MAX17501 60V、500mA、超小型、高効率、同期整流ステップ - Maxim

19-6244; Rev 0; 5/12
EVALUATION KIT AVAILABLE
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
概要
利点および特長
高効率、高電圧、同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
のMAX17501は、4.5V〜60Vの入力電圧範囲で動作し、
広範なアプリケーション向けに設計されています。超広範囲
の入力で動作するため、産業用制御やビルオートメーション
のみでなく、基地局、テレコム、ホームエンターテイメント、
および車載アプリケーションにも最適です。MAX17501
は3.3Vと5Vの出力電圧で、最大500mAの出力電流を供給
します。出力電圧は温度変化に対して±1.6%以内の精度
です。このデバイスは-40℃〜+125℃の工業用温度範囲
で動作し、エクスポーズドパッドを備えた小型、10ピン
(3mm x 2mm) TDFNパッケージで提供されます。
♦♦外付け部品の排除による総コストの削減
このデバイスは、パルス幅変調(PWM)を使用するピーク
電流モード制御を備えています。PWM動作は、すべての動作
条件で一定のスイッチング周波数を確保します。低抵抗、
チップ内蔵、pMOS/nMOSスイッチは、最大負荷時に高効
率を確保するとともに、重大なインダクタンスを最小限に
抑え、ディスクリートのソリューションに比べてレイアウト
作業を大幅に簡素化します。
このデバイスは、600kHzの固定スイッチング周波数を備え
ています。入力突入電流を低減するために、このデバイス
はSS端子とグランド間の外付けコンデンサによる可変電圧
ソフトスタート機能を備えています。また、ユーザーが望む
入力電圧レベルでデバイスをオンにすることができる出力
イネーブル/低電圧ロックアウト端子(EN/UVLO)も備えて
います。オープンドレインのRESET端子は、出力電圧が
正常に安定化されことを示す遅延を備えたパワーグッド信号
をシステムに提供します。このデバイスは、過負荷および
出力短絡状態において消費電力を低減するヒカップモード
電流制限保護をサポートしています。
アプリケーション
ショットキーなしの同期整流動作による高効率とコスト
の削減
内部補償による超小型レイアウト
全セラミックコンデンサ
♦♦DC-DCレギュレータの在庫数削減
広い動作電圧範囲：4.5V〜60V
固定出力：3.3Vおよび5V
全温度範囲で最大500mAを供給
スイッチング周波数：600kHz
♦♦消費電力の低減
ピーク効率：90%以上
シャットダウン電流：1µA (typ)
♦♦過酷な産業用環境での高信頼性の動作
ヒカップモード電流制限およびオートリトライ起動
出力電圧監視内蔵(オープンドレインのRESET端子)
抵抗で設定可能なUVLOスレッショルド
可変ソフトスタートおよびプリバイアスパワーアップ
による安全性の向上
オプションの可変出力およびPFM (お問い合わせに
応じて提供)
-40℃〜+125℃の工業用温度範囲
標準動作回路
VIN
24V ±20%
L1
47µH
C1
1µF
1206
産業用プロセス制御
1
JU1 2
3
HVACおよびビル制御
ホームシアター
車載用
EN/UVLO
R2
866kI
C4
10µF, 6.3V
1206
VOUT
5V, 500mA
PGND
MAX17501F
GND
汎用PoL (Point-of-Load)
基地局、VoIP、テレコム
LX
VIN
R1
3.32MI
VCC
C2
1µF
C3
3300pF
SS
N.C.
FB/VO
RESET
RESET
バッテリ駆動機器
型番はデータシートの最後に記載されています。
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.maxim-ic.com/MAX17501.relatedを参照してください。
�� Maxim Integrated Products 1
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.maxim-ic.com)をご覧ください。
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
Absolute Maximum Ratings
VIN to GND.............................................................-0.3V to +70V
EN/UVLO to GND.......................................... -0.3V to VIN + 0.3V
LX to PGND............................................................-0.3V to +70V
FB, RESET, COMP, SS to GND.................................. -0.3V to 6V
VCC to GND..............................................................-0.3V to +6V
GND to PGND.......................................................-0.3V to +0.3V
LX Total RMS Current......................................................... Q1.6A
Output Short-Circuit Duration.....................................Continuous
Continuous Power Dissipation (TA = +70NC)
10-Pin TDFN (derate 14.9mW/NC above +70NC)
(multilayer board)....................................................1188.7mW
Operating Temperature Range......................... -40NC to +125NC
Junction Temperature......................................................+150NC
Storage Temperature Range............................. -65NC to +160NC
Lead Temperature (soldering, 10s).................................+300NC
Soldering Temperature (reflow).......................................+260NC
Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation 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)
Thermal Resistance
TDFN
Junction-to-Ambient Thermal Resistance (BJA)........67.3NC/W
Junction-to-Case Thermal Resistance (BJC).............18.2NC/W
Note 1: Package thermal resistances were obtained using the method described in JEDEC specification JESD51-7, using a fourlayer board. For detailed information on package thermal considerations, refer to japan.maxim-ic.com/thermal-tutorial.
Electrical Characteristics
(VIN = 24V, VGND = VPGND = 0V, CVIN = CVCC = 1FF, VEN = 1.5V, CSS = 3300pF, VFB = 0.98 x VOUT, LX = unconnected, RESET =
unconnected. TA = TJ = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25NC. All voltages are referenced to GND,
unless otherwise noted.) (Note 2)
PARAMETER
SYMBOL
CONDITIONS
MIN
TYP
MAX
UNITS
60
V
FA
INPUT SUPPLY (VIN)
Input Voltage Range
VIN
IIN-SH
Input Supply Current
4.5
VEN = 0V, shutdown mode
0.9
3.5
VIN = 12V
3.7
5.2
VIN = 24V
5
6.75
IIN-SW
Normal switching
mode, VCOMP = 0.8V
VENR
VEN rising
1.194
1.218
1.236
VENF
VEN falling
1.114
1.135
1.156
V
7
200
nA
4.65
5
5.35
V
40
80
mA
mA
ENABLE/UVLO (EN/UVLO)
EN Threshold
VEN-TRUESD
EN Input Leakage Current
VEN falling, true shutdown
0.75
IEN
LDO
VCC Output Voltage Range
VCC Current Limit
VCC Dropout
VCC UVLO
VCC
6V < VIN < 12V, 0mA < IVCC < 10mA,
12V < VIN < 60V, 0mA < IVCC < 2mA
IVCC-MAX
VCC = 4.3V, VIN = 12V
17
VCC-DO
VIN = 4.5V, IVCC = 5mA
4.1
VCC-UVR
VCC rising
3.85
4
4.15
VCC-UVF
VCC falling
3.55
3.7
3.85
V
V
�� Maxim Integrated Products 2
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)
(VIN = 24V, VGND = VPGND = 0V, CVIN = CVCC = 1FF, VEN = 1.5V, CSS = 3300pF, VFB = 0.98 x VOUT, LX = unconnected, RESET =
unconnected. TA = TJ = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25NC. All voltages are referenced to GND,
unless otherwise noted.) (Note 2)
PARAMETER
SYMBOL
CONDITIONS
MIN
TYP
MAX
UNITS
1
FA
LX
LX Leakage Current
ILX_LKG
VEN = 0V, TA = +25NC,
VLX = (VPGND + 1V) to (VIN - 1V)
SOFT-START (SS)
Switchover to Internal ReferenceVoltage Threshold
Charging Current
863
880
898
mV
4.7
5
5.3
FA
MAX17501E,
VFB = 3.3V
6.8
12
17
FA
MAX17501F,
VFB = 5V
6.8
12
17
FA
MAX17501E only
3.248
3.3
3.352
MAX17501F only
4.922
5
5.08
VSS-TH
ISS
VSS = 0.5V
FEEDBACK (FB)
FB Input Bias Current
IFB
TA = +25NC
OUTPUT VOLTAGE (VOUT)
Output Voltage Range
CURRENT LIMIT
Peak-Current-Limit Threshold
IPEAK-LIMIT
0.585
0.685
0.795
A
Runaway-Current-Limit Threshold
IRUNAWAY-
0.73
0.865
1
A
Valley Current-Limit Threshold
ISINK-LIMIT
0.3
0.35
0.4
A
560
600
640
280
300
320
LIMIT
TIMING
Switching Frequency
fSW
VFB >
VOUT-HICF
VFB <
VOUT-HICF
MAX17501E/F
kHz
Events to Hiccup After Crossing
Runaway-Current Limit
VOUT Undervoltage Trip Level to
Cause Hiccup
1
VOUT-HICF
VSS > 0.95V (soft-start is done)
69.14
HICCUP Timeout
73.14
32,768
Minimum On-Time
Maximum Duty Cycle
LX Dead Time
71.14
tON_MIN
DMAX
VFB = 0.98 x VFBREG
MAX17501E/F
92
%
Cycles
85
120
ns
94
96
%
5
ns
�� Maxim Integrated Products 3
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)
(VIN = 24V, VGND = VPGND = 0V, CVIN = CVCC = 1FF, VEN = 1.5V, CSS = 3300pF, VFB = 0.98 x VOUT, LX = unconnected, RESET =
unconnected. TA = TJ = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25NC. All voltages are referenced to GND,
unless otherwise noted.) (Note 2)
PARAMETER
SYMBOL
CONDITIONS
MIN
TYP
MAX
UNITS
RESET
RESET Output Level Low
IRESET = 1mA
0.02
V
RESET Output Leakage Current
High
VFB = 1.01 x VOUT, TA = +25NC
0.45
FA
VOUT Threshold for RESET
Assertion
VOUT-OKF
VFB falling
90.5
92.5
94.5
%
VOUT Threshold for RESET
Deassertion
VOUT-OKR
VFB rising
93.5
95.5
97.5
%
RESET Deassertion Delay After
FB Reaches 95% Regulation
1024
Cycles
THERMAL SHUTDOWN
Thermal-Shutdown Threshold
Temperature rising
Thermal-Shutdown Hysteresis
165
NC
10
NC
Note 2: All limits are 100% tested at +25NC. Limits over temperature are guaranteed by design.
Note 3: Guaranteed by design, not production tested.
�� Maxim Integrated Products 4
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
標準動作特性
(VIN = 24V, VGND = VPGND = 0V, CVIN = CVCC = 1FF, VEN = 1.5V, CSS = 3300pF, VFB = 0.98 x VOUT, unless otherwise noted.)
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
(MAX17501F)
VIN = 48V
VIN = 36V
VIN = 48V
VIN = 24V
75
VIN = 36V
65
70
VIN = 12V
55
3.290
5.005
5.000
4.995
VIN = 36V
VIN = 12V
1.10
1.05
4.990
1.00
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
-40 -20
EN/UVLO THRESHOLD VOLTAGE
vs. TEMPERATURE
1.21
1.20
RISING THRESHOLD
1.19
1.18
1.17
1.16
FALLING THRESHOLD
1.15
1.14
40
60
-40
-20
0
20
40
60
TEMPERATURE (°C)
80 100 120
4.85
-40 -20
0
20
40
60
80
100 120
TEMPERATURE (°C)
OUTPUT VOLTAGE vs. TEMPERATURE
(MAX17501E)
OUTPUT VOLTAGE vs. TEMPERATURE
(MAX17501F)
3.310
3.305
3.300
NO LOAD
3.295
FULL LOAD
3.290
5.05
5.04
5.03
5.02
NO LOAD
5.01
5.00
4.99
4.98
FULL LOAD
4.97
4.96
4.95
3.280
1.12
4.90
TEMPERATURE (°C)
3.285
1.13
4.95
4.80
80 100 120
3.315
OUTPUT VOLTAGE (V)
1.22
20
3.320
MAX17501 toc07
1.23
0
OUTPUT VOLTAGE (V)
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
LOAD CURRENT (mA)
MAX17501 toc08
0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
LOAD CURRENT (mA)
5.00
0.70
4.985
EN/UVLO THRESHOLD VOLTAGE (V)
0
NO-LOAD SWITCHING CURRENT
vs. TEMPERATURE
MAX17501 toc05
MAX17501 toc04
VIN = 48V
VIN = 24V
VIN = 12V
3.296
SHUTDOWN CURRENT
vs. TEMPERATURE
SHUTDOWN CURRENT (µA)
OUTPUT VOLTAGE (V)
5.010
VIN = 24V
3.298
100 150 200 250 300 350 400 450 500
LOAD CURRENT (mA)
OUTPUT VOLTAGE vs. LOAD CURRENT
(MAX17501F)
5.015
3.300
3.292
65
100 150 200 250 300 350 400 450 500
LOAD CURRENT (mA)
3.302
3.294
VIN = 12V
NO-LOAD SWITCHING CURRENT (mA)
60
3.304
MAX17501 toc06
VIN = 24V
80
VIN = 36V
3.306
MAX17501 toc09
70
85
VIN = 48V
3.308
OUTPUT VOLTAGE (V)
80
75
90
EFFICIENCY (%)
85
3.310
MAX17501 toc02
90
EFFICIENCY (%)
95
MAX17501 toc01
95
OUTPUT VOLTAGE vs. LOAD CURRENT
(MAX17501E)
MAX17501 toc03
EFFICIENCY vs. LOAD CURRENT
(MAX17501E)
-40
-20
0
20
40
60
TEMPERATURE (°C)
80 100 120
-40
-20
0
20
40
60
80 100 120
TEMPERATURE (°C)
�� Maxim Integrated Products 5
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
標準動作特性(続き)
(VIN = 24V, VGND = VPGND = 0V, CVIN = CVCC = 1FF, VEN = 1.5V, CSS = 3300pF, VFB = 0.98 x VOUT, unless otherwise noted.)
RUNAWAY CURRENT LIMIT
vs. TEMPERATURE
0.8
0.7
0.6
0.9
0.8
0.7
0.6
700
MAX17501 toc12
MAX17501 toc11
MAX17501 toc10
0.9
1.0
RUNAWAY CURRENT LIMIT (A)
PEAK CURRENT LIMIT (A)
1.0
SWITCHING FREQUENCY
vs. TEMPERATURE
680
SWITCHING FREQUENCY (kHz)
PEAK CURRENT LIMIT
vs. TEMPERATURE
660
640
620
600
580
560
540
520
0.5
0.5
-40 -20
0
20
40
60
100 120
80
500
-40 -20
0
20
40
60
80
100 120
-40 -20
0
20
40
60
100 120
80
TEMPERATURE (°C)
TEMPERATURE (°C)
TEMPERATURE (°C)
SOFT-START/SHUTDOWN FROM EN/EVLO
(MAX17501E)
SOFT-START/SHUTDOWN FROM EN/EVLO
(MAX17501F)
SOFT-START FROM VIN
(MAX17501E)
MAX17501 toc13
EN/UVLO
2V/div
VOUT
1V/div
IOUT
200mA/div
EN/UVLO
2V/div
VIN
20V/div
VOUT
2V/div
IOUT
200mA/div
IOUT
200mA/div
VOUT
1V/div
RESET
5V/div
RESET
2V/div
MAX17501 toc15
MAX17501 toc14
RESET
2V/div
1ms/div
1ms/div
400µs/div
SOFT-START FROM VIN
(MAX17501F)
SOFT-START WITH 2V PREBIAS
(MAX17501E)
SOFT-START WITH 2.5V PREBIAS
(MAX17501F)
MAX17501 toc16
VIN
20V/div
IOUT
200mA/div
VOUT
2V/div
RESET
5V/div
400µs/div
MAX17501 toc18
MAX17501 toc17
EN/UVLO
2V/div
EN/UVLO
2V/div
VOUT
1V/div
VOUT
1V/div
RESET
2V/div
RESET
5V/div
400µs/div
400µs/div
�� Maxim Integrated Products 6
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
標準動作特性(続き)
(VIN = 24V, VGND = VPGND = 0V, CVIN = CVCC = 1FF, VEN = 1.5V, CSS = 3300pF, VFB = 0.98 x VOUT, unless otherwise noted.)
LOAD TRANSIENT RESPONSE OF
MAX17501E (LOAD CURRENT STEPPED
FROM NO LOAD TO 250mA)
LOAD TRANSIENT RESPONSE OF
MAX17501F (LOAD CURRENT STEPPED
FROM NO LOAD TO 250mA)
LOAD TRANSIENT RESPONSE OF
MAX17501E (LOAD CURRENT STEPPED
FROM 250mA TO 500mA)
MAX17501 toc20
MAX17501 toc21
MAX17501 toc19
VOUT (AC)
100mV/div
VOUT (AC)
50mV/div
VOUT (AC)
50mV/div
IOUT
200mA/div
IOUT
200mA/div
IOUT
100mA/div
20µs/div
20µs/div
20µs/div
LOAD TRANSIENT RESPONSE OF
MAX17501F (LOAD CURRENT STEPPED
FROM 250mA TO 500mA)
SWITCHING WAVEFORMS OF
MAX17501F AT 500mA LOAD
OUTPUT OVERLOAD PROTECTION OF
MAX17501F
MAX17501 toc23
MAX17501 toc22
MAX17501 toc24
VOUT (AC)
50mV/div
VOUT (AC)
100mV/div
VOUT
2V/div
ILX
500mA/div
IOUT
200mA/div
LX
10V/div
2µs/div
20µs/div
BODEPLOT OF MAX17501E
AT 500mA LOAD
MAX17501 toc25
BW = 62kHz
PM = 59°
4 5 6 7 8 91
IOUT
200mA/div
20ms/div
BODEPLOT OF MAX17501F
AT 500mA LOAD
MAX17501 toc26
BW = 35kHz
PM = 73°
2
3 4 5 6 7 891
2
4 5 6 7 8 91
2
3 4 5 6 7 891
2
�� Maxim Integrated Products 7
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
ピン配置
TOP VIEW
MAX17501
10
LX
2
9
GND
EN/UVLO
3
8
RESET
VCC
4
7
N.C.
FB
5
6
SS
PGND
1
VIN
+
EP*
TDFN
(3mm x 2mm)
*EP = EXPOSED PAD, CONNECTED TO GND
端子説明
端子
名称
機能
1
PGND
2
VIN
3
EN/UVLO
4
VCC
5
FB
フィードバック入力。FBを出力に直接接続してください。
6
SS
ソフトスタート入力。SSとGNDの間にコンデンサを接続してソフトスタート時間を設定してください。
7
N.C.
8
RESET
9
GND
10
LX
スイッチング端子。LXをインダクタのスイッチング側に接続してください。デバイスがシャットダウン
モードのとき、LXはハイインピーダンスです。
—
EP
エクスポーズドパッド。ICのGND端子に接続してください。放熱能力を向上させるために、ICの下の
大面積の銅プレーンに接続してください。
電源グランド。PGNDを外部で電源グランドプレーンに接続してください。VCCのバイパスコンデンサ
のグランドリターン経路の位置でGNDとPGNDを相互に接続してください。
電源入力。入力電源電圧の範囲は4.5V〜60Vです。
イネーブル/低電圧ロックアウト入力。出力電圧をイネーブルするには、EN/UVLOをハイに駆動してく
ださい。デバイスをオンにする入力電圧(低電圧スレッショルド)を設定するには、VINとGNDの間に接続
した抵抗分圧器のセンターに接続してください。常時オンの場合はVINにプルアップしてください。
5V LDO出力。1µFのセラミックコンデンサでVCCをGNDに接続してください。
接続なし。未接続のままにしてください。
オープンドレインのRESET出力。RESET出力は、FBが設定値の92.5%を下回った場合にローに駆動
されます。RESETは、FBが設定値の95.5%を上回ってから1024クロックサイクル後にハイになり
ます。
アナロググランド
�� Maxim Integrated Products 8
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
ブロック図
VCC
PGND
N DRIVER
5µA
SS
LX
MAX17501
HICCUP
SS
P DRIVER
VIN
CURRENT
SENSE
VCC
PWM
COMPARATOR
LDO
CLK
PWM
LOGIC
OSC
COMP
HICCUP
SLOPE COMPENSATION
START
EN/UVLO
RESET
LOGIC
SS
900mV
RESET
COMP
REFERENCE
SWITCHOVER
LOGIC
GM
FB
INTERNAL COMPENSATION
GND
�� Maxim Integrated Products 9
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
詳細
ステップダウンレギュレータのMAX17501は4.5V〜60V
で動作し、最大500mAの負荷電流を供給します。負荷、
ライン、および温度範囲に対する出力電圧レギュレーション
精度は±1.6%以内です。
このデバイスは、ピーク電流モード制御方式を使用してい
ます。同期整流が採用されています。内蔵のトランスコン
ダクタンスエラーアンプは、積分された誤差電圧を生成し
ます。誤差電圧によって、PWMコンパレータ、ハイサイド
電流検出アンプ、およびスロープ補償生成器を使用して
デューティサイクルが設定されます。クロックの個々の立上
りエッジでハイサイドのpチャネルMOSFETがオンに
なり、適切なデューティサイクルまたは最大デューティサイ
クルに到達するか、またはピーク電流制限が検出されるま
でオンのままになります。
ハイサイドMOSFETのオン時間の間は、インダクタ電流が
漸増します。スイッチングサイクルの後半はハイサイド
MOSFETがオフになり、ローサイドのnチャネルMOSFETが
オンになります。インダクタ電流の漸減とともにインダクタ
は蓄積されたエネルギーを解放して、出力に電流を供給し
ます(内蔵の低RDSON pMOS/nMOSスイッチは、最大負
荷時に高効率を確保します)。
サイドスイッチ電流が800mA (typ)の内部制限を超えるた
びに、サイクル単位のピーク電流制限がハイサイド
MOSFETをオフにします。ハイサイドスイッチ電流の
900mA (typ)のランナウェイ電流制限は、ステップダウン
コンバータのオンの期間に増大するインダクタ電流の
回復に利用可能な出力電圧が不足している場合に高入力
電圧/短絡の条件下でデバイスを保護します。1回のランナ
ウェイ電流制限の発生によってヒカップモードがトリガさ
れます。さらに、フォールト状態が原因で、ソフトスタート
完了後の任意の時点で出力電圧が公称値の71.1% (typ)
に低下した場合、ヒカップモードがトリガされます。ヒカッ
プモードでは、32,768クロックサイクルのヒカップタイ
ムアウト時間にわたりスイッチングを停止することによっ
てコンバータが保護されます。ヒカップタイムアウト時間の
経過後、ソフトスタートが再試行されます。
RESET出力
このデバイスは、イネーブル/低電圧ロックアウト(EN/
UVLO)、可変ソフトスタート時間(SS)、およびオープンド
レインのリセット出力(RESET)機能も内蔵しています。
このデバイスは、出力電圧を監視するRESETコンパレータ
を内蔵しています。RESET出力はオープンドレインのため、
外付けのプルアップ抵抗が必要です。RESETはローの状態
で2mAの電流をシンク可能です。RESETは、レギュレータ
出力が設計上の公称レギュレーション電圧の95.5%を
上回ってから1024スイッチングサイクル後にハイ(ハイ
インピーダンス)になります。RESETは、レギュレータ出力
電圧が公称レギュレーション電圧の92.5%を下回った
場合にローになります。サーマルシャットダウン中は、
RESETはローになります。
リニアレギュレータ(VCC)
プリバイアス出力
内蔵リニアレギュレータ(VCC)は公称5Vの電源を提供して、
内部ブロックおよびローサイドMOSFETドライバへの給電
を行います。VCCリニアレギュレータの出力を1µFのセラ
ミックコンデンサでGNDに接続してください。このデバイス
は、VCCが3.7V (typ)を下回った場合に内蔵リニアレギュ
レータをディセーブルする低電圧ロックアウト回路を採用
しています。300mVのUVLOヒステリシスによって、
パワー
アップ/パワーダウン時のチャタリングが防止されます。
内蔵V CCリニアレギュレータは、デバイスの電源および
ローサイドゲートドライバへの給電用に最大40mA (typ)を
ソース可能です。
デバイスがプリバイアス出力に対して起動する場合、コン
バータが出力から電流をシンクしないように、ハイサイドと
ローサイドの両方のスイッチがオフになります。ハイサイド
とローサイドのスイッチはPWMコンパレータが最初の
PWMパルスを発行するまでスタートせず、その時点でハイ
サイドスイッチからスイッチングが開始されます。その後、
出力電圧が内部リファレンスに沿って目標値までスムーズ
に漸増します。
スイッチング周波数
このデバイスのスイッチング周波数は固定の600kHzです。
デバイスの動作が可能な最小デューティ比は7.7%です。
過電流保護/ヒカップモード
このデバイスは、過負荷および出力短絡状態においてデバ
イスを保護する堅牢な過電流保護方式を備えています。ハイ
熱過負荷保護
熱過負荷保護は、デバイス内の総消費電力を制限します。
デバイスの接合部温度が+165℃を超えた時点で、内部の
温度センサーがデバイスをシャットダウンして、デバイス
の温度を低下させます。接合部温度が10℃低下すると、
温度センサーはデバイスを再びオンにします。サーマル
シャットダウン中に、ソフトスタートがリセットされます。
通常動作時の不要な熱過負荷保護のトリガを防止するた
めに、総消費電力を慎重に評価してください(｢消費電力｣
の項を参照)。
�� Maxim Integrated Products 10
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
アプリケーション情報
入力コンデンサの選択
バックコンバータの不連続な入力電流波形によって、入力
コンデンサに大きいリップル電流が発生します。容量の
要件は、スイッチング周波数、ピークインダクタ電流、およ
びソースに反射される許容可能なピークトゥピーク電圧
リップルによって決まります。このデバイスはスイッチング
周波数が高いため、より小さい値の入力コンデンサを使用
することができます。産業アプリケーションでは、温度
安定性の高いX7Rのコンデンサが推奨されます。入力コン
デンサには最小値として1µFを使用してください。これより
高い値は、入力DCバスのリップルをさらに低減するため
に役立ちます。ソースがデバイスの入力から遠い位置にあ
るアプリケーションの場合は、長い入力電源経路および
入力セラミックコンデンサによる発振の可能性がある
ため、1µFのセラミックコンデンサと並列に電解コンデンサ
を追加して必要なダンピングを提供してください。
インダクタの選択
このデバイスによる動作のためには、
インダクタンス値(L)、
インダクタ飽和電流(ISAT)、およびDC抵抗(RDCR)の、3つ
の主要なインダクタのパラメータを指定する必要があり
ます。インダクタンス値を決定するためには、インダクタ
のピークトゥピークリップル電流とDC平均電流の比率
(LIR)を選択してください。LIRの値が大きすぎる場合、
RMS電流が大きくなるため、インダクタのI2R損失が増大
します。LIR値が小さすぎる場合、インダクタンス値が高く
なり、したがってインダクタのDC抵抗も大きくなり、その
ためインダクタのI2R損失も増大します。サイズと損失の間
の適切な妥協点として、ピークトゥピークリップル電流と
平均電流の比率が30%の場合(LIR = 0.3)があります。ス
イッチング周波数、入力電圧、出力電圧、および選択した
LIRによって、次式のようにインダクタ値が決定されます。
L=
VOUT × (VIN - VOUT )
VIN × fSW × IOUT × LIR
ここで、VIN、VOUT、およびIOUTは公称値です。MAX17501E/
MAX17501Fの場合、スイッチング周波数は600kHz
です。許容可能な大きさで可能な限りDC抵抗値が小さい、
計算結果の値に最も近い低損失のインダクタを選択し
てください。
飽和が発生する可能性を確実にピーク電流制限値(この
デバイスの場合はIPEAK-LIMIT (typ) = 0.8A)より上のみと
するために、インダクタの飽和電流定格(ISAT)は十分に高い
値にする必要があります。さまざまなメーカーからこの要件
に適合する多様なインダクタが提供されています(たと
えば、Coilcraft LPS6235シリーズのインダクタなど)。
表1を参照して、MAX17501E/MAX17501Fに基づく5V
および3.3V固定出力電圧のアプリケーション用のインダクタ
を選択してください。
出力コンデンサの選択
産業アプリケーションでは、温度変化に対する安定性から
X7Rセラミック出力コンデンサが広く使用されます。出力
コンデンサは、出力電圧偏差が出力電圧変化の3%に抑え
られるように、通常はアプリケーションの最大出力電流の
50%のステップ負荷をサポートする大きさに設定されます。
出力容量は次のように計算することができます。
C OUT=
1 I STEP × t RESPONSE
×
∆VOUT
2
t RESPONSE ≅ (
0.33
fC
+
1
fSW
)
ここで、ISTEPは負荷電流ステップ、tRESPONSEはコントローラ
の応答時間、ΔVOUTは許容可能な出力電圧偏差、fCは目標
のクローズドループクロスオーバー周波数、fSWはスイッ
チング周波数です。fCは一般的にfSWの1/8〜1/10になる
ように選択されます。
表2を使用して、MAX17501E/MAX17501Fに基づく5V
および3.3V固定出力電圧のアプリケーション用の出力
コンデンサを選択してください。
表1. インダクタの選択
VOUT (V)
IOUT (max) (mA)
L (µH)
MINIMUM ISAT (mA)
SUGGESTED PART
5
500
47
800
Coilcraft LPS6235-473ML_
3.3
500
33
800
Coilcraft LPS6235-333ML_
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60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
表2. 出力コンデンサの選択
VOUT (V)
IOUT (max) (mA)
TYPE
VOLTAGE RATING (V)
SUGGESTED PART
5
500
10FF/1206/X7R
6.3
Murata GRM31CR70J106KA01L
3.3
500
10FF/1206/X7R
6.3
Murata GRM31CR70J106KA01L
ソフトスタートコンデンサの選択
消費電力
このデバイスは、同期整流ステップダウンコンバータ用の
可変ソフトスタート動作を実装しています。SS端子とGND
の間に接続するコンデンサによって、ソフトスタート時間
を設定します。
電源の仕様で規定された動作条件下で、デバイスの接合
部温度が確実に+125℃を超えないようにしてください。
ソフトスタート時間(tSS)とSSに接続するコンデンサ(CSS)
の関係は、次式によって示されます。
C=
SS 5.55 × t SS
ここで、t SS の単位はmsで、C SS の単位はnFです。たと
えば、ソフトスタート時間を1.8msとするには、10nFの
コンデンサをSS端子とGNDの間に接続してください。
入力低電圧ロックアウトレベルの設定
このデバイスは、可変の入力低電圧ロックアウトレベルを
備えています。デバイスをオンにする電圧は、VINとGND
の間に接続した抵抗分圧器で設定します(図1を参照)。抵抗
分圧器のセンターノードをEN/UVLOに接続してください。
R1に3.3MΩを選択し、
R2を次のように計算してください。
R2 =
特定の動作条件において、デバイスの温度上昇につなが
る電力損失は次のように概算されます。
(
ここで、POUTは出力パワー、Eはデバイスの効率、RDCR
は出力インダクタのDC抵抗値です(標準的な動作条件での
効率の詳細については、｢標準動作特性｣を参照)。
デバイスの10ピンTDFN-EPパッケージで消費可能な最大
電力は、+70℃の温度で1188.7mWです。温度が+70℃
を上回るのにともなって、14.9mW/℃の割合で消費電力
能力をディレーティングしてください。多層基板の場合、
パッケージの熱性能の測定基準は以下に示すとおりです。
R1× 1.218
BJA = 67.3NC/W
(VINU -1.218)
BJC = 18.2NC/W
ここで、VINUはデバイスをオンにする電圧です。
VIN
R1
EN/UVLO
R2
GND
)

 1 
PLOSS = POUT ×  -1  - IOUT 2 × RDCR


 η 

POUT = VOUT × IOUT
デバイスの接合部温度は、任意の最大周囲温度(TA_MAX)
について次式から概算することができます。
TJ_MAX = T A_MAX + (θ JA × PLOSS )
適切なヒートシンクの使用によってデバイスのエクスポー
ズドパッドが確実に所定の温度(T EP_MAX)に維持される
熱管理システムを備えたアプリケーションの場合は、任意
の最大周囲温度でのデバイスの接合部温度を次式から概算
することができます。
TJ_MAX = TEP_MAX + (θ JC × PLOSS )
図1. 可変EN/UVLOネットワーク
�� Maxim Integrated Products 12
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
PCBレイアウトのガイドライン
パルス電流を搬送するすべての接続は、非常に短く、でき
る限り太くする必要があります。電流が高di/dtのため、
これらの接続のインダクタンスは絶対的な最小限に維持
する必要があります。電流を搬送するループのインダク
タンスはそのループに囲まれる面積に比例するため、ループ
の面積を非常に小さくした場合インダクタンスが減少し
ます。さらに、電流ループ領域を小さくすることで放射EMI
が低減されます。
セラミック入力フィルタコンデンサは、デバイスのVIN端子
の近くに配置してください。これにより、可能な限り多くの
トレースのインダクタンス効果を除去することができ、より
クリーンな電源電圧がデバイスに提供されます。トレース
のインピーダンスの影響を低減するために、VCC 端子の
バイパスコンデンサも端子の近くに配置してください。
フィードバックトレースはインダクタからできる限り遠ざけ
て配線してください。
デバイスの周囲の回路を配線するときには、アナログ小
信号グランドとスイッチング電流用の電源グランドを分離
する必要があります。これらは、スイッチング動作が最小
となる位置(通常はVCCのバイパスコンデンサのリターン
端子)で相互に接続してください。これはアナロググランド
を低ノイズに維持する上で役立ちます。グランドプレーン
はできる限り連続した、切れ目のない状態を維持してくだ
さい。大スイッチング電流を搬送するトレースを、グラン
ドプレーンの切れ目の上にじかに配置しないでください。
PCBレイアウトは、設計の熱性能にも影響します。効率的
な放熱のために、デバイスのエクスポーズドパッドの下で
複数のサーマルビアを大面積のグランドプレーンに接続し
てください。複数のビアを並列に使用することで、単一の
ビアよりもローインピーダンスになります。
初回での成功を保証するレイアウト例については、japan.
maxim-ic.comで提供されているMAX17501の評価キット
のレイアウトを参照してください。
�� Maxim Integrated Products 13
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
標準アプリケーション回路
VIN
24V ±20%
L1
47µH
LX
VIN
C1
1µF
1206
C4
10µF, 6.3V
1206
R1
3.32MI
1
JU1 2
3
PGND
EN/UVLO
R2
866kI
VOUT
5V, 500mA
MAX17501F
GND
VCC
C2
1µF
FB
SS
C3
3300pF
N.C.
RESET
RESET
図2. MAX17501Fのアプリケーション回路(出力5V、最大負荷電流500mA、スイッチング周波数600kHz)
VIN
24V ±20%
L1
33µH
LX
VIN
C1
1µF
1206
1
JU1 2
3
C4
10µF, 6.3V
1206
R1
3.32MI
EN/UVLO
R2
866kI
VOUT
3.3V, 500mA
PGND
MAX17501E
GND
VCC
C2
1µF
C3
3300pF
SS
N.C.
FB
RESET
RESET
図3. MAX17501Eのアプリケーション回路(出力3.3V、最大負荷電流500mA、スイッチング周波数600kHz)
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MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
同期整流ステップダウンDC-DCコンバータ
型番/選択ガイド
PART
PIN-PACKAGE
OUTPUT
VOLTAGE
SWITCHING
FREQUENCY
PEAK-CURRENT-MODE
CONTROL SCHEME
OUTPUT
CURRENT
MAX17501EATB+
10 TDFN-EP*
3.3V
600kHz
Forced PWM
500mA
MAX17501FATB+
10 TDFN-EP*
5V
600kHz
Forced PWM
500mA
注：すべてのデバイスは-40℃〜+125℃の動作温度範囲での動作が保証されています。可変出力およびPFMをサポートするバージョン
もオプションとして提供可能です。詳細についてはお問い合わせください。
+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
パッケージ
PROCESS: BiCMOS
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.maxim-ic.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。
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.
10 TDFN-EP
T1032N+1
21-0429
90-0082
�� Maxim Integrated Products 15
MAX17501
60V、500mA、超小型、高効率、
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0
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初版
改訂ページ
—
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Maximは完全にMaxim製品に組込まれた回路以外の回路の使用について一切責任を負いかねます。回路特許ライセンスは明言されていません。Maximは随時
予告なく回路及び仕様を変更する権利を留保します。｢Electrical Characteristics (電気的特性)｣の表に示すパラメータ値(min、maxの各制限値)は、このデータ
シートの他の場所で引用している値より優先されます。
Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 408-737-7600
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16
MaximはMaxim Integrated Products, Inc.の登録商標です。

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