JAJS856G november   1999  – march 2023 LM2596

PRODUCTION DATA  

  1. 1 特長
  2. 2 アプリケーション
  3. 3 概要
  4. 4 改訂履歴
  5. 5 概要 (続き)
  6. 6 ピン構成および機能
  7. 7 仕様
    1. 7.1  絶対最大定格
    2. 7.2  ESD 定格
    3. 7.3  動作条件
    4. 7.4  熱に関する情報
    5. 7.5  電気的特性 - 3.3V バージョン
    6. 7.6  電気的特性 - 5V バージョン
    7. 7.7  電気的特性 - 12V バージョン
    8. 7.8  電気的特性 - 可変電圧バージョン
    9. 7.9  電気的特性 - すべての出力電圧バージョン
    10. 7.10 代表的特性
  8. 8 詳細説明
    1. 8.1 概要
    2. 8.2 機能ブロック図
    3. 8.3 機能説明
      1. 8.3.1 遅延スタートアップ
      2. 8.3.2 低電圧誤動作防止
      3. 8.3.3 反転レギュレータ
      4. 8.3.4 反転レギュレータのシャットダウン方法
    4. 8.4 デバイスの機能モード
      1. 8.4.1 不連続モードの動作
  9. 9 アプリケーションと実装
    1. 9.1 アプリケーション情報
      1. 9.1.1 入力コンデンサ (CIN)
      2. 9.1.2 フィードフォワード・コンデンサ (CFF)
      3. 9.1.3 出力コンデンサ (COUT)
      4. 9.1.4 キャッチ・ダイオード
      5. 9.1.5 インダクタの選択
      6. 9.1.6 出力電圧リップルと過渡
      7. 9.1.7 オープン・コアのインダクタ
    2. 9.2 代表的なアプリケーション
      1. 9.2.1 LM2596 固定出力シリーズ降圧レギュレータ
        1. 9.2.1.1 設計要件
        2. 9.2.1.2 詳細な設計手順
          1. 9.2.1.2.1 WEBENCH® ツールによるカスタム設計
          2. 9.2.1.2.2 インダクタの選択 (L1)
          3. 9.2.1.2.3 出力コンデンサの選択 (COUT)
          4. 9.2.1.2.4 キャッチ・ダイオードの選択 (D1)
          5. 9.2.1.2.5 入力コンデンサ (CIN)
        3. 9.2.1.3 アプリケーション曲線
      2. 9.2.2 LM2596 可変出力シリーズ降圧レギュレータ
        1. 9.2.2.1 設計要件
        2. 9.2.2.2 詳細な設計手順
          1. 9.2.2.2.1 出力電圧のプログラム
          2. 9.2.2.2.2 インダクタの選択 (L1)
          3. 9.2.2.2.3 出力コンデンサの選択 (COUT)
          4. 9.2.2.2.4 フィードフォワード・コンデンサ (CFF)
          5. 9.2.2.2.5 キャッチ・ダイオードの選択 (D1)
          6. 9.2.2.2.6 入力コンデンサ (CIN)
        3. 9.2.2.3 アプリケーション曲線
    3. 9.3 電源に関する推奨事項
    4. 9.4 レイアウト
      1. 9.4.1 レイアウトのガイドライン
      2. 9.4.2 レイアウト例
      3. 9.4.3 熱に関する注意事項
  10. 10デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 10.1 デバイスのサポート
      1. 10.1.1 サード・パーティ製品に関する免責事項
      2. 10.1.2 開発サポート
        1. 10.1.2.1 WEBENCH® ツールによるカスタム設計
    2. 10.2 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    3. 10.3 サポート・リソース
    4. 10.4 商標
    5. 10.5 静電気放電に関する注意事項
    6. 10.6 用語集
  11. 11メカニカル、パッケージ、および注文情報

パッケージ・オプション

デバイスごとのパッケージ図は、PDF版データシートをご参照ください。

メカニカル・データ（パッケージ｜ピン）
  • NDH|5
  • NEB|5
  • KTT|5
サーマルパッド・メカニカル・データ
発注情報

9.1.6 出力電圧リップルと過渡

連続モードで動作するスイッチング電源の出力電圧には、スイッチャ周波数ののこぎり波のリップル電圧が含まれ、のこぎり波のピークにおける短い電圧スパイクも含まれることがあります。

出力リップル電圧は、インダクタののこぎり波リップル電流と、出力コンデンサの ESR の関数です。出力リップル電圧の標準値は、出力電圧の約 0.5%～3% の範囲内です。リップル電圧を低くするには、出力コンデンサの ESR を低くする必要があります。ただし、ESR が非常に低いコンデンサを使用すると、ループの安定性に影響し、発振の問題が起きる可能性があることに注意してください。極めて低い出力リップル電圧 (20mV 未満) が要求される場合は、ポスト・リップル・フィルタをお勧めします (図 9-10 を参照)。必要なインダクタンスは通常 1μH～5μH で、良好な負荷レギュレーションを維持するために DC 抵抗も低いことが要求されます。また、良好な動的負荷応答とリップル低減を確実に実現するため、低 ESR の出力フィルタ・コンデンサも必要です。このコンデンサはレギュレータの帰還ループの外にあるため、ESR を必要なだけ低くすることができます。ポスト・リップル・フィルタありとなしでの標準的な出力リップル電圧を、図 8-9 に示します。

スコープ付きで出力リップルを観察するときは、短い低インダクタンスのスコープ・プローブのグランド接続を使用することが不可欠です。ほとんどのスコープ・プローブ・メーカーは、特殊なプローブ・ターミネータを提供しており、これをレギュレータ基板に、可能なら出力コンデンサにハンダ付けします。これにより、非常に短いスコープ・グランドが得られるため、プローブに通常付属している 3 インチのグランド・リードで発生するような問題が解消され、リップル電圧の波形のよりクリーンかつ正確な画像が得られます。

電圧スパイクは、出力スイッチとダイオードの高速スイッチング動作、出力フィルタ・コンデンサの寄生インダクタンス、および関連する配線によって発生します。これらの電圧スパイクを最小限に抑えるため、出力コンデンサはスイッチング・レギュレータ・アプリケーション用に設計し、リード長は非常に短くする必要があります。配線インダクタンス、浮遊容量、これらの過渡を評価するため使用されるスコープ・プローブは、いずれもこれらのスパイクの振幅に寄与します。

スイッチング・レギュレータが連続モードで動作しているとき、インダクタ電流は (入力電圧に応じて) 三角波からのこぎり波までの波形になります。特定の入力および出力電圧について、このインダクタ電流波形のピーク・ツー・ピーク振幅は一定に保たれます。負荷電流が増加または減少すると、のこぎり波の電流波形全体も上昇および下降します。この電流波形の平均値 (または中心) は、DC 負荷電流と等しくなります。

負荷電流が十分なレベルまで低下すると、のこぎり波の電流波形の底部が 0 に達し、スイッチャは連続モードから不連続モードの動作へとスムーズに切り替わります。ほとんどのスイッチャ設計では (インダクタ値の大きさにかかわらず)、出力の負荷が軽いときは強制的に不連続の動作になります。このモードでの動作はまったく問題ありません。

GUID-53A4E167-76CF-484A-94D1-08B3F50FDB81-low.png図 9-9 ピーク・ツー・ピークのインダクタ・リップル電流と負荷電流との関係

スイッチング・レギュレータの設計では、ピーク・ツー・ピークのインダクタ・リップル電流 (ΔIIND) の値を把握しておくと、他の回路パラメータの数を決定するのに役立ちます。ピーク・インダクタまたはピーク・スイッチ電流、回路が不連続にならない最小負荷電流、出力リップル電圧、出力コンデンサの ESR などのパラメータはすべて、ピーク・ツー・ピーク ΔIIND から計算できます。図 9-5 から 図 9-8 までに示されているインダクタのノモグラフを使用してインダクタ値を選択すると、ピーク・ツー・ピークのインダクタ・リップル電流をすぐに決定できます。さまざまな負荷電流について、予測される (ΔIIND) の範囲を、図 9-9 に示します。図 9-9には、インダクタンス領域内で (指定された負荷電流について)、ピーク・ツー・ピークのインダクタ・リップル電流 (ΔIIND) が下限から上限までどのように変化するかも示されています。上限は高い入力電圧を、下限は低い入力電圧を表します。

これらの曲線は、連続モード動作で、インダクタ選択ガイドを使用してインダクタ値を選択した場合のみ正しい値です。

次の例について考えます。

VOUT = 5V、最大負荷電流 2.5A

VIN = 12V、公称値、10V～16V の範囲で変動

図 9-6 の選択ガイドは、2.5A の負荷電流の垂直線と 12V 入力電圧の水平線が、33μH のインダクタンス領域の上限と下限のほぼ中間で交差することを示しています。33μH のインダクタを使用すると、最大負荷電流に対するパーセンテージであるピーク・ツー・ピークのインダクタ電流 (ΔIIND) を流すことができます。図 9-9 で、2.5A の線をインダクタンス領域の中間近くまでたどり、左側の軸にあるピーク・ツー・ピークのインダクタ・リップル電流 (ΔIIND) を読み取ります (約 620mAp-p)。

入力電圧が 16V に上昇し、インダクタンス領域の上限に近づくと、インダクタのリップル電流が増加します。図 9-9 は、負荷電流が 2.5A なら、ピーク・ツー・ピークのインダクタ・リップル電流 (ΔIIND) は 12VIN で 620mA であり、上限の 740mA (16VIN) から下限の 500mA (10VIN) までの範囲であることを示しています。

ΔIIND 値が判明したら、これらの式を使用してスイッチング・レギュレータ回路に関する追加情報を計算します。

式 1. Peak Inductor or peak switch current =ILOAD+ΔIIND2 = 2.5 A + 0.62 A2 = 2.81 A
式 2. Minimum load current before the circuit becomes discontinuous=∆IIND2 = 0.62 A2 = 0.31 A
式 3. O u t p u t   R i p p l e   V o l t a g e = ∆ I I N D E S R   o f   C O U T = 0.62   A 0.1   Ω = 62   m V p p
式 4. ESR of COUT=Output Ripple Voltage∆IIND=0.062 V0.62 A=0.1 Ω