自動車、産業、コンピューティング、通信アプリケーションでは、高効率で低ノイズ性能を備えた降圧電源レギュレータが必要です。この記事では、超低EMI性能を実現する ADI の3V ～ 42V同期降圧モノリシック レギュレータLT8609Xシリーズについて説明します。
導入
LT8609、LT8609A、LT8609B、およびLT8609Sは、3 V ～ 42 Vの広い入力範囲を備えた同期モノリシック降圧レギュレータです。このデバイス ファミリは、低EMI、高効率、小型ソリューション サイズを必要とするアプリケーション向けに最適化されており、要求の厳しい自動車、産業、コンピューティング、通信アプリケーションに適しています。このシリーズのすべてのレギュレータは、同じ2 A連続、3 A過渡 (<1秒) 負荷電流能力を備えています。それらの特徴は 表1にまとめられています。
LT8609、LT8609A、およびLT8609Sは、バッテリ駆動システムにとって重要な2.5 µAの超低静止電流を特長としています。上部と下部のNチャネルMOSFETを統合したレギュレータは、優れた軽負荷効率を発揮します。LT8609Bはパルス スキップ モードでのみ動作し、他のデバイスよりも静止電流が高く、軽負荷動作時のリップルが低くなります。
これらのデバイスはすべて、自動車機器に対する最も厳格なEMI規格であるCISPR 25クラス5放射EMI規制に合格できます。さらに、LT8609、LT8609A、LT8609Sは、EMIピークを低減する拡散スペクトル周波数動作を特徴としています。LT8609Sは、以下に説明する独自のSilent Switcher® 2テクノロジに基づいて、このファミリの中で最も優れたEMIパフォーマンスを発揮します。
5.5 V ～ 42 V入力、低EMI、高効率5 V、2 A電源
5.5 V ～ 42 V入力から5 V/2 A出力の電源を図1に示します。 このソリューションは、2 MHzのスイッチング周波数を備えた16リードのLT8609Sレギュレータを備えています。完全なソリューションには、インダクタL1といくつかの受動部品を含む、いくつかの部品のみが必要です。図2 は、このソリューションが92.9% のピーク効率を達成できることを示しています。
図1. 超低EMI放出LT8609S 12 Vから5 Vへの同期降圧コンバータ。
図2. LT8609/LT8609A/LT8609Sベースの12 VINから5 VOUTへの降圧コンバータの効率と負荷電流の関係。
軽負荷効率を向上させるバーストモード動作
軽負荷動作および無負荷スタンバイ モードでは、バッテリー駆動のアプリケーションでは高効率と低アイドル電流が重要です。LT8609、LT8609A、およびLT8609Sは、バースト モード® 動作時に2.5 µAの低い静止電流を特長としています。軽負荷および無負荷状態では、スイッチング周波数が徐々に低下し、出力電圧リップルを比較的低く保ちながら電力損失を大幅に削減します。図2 は、軽負荷効率が85% 以上を維持し、最小負荷では電力損失がゼロに近づくことを示しています。
超低EMI放出と改善された熱性能を備えた高スイッチング周波数
EMIコンプライアンスは、自動車システムを含む多くの環境で懸念事項となります。統合されたMOSFET、高度なプロセス技術、最大2.2 MHzの動作により、このファミリのすべてのデバイスは、最も厳しいEMI標準を満たしながら、小型のソリューション サイズを実現できます。EMIピークを低減する拡散スペクトル周波数動作は、LT8609Bを除くすべての製品で利用できます。さらに、LT8609SにはSilent Switcher 2テクノロジーが組み込まれています。Silent Switcher 2デバイスには、ホット ループ キャップとウォーム ループ キャップが統合されており、EMIパフォーマンスがボード レイアウトやボード層の数に影響されなくなります。層の少ないボードを使用すると、EMIと熱性能を犠牲にすることなく製造コストを削減できます。
図2 は、LT8609Sがデバイス ファミリの中で最高のピーク効率と全負荷効率を備えていることを示しています。図3 と 図4 は、2層および4層ボード上の 図1 ソリューションのCISPR 25 EMIおよび熱性能の比較を示しています。
図3. 図1 の回路における2層ボードと4層ボードのCISPR 25放射EMI性能比較。
図4. 図1 の回路における2層ボードと4層ボードの熱性能比較。
結論
LT8609ファミリのデバイスは、統合型パワーMOSFETと内蔵補償回路を備えた使いやすいモノリシック降圧レギュレータです。これらは、広い入力電圧範囲と低いEMIノイズ要件を持つアプリケーション向けに最適化されています。2.5 µAの低い静止電流とバースト モード動作により、優れたバッテリ駆動の降圧コンバータ ソリューションが実現します。200 kHz ～ 2.2 MHzのスイッチング周波数範囲により、ほとんどの低電力からマイクロ電力アプリケーションに適しています。統合されたMOSFETと最大2.2 MHzのスイッチング周波数機能により、ソリューションのサイズが最小限に抑えられます。CISPR 25スキャン結果は、最も厳しいEMI規格に準拠した優れた放射EMIパフォーマンスを示しています。LT8609SのSilent Switcher 2テクノロジーにより、レイアウトやレイヤーの変更によるパフォーマンスの影響を受けなくなり、開発および製造コストが大幅に削減されます。