3mm × 4mmのフットプリントでチャンネルあたり2Aの電流を生成する3.6V入力、デュアル出力のµModule降圧レギュレータ

はじめに

LTM4691は、高効率デュアル出力のμModule®降圧レギュレータで、2.25V~3.6Vの入力電圧で各チャンネルに2Aの連続電流を出力する機能があります。このスイッチモード電源は、3mm × 4mm × 1.18mmの小型LGAパッケージで提供されます。この小さいフットプリント上に、スイッチング・コントローラ、パワーFET、インダクタ他、すべての補助部品を実装することができます。各出力は、抵抗を使用して0.5V~2.5Vの範囲で個別に設定可能です。

図1 LTM4691を平たいコインと1210サイズのセラミック・コンデンサの間に置いてみると、LTM4691がいかに薄いかが分かります。

図1 LTM4691を平たいコインと1210サイズのセラミック・コンデンサの間に置いてみると、LTM4691がいかに薄いかが分かります。

LTM4691は、数個の小型コンデンサと小型抵抗を加えるだけで1出力につき2Aを供給できます。このμModuleレギュレータには帰還ループ補償が内蔵されているため、追加部品数の削減が可能で、部品サイズも縮小できます。スイッチング周波数は外付け部品や外部入力がない場合、2MHzにデフォルト設定されますが、1MHz~3MHzの外部クロックに同期することも可能です。帰還ループの性能を最大限に発揮させるには、ほんの数個の小型コンデンサを外付けするだけで内部補償ループを補完することができます。これにより、十分な安定性マージンが確保され、優れたトランジェント性能が得られます。他の機能として、PGOOD信号、出力過電圧保護、過熱保護、高精度動作閾値、出力短絡保護が備わっています。

すべてセラミック・コンデンサを使用した小型ソリューション

低電圧DACと外部信号調整を使用することは、産業用アプリケーションで必要な高電圧出力振幅とスパンを生成する代替方法です。 繰り返しますが、考慮に値する重要なトレードオフがあり図3に、すべてセラミック・コンデンサを使用して小型ソリューションを実現する回路図を示します。この回路は、LTM4691の内部回路の利点を最大限に活用しています。図2は、この小型ソリューションの写真です。図4、5、6、7にDC2910Aデモ・ボードでの熱性能、効率、および負荷ステップ性能を示します。

図2 DC2910Aデモ・ボード上の小型LTM4691。図示されている2個の入力コンデンサの他に、出力電圧設定抵抗と2個のコンデンサがボード裏面に配置されています。

図2 DC2910Aデモ・ボード上の小型LTM4691。図示されている2個の入力コンデンサの他に、出力電圧設定抵抗と2個のコンデンサがボード裏面に配置されています。

図3 LTM4691をVIN = 3.3V、VOUT1 = 1.2V、VOUT2 = 1.8V、fSW = 2MHzにセットアップするための簡略回路図

図3 LTM4691をVIN = 3.3V、VOUT1 = 1.2V、VOUT2 = 1.8V、fSW = 2MHzにセットアップするための簡略回路図

図4 VIN = 3.3V、VOUT1 = 1.2V、VOUT2 = 1.8V、fSW = 2MHz、IOUT1 = 2A、IOUT2 = 2 A、Ta = 23ºC、強制空冷なしの場合のLTM4691

図4 VIN = 3.3V、VOUT1 = 1.2V、VOUT2 = 1.8V、fSW = 2MHz、IOUT1 = 2A、IOUT2 = 2 A、Ta = 23ºC、強制空冷なしの場合のLTM4691

図5 VIN = 3.3V、VOUT1 = 1.2V、VOUT2 = 1.8V、fSW = 2 MHzでのLTM4691の効率曲線

図5 VIN = 3.3V、VOUT1 = 1.2V、VOUT2 = 1.8V、fSW = 2 MHzでのLTM4691の効率曲線

図6 VIN = 3.3V、VOUT = 1.2V、fSW = 2MHzでの負荷ステップ

図6 VIN = 3.3V、VOUT = 1.2V、fSW = 2MHzでの負荷ステップ

図7 VIN = 3.3V、VOUT = 1.8V、fSW = 2MHzでの負荷ステップ

図7 VIN = 3.3V、VOUT = 1.8V、fSW = 2MHzでの負荷ステップ

まとめ

LTM4691は小さいフットプリントと低背を特長としているため、省スペースに収まります。また、コンパクト設計で同様に重要であると思われる点は、LTM4691は熱性能と熱効率が高いため、大きな放熱部品がほとんど不要であるということです。そして、トランジェント性能や出力安定性を損なうことなく、小型パッケージに収容されています。

Brian Lin

Brian Lin

アプリケーション・エンジニア。サン・ルイス・オビスポのカリフォルニア・ポリテクニック州立大学で電気工学を専攻。仕事以外ではスポーツ観戦、カンノーロ探求、オックスフォード・コンマを楽しむ。