【技術資料】15mm×15mm×4.32mmのパッケージに収容された完全な20V、20A高性能μModule DC/DCレギュレータ

15mm×15mm×4.32mmのパッケージに収容された 完全な20V、20A高性能µModule DC/DCレギュレータ Sam Young LTM4637は、15mm×15mm×4.32mmの小型LGAパッケージに収容された完全な20A高性能スイッチ・ モード電源です。コントローラ、パワーMOSFET、インダクタ、および補償回路が低背型パッケージ内にす べて集積されているので、PCBの底面での使用が可能です。LTM4637の入力電圧範囲は4.5V～20Vで、 0.6V～1.8Vの出力電圧範囲をサポートしています。動作周波数範囲は440kHz～770kHzで、わずか数個 の外付け部品で最大20Aを供給できます。 汎用性 期および並列化された位相の交互配置が可能 137°Cで内部回路をシャットダウンさせ、温度 LTM4637の特長は、プログラム可能なソフト で、システム内の電圧リップルおよび電流リップ が下がったらコントローラを再起動します。これ スタートによる突入電流の制限、ならびに出力 ルを最小限に抑えることができます。 らの保護機能は、低リスクの設計を確保するの 電圧トラッキングによるシーケンシング要件へ に役立ちます。さらに、一個一個のモジュールで 保護 の対応です。その他に、出力電圧パワーグッド・ 実施される厳しい電気試験および信頼性試験に インジケータ、効率向上を実現するために内部 LTM4637は、過電圧保護、フォールドバック より、LTM4637の信頼性を保証できます。 LDOをバイパスできるようにする外部V ピン 電流保護、および過熱保護機能を備えています。CC を備えており、パルス・スキップ・モードおよび 出力電圧が設定値の10%を超える過電圧状態 最小限の設計労力 軽負荷時の効率を向上するためのBurst Mode が発生した場合、上側のMOSFETは強制的に LTM4637には完全な電源ソリューションが組 動作を選択可能で、さらには内部温度モニタも オフになり、下側のMOSFETは過電圧状態が み込まれているので、高性能の設計回路を構築 内蔵しています。 解消されるまでオンのままです。出力が短絡した する労力はほとんどかかりません。アプリケー 場合、出力電圧が公称出力レベルの50%より ションの設計を完成させるのに必要な外付け部 容易な補償、容易な並列動作 低くなると、最大出力電流は元の値の1/3まで 品はわずか数個なので、回路図とPCBレイアウ LTM4637の固定周波数電流モード制御と内 徐々に低下し、電流が短絡箇所へ急激に流れ込 トが簡略化されます。 部帰還ループ補償により、広範囲の出力コンデ むのを制限します。過熱保護回路は約130°C～ ンサで優れた安定性とトランジェント性能を実 現します。また、LTM4637は差動リモート検出 アンプを内蔵しており、さらには位相同期ルー プと電圧制御発振器による外部クロックへの同 図1．必要な部品がわずか数個の完全な1.8V、20Aレギュレータ 期機能も備えています。これらの機能により、 12V LTM4637はさらに高い負荷電流の要求を満た CIN 22µF す並列接続モジュールに最適です。LTM4637 25V ×2 VIN EXTVCC INTVCC PGOOD の電流モード制御アーキテクチャにより、バラン VOUT 0.1µF COMP VOUT 1.8V スのとれた負荷電流分担が確実になり、効率や 20ATRACK/SS V +OUT_LCL 470µF 100µF 熱に関する利点を最大限に引き出すことができ 2.5V 6.3VRUN LTM4637 DIFF_OUT 82pF X5R ます。差動リモート検出アンプによって、並列接 f V +SET OSNS ×2 続した 124k – LTM4637が負荷の近傍で±1.5%の MODE_PLLIN VOSNS TEMP V 高精度出力電圧を安定化することが可能であ FBSGND GND RFB り、PCBでの IR電圧降下に起因する誤差を補 30.1k 償できます。内蔵の位相同期ループにより、同 30 | 2014年1月： LT Journal of Analog Innovation

設計上のアイデア LTM4637は、少ない実装面積で最高水準の性能が要求されるアプリケーション 向けの完全なPOL電源ソリューションで、設計の労力が最小限で済み、ユーザが 調整可能な機能の汎用性を備えています。電力損失と熱抵抗が小さいので、位相 ごとに最大20Aの負荷電流を可能にする一方で、電流モード制御により、並列に 構成して負荷電流を増やすことができます。 図2．図1の1.8Vレギュレータの効率 図3．図1の解決策での最大負荷条件でのLTM4637の熱走査 95 90 85 80 75 70 65 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 ILOAD (A) TA = 25°C、空気流なし、ヒートシンクなし ILOAD = 20A、VIN = 12V、VOUT = 1.8V たとえば、各設定ピンとグランドの間に1本の µModuleレギュレータの抜群の熱性能を図3 抵抗を接続して出力電圧とスイッチング周波数 に示します。強制空冷なしで20Aという大量の をそれぞれ設定し、その後、入力コンデンサと 負荷電流を供給している場合でも、LTM4637 出力コンデンサを選択して電圧リップルと電流 は0.35in2未満の実装面積から36Wの大出力 リップルの要件を満たせば、基本設計は完了で 電力を容易に実現し、熱負荷が過剰になるリス す。LTM4637は設計の全労力を最小限に抑 クはありません。内部温度をさらに下げるには、 えます。このことは、製品化までの時間が鍵とな パッケージ上面の露出金属にヒートシンクを取 る場合や、電源の設計リソースが限られている り付けた上に、強制空冷状態にします。 場合に重要な要素となります。標準的な12V入 力、1.8V/20A出力のアプリケーション回路とそ まとめ の効率を図1および図2に示します。これらは LTM4637は、少ない実装面積で最高水準の LTM4637を使用した設計が簡単で高性能であ 性能が要求されるアプリケーション向けの完全 るという利点を実証しています。 なPOL電源ソリューションで、設計の労力が最 小限で済み、ユーザが調整可能な機能の汎用 並外れた熱性能 性を備えています。電力損失と熱抵抗が小さい 並外れた熱性能により、電流供給能力が向上し ので、位相ごとに最大20Aの負荷電流を可能に ます。これは全ソリューション・コストの削減と する一方で、電流モード制御により、並列に構成 高電流密度アプリケーションでの信頼性の向上 して負荷電流を増やすことができます。内蔵の につながります。LTM4637は最大20Aを供給 保護機能と出荷前の厳しい電気試験により、信 できる一方で、消費電力と熱抵抗が小さいので 頼できる低リスクのソリューションを保証できま 冷却状態を維持できます。図1の回路構成での す。n 2014年1月： LT Journal of Analog Innovation | 31 EFFICIENCY (%)