの3mm×3mm小型LQFNパッケージで供給されます。

• 汎用降圧電源
• 低EMI降圧電源

LT3045-1は高性能の低ドロップアウト・リニア・レギュレータで、リニアテクノロジーの超低ノイズおよび超高PSRRアーキテクチャを特長としており、ノイズの影響を受けやすいアプリケーションの電力供給に対応します。後段に高性能の電圧バッファがある高精度の電流リファレンスとして設計されているので、LT3045-1は並列接続が容易であり、ノイズの低減、出力電流の増大、PCB上での熱放散を更に向上することができます。LT3045-1は、LT3045の一連の機能に加えて、上流のスッチング・コンバータを制御してLT3045-1の両端で定電圧を維持するためのVIOCトラッキング機能を備えており、それによって電力損失を最小限に抑えます。

このデバイスは、標準で260mVのドロップアウト電圧のとき500mAを供給します。動作中の静止電流は公称2.3mAで、シャットダウン時は1μAよりはるかに小さくなります。LT3045-1は出力電圧範囲が広い（0V～15V）上に単位利得動作を維持するので、設定出力電圧に関係なく、出力ノイズ、PSRR、帯域幅、負荷レギュレーションがほぼ一定になります。更に、このレギュレータは、プログラム可能な電流制限、高速起動機能、およびプログラム可能なパワーグッドによる出力電圧レギュレーションの表示といった特長も備えています。

LT3045-1は最小10μFのセラミック出力コンデンサで安定します。内蔵の保護回路には、逆バッテリ保護回路、逆電流保護回路、フォールドバック特性の内部電流制限回路、およびヒステリシスのある熱制限回路があります。LT3045-1は、熱特性が改善された12ピンMSOPパッケージおよび3mm×3mmDFNパッケージで供給されます。

• RF Power Supplies: PLLs, VCOs, Mixers, LNAs, PAs
• Very Low Noise Instrumentation
• High Speed/High Precision Data Converters
• Medical Applications: Imaging, Diagnostics
• Post-Regulator for Switching Supplies

LT3094 は高性能低ドロップアウトで負電圧のリニア電圧レギュレータです。アナログ・デバイセズの超低ノイズおよび超高 PSRR アーキテクチャを備え、ノイズに敏感なアプリケーションへの電力供給を実現します。このデバイスは簡単に並行動作でき、ノイズを更に低減し、出力電流を高め、PCB 上の熱を放散させます。

LT3094 は 500 mA の電流を 235 mV（代表値）のドロップアウト電圧で供給します。動作時の静止電流は名目値で 2.35 mA であり、シャットダウン時には 3 μA まで低下します。デバイスの広い出力電圧範囲（0 V ～ −19.5 V）の誤差アンプは、ユニティ・ゲインで動作します。また、プログラミングされた出力電圧に関係なく、ほぼ一定の出力ノイズ、PSRR、帯域幅、および負荷レギュレーションを実現します。追加機能は、バイポーラ・イネーブル・ピン、プログラマブルな電流制限、高速スタートアップ機能、および出力電圧レギュレーションを示すプログラマブルなパワー・グッドです。このレギュレータには、上流の電源を制御するトラッキング機能が組み込まれています。これにより、LT3094 全体の電圧を一定に保ち、消費電力の最小化と PSRR の最適化を実現しています。

LT3094 は、最小 10 μF のセラミック出力コンデンサにより安定動作します。内蔵保護機能には、フォールドバックによる内部電流制限とヒステリシスによる熱制限が含まれています。LT3094 には、熱強化型 12 ピン MSOP パッケージと 3 mm × 3 mm DFN パッケージが用意されています。

アプリケーション

• RF 電源および高精度電源
• 超低ノイズ計測器
• 高速／高精度データ・コンバータ
• 医療用アプリケーション: 診断とイメージング
• スイッチング電源用のポストレギュレータ

LT3032は、デュアル、低ノイズ、正電圧/負電圧、低損失電圧リニア・レギュレータです。各レギュレータは標準300mVの損失電圧で最大150mAを供給します。各レギュレータは低消費電流（動作時30µA、シャットダウン時3µA未満）で、ドロップアウト時にも十分に制御されているので、バッテリ駆動の回路に最適です。

LT3032の他の特長として、低出力ノイズがあります。各レギュレータに外付け10nFバイパス・コンデンサを追加すると、出力ノイズは10Hz～100kHzの帯域幅にわたって20µV_RMS/30µV_RMSに減少します。LT3032は最小2.2µFの出力コンデンサで安定し、他のレギュレータのようにESRを追加する必要はありません。

これらのレギュレータは出力電圧を調整可能なデバイス（出力電圧範囲は±1.22Vのリファレンス電圧まで）として、または±3.3V、±5V、±12V、±15Vの固定出力電圧のデバイスとして提供され、逆出力保護、電流制限、熱制限などの保護回路を内蔵しています。

LT3032はレギュレータごとに露出裏面パッドを備えた、独自の高さの低い14ピン4mm × 3mm × 0.75mm DFNパッケージで供給されているので、最適な熱性能が得られます。

• バッテリ駆動計測器
• バイポーラ電源
• 低ノイズ電源

LT^®3999は、ソリューション実装面積の小さい、絶縁された電力を供給するモノリシック、高電圧、高周波数のDC/DCトランス・ドライバです。

LT3999には、位相のずれを切り替える1A電流制限パワー・スイッチが2つあります。デューティ・サイクルをプログラムして出力電圧を調整できます。スイッチング周波数のプログラム範囲は最大1MHzであり、外部クロックに同期させてスイッチャの高調波をより高精度に配置できます。入力動作範囲は、高精度の低電圧および過電圧ロックアウトを使用して設定します。シャットダウン時には電源電流が1μA未満に減少します。RC時定数がユーザ定義なので、起動時の突入電流を制限することにより、調整可能なソフトスタート機能が得られます。

LT3999は、露出パッドを備えた10ピンMSOPパッケージおよび3mm × 3mm DFNパッケージで供給されます。

• 低ノイズの絶縁型電源
• 医療機器および安全装置
• 分散型電源
• 複数出力電源
• 正負反転電源
• データ収集時の耐ノイズ性確保、RS232およびRS485

ADuM6000は、アナログ・デバイセズのiCoupler^® 技術をベースとした、絶縁型DC/DCコンバータです。このDC/DCコンバータは、データシートの表1に記載された、いくつかの入力／出力電圧の組み合わせを持った、安定化された絶縁電源電圧を提供します。アナログ・デバイセズのチップ・スケール・トランスを用いたiCoupler技術によって、このDC/DCコンバータは最大31%の効率で絶縁された電力変換を転送します。結果として、小型なトータル絶縁ソリューションが実現します。ADuM6000を使用するとisoPower_®を持つiCoupler ADuM5401、ADuM5402、ADuM5403、ADuM5404、ADuM520x、ADuM620xの電源出力を増大してより高い出力電力レベルが得られます。isoPower_®は内蔵されたトランスを通して電力の転送するのに、高い周波数スイッチング素子を使っています。プリント回路ボード（PCB）のレイアウトでは、ノイズ放出規格を満たすように特別な注意が必要です。推奨のボードレイアウトに関しては、AN-0971アプリケーション・ノート（和文Rev.B／最新版は英文をご覧ください）を参照してください。

アプリケーション

• USBペリフェラル用の電源
• RS-232/RS-422/RS-485トランシーバの電源
• 工業用フィールドバスの電源
• 電源スタートアップ･バイアス
• 工業用PLC

図1の回路はHブリッジと呼ばれるもので、低電圧ロジック信号で制御されるハイ・パワー・スイッチングMOSFETで構成されています。この回路は、ロジック信号とハイ・パワー・ブリッジとの間の便利なインターフェースとして機能します。ブリッジには、Hブリッジのハイサイドとローサイドの両方に低価格のNチャンネル・パワーMOSFETを使用します。また、この回路は、コントロール・サイドとパワー・サイド間のガルバニック絶縁を実現するインターフェースにもなります。この回路は、モータ制御、電力変換（コントロール・インターフェースに組み込まれて）、照明、オーディオ・アンプ、無停電電源装置（UPS）等に使用できます。

最新のマイクロプロセッサやマイクロコンバータは、一般に消費電力が小さく、低電源電圧で動作します。2.5 V CMOSロジック出力のソース／シンク電流はμA～mAの範囲です。ピーク電流4 Aで12 Vを切り替えるHブリッジを駆動する場合は、インターフェースとレベル変換デバイスを適正に選択して使用する必要があります。低ジッタが必要な場合は特にそうです。

ADG787 は、個別に設定できる2個の単極双投（SPDT）スイッチで構成される低電圧CMOSデバイスです。DC電源5 Vで、2 Vの最低電圧が有効な高入力ロジック電圧となります。したがって、ADG787は2.5 Vの制御信号を、ハーフ・ブリッジ・ドライバADuM7234の駆動に必要な5 Vロジック・レベルに適正に変換することができます。

ADuM7234は、アナログ・デバイセズ（ADI）のiCoupler^®技術を使って絶縁された独立のハイサイド出力とローサイド出力を提供し、NチャンネルMOSFETのみでHブリッジ回路を構成できるようにします。NチャンネルMOSFETの使用にはいくつか利点があります。まず、NチャンネルMOSFETは一般にPチャンネルMOSFETに比べてオン抵抗が3分の1であり、最大電流は大きくなります。また、切替え速度が速いので、消費電力は小さくなります。さらに、立上り時間と立下がり時間は対称となります。

ADuM7234のピーク駆動電流が4 Aのため、パワーMOSFETのオン／オフの切替えが非常に速く行え、Hブリッジ段での消費電力を最小限に抑えることができます。この回路のHブリッジの最大駆動電流は85 Aとなりますが、これはMOSFETの最大許容電流による制限です。

ADuC7061 はARM7をベースにした低消費電力、高精度のアナログ・マイクロコントローラで、パルス幅変調（PWM）コントローラを内蔵しています。PWMコントローラの出力を設定することにより、適正なレベル変換とコンディショニングを行ったうえでHブリッジを駆動することができます。 

図1に示す回路は、2次側から1次側へ帰還信号を供給するための絶縁型リニア・エラー・アンプを用いた絶縁型フライバック電源です。伝達関数が時間と温度に対して変化する非線形なフォトカプラ・ベースのソリューションとは異なり、伝達関数が線形の絶縁型アンプは安定しており、絶縁バリアをまたいで帰還信号を転送する際のオフセットとゲイン誤差を最小限に抑えます。

全ての回路が5V～24Vで動作するので、標準的な産業用電源や自動車用電源で使用することができます。回路の電流出力能力は、5V入力と5V出力の構成で最大1Aです。

このソリューションは、高いDC入力電圧を使って最適な効率と小さなフォーム・ファクタの低電圧絶縁型電源を実現するアプリケーションに使用することができます。これらの例には、電力効率とプリント回路ボード（PCB）の密度が重要で−48V電源が一般的な、10W～20Wの通信用電源やサーバー用電源などがあります。

図 1 に示す回路は、費用効率の高い、絶縁されたマルチチャンネルのデータ・アクイジション・システムで、標準的な工業用信号レベルに適合しています。サンプル間のセトリング時間を最適化するように部品を厳選し、最高約 750 kHz のチャンネル・スイッチング・レートで、18 ビット動作が可能です。

この回路は利得が独立した 8 個のチャンネルを処理することができ、シングル・エンドと差動のどちらの入力信号にも互換性があります。

アナログ・フロント・エンドには、マルチプレクサ、可変ゲイン計装アンプ（PGIA）、シングル・エンドから差動へ変換するための高精度A/D コンバータ（ADC）ドライバ、アクティブ・チャンネルで信号をサンプリングするための 18 ビット、2.0 MSPS 高精度PulSAR^® ADC が実装されています。利得設定は、0.4、0.8、1.6、および 3.2 が可能です。

システムの最大サンプリング・レートは、ターボ・モードで 2 MSPS、通常モードで 1.5 MSPSです。チャンネル・スイッチングのロジックは ADC の変換に同期しており、最大のチャンネル・スイッチング・レートは1.5 MHz です。ターボ・モードでは、1 個のチャンネルが、18 ビットの分解能で最大 2 MSPS のサンプリングが可能です。最高 750 kHz のチャンネル・スイッチング・レートでも 18 ビットの分解能を実現します。

図 1 のシステム機能図は、フェムトアンペア範囲までの微小電流を計測するための高精度アナログ・フロント・エンドです。業界最先端のこのソリューションは、フォトダイオード、光電子増倍管、ファラデー・カップなどのシグナル・コンディショニング電流出力センサー用に超高感度のアナログ・フロント・エンドが必要とされる化学分析装置や研究室用の計測機器に最適です。このソリューションの応用分野としては、質量分析、クロマトグラフィー、電量分析などがあります。

EVAL-CN0407-SDPZ は、低リークのメザニン・ボードとデータ・アクイジション・ボードにシステムを分割することにより、実際のアプリケーションのリファレンス設計とすることができます。入力信号コンディショニングは、メザニン・ボード上の ADA4530-1 によって行います。ADA4530-1 は電位計グレードのアンプで、バイアス電流値は85 ℃ において最大 20 fA ときわめて微小です。また、入力ピンを絶縁してプリント回路基板（PCB）へのリーク電流を防ぐために、チップ内にガード・バッファを内蔵しています。デフォルトのアンプ構成はトランスインピーダンス・モードで、リーク電流がボードの高インピーダンス・パスに入り込むのを防ぐ ために、10 GΩ のガラス抵抗と金属シールドを使用しています。さらに、表面実装帰還抵抗や、その他の入力構成によるプロトタイピングが可能なように、メザニン・ボードには、抵抗およびコンデンサ用の空きパッドが設けられています。

データ・アクイジション・ボードでは、24 ビットの AD7172-2ΣΔ A/D コンバータ（ADC）と、9 V DC の単電源を使用します。このオンボード電源は、2 枚のボードに電源を供給するために必要なすべての電圧を生成します。ボードは SDP-S ボード（EVAL-SDP-CS1Z）を介して PC に接続し、デジタル絶縁を使用してUSB バスやグラウンド・ループからのノイズを防ぐことによって、低電流計測の性能が低下しないようにします。