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リコー電子デバイス株式会社

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よくあるご質問-FAQ-

電源IC「LDOレギュレータ (リニアレギュレータ)」に関するよくある質問に回答します。


Q. データシートの電気的特性表の条件とは異なる出力電流での入出力電圧差は、どのようにして求められますか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):001

Fig1.入出力電圧差対出力電流特性例

A. 入出力電圧差(Vdif)は、規定の出力電流(Iout)を取り出すために必要な入力電圧(Vin)と出力電圧(Vout)の差を規定しています。 データシートに記載の電気的特性の条件と異なる出力電流での入出力電圧差は、各製品のデータシートに記載されている入出力電圧差対出力電流特性例より求めることができます。

例えば、出力電圧が2.6V、出力電流が300mAに条件設定されているLDOレギュレータ (リニアレギュレータ)の入出力電圧差が標準値で0.23V、最大値で0.35Vに規定されているとします。

Fig.1 より、温度(Topt)が25℃時に200mAの出力電流を取り出すためには、入出力電圧差は約0.15V必要なため、入力電圧は標準値で約2.75Vとなります。また、入出力電圧差の最大値については、比例計算で求めることができ、入出力電圧差は約0.23V必要なため、入力電圧は約2.83Vとなります。

特性は製品により異なりますので、各製品のデータシート特性例を参照ください。


Q. LDOレギュレータ (リニアレギュレータ) の入力電圧が出力端子の電圧よりも低くくなった場合どうなりますか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):002

A. システムオフ時など入力電圧が低下しても、出力コンデンサに電荷が残っていて

入力電圧<出力電圧

となる場合があります。この場合、出力端子から入力端子に逆流電流が流れます。入力回路の抵抗が大きく逆流電流が数十mAに制限される場合は問題ありません。逆流電流が数秒のあいだ数百mA以上流れる恐れが有る場合は出力端子-入力端子間にショットキダイオードを挿入してください。(Fig.1)

LDOの出力端子に別の電源からLDOの入力電圧よりも0.3V以上大きい電圧を印加すると、IC内部の寄生ダイオードを通して出力端子から入力端子に流れる逆流電流が大電流を流す寄生素子の動作のトリガとなって破壊することがあります。この対策が必要な場合は出力端子-入力端子間にショットキダイオードを挿入してください。(Fig.2)

弊社のLDOの逆流防止機能は出力端子から入力端子への逆流電流を阻止しますので、逆流防止用ダイオード (Fig.2) や出力端子-入力端子間にショットキダイオードを挿入する必要がありません。

逆流防止機能例


Q. チップイネーブル(CE)端子の電圧が中間電圧になっても問題ないでしょうか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):003

A. データシートのブロック図で Fig.1 のようにCE端子が抵抗でプルダウン (プルアップ) されていたり、Fig.2 のように定電流でプルダウン (プルアップ) されている場合は、入力がハイインピーダンスでもIC内部で電圧が与えられ、ICはスタンバイ状態になります。
Fig.3 のようにプルアップ、プルダウンされていない場合、CE端子が中間電位になると、ICはアクティブかスタンバイか確定できません。そのような場合はIC外部でプルアップ (プルダウン) してください。

データシートのブロック図例


Q. 外付け部品はプリント基板にどのように配置したらよいでしょうか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):004

A. 外付け部品は、極力ICの近くに配置し、配線が短くなるように配置して下さい。
特にVIN-GND間に接続されているコンデンサは、最短距離で配線して下さい。
その他の詳細は、各製品のデータシート及び、デザインガイドを参照して下さい。

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Q. 電源入力(VIN)端子よりも先にチップイネーブル(CE)端子に電圧印加されると問題がありますか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):005

A. 製品によってCE端子の内部回路が異なり、CE端子からVIN端子に電流が流れて破壊する可能性があります。

Fig.1 の場合、CE端子からVIN端子に電流パスが無いのでVIN端子より先にCE端子に電圧印加しても問題ありません。 ただし、CE端子の立上り時に内部回路をリセットしている製品は正常に動作しないので注意が必要です。

Fig.2 の場合、VIN端子より先にCE端子に電圧印加するとCE端子からVIN端子に電流が流れて破壊する可能性があります。このような製品は、VIN端子より先にCE端子に電圧印加しないでください。

製品が、Fig.1 か Fig.2 なのかデータシートを参照してもわからない場合は弊社に問合せください。

CE端子例


Q. LDOレギュレータ (リニアレギュレータ) の起動時に絶対最大定格を超える突入電流でICが破壊することはありませんか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):006

A. 瞬間的に流れる突入電流では破壊しません。
絶対最大定格の出力電流値は定常的に流れた場合に信頼性に影響を与える値です。

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Q. LDOレギュレータ (リニアレギュレータ)の許容損失の求め方を教えてください

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):007

A. 許容損失とは、ある電子部品において、部品の性能を維持できる温度を超えない最大の消費電力のことです。

許容損失【PD】を求める式は以下のとおりです。

【PD】=(許容最大温度【Tjmax】-周囲温度【Ta】)/ICのJunctionと周囲温度間の熱抵抗【θJ-A】

例えば、ある製品のDataが Tjmax=125℃、θJ-A=40℃/Wで、Ta=85℃だった場合、
PD=(125-85)/40=1.0W
となり、85℃の時は1.0Wが消費できる最大電力ということがわかります。

また、Ta=25℃だった場合は、上記式から2.5Wとなります。
このとき、1.5A出力で使える最大入出力電位差は、2.5W÷1.5A=1.68Vとなるため、出力が1.2Vの場合
入力は、1.68V+1.2V=2.88V以下にする必要があります。

また、製品によっては、θJ-Aでなく、θJ-cのみ記載されている場合があります。 その場合、

【PD】=(許容最大温度【Tjmax】-Package表面温度【Tc】)/ICのJunctionとPackageCase間の熱抵抗【θJ-c】

のように、TaをTcに、θJ-AをθJ-cに置き換えて計算してください。

ただし、これらの値は特定の条件下での測定※による参考値であり、実使用時には異なることがあります。

  • JEDEC で規定された状態(ex. 3inch x 3inch の 4層基板の中央にChipを実装)で測定する。

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Q. オートディスチャージ機能はVDD=CEでも働きますか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):013

A. オートディスチャージはCE=LoのときにVOUT-GND間のNMOSトランジスタのゲートをHiにしていますので、CEと同時にVDDがLoになる回路では十分に機能しません。

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Q. LDOの出力コンデンサの直列等価抵抗(ESR)はどの値のものを使用すればいいですか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):014

ESR対出力電流特性例

A. 最新のLDOはセラミックコンデンサを推奨しています。

データシートにESR対出力電流特性例が載っていますので、ESRがそのグラフで網掛けされている領域に入るコンデンサを選択してください。セラミックコンデンサ以外を使用する場合もグラフの網掛け領域のESR値を持つものを選定してください。


Q. RE5RAシリーズの代替製品はなにですか

分類:使い方 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):015

A. Rx5RLです。

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Q. コンスタントスロープ回路とはどのような働きをしますか

分類:機能、用語 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):008

突入電流特性例

A. コンスタント・スロープ回路はレギュレータの動作開始時に出力電圧を緩やかに立ち上げる、いわゆるソフトスタート回路です。立ち上げスロープ作成用のコンデンサが内蔵されているため外付け部品は不要ですが、立ち上げ時間、および、傾斜は内部で固定されています。

また、出力コンデンサの容量がある一定以上大きくなった場合、立ち上げ時において出力コンデンサへのチャージ電流が出力電流制限回路により小さく抑えられるため、立ち上げ時間はより長く、傾斜はより緩やかになります。

右図のRP110x25xB/Dの特性例では4.7µF以下ではコンスタント・スロープ回路の立上げ傾斜となり、それを超えた10µFでは出力電流制限回路に依存した立上げとなります。この境界点は出力電圧値と反比例しており、出力電圧が高いほど小さい容量で出力電流制限回路に依存しやすくなります。また、境界点は製品シリーズにより異なります。


Q. DCDCコンバータ (スイッチングレギュレータ) とLDOレギュレータ (リニアレギュレータ) の違いを教えてください

分類:機能、用語 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):009 / DCDCコンバータ (スイッチングレギュレータ):001

A. DCDCコンバータ (スイッチングレギュレータ)とLDOレギュレータ (リニアレギュレータ)はともに、入力された直流電流を別の直流電流に変換する回路ですが、制御方法が異なります。

DCDCコンバータ (スイッチングレギュレータ)はスイッチング素子(FET等)を出力が必要な時間だけONさせる事で電力を制御します。
LDOレギュレータ (リニアレギュレータ)はスイッチング素子のON抵抗を制御する事で必要な電力を制御します。
この制御方法の違いにより、それぞれ長所・短所があります。

DCDCコンバータ (スイッチングレギュレータ)の長所は、スイッチング制御により、電力変換効率が優れている点です。出力電流等の使用条件にも依存しますが、最大で95%程度の高い効率が得られます。逆に短所スイッチング制御により、出力電圧にリップル、スイッチングノイズが乗る点です。また、制御自体が複雑なため、構成する部品点数もLDOレギュレータ (リニアレギュレータ)に比べ多くなり、設計の難易度と価格が高くなる傾向があります。

LDOレギュレータ (リニアレギュレータ)の長所は、制御方法がシンプルなため、価格が安く、設計も容易な点です。短所はリニア制御による電力変換効率が低い点です。例えば5Vから3Vに降圧した場合、DCDCコンバータ (スイッチングレギュレータ)では90%以上の効率が得られますが、LDOレギュレータ (リニアレギュレータ)では60%しか得られません。また、入出力電位差が大きく、かつ出力電流が多い場合は、熱の問題も発生します。

両者の長所・短所をまとめた表が下表です。
下表の長所・短所を理解した上で、目的(効率・コスト等)に合わせた使い分けが必要になります。

  DCDCコンバータ (スイッチングレギュレータ) LDOレギュレータ (リニアレギュレータ)
効率 高い 低い
価格 高い 低い
ノイズ あり
設計 難しい 簡単
部品点数 多い 少ない
負荷電流

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Q. 短絡保護回路の働きを教えてください

分類:機能、用語 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):010

A. 短絡保護回路は、何らかの原因により出力端子がショート状態となった際に、デバイス本体や、負荷として接続されたデバイスに過電流が流れて破壊してしまうことを防ぐための回路です。

短絡保護回路は Fig.1 の青丸部分のCurrent Limitのことで、出力端子 (VOUT) とグラウンド端子 (GND) がショートした際などに、過電流が流れて破壊してしまうことを防ぎます。
Fig.2 の出力電圧対出力電流特性例グラフの青線部分が過電流保護が働いている部分で、青丸部分が短絡電流制限が働いている部分です。

過電流保護の電流値の規定は電気的特性にありませんので、特性例のグラフを参照ください。
短絡電流制限の電流値は各製品の電気的特性に短絡電流 (lSC) として規定されており、製品によって異なります。

短絡保護回路と出力電圧対出力電流特性例


Q. データシートに記載されている“出力電流min”の意味を教えてください

分類:機能、用語 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):011

A. 出力電流がどのくらい流すことができるか、というのは実際には入出力電圧によっても変わってきます。

規定では、入出力電圧差としては保証できる最大電流が確保できなおかつ、発熱しにくいような入力電圧を条件として、その条件下で、どのくらいの出力電流が流せるか、ということを表現しています。

MIN と書かれていますが、それは、最大電流として最低でもこれぐらいは流すことができる、という意味で値を決定しているためです。ここで規定されている電流よりも小さい電流でももちろん流すことができます。

電流制限回路が入っている場合は、ここで規定されている電流よりも大きな値が、制限電流値として内部で設定されています。

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Q.オートディスチャージ機能はどのような働きをしますか

分類:機能、用語 / LDOレギュレータ (リニアレギュレータ):012

A.出力側に大きな容量値のコンデンサを使用した場合、CE端子によってアクティブ状態からスタンバイ状態に切り替えた際、直ぐにVOUT端子電圧が下がらない場合があります。
オートディスチャージ機能とは、出力回路内部にディスチャージ用のトランジスタを追加することで、出力側の外付けコンデンサの電荷を素早く抜く機能です。

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