DC/DCコンバータXC9235/XC9236/XC9237の実例に学ぶ低リップル設計(1/5)

リニアレギュレータかDC/DCコンバータか

機器の電源構成を検討する際、リニアレギュレータを使用するかDC/DCコンバータにするかを悩む事があります。LSIの動作電圧が低下し、1.8Vや1.2V動作となると、5Vラインやリチウムイオン電池からの駆動にリニアレギュレータを使用すると大きな熱損失が生じ、電力を効率よく有効に使用することが出来ません。 こういった場合には降圧DC/DCコンバータを使用すると、高効率に電圧を変換できることは良く知られています。 ただ、DC/DCコンバータを使用すると、「ノイズが発生する」や「外付け部品が多くコストアップにつながる」や「定数のセッティングが面倒くさい」と言った「使用する事」に対する障壁が一気に増してきます。

トレックスのDC/DCコンバータXC9235/XC9236/XC9237の動作説明を通して、DC/DCコンバータの基本的な特徴、動作を理解していきます。なお、XC9235/XC9236/XC9237シリーズは、外付け部品が少なく定数の調整が必要のないオールインワンタイプのDC/DCコンバータで、低ノイズと電力変換効率の向上の両立が図れていることが特長で、無線機器などへの応用可能なICです。

降圧DC/DCコンバータ XC9235/XC9236/XC9237の特徴

外付け部品が少ない最近の降圧DC/DCコンバータには、コイルとコンデンサを追加するだけで簡単に動作する製品が多く出ています。 LDOレギュレータと比べても小型のコイルを一点追加するだけの部品構成で、簡単に高効率電源が手に入ります。

XC9235/XC9236/XC9237シリーズ

XC9235/XC9236/XC9237シリーズは、出力電流ドライバ用PチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETを内蔵した降圧同期整流型DC/DCコンバータです。 安定動作に必要な回路定数はIC内部で決定されており、外付け部品はカタログに記載された入力および出力のコンデンサとコイルだけで動作する、オールインワンのDC/DCコンバータです。 出力電流は600mAまで供給することができます。(図1参照)

(図1)XC9235/XC9236/XC9237シリーズ標準回路

このICは、型番により制御方式が異なっており、XC9235がPWM動作、XC9236がPWM/PFM自動切換え動作、XC9237がPWM/PFM自動切換え動作に加えマニュアル信号でPWM動作に固定する機能を備えた製品になっています。スイッチング周波数は1.2MHzと3MHzが用意されており、電力変換効率を重視するならば1.2MHzを、小型化を優先するならばコイルのサイズをより小さく出来る3MHzを必要に応じて選択することができるようになっています。また、用途に応じた豊富な機能や特性のオプションも用意されています。
高速ソフトスタートとCLディスチャージ機能は、オン・オフ時の立ち上げと立ち下げをスピーディーに行う事ができ、セットの電源シーケンスの組み立てに便利です。

(表1)XC9235/XC9236/XC9237のオプション表
出力電圧設定 タイプ 動作電圧範囲 内容
固定出力電圧
(VOUT品)
A 2V~6V CL高速ディスチャージ無
B CL高速ディスチャージ付、高速ソフトスタート
C CL高速ディスチャージ付
E 1.8V~6V CL高速ディスチャージ付
G CL高速ディスチャージ付、高速ソフトスタート
出力電圧外部設定
(FB品)
D CL高速ディスチャージ付
F CL高速ディスチャージ付、高速ソフトスタート

パッケージは、SOT-25とUSP-6C(2.0mm×1.8mm h=0.6mmMAX)、USP6EL(2.0mm×1.8mm=0.4mmMAX)、WLP-5-03(1.26mm×1.06mm t=0.4mm)で提供されています。

(写真1)パッケージ写真

SOT-25

WLP-5-03

USP-6EL

USP-6C

(写真2)実装基板写真

(図2)XC9235/XC9236/XC9237の内部ブロック図

内部回路は、基準電圧、エラーアンプ、オシレータ、ランプ波形、PWMコンパレータ、UVLO、電流制限回路等で構成され、出力電圧固定タイプは、レーザートリミングにより内部抵抗R1/R2の抵抗比が調整固定されています。 動作電圧範囲は、1.8Vから6Vです。 また、アンプの位相補償や発振周波数、ソフトスタート時間などは内部で調整されており、完全無調整で使用することができます。

この記事で紹介した製品

XC9235

ドライバトランジスタ内蔵 同期整流 降圧DC/DCコンバータ PWM固定制御 600mAに最大出力アップ

ドライバトランジスタ内蔵 同期整流 降圧DC/DCコンバータ PWM固定制御 600mAに最大出力アップ

XC9236

ドライバトランジスタ内蔵 同期整流 降圧DC/DCコンバータ PWM/PFM自動切替 600mAに最大出力アップ

ドライバトランジスタ内蔵 同期整流 降圧DC/DCコンバータ PWM/PFM自動切替 600mAに最大出力アップ

XC9237

ドライバトランジスタ内蔵 同期整流 降圧DC/DCコンバータ PWM/PFM外部切替 600mAに最大出力アップ

ドライバトランジスタ内蔵 同期整流 降圧DC/DCコンバータ PWM/PFM外部切替 600mAに最大出力アップ

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