JAJSOF4 May   2022 LM5143A-Q1

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 デバイス比較表
  7. 7 ピン構成と機能
    1. 7.1 ウェッタブル・フランク
  8. 8 仕様
    1. 8.1 絶対最大定格
    2. 8.2 ESD 定格
    3. 8.3 推奨動作条件
    4. 8.4 熱に関する情報
    5. 8.5 電気的特性
    6. 8.6 スイッチング特性
    7. 8.7 代表的特性
  9. 9 詳細説明
    1. 9.1 概要
    2. 9.2 機能ブロック図
    3. 9.3 機能説明
      1. 9.3.1  入力電圧範囲 (VIN)
      2. 9.3.2  高電圧バイアス電源レギュレータ (VCC、VCCX、VDDA)
      3. 9.3.3  イネーブル (EN1、EN2)
      4. 9.3.4  パワー・グッド・モニタ (PG1、PG2)
      5. 9.3.5  スイッチング周波数 (RT)
      6. 9.3.6  クロック同期 (DEMB)
      7. 9.3.7  同期出力 (SYNCOUT)
      8. 9.3.8  スペクトラム拡散周波数変調 (DITH)
      9. 9.3.9  設定可能なソフトスタート (SS1、SS2)
      10. 9.3.10 出力電圧の設定ポイント (FB1、FB2)
      11. 9.3.11 最小制御可能オン時間
      12. 9.3.12 エラー・アンプと PWM コンパレータ (FB1、FB2、COMP1、COMP2)
      13. 9.3.13 スロープ補償
      14. 9.3.14 インダクタ電流センス (CS1、VOUT1、CS2、VOUT2)
        1. 9.3.14.1 シャント電流センシング
        2. 9.3.14.2 インダクタ DCR 電流センシング
      15. 9.3.15 ヒカップ・モード電流制限 (RES)
      16. 9.3.16 ハイサイドおよびローサイドのゲート・ドライバ (HO1、HO2、LO1、LO2、HOL1、HOL2、LOL1、LOL2)
      17. 9.3.17 出力構成 (MODE、FB2)
        1. 9.3.17.1 独立したデュアル出力動作
        2. 9.3.17.2 単一出力インターリーブ動作
        3. 9.3.17.3 単一出力多相動作
    4. 9.4 デバイスの機能モード
      1. 9.4.1 スタンバイ・モード
      2. 9.4.2 ダイオード・エミュレーション・モード
      3. 9.4.3 サーマル・シャットダウン
  10. 10アプリケーションと実装
    1. 10.1 アプリケーション情報
      1. 10.1.1 パワートレイン・コンポーネント
        1. 10.1.1.1 降圧インダクタ
        2. 10.1.1.2 出力コンデンサ
        3. 10.1.1.3 入力コンデンサ
        4. 10.1.1.4 パワー MOSFET
        5. 10.1.1.5 EMI フィルタ
      2. 10.1.2 エラー・アンプと補償
    2. 10.2 代表的なアプリケーション
      1. 10.2.1 設計 1 車載用アプリケーション向け 5V および 3.3V デュアル出力降圧レギュレータ
        1. 10.2.1.1 設計要件
        2. 10.2.1.2 詳細な設計手順
          1. 10.2.1.2.1 WEBENCH® ツールによるカスタム設計
          2. 10.2.1.2.2 Excel クイックスタート・ツールによるカスタム設計
          3. 10.2.1.2.3 インダクタの計算
          4. 10.2.1.2.4 電流検出抵抗
          5. 10.2.1.2.5 出力コンデンサ
          6. 10.2.1.2.6 入力コンデンサ
          7. 10.2.1.2.7 補償部品
        3. 10.2.1.3 アプリケーション曲線
      2. 10.2.2 設計 2 - 車載用 ADAS アプリケーション向け 2 相、15A、2.1MHz 単一出力降圧レギュレータ
        1. 10.2.2.1 設計要件
        2. 10.2.2.2 詳細な設計手順
        3. 10.2.2.3 アプリケーション曲線
      3. 10.2.3 設計 3 - 高電圧車載用バッテリ・アプリケーション向けの 2 相、50A、300kHz、単一出力降圧レギュレータ
        1. 10.2.3.1 設計要件
        2. 10.2.3.2 詳細な設計手順
        3. 10.2.3.3 アプリケーション曲線
  11. 11電源に関する推奨事項
  12. 12レイアウト
    1. 12.1 レイアウトのガイドライン
      1. 12.1.1 出力段レイアウト
      2. 12.1.2 ゲート・ドライブ・レイアウト
      3. 12.1.3 PWM コントローラのレイアウト
      4. 12.1.4 熱設計およびレイアウト
      5. 12.1.5 グランド・プレーン設計
    2. 12.2 レイアウト例
  13. 13デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 13.1 デバイスのサポート
      1. 13.1.1 サード・パーティ製品に関する免責事項
      2. 13.1.2 開発サポート
        1. 13.1.2.1 WEBENCH® ツールによるカスタム設計
    2. 13.2 ドキュメントのサポート
      1. 13.2.1 関連資料
        1. 13.2.1.1 PCB レイアウトについてのリソース
        2. 13.2.1.2 熱設計についてのリソース
    3. 13.3 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    4. 13.4 サポート・リソース
    5. 13.5 商標
    6. 13.6 静電気放電に関する注意事項
    7. 13.7 用語集
  14. 14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

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

10.1.1.5 EMI フィルタ

Equation22 に示されているように、スイッチング・レギュレータは最小入力電圧において最小となる負の入力インピーダンスを示します。

Equation22. GUID-0BDBFA34-CE7F-4BD9-937A-B703463A0B64-low.gif

LC フィルタの減衰不足は、フィルタの共振周波数に対して出力インピーダンスが高いことを示しています。安定性のため、フィルタの出力インピーダンスはコンバータの入力インピーダンスの絶対値よりも小さくする必要があります。

GUID-5F538552-03BD-4A8C-A931-704D5A9DAC38-low.gif図 10-2 π 段 EMI フィルタ付き降圧レギュレータ

図 10-2 のフィルタ回路図を参照すると、EMI フィルタ設計の手順は以下のとおりです。

  • EMI フィルタに対して、スイッチング周波数で要求される減衰を計算します。ここで、CIN はスイッチング・コンバータの入力における既存の容量を表しています。
  • 通常、入力フィルタ・インダクタンス LIN は 1μH～10μH の間で選択されますが、大電流設計での損失を低減するために、さらに小さい値にすることも可能です。
  • 入力フィルタ容量 CF を計算します。
  • ダンピング容量 CD とダンピング抵抗 RD を計算します。

入力電流波形のフーリエ級数から最初に高調波電流を計算し、その値に入力インピーダンス (インピーダンスは既存の入力コンデンサ CIN で定義) を乗算することにより、Equation23 に示す必要な減衰を求める式が得られます。

Equation23. GUID-7F57066D-444A-4BEE-9F39-AF4AE99750CF-low.gif

ここで

  • VMAX は、適用可能な伝導 EMI 仕様に許容される dBμV ノイズ・レベルです (CISPR 25 クラス 5 など)。
  • CIN は、降圧レギュレータの既存の入力容量です。
  • DMAX は、最大デューティ・サイクルです。
  • IPEAK は、ピーク・インダクタ電流です。

フィルタ設計の目的のため、入力時の電流を方形波でモデリングすることができます。Equation24 から EMI フィルタ容量 CF を決定します。

Equation24. GUID-9A4FEFC4-8A5D-4FEE-B084-13C68C4482AB-low.gif

スイッチング・レギュレータに入力フィルタを追加すると、制御から出力への伝達関数が変更されます。フィルタの出力インピーダンスは、入力フィルタが降圧コンバータのループ・ゲインに大きな影響を与えないように、十分小さくする必要があります。インピーダンスは、フィルタの共振周波数でピークになります。フィルタの共振周波数を計算するには、Equation25 を使用します。

Equation25. GUID-9147F474-0D42-4BA7-8C46-9C38F8144948-low.gif

RD の目的は、フィルタの共振周波数におけるピーク出力インピーダンスを低減することです。コンデンサ CD は、入力電圧の DC 成分をブロックして、RD での過剰な電力消費を防止します。コンデンサ CD は、入力コンデンサ CIN より大きな容量で、共振周波数において RD よりも低インピーダンスの必要があります。この動作により、CIN がメイン・フィルタのカットオフ周波数に干渉することを防ぎます。共振周波数におけるフィルタの出力インピーダンスが高い場合は、ダンピングを追加する必要があります (LIN と CIN で形成されるフィルタの Q 値が大きすぎる場合)。Equation26 に示されている値でのダンピングには、電解コンデンサ CD を使用することができます。

Equation26. GUID-B35BDE6E-18A5-42F8-A5DD-B50BE361C32E-low.gif

Equation27 を使用して、ダンピング抵抗 RD を選択します。

Equation27. GUID-F53C67C3-1E14-4712-8816-A2619F652302-low.gif