MAX16990/MAX16992 - Maxim Integrated · 2120 2110 2140 2150 2160 2170 2180 2190 2200 2100-40 120 rset = 12.1ki supply current vs. supply voltage max16990 toc01 supply voltage (v)

MAX16990/MAX16992

36V、2.5MHz車載ブースト/SEPICコントローラ

概要

MAX16990/MAX16992は、4µA (typ)のシャットダウン電流を備えた高性能、電流モードPWMコントローラで、広い入力電圧範囲のブースト/SEPICコンバータに対応します。これらのデバイスは4.5V〜36Vの入力動作電圧範囲を備えているため、フロントエンドの｢プリブースト｣または｢SEPIC｣電源や高出力LED照明アプリケーションの第1 ブースト段などの車載アプリケーションに最適です。出力電圧5Vの内蔵低ドロップアウトレギュレータ(PVLレギュレータ)によって、MAX16990/MAX16992は車載バッテリ入力から直接動作可能です。コンバータ出力をSUP入力に印加することで、入力動作範囲を最低で2.5Vまで拡張することができます。

これらのデバイスには、2フェーズ動作用の同期出力(SYNCO)、個別の入力端子(OVP)を使用する過電圧保護機能、および動作中の出力電圧調整を可能にするリファレンス入力端子(REFIN)のうち1つまたはそれ以上の機能を提供する複数のバージョンが提供されています。

MAX16990とMAX16992は、異なる周波数範囲で動作します。すべてのバージョンはFSET/SYNC入力を使用した外部マスタークロックへの同期が可能です。

さらに、MAX16990/MAX16992は出荷時設定可能なスペクトラム拡散オプションを備えています。両デバイスともに、小型12ピンTQFNおよび10ピンµMAX®パッケージで提供されます。

特長♦♦ 動作電圧範囲：最低4.5V (ブートストラップモードでは2.5V以下)、ロードダンプ過渡電圧耐性：最大42V ♦♦ スイッチング周波数範囲：100kHz〜1MHz (MAX16990)および1MHz〜2.5MHz (MAX16992) ♦♦ フィードバック電圧精度：±1% ♦♦ シャットダウン電流：4µA ♦♦ 調整可能なスロープ補償 ♦♦ ソフトスタート内蔵(9ms) ♦♦ 電流モード制御 ♦♦ PGOOD出力およびヒカップモードによるシステム保護の強化 ♦♦ 過熱シャットダウン ♦♦ 動作温度範囲：-40〜+125 ♦♦ 小型12ピンTQFN (3mm x 3mm)および 10ピンµMAXパッケージ

アプリケーション

車載LED照明

車載オーディオ/ナビゲーションシステム

ダッシュボード

標準アプリケーション回路

19-6632; Rev 3; 7/13

型番はデータシートの最後に記載されています。

µMAXはMaxim Integrated Products, Inc.の登録商標です。

図リスト

表リスト

関連部品およびこの製品とともに使用可能な推奨製品については、japan.maximintegrated.com/MAX16990.relatedを参照してください。

MAX16990AUBA /B

N

N

DRVSUP

GND

1µF

SW_OUT8V/2A

BATTERY INPUT2.5V–40V

PGOOD

PVL

PGOOD

PVL

FSET/SYNC

FB

EN

ENABLE

COMP

ISNS1kΩ

22mΩ

12kΩ13kΩ

N

10kΩ10kΩ

P

17kΩ

91kΩ

22µF

0.47µF

47µFCERAMIC

2.2µF

BOOTSTRAPPED 2.2MHz APPLICATION WITH LOW OPERATING VOLTAGE

本データシートは日本語翻訳であり、相違及び誤りのある可能性があります。設計の際は英語版データシートを参照してください。

価格、納期、発注情報についてはMaxim Direct (0120-551056)にお問い合わせいただくか、Maximのウェブサイト (japan.maximintegrated.com)をご覧ください。

http://japan.maximintegrated.com/MAX16990.related

http://japan.maximintegrated.com

MAX16990/MAX16992


2Maxim Integrated

EN, SUP, OVP, FB to GND ....................................-0.3V to +42VDRV, SYNCO, FSET/SYNC, COMP,

PGOOD, ISNS, REFIN to GND ............ -0.3V to (VPVL + 0.3V)PVL to GND ............................................................... -0.3V to 6VContinuous Power Dissipation (TA = +70NC)

FMAX on SLB (derate 10.3mW/NC above +70NC).......825mW FMAX on MLB (derate 12.9mW/NC above +70NC) ....1031mW TQFN on SLB (derate 13.2mW/NC above +70NC) .....1053mW TQFN on MLB (derate 14.7mW/NC above +70NC) ....1176mW

Operating Temperature Range ........................ -40NC to +125NCMaximum Junction Temperature .....................................+150NCStorage Temperature Range ............................ -65NC to +150NCLead Temperature (soldering, 10s) ................................+300NCSoldering Temperature (reflow) ......................................+260NC

FMAX (Single-Layer Board) Junction-to-Ambient Thermal Resistance (BJA) ..........97NC/W Junction-to-Case Thermal Resistance (BJC) .................5NC/W

FMAX (Four-Layer Board) Junction-to-Ambient Thermal Resistance (BJA) ..........78NC/W Junction-to-Case Thermal Resistance (BJC) .................5NC/W

TQFN (Single-Layer Board) Junction-to-Ambient Thermal Resistance (BJA) ..........76NC/W Junction-to-Case Thermal Resistance (BJC) ...............11NC/W

TQFN (Four-Layer Board) Junction-to-Ambient Thermal Resistance (BJA) ..........68NC/W Junction-to-Case Thermal Resistance (BJC) ...............11NC/W

Absolute MAXiMuM RAtings

note 1: Package thermal resistances were obtained using the method described in JEDEC specification JESD51-7, using a four-layer board. For detailed information on package thermal considerations, refer to japan.maximintegrated.com/thermal-tutorial.

Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional opera-tion of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

PAckAge theRMAl chARActeRistics (note 1)

electRicAl chARActeRistics(VSUP = 14V, TA = TJ = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA =+25NC.) (Note 2)

PARAMeteR sYMbol conDitions Min tYP MAX units

PoWeR suPPlY

SUP Operating Supply Range VSUP 4.5 36 V

SUP Supply Current in Operation ICCVFB = 1.1V, no switching

MAX16990 0.75 1.3mA

MAX16992 1.25 2

SUP Supply Current in Shutdown ISHDN VEN = 0V 4 7 FA

OVP Threshold Voltage VOVP OVP rising 105 110 115% of VFB

OVP Threshold Voltage Hysteresis

VOVPH 2.5% of VFB

OVP Input Current IOVP -1 +1 FA

PVl RegulAtoR

PVL Output Voltage VPVL 4.7 5 5.3 V

PVL Undervoltage Lockout VUV SUP rising 3.8 4 4.3 V

PVL Undervoltage-Lockout Hysteresis

VUVH 0.4 V

http://japan.maximintegrated.com/thermal-tutorial

MAX16990/MAX16992


3Maxim Integrated

electRicAl chARActeRistics (continued)(VSUP = 14V, TA = TJ = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA =+25NC.) (Note 2)


oscillAtoR

Switching Frequency fSWRFSET = 69kI 360 400 440

kHzRFSET = 12kI 2000 2200 2400

Spread-Spectrum Spreading Factor

SS B, D, and F versions Q6% of fSW

Switching Frequency Range fSWRWhen set with resistor on pin

MAX16990 100 1000kHz

MAX16992 1000 2500

FSET/SYNC Frequency Range fSYNCUsing external SYNC signal

MAX16990 220 1000kHz

MAX16992 1000 2500

FSET Regulation Voltage VFSET 12kI < RFSET < 69kI 0.9 V

Soft-Start Time tSS Internally set 6 9 12 ms

Hiccup Period tHICCUP 55 ms

Maximum Duty Cycle DCMAXMAX16990, RFSET = 69kI 93

%MAX16992, RFSET = 12kI 85

Minimum On-Time tON 50 80 110 ns

theRMAl shutDoWn

Thermal-Shutdown Temperature TS Temperature rising 165 NC

Thermal-Shutdown Hysteresis TH 10 NC

gAte DRiVeRs

DRV Pullup Resistance RDRVH IDRV = 100mA 3 5.5 I

DRV Pulldown Resistance RDRVL IDRV = -100mA 1.4 2.5 I

DRV Output Peak Current IDRVSourcing, CDRV = 10nF 0.75

ASinking, CDRV = 10nF 1

RegulAtion/cuRRent sense

FB Regulation Voltage VFB

VREFIN = VPVL Across full line, load, and temperature range

0.99 1 1.01

VVREFIN = 2V 1.98 2 2.02

VREFIN = 0.5V 0.495 0.5 0.505

FB Input Current IFB -0.5 +0.5 FA

ISNS Threshold 212 250 288 mV

ISNS Leading-Edge Blanking Time

tBLANKMAX16990 60

nsMAX16992 40

Current-Sense Gain AVI 8 V/V

Peak Slope Compensation Current-Ramp Magnitude

Added to ISNS input 40 50 60 FA

PGOOD Threshold VPGPercentage of final value

Rising 85 90 95%

Falling 80 85 90

MAX16990/MAX16992


4Maxim Integrated

note 2: All devices 100% production tested at TA = +25NC. Limits over temperature are guaranteed by design.

electRicAl chARActeRistics (continued)(VSUP = 14V, TA = TJ = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA =+25NC.) (Note 2)


eRRoR AMPliFieR

REFIN Input Voltage Range 0.5 2 V

REFIN Threshold for 1V FB Regulation

VPVL - 0.8

VPVL - 0.4

VPVL - 0.1

V

Error Amplifier gm AVEA 700 FS

Error Amplifier Output Impedance

ROEA 50 MI

COMP Output Current ICOMP 140 μA

COMP Clamp Voltage 2.7 3 3.3 V

logic leVel inPuts/outPuts

PGOOD/SYNCO Output Leakage Current

VPGOOD/VSYNCO = 5V 0.5 FA

PGOOD/SYNCO Output Low Level

Sinking 1mA 0.4 V

EN High Input Threshold EN rising 1.7 V

EN Low Input Threshold 1.2 V

FSET/SYNC High Input Threshold 2.5 V

FSET/SYNC Low Input Threshold 1 V

EN and REFIN Input Current -1 +1 FA

MAX16990/MAX16992


5Maxim Integrated

標準動作特性(VSUP = 14V, TA = +25NC, unless otherwise noted.)

PVL VOLTAGE vs. SUPPLY VOLTAGE

MAX

1699

0 to

c04

SUPPLY VOLTAGE (V)

PVL

VOLT

AGE

(V)

282012

4.2

4.1

4.3

4.5

4.4

4.6

4.7

4.8

4.9

5.0

5.1

5.2

4.04 36

IPVL = 10mA

IPVL = 1mA

MAX16990 INTERNAL OSCILLATORFREQUENCY vs. TEMPERATURE

MAX

1699

0 to

c07

TEMPERATURE (°C)

INTE

RNAL

OSC

ILLA

TOR

FREQ

UENC

Y (k

Hz)

20 40 60 80 1000-20

385

390

395

400

405

410

415

420

380-40 120

RSET = 68.1kI

PVL VOLTAGE vs. SUPPLY VOLTAGE

MAX

1699

0 to

c05

SUPPLY VOLTAGE (V)

PVL

VOLT

AGE

(V)

654

3.2

3.4

3.8

3.6

4.0

4.2

4.4

4.6

4.8

5.0

5.2

3.03 7

IPVL = 10mA

IPVL = 1mA

MAX16992 INTERNAL OSCILLATORFREQUENCY vs. SUPPLY VOLTAGE

MAX

1699

0 to

c08

SUPPLY VOLTAGE (V)

INTE

RNAL

OSC

ILLA

TOR

FREQ

UENC

Y (k

Hz)

282012

2100

2050

2150

2200

2250

2300

2350

2400

20004 36

RSET = 12.1kI

MAX16990 INTERNAL OSCILLATORFREQUENCY vs. SUPPLY VOLTAGE

MAX

1699

0 to

c06

SUPPLY VOLTAGE (V)

INTE

RNAL

OSC

ILLA

TOR

FREQ

UENC

Y (k

Hz)

282012

392

396

394

398

400

402

404

406

408

410

3904 36

RSET = 68.1kI

MAX16992 INTERNAL OSCILLATORFREQUENCY vs. TEMPERATURE

MAX

1699

0 to

c09

TEMPERATURE (°C)

INTE

RNAL

OSC

ILLA

TOR

FRE

QUEN

CY (k

Hz)

20 40 60 80 1000-20

2130

2120

2110

2140

2150

2160

2170

2180

2190

2200

2100-40 120

RSET = 12.1kI

SUPPLY CURRENT vs. SUPPLY VOLTAGE

MAX

1699

0 to

c01

SUPPLY VOLTAGE (V)

2.2MHz

SUPP

LY C

URRE

NT (m

A)

400kHz

282012

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

04 36

VEN = VSUPVFB = 1.1V

SHUTDOWN SUPPLY CURRENTvs. SUPPLY VOLTAGE

MAX

1699

0 to

c02

SUPPLY VOLTAGE (V)

VEN = 0V

SHUT

DOW

N SU

PPLY

CUR

RENT

(µA)

282012

1

2

3

3

4

5

6

7

8

9

10

04 36

SHUTDOWN SUPPLY CURRENTvs. TEMPERATURE

MAX

1699

0 to

c03

TEMPERATURE (°C)

SHUT

DOW

N SU

PPLY

CUR

RENT

(µA)

20 40 60 80 1000-20

3.8

4.0

4.2

4.4

4.6

4.8

5.0

5.2

3.6-40 120

VEN = 0V

MAX16990/MAX16992


6Maxim Integrated

標準動作特性(続き)(VSUP = 14V, TA = +25NC, unless otherwise noted.)

STARTUP RESPONSEMAX16990 toc12

5V/div

5V/div

0V

0V

5V/div0V5V/div0V

VEN

VPVL

VOUT

VSUP

2ms/div

STARTUP RESPONSE(WITH SWITCHED OUTPUT)

MAX16990 toc14

5V/div

5V/div

0V

0V5V/div0V

5V/div0V

VEN

VSW_OUT

VOUT

VPGOOD

2ms/div

STARTUP RESPONSEMAX16990 toc13

5V/div

5V/div

0V

0V5V/div0V

5V/div0V

VEN

VDRV

VOUT

VPGOOD

2ms/div

OUTPUT LOAD TRANSIENTMAX16990 toc15

5V/div

5V/div

0V

0V

500mV/div(AC-COUPLED)

1A/div

0AILOAD

VOUT

VOUT

VSUP

50ms/div

POWER-UP RESPONSEMAX16990 toc10

5V/div

5V/div

0V

0V

5V/div

0V5V/div0VVPGOOD

VPVL

VOUT

VSUP

2ms/div

POWER-UP RESPONSEMAX16990 toc11

5V/div

5V/div

0V

0V

5V/div0V

5V/div0VVPGOOD

VDRV

VOUT

VSUP

2ms/div

MAX16990/MAX16992


7Maxim Integrated


OUTPUT VOLTAGE vs. REFIN VOLTAGE

MAX

1699

0 to

c18

REFIN VOLTAGE (V)

OUTP

UT V

OLTA

GE (V

)

2.52.01.51.0

5

10

15

20

25

30

00.5 3.0

IOUT = 0A

OVP SHUTDOWNMAX16990 toc20

5V/div

1V/div

0V

0V

5V/div0V

5V/div0V

VPGOOD

VDRV

VOVP

VOUT

1s/div

SWITCHING WAVEFORMMAX16990 toc19

5V/div

5V/div0V

0V

5V/div0V

1A/div0AILOAD

VLX

VIN

VOUT

500ns/div

HICCUP MODEMAX16990 toc21

5V/div0V

5V/div0V

5V/div0V

VPGOOD

VDRV

VOUT

20ms/div

LINE TRANSIENTMAX16990 toc16

5V/div

5V/div

0V

0V

500mV/div(AC-COUPLED)

1A/div

0AILOAD

VOUT

VOUT

VSUP

20ms/div

MAX16992 VSYNC vs. VSYNCOMAX16990 toc17

2V/div

0V

2V/div

0V

VSYNCO

VSYNC

200ns/div

MAX16990/MAX16992


8Maxim Integrated


MAX16990 INTERNAL OSCILLATORFREQUENCY vs. RSET

MAX

1699

0 to

c25

RSET (kI)

INTE

RNAL

OSC

ILLA

TOR

FRE

QUQN

CY (k

Hz)

300200100

300

200

100

400

500

600

700

800

900

1000

1100

00

MAX16990 MAXIMUM DUTYCYCLE vs. TEMPERATURE

MAX

1699

0 to

c28

TEMPERATURE (°C)

MAX

IMUM

DUT

Y CY

CLE

(%)

12010060 800 20 40-20

94.7

94.9

95.1

95.3

95.5

95.7

95.9

94.5-40

RSET = 68.1kI

CURRENT-LIMIT THRESHOLDvs. TEMPERATURE

MAX

1699

0 to

c26

TEMPERATURE (°C)

CURR

ENT-

LIM

IT T

HRES

HOLD

(mV)

12010060 800 20 40-20

242

244

246

248

250

252

254

256

258

260

240-40

COLD-CRANK INPUT VOLTAGE TRANSIENTMAX16990 toc29

5V/div

5V/div0V

0V1A /div0A5V/div0VVPGOOD

ILOAD

VOUT

VIN

20ms/div

MAX16992 MAXIMUM DUTYCYCLE vs. TEMPERATURE

MAX

1699

0 to

c27

TEMPERATURE (°C)

MAX

IMUM

DUT

Y CY

CLE

(%)

12010060 800 20 40-20

87.5

88.0

88.5

89.0

89.5

90.0

90.5

91.0

87.0-40

RSET = 12.1kI

MAX16990 EFFICIENCY

MAX

1699

0 to

c22

SUPPLY VOLTAGE (V)

EFFI

CIEN

CY (%

)

765

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

504 8

IOUT = 100mA

IOUT = 2A

IOUT = 1A

MAX16992 EFFICIENCY

MAX

1699

0 to

c23

SUPPLY VOLTAGE (V)

EFFI

CIEN

CY (%

)

765

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

504 8

IOUT = 100mA

IOUT = 1A

IOUT = 2A

MAX16992 INTERNAL OSCILLATORFREQUENCY vs. RSET

MAX

1699

0 to

c24

RSET (kI)

INTE

RNAL

OSC

ILLA

TOR

FRE

QUQN

CY (k

Hz)

252015

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

80010 30

MAX16990/MAX16992


9Maxim Integrated

ピン配置

端子説明

MAX16990AubA/b,MAX16992AubA/b

MAX16990Atcc/D,MAX16992Atcc/D

MAX16990Atce/F,MAX16992Atce/F 名称機能

μMAX-eP tQFn-eP tQFn-eP

1 1 1 SUP電源入力。この端子とグランド間に少なくとも1µFのバイパスコンデンサを接続してください。

2 3 3 ENアクティブハイのイネーブル入力。この入力は高電圧対応またはロジックレベル信号からの駆動が可能です。

3 2 2 GND グランド接続

4 4 4 DRVnMOSブーストスイッチのゲートの駆動出力。この出力の公称電圧振幅はPVL〜GNDです。

5 5 5 PVL5V内蔵レギュレータの出力。この端子とグランド間に少なくとも2.2µFのセラミックコンデンサを接続し、できる限り端子の近くに配置してください。

6 6 6 ISNS

レギュレータへの電流検出入力。外付けスイッチングFETのソースとGND間に検出抵抗を接続してください。次に、スロープ補償の調整のためにもう1つの抵抗をISNSとFETのソース間に接続してください。

12

11

10

4

5

GND EN

6

SUP

REFI

N

SYNC

O

PGOO

D

1 2

COMP

3

9 8 7

FB

ISNS

PVL

DRV

FSET/SYNC

TQFN(3mm x 3mm)

MAX16990ATCE/FMAX16992ATCE/F

TOP VIEW

+12

11

10

4

5

GND EN

6

SUP

REFI

N

OVP

PGOO

D1 2

COMP

3

9 8 7

FB

ISNS

PVL

DRV

FSET/SYNC

TQFN(3mm x 3mm)

MAX16990ATCC/DMAX16992ATCC/D

TOP VIEW

+

1

2

3

4

5

10

9

8

7

6

FB

COMP

FSET/SYNC

PGOODDRV

GND

EN

SUP

µMAX

TOP VIEW

ISNSPVL EPEPEP

+

MAX16990AUBA/BMAX16992AUBA/B

MAX16990/MAX16992


10Maxim Integrated

端子説明(続き)





— — 7 SYNCO

オープンドレインの同期出力。SYNCOはデバイスの動作クロックと180°逆位相の方形波信号を出力します。使用時には、この端子とPVL間または5Vまたはそれ以下の電源間にプルアップ抵抗を接続してください。

— 7 — OVP

過電圧保護入力。この端子がFB安定化電圧の110%を上回ると、全スイッチングがディセーブルされます。OVPがFBレギュレーションポイントの107.5%を下回ると、通常動作に戻ります。出力、OVP、およびGND間に抵抗分圧器を接続して、過電圧保護レベルを設定してください。

— 8 8 REFIN

リファレンス入力。内部リファレンスを使用する場合は、REFINをPVLに接続してください。それ以外の場合は、この端子を0.5V〜2Vの外部電圧で駆動してブースト出力電圧を設定してください。

7 9 9 PGOOD

オープンドレインのパワーグッド出力。この端子とPVL間または5Vまたはそれ以下の他の電圧間に抵抗を接続してください。PGOODはソフトスタート後に出力が最終値の90%を超えた時点でハイになります。ENがローのときはPGOODもローです。ソフトスタートの完了後、PGOODがローになって16の連続する電流制限サイクルが発生すると、デバイスはヒカップモードに移行し、44msの遅延後に新しいソフトスタートが開始されます。

8 10 10FSET/SYNC

周波数設定/同期。100kHz〜1000kHz (MAX16990)または1000kHz〜2500kHz (MAX16992)の範囲でスイッチング周波数を設定する場合は、この端子とGND間に抵抗を接続してください。コンバータを同期させる場合は、220kHz〜1000kHz (MAX16990)または1000kHz〜2500kHz (MAX16992)の範囲のロジック信号をこの入力に接続してください。SYNCがローに遷移すると、短い遅延(2.2MHz動作の場合は60ns、400kHz動作の場合は125ns)のあとで外付けnチャネルMOSFETがオンに(すなわち、DRVがハイに)なります。

9 11 11 COMPエラーアンプ出力。COMPとGND間に補償回路を接続してください。

10 12 12 FB

ブーストコンバータのフィードバック。ブースト動作時、REFINがPVLに接続されている場合はこの端子は1Vに安定化され、それ以外の場合はREFINに安定化されます。ブースト出力、FB端子、およびGND間に抵抗分圧器を接続して、ブースト出力電圧を設定してください。2フェーズコンバータでは、スレーブICのFB端子をPVLに接続してください。

MAX16990/MAX16992


11Maxim Integrated

端子説明(続き)

ファンクションダイアグラム





— — — EP

エクスポーズドパッド。内部でGNDに接続されています。放熱性能を最大にするために、大面積のグランドプレーンに接続してください。電気的な接点として使用するためのものではありません。

5V REGULATOR+ REFERENCE

UVLO

PVLSUP

(OVP)

EN

FSET/SYNC

(SYNCO)

PGOOD

DRV

GND

EN

THERMAL

ISNS

REF.

250mV

CONTROLLOGIC

OSCILLATOR

THERMAL

50µA x fSW

BLANKINGTIME

VPVL - 0.4V

1V

COMP

FB

(REFIN)

PGOODCOMPARATOR

OTA

MAX16990MAX16992

8

MAX16990/MAX16992


12Maxim Integrated

詳細

MAX16990/MAX16992は、広い入力電圧範囲のブースト/SEPICコンバータに対応する高性能、電流モードPWMコントローラです。これらのデバイスは4.5V〜36Vの入力動作電圧範囲を備えているため、フロントエンドの｢プリブースト｣または｢SEPIC｣電源や高出力LED照明アプリケーションの第1ブースト段などの車載アプリケーションに最適です。出力電圧5Vの内蔵低ドロップアウトレギュレータ(PVLレギュレータ)によって、これらのデバイスは車載バッテリ入力から直接動作可能です。コンバータ出力をSUP入力に印加することで、入力動作範囲を最低で2.5Vまで拡張することができます。

入力低電圧ロックアウト(UVLO)回路はPVL電圧を監視して、電圧が3.6V (typ)を下回るとコンバータをオフにします。外付け抵抗によって、100kHz〜1000kHz (MAX16990)または1000kHz〜2500kHz (MAX16992)の2つの範囲のスイッチング周波数を設定します。FSET/SYNC入力は、外部クロックへの同期にも使用することができます。SYNCのパルス幅は70ns以上にしてください。

インダクタ電流の情報は、外付けnチャネルMOSFETのソースとGND間に接続した外付けの検出抵抗を使用して取得します。

これらのデバイスは、1%精度のリファレンスを備えたトランスコンダクタンスエラーアンプを内蔵しています。起動時には、内部リファレンスが9msで立ち上がってソフトスタートを実現します。

また、これらのデバイスはヒカップモードやサーマルシャットダウンなどの保護機能も内蔵し、オプションで過電圧検出回路も提供されます (OVP端子、CおよびDバージョン)。

電流モード制御ループMAX16990/MAX16992は、ピーク電流モード制御動作によって最高の負荷ステップ性能および補償の簡素化を実現します。固有のフィードフォワード特性は、コールドクランクおよびロードダンプ状態時に入力電圧が急速に変化する車載アプリケーションにおいて特に有効です。電流モードアーキテクチャは多数の利点を提供する一方で、いくつかの欠点もあります。高デューティサイクル動作では、サブハーモニック発振が起きる可能性があります。これを防ぐために、このデバイスはISNS端子と電流検出抵抗間の1つの抵抗を使用する、設定可能なスロープ補償を備えています。電流制限およびPWMコンパレータ入力はリーディングエッジブランキングを備え、オンサイクル開始時の早まったターンオフを防ぎます。

スタートアップ動作/UVLO/ENこれらのデバイスはPVLレギュレータの低電圧ロックアウトを備え、PVLが4V以上に立ち上がるとコンバータをオンにします。ターンオン時のチャタリングを防止するために、内蔵UVLO回路は約400mVのヒステリシスを備えています。コンバータが動作を開始し、SUPが外部から供給されている場合、コンバータ入力電圧は4.5V以下に低下することができます。この機能によって、最低2.5Vまたは外付け部品を注意深く選択することによってさらに低いコールドクランク電圧での動作が可能です。EN入力を使用してデバイスをディセーブルし、スタンバイ電流を4µA (typ)以下に低減することができます。

ソフトスタートこれらのデバイスは、9msの内部ソフトスタート時間を備えています。起動時に、電圧が印加されてUVLOスレッショルドに達したあと、デバイスはソフトスタートに移行します。ソフトスタート中は、リファレンス電圧が最終値まで9msでリニアに立ち上がります。

発振器周波数/外部同期/スペクトラム拡散FSET/SYNCの外付け抵抗を使用して、MAX16990の内部発振器周波数を100kHz〜1MHzに、MAX16992の周波数を1MHz〜2.5MHzの範囲で設定してください。抵抗の選択については、｢標準動作特性｣の項のTOC 24および25を参照してください。

SYNCO出力は、内部クロックを180°位相シフトしたもので、システム内の他のコンバータの同期や、第2のMAX16990/MAX16992との2フェーズブーストコンバータの実装に使用することができます。2フェーズブースト構成の利点は、入力および出力リップルの低減と、消費電力がより多くのコンポーネントに分散することによる熱管理の簡素化です。詳細については、｢マルチフェーズ動作｣の項を参照してください。

これらのデバイスは、FSET/SYNC入力に外部クロックを使用して同期させることが可能です。FSET/SYNCのクロックの立下りエッジで、短い遅延後にDRVをハイに駆動することによって外付けMOSFETがオンになります。

B、D、およびFバージョンのデバイスは、スペクトラム拡散発振器を備えています。これらのデバイスでは、内部発振器周波数がスイッチング周波数を中心として動的に±6%変化します。スペクトラム拡散は、スペクトル内のスイッチング周波数およびその高調波によるピークの低減によって、システムのEMI性能を向上させることができます。B、D、およびFバージョンで内部発振器を使用する場合、SYNCO出力にスペクトラム拡散変調が含まれます。FSET/SYNC端子に外部クロックが印加される場合は、スペクトラム拡散は非アクティブです。

MAX16990/MAX16992


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nチャネルMOSFETドライバDRVは、外付けnチャネルMOSFETのゲートを駆動します。このドライバは、約5Vを供給する内蔵レギュレータ(PVL)によって給電されます。そのため、両方のデバイスともにロジックレベルMOSFETと組み合わせて使用するのに最適となっています。DRVはピーク電流として750mAのソースおよび1000mAのシンクが可能です。DRVによって供給される平均電流は、スイッチング周波数および外付けMOSFETの総ゲート電荷量によって決まります(｢消費電力｣の項を参照)。

エラーアンプこれらのデバイスは、トランスコンダクタンスエラーアンプを内蔵しています。エラーアンプの非反転入力は内蔵1Vリファレンスに接続され、フィードバックが反転入力に供給されます。700µSの高いオープンループトランスコンダクタンスと50MΩの出力インピーダンスによって、十分なクローズドループ帯域幅と過渡応答を実現します。さらに、140µAのソースおよびシンク電流能力によって、出力負荷過渡時の高速なエラー補正が提供されます。

スロープ補償これらのデバイスは、内蔵の電流ランプジェネレータを使用してスロープ補償を行います。内部ランプ信号は各サイクルの最初にリセットされ、50µA x fsw (typ)のスルーレートで立ち上がります。必要なスロープ補償の量は、インダクタ内の電流ランプの勾配で決まります。詳細については、｢電流検出抵抗の選択とスロープ補償の設定｣の項を参照してください。

電流制限MOSFETのソースとグランド間に接続する電流検出抵抗(RCS)によって電流制限を設定します。ISNS入力の電圧トリップレベル(VCS)は250mVです。インダクタ内の電流によって生成される電圧が電流制限コンパレータスレッショルドを超えると、MOSFETドライバ(DRV)は急速にオンサイクルを終了します。場合によっては、検出波形のリーディングエッジスパイクを除去するために、内部ブランキング時間に加えて短い時定数のRCフィルタが必要になる可能性があります。リーディングエッジスパイクの大きさと幅は、ゲート容量、ドレイン容量、およびスイッチング速度(MOSFETのターンオン時間)によって決まります。

ヒカップ動作これらのデバイスは、出力短絡時に外付けパワー部品を保護するためのヒカップモードを備えています。PGOODがロー(すなわち、出力電圧が設定値の85%以下)で、16の連続した電流制限イベントが発生した場合、スイッチングが停止されます。その後、44msのウェイト時間のあとで、デバイスはソフトスタートを開始することによって再起動を

試みます。たとえヒカップモードがあっても出力の短絡によって全パワー部品にかなりのストレスがかかるため、この状態が発生した場合には注意深い部品の選択が重要になることに注意してください。出力の短絡に対するより完全な保護のために、PGOODからレベルシフタを介して駆動される直列pMOSスイッチを使用することができます(図1を参照)。

アプリケーション情報

インダクタの選択次式を使用して、コンバータが最小出力電流(IOMIN)において連続モード動作を維持するように最小インダクタ値を計算してください。

LMIN = (VIN2 x D x E)/(2 x fSW x VOUT x IOMIN)

ここで、

D = (VOUT + VD - VIN)/(VOUT + VD - VDS)および、

IOMINはIOUTの10%〜25%

IOMINの値が大きいほど必要なインダクタンスが減少しますが、スイッチングMOSFETとインダクタのピークおよびRMS電流が増大します。IOMINは全負荷電流の10%〜25%になるように選択してください。VDは外付けショットキーダイオードの順方向電圧降下、Dはデューティサイクル、VDSは外付けスイッチの電圧降下です。低DC抵抗値およびコンバータのピークスイッチ電流制限より高い飽和電流(ISAT)定格を備えたインダクタを選択してください。

入力および出力コンデンサブーストコンバータへの入力電流はほぼ連続的で、入力コンデンサのRMSリップル電流はわずかです。次式を使用して、入力コンデンサの最小値および最大ESRを計算してください。

CIN = DIL x D/(4 x fSW x DVQ)

ESRMAX = DVESR/DILここで、ΔIL = ((VIN - VDS) x D)/(L x fSW)です。

VDSは、外付けMOSFETでの総電圧降下とインダクタのESRによる電圧降下の合計です。ΔILは、上記で計算したピーク間インダクタリップル電流です。ΔVQは、入力リップル中のコンデンサの放電に起因する部分で、ΔVESRはコンデンサのESRによる寄与分です。セラミックコンデンサとアルミ電界コンデンサを組み合わせて使用する場合は、入力コンデンサのリップルのESRによる寄与分(ΔVESR)とコンデンサの放電による寄与分(ΔVQ)が等しいと想定してください。コンバータのターンオン時、特に出力と入力の電圧差が大きい場合、入力ソースから大電流が流れます。これらのデバイスはソフトスタートを内蔵していますが、ターンオン

MAX16990/MAX16992


14Maxim Integrated

時の有限のヒステリシスに起因するチャタリングを防止するために、上記で計算した値より大きい入力コンデンサが必要になる可能性があります。

ブーストコンバータでは、メインのスイッチがオンのときは出力コンデンサが負荷電流を供給します。特にデューティサイクルが低い場合は、大きい出力容量が必要になります。また、負荷電流をサポートするとともにESRに起因する電圧降下を最小限に抑えるために、出力コンデンサにはESRが十分に低いものを使用する必要があります。次式を使用して、所定の出力リップルに対応する出力コンデンサを計算してください。すべてのリップル値はピーク間の値です。

ESR = DVESR/IOUT

COUT = (IOUT x DMAX)/(DVQ x fSW)

ここで、IOUTは出力電流、ΔVQはリップルの中でコンデンサの放電に起因する部分、ΔVESRはコンデンサのESRに

起因するリップル成分です。DMAXは最大デューティサイクル(すなわち最小入力電圧でのデューティサイクル)です。出力リップルおよびノイズを低減するために、低ESRセラミックコンデンサと、大容量、低コストのアルミ電解コンデンサを組み合わせて使用してください。

電流検出抵抗の選択とスロープ補償の設定電流制限スレッショルドは、定格出力電力および最小入力電圧でのピークスイッチ電流より20%高い値に設定してください。次式を使用して、RCSの初期値を計算してください。

RCS = 0.2/1.2 x [((VOUT x IOUT)/E)/VINMIN + 0.5 x ((VOUT – VINMIN)/VOUT) x (VINMIN/(fSW x L))]

ここで、ηはコンバータの推定効率(0.85を初期値として使用するか、または｢標準動作特性｣の項のグラフを参照)、VOUTとIOUTはそれぞれ出力電圧および出力電流、VINMIN

は入力電圧の最小値、fSWはスイッチング周波数、Lは選択したインダクタの最小値です。

図 1. 出力短絡保護を備えたアプリケーション

MAX16990MAX16992AUBA

NDRVSUP

GND

INPUT

PGOOD

PVL

EN

FSET/SYNC

FB

COMP

ISNS

VOUT

NPVL

MAX16990/MAX16992


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これらのデバイスは、50%以上のデューティサイクルでの動作時に電流ループを安定化するために、内蔵ランプジェネレータを使用してスロープ補償を行います。必要なスロープ補償の量は、メインのスイッチがオフのときのインダクタ電流の下り勾配によって決まります。さらに、インダクタの下り勾配は、コンバータの入力と出力間の電圧差およびインダクタ値によって決まります。理論上は、補償スロープはインダクタの下り勾配の50%に等しくすべきですが、50%のスロープよりわずかに高くすることを推奨します。次式を使用して、ブーストコンバータに必要な補償スロープ(mc)を計算してください。

mc = 0.5 x (VOUT – VIN)/L A/s

内部ランプ信号は各サイクルの最初にリセットされ、50µA x fSWのスルーレートで立ち上がります。次式を満たすRSCOMPを選択することによって、スロープ補償の量を調整してください。

RSCOMP = (mc x RCS)/ (50e-6 x fSW)

一部のアプリケーションでは、内部ブランキング時間を補うために、電流検出抵抗とISNS端子間にフィルタが必要になる可能性があります。MOSFET電流のリーディングエッジスパイクを抑制するのにちょうど十分な長さのRC時定数を設定してください。所定の設計に対して、最小の入力と定格出力負荷でのリーディングスパイクを測定し、スロープ補償抵抗およびISNSとGND間に追加するコンデンサによって形成されるRCフィルタの値を決定してください。

MOSFETの選択これらのデバイスは、多様なロジックレベルnチャネルパワーMOSFETを駆動します。最高の性能が得られるのは、5Vまたはそれ以下のゲート-ソース間電圧(VGS)でのオン抵抗が規定されている低スレッショルドnチャネルMOSFETとの組み合わせです。MOSFETを選択する場合、主なパラメータとして以下が含まれます。

1) 総ゲート電荷量(Qg)

2) 帰還容量または電荷(CRSS)

3) オン抵抗(RDS(ON))

4) 最大ドレイン-ソース間電圧(VDS(MAX))

5) 最大ゲート周波数スレッショルド電圧(VTH(MAX))

高スイッチング周波数では、スイッチング損失につながる動的特性(上記のリストのパラメータ1および2)の方が、

DC損失につながるRDS(ON)よりも効率に与える影響が大きくなります。Qgには、ゲートの充電に関連する全容量が含まれます。選択したMOSFETのVDS(MAX)は、最大出力電圧の設定とダイオード降下の合計(または最大入力電圧の方が大きい場合は最大入力電圧)に、整流器ダイオードおよび出力コンデンサ経路のインダクタンスに起因するMOSFETのドレインでのスパイクに対応するためのマージンを加えた値よりも大きい必要があります。さらに、PVLリニアレギュレータを介して選択した動作周波数でゲートを駆動するために必要な電流はQgによって決まり、そこからICの消費電力が決まります(｢消費電力｣の項を参照)。

低電圧動作これらのデバイスは、SUP端子の電圧が最低で4.5Vまたはそれ以下で動作します。システム入力電圧がこれより低い場合、｢標準アプリケーション回路｣に示すように、回路自体の出力から回路を動作させることが可能です。非常に低い入力電圧では入力電流が大きくなるため、パワー部品(インダクタ、MOSFET、およびダイオード)は必ずこの大きい入力電流での動作が保証されたものにすることが重要です。さらに、MOSFETのオン時間中に電流制限に達すると出力電力が制限され、最後にはヒカップモードに移行するため、これらのデバイスの電流制限を十分な高さに設定する必要があります。次式を使用して、最大入力電流を推定してください。

IINMAX = ((VOUT x IOUT)/E)/VINMIN + 0.5 x ((VOUT – VINMIN)/VOUT) x (VINMIN/(fSW x L))

ここで、IINMAXは最大入力電流、VOUTとIOUTはそれぞれ出力電圧および出力電流、ηは推定効率(入力電圧が低いほど抵抗性損失が大きくなるため、低い値になります)、VINMINは入力電圧の最小値、fSWはスイッチング周波数、Lは選択したインダクタの最小値です。

ブーストコンバータの補償アプリケーションノート5587 ｢プリブーストリファレンスデザインによる車載ステップアップDC-DCレギュレータ用の外付け部品と補償の選択｣を参照してください。

SEPIC動作これらのデバイスをSEPICモードで使用する参考例については、図2を参照してください。

MAX16990/MAX16992


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図 2. 低動作電圧の SEPIC ブートストラップ 400kHz アプリケーション

図 3. 個別の出力過電圧保護を備えたアプリケーション

MAX16990AUBAMAX16990AUBB

N

N

DRVSUP

GND

1µF

BATTERY INPUT2.5V-40V

PVL

PGOOD

PVL

FSET/SYNC

FB

EN

ENABLE

COMP

ISNS470Ω

22mΩ

69kΩ3kΩ

330pF

5V/2A

10kΩ

12kΩ

10µH

22µF

27µF 33µF

24x7µFCERAMIC

2.2µF

SYNCO

REFIN

MAX16990/2_ATC

NDRVSUP

GND

VOUTINPUT

OVP

PVL

FSET/SYNC

FB

EN ENABLE

COMP

ISNS

MAX16990/MAX16992


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過電圧保護｢C｣および｢D｣バージョンのデバイスは、過電圧保護入力を備えています。OVP端子がFB安定化電圧の110%を上回ると、すべてのスイッチングがディセーブルされます。アプリケーション回路の例については、図3を参照してください。

マルチフェーズ動作図4に示すように、2つのICを使用して追加部品なしで2つのブーストフェーズを実装することが可能です。この回路では、マスターデバイスのSYNCO出力がスレーブのSYNC入力を駆動して、強制的に180°逆位相で動作させます。スレーブデバイスのFB端子はPVLに接続されているため、

エラーアンプはディセーブルされます。この方法によって、マスターのエラーアンプがCOMP信号を使用して両方のデバイスを制御し、2つのフェーズ間で十分な電流の共有が達成されます。マルチフェーズコンバータのPCBを設計する場合は、レイアウト内のCOMPトレースを内層に配置し、グランドトレースで取り囲むことによって、雑音の多い信号から保護することが重要です。

REFINを使用した出力電圧の調整REFIN端子を使用して、ブーストコンバータのリファレンス電圧を直接調整することによって、出力電圧を変更することが可能です。使用しない場合は、REFINをPVLに接続してください。REFINはハイインピーダンス端子のため、

図 4. 最小の部品数による 2 フェーズ 400kHz ブーストアプリケーション

MAX16992_ATC

N

MAX16992_ATC

DRVSUP

GNDSYNCO

2x47µFCERAMIC

50V/1AVIN

PGOODPVL

FSET/SYNC

EN

COMP

ISNS2200Ω

20mΩ

69kΩ

FB

10kΩ

1µF

10µH

22µF

2.2µF

N

N

DRVSUP

GND

PGOODPVL

REFIN

FSET/SYNC

FB

EN

ENABLE

COMP

ISNS2200Ω

20mΩ

SYNCO

75kΩ

1500Ω

10µH

1µF22µF

2.2µF

MAX16990/MAX16992


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型番

/Vは車載認定製品を表します。+は鉛(Pb)フリー/RoHS準拠パッケージを表します。*EP = エクスポーズドパッド

チップ情報

PROCESS: BiCMOS

パッケージ

最新のパッケージ図面情報およびランドパターン(フットプリント)はjapan.maximintegrated.com/packagesを参照してください。なお、パッケージコードに含まれる｢+｣、｢#｣、または｢-｣はRoHS対応状況を表したものでしかありません。パッケージ図面はパッケージそのものに関するものでRoHS対応状況とは関係がなく、図面によってパッケージコードが異なることがある点を注意してください。

外付けのデジタル-アナログコンバータ(DAC)またはフィルタされたPWM信号を使用して容易に駆動することができます。

消費電力ICの消費電力は、IC自体の電流消費と外付けMOSFETの駆動に必要な電流の2つの原因によって発生し、通常は後者の方が主になります。総消費電力は、次式を使用して推定することができます。

PIC = VSUP x ICC + (VSUP – 5) x (Qg x fSW)

ここで、VSUPはICのSUP端子の電圧、ICCはICの自己消費電流で0.75mA (typ) (MAX16990)または1.25mA (typ) (MAX16992)、Qgは選択したMOSFETの5Vでの総ゲート電荷量、fSWはスイッチング周波数です。PICはVSUPが最大のときに最大値に達します。

PARtFReQuencY

RAngeoVP/

sYncosPReAD

sPectRuMteMP RAnge Pin-PAckAge

MAX16990AUBA/V+ 220kHz to 1MHz None Off -40NC to +125NC 10 FMAX-EP*

MAX16990AUBB/V+ 220kHz to 1MHz None On -40NC to +125NC 10 FMAX-EP*

MAX16990ATCC/V+ 220kHz to 1MHz OVP Off -40NC to +125NC 12 TQFN-EP*

MAX16990ATCD/V+ 220kHz to 1MHz OVP On -40NC to +125NC 12 TQFN-EP*

MAX16990ATCE/V+ 220kHz to 1MHz SYNCO Off -40NC to +125NC 12 TQFN-EP*

MAX16990ATCF/V+ 220kHz to 1MHz SYNCO On -40NC to +125NC 12 TQFN-EP*

MAX16992AUBA/V+ 1MHz to 2.5MHz None Off -40NC to +125NC 10 FMAX-EP*

MAX16992AUBB/V+ 1MHz to 2.5MHz None On -40NC to +125NC 10 FMAX-EP*

MAX16992ATCC/V+ 1MHz to 2.5MHz OVP Off -40NC to +125NC 12 TQFN-EP*

MAX16992ATCD/V+ 1MHz to 2.5MHz OVP On -40NC to +125NC 12 TQFN-EP*

MAX16992ATCE/V+ 1MHz to 2.5MHz SYNCO Off -40NC to +125NC 12 TQFN-EP*

MAX16992ATCF/V+ 1MHz to 2.5MHz SYNCO On -40NC to +125NC 12 TQFN-EP*

パッケージタイプ

パッケージコード

外形図No.

ランドパターンNo.

12 TQFN-EP T1233+4 21-0136 90-0019

10 FMAX-EP U10E+3 21-0109 90-0148

http://japan.maximintegrated.com/packages

http://pdfserv.maximintegrated.com/package_dwgs/21-0136.PDF

http://pdfserv.maximintegrated.com/land_patterns/90-0019.PDF

http://pdfserv.maximintegrated.com/package_dwgs/21-0109.PDF

http://pdfserv.maximintegrated.com/land_patterns/90-0148.PDF

MAX16990/MAX16992


改訂履歴

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版数改訂日説明改訂ページ

0 3/13 初版 —

1 4/13 ｢端子説明｣のµMAXパッケージにEPを追加 9–11

2 4/13 TOC 21および29の誤りを修正 7, 8

3 7/13 「型番｣から開発中の製品を示すアスタリスクを削除 18

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MAX16990/MAX16992 - Maxim Integrated · 2120 2110 2140 2150 2160 2170 2180 2190 2200 2100-40 120 rset = 12.1ki supply current vs. supply voltage max16990 toc01 supply voltage (v)