テーブル1. 出力電流表 注: 1. 非絶縁降圧型コンバータの標準的な出力電流。出力電力容量

は出力電圧による。不連続モード動作を含む詳細については、「応用設計時の考慮点」を参照

2.大半の条件下で不連続モード (Mostly discontinuous conduction mode)

3. 連続モード(Continuous conduction mode) 4. パッケージ: P: DIP-8B、 G: SMD-8B、D: SO-8C 品番コード体

系表を参照

LNK302/304-306

LinkSwitch-TN ファミリー低コスト、最少部品点数で高効率のスイッチング電源用IC

図1. 標準的な降圧型コンバータ回路(他の回路回路構成につ いては、応用回路例を参照)

製品ハイライトリニア/コンデンサ・ドロッパーに勝る価格力• 低コスト/最少部品点数の非絶縁電源用IC• ショート/オープン/過負荷時のオートリスタート保護機能

を内蔵 — 部品点数/部品コストを削減• 超低コスト回路向けに、オートリスタート機能を廃止した

LNK302を追加• 高精度電流制限機能を具備し、66kHz動作 — 安価な汎

用コイルを使用可。1mH、12V、120mAが可能• 高精度な公差と、無視できる程の温度安定性を具備• 700Vの高耐圧化によって、高いサージ耐性を持つ• 周波数ジッタリング機能がEMIを低減 (〜10 dB)

— EMI対策用部品コストを削減• 高い過熱保護 (+135)で高温環境動作が可能

ディスクリート回 路 / 受 動 素 子ドロッパ ー に 勝る 高性能• 降圧型/極性反転型/フライバック型にも応用可能• システムの過熱/出力短絡/制御回路オープンを保護• 良好なAC電圧/負荷変動に対する出力電圧安定性• 短時間起動で、オーバーシュートの無い高速制御• ON-OFF制御でACライン・リップルを除去• ユニバーサルAC入力電圧に対応 (85VAC〜265VAC)• 高精度カレントリミット、ヒステリシス過熱保護• 受動素子を使用した回路に大幅に勝る高効率化• コンデンサ・ドロッパー回路に比べ、高力率化• SMD部品化率が高く、高生産性が可能

EcoSmart® – 高効率・低消費電力化• 補助電圧を要しない自己給電動作で、無負荷時消費電 力50mW@AC115V/80mW@AC230V。• 補助電圧を使用したフライバック動作で、無負荷時消費

電力7mW@AC115V/12mW@AC230V。• 待機電力規格California Energy Commission (CEC)、

Energy Star、EU に適合可。

応用機器• 家電機器全般、タイマー等。• LEDドライバー、通信・設備制御機器等

概要LinkSwitch-TNは、出力電流が360mA以下の抵抗、コンデンサ・ドロッパー等の全ての非絶縁電源回路を、高効率化・高性能化を実現しながら、システムコストは同等以下に抑える事を目的に開発されたICである。

®

LinkSwitch-TNは、700V耐圧のMOSFET、発振回路、ON/OFF制御回路、高電圧定電流回路、周波数ジッタリング、毎サイクルの電流検出、過熱保護機能の全てを単一チップ上に形成したICである。起動時、動作時の内部回路の動作用電流は、ドレイン・ピンから直接供給されるので、IC外部には補助電圧作成用の部品等は全く必要としない(降圧/極性反転/フライバックの全回路にて)。過負荷、短絡、開放等の異常状態には、LNK304-306に内蔵のオートリスタート保護機能が出力電力を安全な値に制限するのでシステムとしての保護用部品コストを削減できる。ACラインと出力極性・共通ラインの都合でフォトカプラを使用しなければならない場合でも、ICは内部電流で動作するので、フォトカプラは単にレベルシフトとしてのみ必要で、安全規格認定品を使用する必要は無く、安価なものを使用できる。また、AC入力/負荷変動時の安定性も向上でき、EMIも軽減できる。

December 2006

出力電流テーブル1

製品4230 VAC ±15% 85-265 VAC

MDCM2 CCM3 MDCM2 CCM3

LNK302P/G/D 63 mA 80 mA 63 mA 80 mALNK304P/G/D 120 mA 170 mA 120 mA 170 mALNK305P/G/D 175 mA 280 mA 175 mA 280 mALNK306P/G/D 225 mA 360 mA 225 mA 360 mA

DC Output

Wide RangeHV DC Input

PI-3492-111903

+ +

FB BP

SD

LinkSwitch-TN

2-2

Rev. H 12/06

2

LNK302/304-306

図2a. 機能ブロック図 (LNK302)

PI-2367-021105

CLOCKJITTER

OSCILLATOR

5.8 V4.85 V

SOURCE(S)

S

R

Q

DCMAX

BYPASS(BP)

FAULTPRESENT

+

- VILIMIT

LEADINGEDGE

BLANKING

THERMALSHUTDOWN

+

-

DRAIN(D)

REGULATOR5.8 V

BYPASS PINUNDER-VOLTAGE

CURRENT LIMITCOMPARATOR

FEEDBACK(FB)

Q

6.3 V

RESET

AUTO-RESTARTCOUNTER

1.65 V -VT

CLOCK

図2b. 機能ブロック図(LNK304-306)

PI-3904-020805

CLOCKJITTER

OSCILLATOR

5.8 V4.85 V

SOURCE(S)

S

R

Q

DCMAX

BYPASS(BP)

+

- VILIMIT

LEADINGEDGE

BLANKING

THERMALSHUTDOWN

+

-

DRAIN(D)

REGULATOR5.8 V

BYPASS PINUNDER-VOLTAGE

CURRENT LIMITCOMPARATOR

FEEDBACK(FB)

Q

6.3 V

1.65 V -VT

2-3

LNK302/304-306

3Rev. H 12/06

ピン機能説明DRAIN(D)ピン:パワーMOSFETのドレイン。起動と定常動作時のIC内部動作電流を供給する。

BYPASS(BP)ピン:内部基準電圧5.8V用の0.1µF外部バイパスコンデンサの接続ピン

FEEDBACK (FB)ピン:通常動作時、MOSFETのスイッチングを制御する。このピンに49µAより大きい電流が流れ込むと、MOSFETのスイッチングは停止する。

SOURCE (S)ピン:パワーMOSFETのソースピン。また、BYPASSピン、FEEDBACKピンの基準電位である。

LinkSwitch-TN の機能説明LinkSwitch-TN は高耐圧MOSFETと電源制御回路をワン

チップに集積化してある。従来のPWM制御とは異なり、簡

素なON/OFF制御方式で出力電圧制御を実現している。

LinkSwitch-TNは、発振器、帰還回路(検知・ロジック)、

5.8V電圧源、BPピン低電圧検出、過熱保護、周波数ジッタリ

ング、カレントリミット、リーディングエッジ・ブランキングの各制

御回路部と700VパワーMOSFETの出力部から構成されてお

り、更にオートリスタート保護機能の回路も内蔵している。

発振器基本周波数は、内部で平均66kHzに設定されている。発振

器は、最大ONデューティー値を設定する(DCMAX

)信号と、

毎サイクルの開始を決めるクロック信号の2種の信号を生成

する。

LinkSwitch-TNの発振器は、EMI輻射を軽減するために

±2kHz typ.の小幅の周波数ジッタリング回路を具備してい

る。ピーク/平均値の両方のEMI低減効果を最適化するた

めに、変調周波数は1kHzに選定されている。周波数ジッタ

ーの動作は、ドレイン電圧波形の立ち下がりでオシロスコー

プにトリガーを掛ける事によって、図4のようなジッター波形

を観測することができる。

制御用帰還入力回路FBピンは制御電圧の帰還用入力で、内部回路は1.65V基

準電圧を持った低インピーダンス・ソース・フォロワー出力構

成である。FBピンへの流入電流が49µAを超えた時、回路は

FETをOFFするために、Lowロジック信号(ディゼーブル)を生

成する。この出力信号は、内部クロックの毎サイクル開始点の

立ち上がりで判断され、“High”の時は次のサイクルでFETは

ONになり、“Low”の時はFETはOFFを継続する。FETのON/

OFF制御は毎サイクルの開始時点でのみ判断されるため、こ

の時点以外で入出力の電圧・電流が変化しても無視され、常

に15.2µs(1/66kHz)毎に制御される事になる。

5.8Vレギュレータと6.3Vシャント電圧クランプ5.8Vレギュレータは、毎サイクルのMOSFETがOFFしている

期間にDRAIN電圧からBPピンに接続されたバイパスコンデ

ンサを充電し、この充電電圧(5.8V)が内部回路の動作用電

源となる。BYPASSピン(BPピン)は、LinkSwitch-TNの内部

回路用電源ピンで、LinkSwitch-TNはMOSFETがONしてい

る期間はBPピンのバイパスコンデンサに蓄積されたエネルギ

ーで動作する。内部回路の消費電力は非常に少ないので、

DRAINピンからの電流のみで連続動作が可能である。バイパ

スコンデンサは高周波デカップリングとエネルギー蓄積のた

めに使用されるが、容量値は0.1µFで充分である。

更に、外付け抵抗を通してBPピンに電流を供給した場合に、

BPピン電圧を6.3Vにクランプするための6.3Vシャントレギュレ

ータを内蔵している。補助電圧からBPピンに電流を供給する

ことによって無負荷時の消費電力を大幅に削減する事が可

能となり、軽負荷時効率も大幅に改善される。

バイパスピンの低電圧動作バイパスピンには低電圧検出回路が内蔵されており、BPピ

ン電圧が4.85V以下に低下した時にはMOSFETは動作を停

止し、再度BPピン電圧が5.8Vに回復するまで停止状態を

維持する。

過熱保護過熱シャットダウン回路は、ICチップ温度を検出して動作し、

検出温度は142で、ヒステリシス幅は75である。チップ温

度が検出温度(142)に達した時にMOSFETは動作を停止

し、チップ温度が67(142 - 75)に低下するまでMOSFETは

動作しない。75の広いヒステリシス値は、過熱状態が継続

するような故障の場合にも、PCB・周辺部品の温度上昇を防

ぐという考えから設定されている。

PI-3491-120706

3a 3b

FB D

S

BP

S

SS

P Package (DIP-8B)G Package (SMD-8B) D Package (SO-8C)

8

5

7

1

4

2

3D S

FB S

SBP 8

5

7

1

4

2

S6

図3. ピン配置

2-4

Rev. H 12/06

4

LNK302/304-306

図5. LinkSwitch-TNを使用したユニバーサル入力、12V、120mA定電圧電源

カレントリミットカレントリミット回路は、MOSFETのDRAIN電流を直接検知す

る。DRAIN電流が検出値(ILIMIT

)を超えるとMOSFETはOFFし、

このサイクルを終了する。リーディングエッジ・ブランキング回

路は、MOSFETがONした直後の短時間(リーディングエッジ・

ブランキング時間(tLEB

)のみカレントリミット検出を無効にする。

このブランキング時間は、回路の浮遊容量・転流ダイオードの逆回復時間に起因するDRAINピーク電流によって、カレントリミット検出が誤動作するのを防止するために設定している。

オートリスタート (LNK304-306のみ)過負荷・出力の短絡・帰還回路のオープン等の故障状態が

起こった時、LinkSwitch-TNはオートリスタート・モードに入

り、回路を保護する。常に内部クロックに同期してFBピン電

圧を監視しており、FBピン電位がHighであればオートリスター

ト・カウンターはリセットされ、FETは動作を継続する。50ms間

FBピンがHighとして検出されなかった時には故障状態と判断

して、MOSFETをOFFして800ms後に再度スイッチングを開始

する。50ms. ON/ 800ms OFFのオートリスタート動作は、故障

状態が除去され、FBピンがHighになるまで継続する。

図4. 周波数ジッター

RTN

12 V,120 mA

85-265VAC

PI-3757-112103

FB BP

SD

LinkSwitch-TNC4

4.7 µF400 V

C1100 nF

D41N4007

D31N4007

D1UF4005

LNK304

D21N4005GP

C2100 µF16 V

RF18.2 Ω2 W

R113.0 kΩ

1%

R32.05 kΩ

1%L21 mH

L11 mH

280 mAC54.7 µF400 V

C310 µF35 V

R43.3 kΩ

応用回路例1.44W、ユニバーサル入力降圧型コンバータ図5は、炊飯器・食洗器、掃除機・その他の白物家電等に使用される、一般的な12V、120mA非絶縁電源の一例である。この回路例は、照明機器・LEDドライバー・電子電力計・住宅用暖房機等、非絶縁型電源の使用が許される他の機器にも応用できる。

AC入力部は、ヒューズ抵抗(RF1)・整流ダイオード(D3/D4)整流コンデンサ(C4/C5)・EMI対策コイル(L2)から構成されている。ヒューズ抵抗(RF1)は、下記のような数種の役目を果たす: a) AC-ON時のラッシュ電流を整流ダイオード(D3/D4)の定格内に抑える; b) 差動モードEMIの抑圧; c) 部品不良が発生しても、発煙・閃光を発しないで安全に回路を開放にする。

電力変換は、LinkSwitch-TN、転流ダイオード(D1)、出力コイル(L1)と出力コンデンサ(C2)によって行われる。LNK304は、電源がほとんどの期間で不連続モード(MDCM)として動作するように選択している。ダイオード(D1)は、MDCMに使用できる逆回復時間 (t

rr)が約75nsの高速ダイオードである。連続動

作モード(CCM)で設計する場合には、D1には trr≤35nsのダ

イオードを使用する事を推奨する。コイル(L1)には、温度上昇を加味した実効電流定格値を持つ汎用コイルを使用する。コンデンサ(C2)は出力フィルターとして働き、出力電圧リップルを抑圧する役目を果たす。出力リップル電圧は、容量値自身よりも重要な決定要素である、コンデンサのESR値で決定される。

まず明確にしなければならない事は、D1とD2の順方向電圧(V

F)は同一なので、C3両端の電圧は出力電圧と同一になる

という点である。C3両端の出力電圧値は、U1のFBピンに接続されているR1/R2の分割抵抗を通して電圧が検出され、電圧帰還制御が行われる。R1とR2の値は、出力電圧を抵抗分割してFBピンの電圧が1.65Vになるように決める。(FBピンの流入電流49µA typ.も考慮する事。)

LinkSwitch-TNは、スイッチング・サイクル数を制御(サイクルスキッピング; 歯抜け動作)する事によって、出力電圧を安定化させる。出力電圧が高くなった時にはFBピンへの流入電流が増え、流入電流値が検出値I

FBを超えたと検出された

600

0 20

68 kHz64 kHz

VDRAIN

Time (µs)

PI-

3660

-081

303

500

400

300

200

100

0

2-5

LNK302/304-306

5Rev. H 12/06

図6. LinkSwitch-TN、P及びGパッケージ降圧型コンバータの推奨回路

サイクルは、FETはONしないでスキップされ、IFB

以下に低下するまでOFFを継続する。従い、負荷が軽い時にはスキップされるサイクル数が増え、負荷が重い時には数サイクルのみがスキップされるだけ、という動作になる。更に負荷が重くなって、50ms以上サイクル・スキップが発生しないような場合には、LinkSwitch-TNは過負荷と判断してオートリスタート動作に入り(LNK304-306)、平均出力電力を過負荷電力値の約6%に抑えて、回路と負荷の保護を行う。無負荷・軽負荷の場合には、C3両端電圧と出力電圧が一致しなくなり、この誤差のために出力電圧が上昇してしまうので、ダミー抵抗(R4)が必要な場合がある。図5で完全な無負荷になる条件下でも、出力電圧精度が要求される場合には、R4は2.4kΩ程度に小さくする必要があるかもしれない。

設計時に考慮すべき主要事項LinkSwitch-TN 応用設計時の考慮点

出力電流テーブルデータシートの最大電流テーブル(テーブル1)は、下記の条

件下でのLinkSwitch-TNの各IC毎のMDCM/CCMの動作モ

ードに於ける、連続最大出力電流の代表値を示している:

1) 降圧型コンバータ回路構成。

2) 最小DC入力電圧≧70V。入力コンデンサはこの条件を満足するのに充分な容量値である事。

3) CCM動作のKRP*値は0.40。

4) 出力電圧は12VDC。

5) 動作効率は75%。

6) 転流ダイオードは、MDCM動作時trr ≦75ns、CCM動作

時はtrr ≦35ns。

7) SOURCEピンは、ピンの温度が100以下に維持できる銅箔面積のPCBに実装した状態。

*KRPは、コイルのピーク電流とリップル電流の比率。

LinkSwitch-TN の選択とMDCM、CCM動作の選択

総合コストを最適化するために、LinkSwitch-TNのIC、転流

ダイオード、出力コイルを選択する。一般的には、CCM設

計では超高速 (trr<35ns)転流ダイオードが必要になるため、

+

PI-3750-121106

C2

L1

L2

R1

R3

RF1 D3

D4

D2

D1

C1C3C5C4

Optimize hatched copper areas ( ) for heatsinking and EMI.

D

S

S

FB

BP

S

S

LinkSwitch-TN

ACINPUT DC

OUTPUT

図7. LinkSwitch-TN、Dパッケージ降圧型コンバータの推奨回路底面図

ACINPUT

+

DCOUTPUT

PI-4546-011807Optimize hatched copper areas ( ) for heatsinking and EMI.

S

S

S

SBP

FBD1

C2

R3

RF1 D3

D4

D2

R1C1

C4 C5 C3

Lin

kS

witc

h-T

N

L2

L1

D

2-6

Rev. H 12/06

6

LNK302/304-306

テーブル2. LinkSwitch-TN使用の標準的回路構成(次頁へ続く)

回路構成 基本回路図 主な機能 ハイ・サイド 降圧型 - 直接フィード バック

1. 出力電圧は入力電圧に影響されない

2. VINに対して正出力(V

O)

3. 電圧降下の動作 (VO < V

IN)

4. 低コストな直接フィードバック (精度±10% typ.)

ハイ・サイド 降圧型 - フォトカプラ フィードバック

1. 出力電圧は入力電圧に影響されない 2. V

INに対して正出力(V

O)

3. 電圧降下の動作 (VO < V

IN)

4. フォトカプラ・フィードバック

- 精度は電圧検出素子の精度のみで決定される

- 低コストな安全規格未認定フォトカプラ使用可 - ダミー負荷不要 5. 無負荷消費電力は最小になる

ロウ・サイド 降圧型 - フォトカプラ フィードバック

1 出力電圧は入力電圧に影響されない

2. +VINに対して負出力(V

O)

3. 電圧降下の動作 (VO < V

IN)

4. フォトカプラ・フィードバック - 精度は電圧検出素子の精度のみで決定される - 低コストな安全規格未認定フォトカプラ使用可 - ダミー負荷不要 - LED駆動に最適

ロウ・サイド 降圧型 - 定電流LED ドライバー

ハイ・サイド 極性反転型 - 直接フィード バック

1. 出力電圧は入力電圧に影響されない

2. VINに対して負出力(V

O)

3. 昇圧/降圧 両用(VO > V

INまたはV

O < V

IN)

4. 低コストな直接フィードバック (精度±10% typ.)

5. フェイル・セイフ機能 - 内蔵MOSFETが正常に 動作しなければ、電流はOFFし、出力されない

6. LED駆動に最適 - ロウ・サイド 降圧型定電流 LEDドライバーよりも高い精度と温度特性

ハイ・サイド 極性反転型 - 定電流LED ドライバー

VOVIN

PI-3751-121003

+ +

FB BP

SD

LinkSwitch-TN

LinkSwitch-TN

PI-3752-121003

+ +

BPFB

D S

VOVIN

LinkSwitch-TN

PI-3753-111903

+ +

BP FB

DS

VOVIN

LinkSwitch-TN

PI-3754-112103

+

+

BP FB

DS

VIN

IO

R =

VF

VF

IO

VOVIN

PI-3755-121003

+

+

FB BP

SD

LinkSwitch-TN

RSENSE =

RSENSE

300 Ω2 kΩ

2 V

IO

IO

100 nF10 µF50 V

VIN

PI-3779-120803

+

FB BP

SD

LinkSwitch-TN

2-

LNK302/304-306

Rev. H 12/06

テーブル 2 (続き) LinkSwitch-TN使用の標準的回路構成

回路構成 基本回路図 主な機能ロウ・サイド 極性反転型 - フォトカプラ フィードバック

1. 出力電圧は入力電圧に影響されない 2. +V

INに対して正出力(V

O)

3. 昇圧/降圧 両用(VO > V

INまたはV

O < V

IN)

4. - 精度は電圧検出素子の精度のみで決定される - 低コストな安全規格未認定フォトカプラ使用可 - ダミー負荷不要 5. フェイル・セイフ機能 - 内蔵MOSFETが正常に 動作しなければ、電流はOFFし、出力されない

MDCM動作の方が低価格、高効率な電源を設計する事がで

きる。CCM設計では附加的な部品コストが必要になるので、

小容量のLinkSwitch-TNを使用してCCMで設計するよりも、

大きい電流容量のLinkSwitch-TNを使用して、MDCMで設

計する方がコスト的には安価になる。しかし、より大きな出

力電流が必要な場合には、下記のガイドラインに沿って、

CCM設計を行う。

代表的な回路構成への応用について

LinkSwitch-TNの動作原理は、多様な回路に共通に応用する事が可能で、出力電圧の精度・安定性を向上するために、フォトカプラを使用する事も可能である。テーブル2は、これらの応用回路の代表例である。より詳細な内容に関して

は、アプリケーション・ノート(AN-37)、LinkSwitch-TN設計ガイドを参照の事。

部品の選定

図5に基づいた下記の内容が、LinkSwitch-TNを使用した回路設計時の部品選定の参考になるであろう。

転流ダイオード D1ダイオードD1には超高速型を選択する。周囲温度が70以下でMDCMの設計であれば、逆回復時間t

rr ≦75nsのダイ

オードが使用可能であろう。低速(一般整流用途)ダイオードを使用した場合には、連続モードの動作サイクルではFET-ON直後に大きなピーク電流が発生し、カレントリミットの誤動作を誘発し、出力電圧低下と起動不良の要因となるので、この種のダイオードは使用しない事を推奨する。周囲温度が70を超える場合には、ダイオード損失/効率の点からt

rr

≦35nsのダイオードを選択した方が適正と言える。

CCMでは逆回復時間 ≦35nsの超高速型を使用する方が良い。低速ダイオードは、過度のピーク電流の原因となり、スイッチング・サイクルが強制的に停止されてしまうために、出力電力不足、起動不良の要因となる。

逆回復電流がダイオード自身の損失を増大させ、ピーク電流

がLinkSwitch-TNで規定している最大電流定格を超える可能性がある事から、高速型/低速型のダイオードは、CCMでは使用されない。

帰還電圧用ダイオード D2ダイオードD2は、低価格な1N400Xシリーズのような低速ダイオードを使用する事ができるが、逆回復時間が規定・保証されているガラス封止型のようなダイオードを選択すべきである。基本的に、D1とD2には順方向電圧V

Fが一致したも

のを選ぶ。

コイル L1設計値から汎用コイルの中から所要定格の物を選択する。低価格でコア鳴りが非常に小さいという利点から、ドラムコア、鼓コア、I-コア等の棒状形状のフェライト材を使用したコイルが適当であろう。インダクタンスの標準値と実効電流定

格値は、LinkSwitch-TN設計計算表から容易に得る事ができ、この計算表はパワー・インテグレーションズが提供してい

る、設計支援ソフト、PI Expertの中に、他のIC用の計算表も含めて掲載されている。L1は、計算結果の標準値よりも大きめのインダクタンス値と、大きめの実効電流定格を持ったコイルを選択する。

コンデンサ C2コンデンサC2は、コイル電流を平均化するフィルターとして機能する。実際の出力リップル電圧値は、主にこのC2のESRで

決定される。第一条件として、選択した LinkSwitch-TNの最大カレントリミット値のピーク電流でも、電源回路仕様の出力リップル電圧値を超えないようなESR値のコンデンサを選択しなければならない。

電圧帰還用抵抗 R1、R3R1、R3の抵抗分割比は、規定出力電圧の時にFBピンの電圧が1.65Vになる値に選ぶ。R3は、標準的な2kΩ±1%(F)の抵抗を使用する事を推奨する。FBピンのノイズ耐性を確実にする事、R1、R2での消費電力を抑える事を考慮して、帰還回路の電流値は約0.8mA程度に選択する。

LinkSwitch-TN

PI-3756-111903

+

BP FB

DS

VOVIN

+

2-8

Rev. H 12/06

8

LNK302/304-306

帰還電圧用コンデンサ C3コンデンサC3には、低価格の汎用コンデンサを使用できる。

C3は、LinkSwitch-TNのOFF期間に出力電圧値が蓄積され、“サンプル&ホールド用”として機能する。C3の容量値が小さすぎる場合には出力電圧の安定性が悪化するので、10µF〜22µF位が適当である。

ダミー抵抗 R4図5のように高電圧側に帰還回路を設けた場合には、設計条件が最小負荷電流<3mAとなるケースでは、出力電圧を安定化する目的でダミー抵抗R4が必要になる。R4の消費電流によって、帰還コンデンサC3の電圧を出力電圧値まで充電するのに充分なエネルギーをコイルに蓄積できるようになり、軽負荷時でも出力電圧を安定にする事かできる。R4の値は、最小負荷電流が3mA以上になるように選ぶ。

フォトカプラを使用した場合には、ツェナーダイオード等の電圧検出回路で消費する1〜2mAが最小負荷となるので、無負荷時のリップル電圧を抑え、間欠動作になる事も防止できる。

LinkSwitch-TNのPCB設計について

降圧型・極性反転型のコンバータの回路構成の場合は、

LinkSwitch-TNのSOURCEピンとその周辺部品はスイッチングしているラインなので、EMIを最小化するためにはIC温度上昇が許される範囲で、SOURCEピンの銅箔面積は小さくすべきである。

一方、DCラインにSOURCEピンが接続されている昇圧型/極性反転型コンバータの場合には、IC温度上昇を抑えるために、SOURCEピン部の銅箔面積を最大化することが妥当である

LinkSwitch-TN、出力コイル(L1)、転流ダイオード(D1)、出力コンデンサ(C2)で形成される大電流ループは、可能な限り小さくすべきである。BYPASSピン・コンデンサC1(図6)は、SOURCEピン(S)とBYPASSピン(BP)に極力近い位置に配置すべきである。スイッチング部から、AC入力ラインに直接流

出するノイズを回避するためには、LinkSwitch-TNはAC入力部から遠い位置に配置する事が望ましい。また、AC入力

コンデンサ(C4、C5)をLinkSwitch-TNとACラインの間に配置すればシールドとしても利用できるのでEMIに対しては有利になる。2個目の整流ダイオードD4は附加的な部品であるが、EMIの抑圧とACライン・サージ電圧に対する耐性強化に有効である。

迅速な設計とチェックリスト

一般の電源回路設計と同様に、全てのLinkSwitch-TN回路設計も、機能と使用部品定格が適切であることを各種試験によって検証されるべきである。最低限の試験として、下記を推奨する:

1) 整流DC電圧が不足しない事 - 最大負荷、最低AC入力電圧時でも、DC電圧は70V以上である事。

2) ダイオード選択が正しい事 - UF400x系ダイオードは、周囲温度≦70、MDCM動作で設計する場合にのみ推奨する。CCM設計、周囲温度が高い場合にはBYV26C系のような、逆回復時間≦35nsのダイオードを使用する事を推奨する。

3) 最大DRAIN電流 - 最大入力電圧、最大過負荷(オートリスタートの直前の負荷)、最高周囲温度の最悪動作環境下で、DRAINピーク電流値がICの規定値以下になっている事を検証する。この時に出力ダイオード(D1)にt

rr最

悪値の物を実装すれば、更に検証精度を上げる事ができる。

4) 温度確認 - 最大出力電力、最小入力電圧、最高周囲

温度の最悪環境下で、LinkSwitch-TNのSOURCEピン温度が100以下である事を検証する。温度測定は、SOURCEピンがスイッチング・ラインの場合には、電池動作の赤外線温度計を使用する事を推奨する。代わりの方法として、ICの過熱保護が動作するまで周囲温度を上昇させて、温度余裕を確認する方法もある。

(注) LinkSwitch-TNで降圧型/極性反転型電源を設計する時に、SOURCEピンがスイッチング・ーラインになるような回路構成の場合には、オシロスコープのGNDはSOURCEピンに接続する事はできないので、整流電圧の(－)側か(＋)側に接続して測定を行う必要がある。また、AC入力は、絶縁トランスを使用する等の絶縁された電源から供給されなければならない。

2-

LNK302/304-306

Rev. H 12/06

絶対最大定格(1,5)

DRAIN電圧......................................................-0.3V〜700VDRAINピーク電流 (LNK302).......................200mA(375mA)(2)DRAINピーク電流 (LNK304).......................400mA(750mA)(2)DRAINピーク電流 (LNK305)........................800mA(1500mA)(2)DRAINピーク電流 (LNK306)......................1400mA(2600mA)(2)FEEDBACK(帰還)電圧.......................................-0.3V〜9VFEEDBACK(帰還)電流.........................................100 mABYPASS電圧 .............................................-0.3 V〜9 V保存温度 ..................................................... -65°C〜150°C動作ジャンクション温度(3) ......................... -40°C〜150°Cリード温度(4)..................................................................260°C

注: 1. すべての電圧はSOURCEを基準とし、TA=25°C.2. DRAIN-SOURCE間の電圧が400Vを超えなければ、より 高いDRAINピーク電流も可能 3. 通常、内部回路で制限 4. ケースから1/16 インチの点で5秒間 5. 記載の最大定格は、1回のみの印加であれば本製品にダ メージを与えることは無いが、長期間、絶対最大定格を印 加し続けた場合は、本製品の信頼性に影響する可能性 がある。

熱抵抗熱抵抗: PまたはGパッケージ: (qJA).............................70°C/W(3);60°C/W(4)

(qJC)(1)...............................................11°C/W Dパッケージ: (qJA)........................... 100°C/W(3);80°C/W(4)

(qJC)(2)...............................................30°C/W

注:1. プラスチック面に近接した#2ピン(SOURCE)で測定 2. プラスチック面に近接した#8ピン(SOURCE)で測定 3. 0.36 sq. inch (232 mm2)、2 oz. (610 g/m2) 銅面に半田付け 4. 1 sq. inch (645 mm2)、2 oz. (610 g/m2) 銅面に半田付け

パラメータ シンボル試験条件

(特に記載なき場合は)

SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 °C

図7参照

Min Typ Max 単位

制御機能

出力周波数 fOSC TJ = 25 °C平均 62 66 70

kHzピーク・ジッター 4

最大デューティー サイクル

DCMAX S2 オープン 66 69 72 %

FEEDBACKピンターンオフスレッシュホールド電流

IFB TJ = 25 °C 30 49 68 mA

ターンオフスレッシュホールド時FEEDBACKピン電圧

VFB 1.54 1.65 1.76 V

DRAIN供給電流

IS1

VFB ≥2 V (MOSFETはスイッチングしない)

注A参照160 220 mA

IS2

FEEDBACK オープン (MOSFET

スイッチング) 注A、B参照

LNK302/304 200 260

mALNK305 220 280

LNK306 250 310

2-10

Rev. H 12/06

10

LNK302/304-306

パラメータ シンボル試験条件

(特に記載なき場合は)

SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 °C

図7参照

Min Typ Max 単位

制御機能 (続き)

BYPASSピン 充電電流

ICH1VBP = 0 V

TJ = 25 °C LNK302/304 -5.5 -3.3 -1.8

mALNK305/306 -7.5 -4.6 -2.5

ICH2VBP = 4 V

TJ = 25 °C LNK302/304 -3.8 -2.3 -1.0

LNK305/306 -4.5 -3.3 -1.5

BYPASSピン電圧 VBP 5.55 5.8 6.10 V

BYPASSピン電圧 ヒステリシス

VBPH 0.8 0.95 1.2 V

BYPASSピン供給電流

IBPSC 注D参照 68 mA

回路保護

カレントリミットILIMIT

(注E参照)

di/dt = 55 mA/ms TJ = 25 °C

LNK302126 136 146

mA

di/dt = 250 mA/ms TJ = 25 °C 145 165 185

di/dt = 65 mA/ms TJ = 25 °C

LNK304240 257 275

di/dt = 415 mA/ms TJ = 25 °C 271 308 345

di/dt = 75 mA/ms TJ = 25 °C

LNK305350 375 401

di/dt = 500 mA/ms TJ = 25 °C 396 450 504

di/dt = 95 mA/ms TJ = 25 °C

LNK306450 482 515

di/dt = 610 mA/ms TJ = 25 °C 508 578 647

最小ON時間 tON(MIN)

LNK302/304 280 360 475

nsLNK305 360 460 610

LNK306 400 500 675

リーディングエッジ ブランキング時間

tLEBTJ = 25 °C 注F参照

170 215 ns

過熱シャットダウン温度

TSD 135 142 150 °C

2-11

LNK302/304-306

11Rev. H 12/06

パラメータ シンボル試験条件

(特に記載なき場合は)

SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 °C

図7参照

Min Typ Max 単位

回路保護 (続き)過熱シャットダウン ヒステリシス

TSHD 注G参照 75 °C

OUTPUT

オン抵抗 RDS(ON)

LNK302 ID = 13 mA

TJ = 25 °C 48 55.2

W

TJ = 100 °C 76 88.4

LNK304 ID = 25 mA

TJ = 25 °C 24 27.6TJ = 100 °C 38 44.2

LNK305 ID = 35 mA

TJ = 25 °C 12 13.8TJ = 100 °C 19 22.1

LNK306 ID = 45 mA

TJ = 25 °C 7 8.1TJ = 100 °C 11 12.9

OFF時DRAIN漏れ電流

IDSS

VBP = 6.2 V, VFB ≥2 V, VDS = 560 V, TJ = 25 °C

LNK302/304 50

mALNK305 70

LNK306 90

ブレークダウン電圧 BVDSS

VBP = 6.2 V, VFB ≥2 V, TJ = 25 °C 700 V

立ち上がり時間 tR標準的降圧型コンバータで測定

50 ns

立ち下がり時間 tF 50 ns

DRAIN供給電圧 50 V

出力イネーブル 遅延

tEN 図9参照 10 ms

出力ディゼーブル セットアップ時間

tDST 0.5 ms

オートリスタートON時間

tARTJ = 25 °C 注H参照

LNK302ms

LNK304-306 50

オートリスタートデューティーサイクル

DCAR

LNK302%

LNK304-306 6

適用無し

適用無し

2-12

Rev. H 12/06

12

LNK302/304-306

注 :A. 消費電流合計は FEEDBACK ピン電圧が≧ 2V (MOSFET がスイッチングしない ) の時は IS1 と IDSS の合計で、

FEEDBACK ピンが SOURCE ピンにショートしている (MOSFET がスイッチングする ) 時は IS2 と IDSS の合計。

B 出力 MOSFET がスイッチングするため、スイッチング電流を DRAIN ピンの供給電流から分離することは難しい。 代わりに、BYPASS ピン電流を 6V で測定する。

C. BYPASS ピンのスタートアップ充電の波形は、 標準パフォーマンス特性の図 14 を参照。

D. この電流は、 BYPASS ピンと FEEDBACK ピンに接続したフォトカプラに電流を供給するためのもので、 他の外部回路への電流供給源とはならない。

E. 他の di/dt 値におけるカレントリミットについては図 13 を参照。

F. このパラメータは設計により保証する。

G. このパラメータは特性に基づく。

H. オートリスタート ON 時間は発振器 ( 周波数に反比例 ) の温度特性と同じ。

図8. LinkSwitch-TNの基本的試験回路

PI-3490-060204

50 V50 V

D FB

SS

S S

BPS1

470 kΩ

S2

0.1 µF

470 Ω5 W

PI-2048-033001

DRAINVOLTAGE

HV

0 V

90%

10%

90%

t2

t1

D = t1t2

PI-3707-112503

FB

tP

tEN

DCMAX

tP =

1

fOSC

VDRAIN

(internal signal)

図9. LinkSwitch-TNデューティーサイクル測定 図10. LinkSwitch-TN 出力イネーブルタイミング

2-13

LNK302/304-306

13Rev. H 12/06

200

300

350

400

250

00 42 86 10 12 14 16 18 20

PI-3

661-

014

04

50

150

100Scaling Factors:LNK302 0.5LNK304 1.0LNK305 2.0LNK306 3.4

25 °C100 °C

DRAIN電流

（

　

）mA

DRAIN電圧 (V)

標準パフォーマンス特性

図15. BYPASSピン起動波形

1.1

1.0

0.9-50 -25 0 25 50 75 100 125 150

ジャンクション温度 ()

PI-2

213-

0123

01

　　

で正規値化

ブレークダウン電圧

（　　　　　　　

）

25

6

5

4

3

2

1

0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 時間 (ms)

PI-2

240-

0123

01

7

BYPASSピン電圧（

　

）V

図11. ブレークダウン vs. 温度

図13. カレントリミット vs. di/dt正規値温度 図14. カレントリミット vs. di/dt

図16. 出力特性

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0-50 -25 0 25 50 75 100 125

PI-2

680-

0123

01

ジャンクション温度()

　　

で正規値化

出力周波数

（　　　　　　　

）

25

図12. 周波数 vs. 温度

di/dt 正規値

PI-3

710-

0712

04

1.0

1.2

1.4

0.8

0.6

0.4

0.2

01 2 3 4 5 6

LNK302LNK304LNK305LNK306

Normalized di/dt = 155 mA/µs65 mA/µs75 mA/µs95 mA/µs

Normalized CurrentLimit = 1136 mA257 mA375 mA482 mA

　　

カレントリミット正規値　

PI-3

709-

1112

03

1.0

1.2

1.4

0.8

0.6

0.4

0.2

0-50 0 50 100 150

di/dt = 1di/dt = 6

di/dt 正規値

温度()

　　

で正規値化

カレントリミット

（　　　　　　　

）

25

2-14

Rev. H 12/06

14

LNK302/304-306

図17. COSS

vs. DRAIN電圧

PI-3

711-

0714

04

0 100 200 300 400 500 6001

10

100

1000

LNK302 0.5LNK304 1.0LNK305 2.0LNK306 3.4

Scaling Factors:

DRAIN電圧(V)

DRAINキャパシタンス（　

）pF

標準パフオーマンス特性 (続き)

品番コード体系表LinkSwitch ファミリーTN シリーズ品番

パッケージコード

G 表面実装タイプDIP

P DIP

D SO-8C

リード仕上げ

N スズ 100% (鉛フリー)

パッケージ/ピン オプション

空白 標準

TL テープ&リール(Gパッケージは1,000個単位、Dパッケージは2,500個単位。Pパッケージは適用無し。) LNK 304 G N - TL

2-15

LNK302/304-306

15Rev. H 12/06

注:1. パッケージ寸法はJEDEC、MS-001-AB(発行 B 7/85)のDIP パッケージ基準、0.300インチ配列に準拠する。2. 寸法はインチ表示。ミリによる寸法はかっこ内の数字。3. 寸法図はモールドフラッシュや他の突出部を含まない。モールドフ ラッシュや突出部は、いかなる方向にも0.006インチ(0.15mm)を 超えない。4. ピン配置はピン1から始まり、ピン8まで上から見て時計と逆回りに 続く。ノッチと、またはくぼみはピン1を指定する。ピン6は無い。5. ピン5と7の最小距離はパッケージ上で0.137インチ(3.48mm)。6. リード幅はパッケージ上で測定。 7. リード間隔は平面Tに対して垂直にして測定。

.008 (.20)

.015 (.38)

.300 (7.62) BSC (NOTE 7)

.300 (7.62)

.390 (9.91)

.367 (9.32)

.387 (9.83)

.240 (6.10)

.260 (6.60)

.125 (3.18)

.145 (3.68)

.057 (1.45)

.068 (1.73)

.120 (3.05)

.140 (3.56)

.015 (.38) MINIMUM

.048 (1.22)

.053 (1.35) .100 (2.54) BSC

.014 (.36)

.022 (.56)

-E-

Pin 1

SEATING PLANE

-D-

-T-

P08B

DIP-8B (Pパッケージ)

PI-2551-121504

D S .004 (.10) ⊕

T E D S .010 (.25) M ⊕

(NOTE 6)

.137 (3.48) MINIMUM

SMD-8B (Gパッケージ)

PI-2546-121504

.004 (.10)

.012 (.30).036 (0.91).044 (1.12)

.004 (.10)0 - ° 8°

.367 (9.32)

.387 (9.83)

.048 (1.22).009 (.23).053 (1.35)

.032 (.81)

.037 (.94)

.125 (3.18)

.145 (3.68)

-D-

注:1. 寸法はインチ表示。ミリによ る 寸法はかっこ内の数字。2. 寸法図はモールドフラッシュや 他の突出部を含まない。モールド フラッシュや突出部は、いかなる 方向にも0.006インチ(0.15mm) を超えない。3. ピン配置はピン1から始まり、ピン 8まで上から見て時計と逆回りに 続く。ピン6は無い。4. ピン5と7の最小距離は、パッ ケ ージ上で0.137インチ(3.48mm)。5. リード幅はパッケージ上で測定。6. DとEは、パッケージ上の参考 データ。

.057 (1.45)

.068 (1.73)(NOTE 5)

E S

.100 (2.54) (BSC)

.372 (9.45).240 (6.10)

.388 (9.86)

.137 (3.48) MINIMUM

.260 (6.60).010 (.25)

-E-

Pin 1

D S .004 (.10)⊕

⊕

G08B

.420

.046 .060 .060 .046

.080Pin 1

.086.186

.286

Solder Pad Dimensions

2-16

Rev. H 12/06

16

LNK302/304-306

PI-4526-021607D07C

SO-8C (Dパッケージ)

3.90 (0.154)BSC

注:1. JEDEC参照: MS-0122. 寸法図はモールドフラッシュや他の突出部を含まない。3. メッキ厚を含むパッケージ寸法図。4. A、Bのデータは、平面H上の値により決定する。5. 寸法はミリ表示。インチによる寸法はかっこ内の数字。 角度の単位は度。

0.20 (0.008) C2X

1 4

58

2 6.00 (0.236)BSC

D4A

4.90 (0.193)BSC

2

0.10 (0.004) C2X

D

0.10 (0.004) C 2X A-B

1.27 (0.050) BSC7X 0.31 - 0.51 (0.012 - 0.020)

0.25 (0.010) M C A-B D

(0.004 - 0.0100.10 - 0.25

(0.049 - 0.065)1.25 - 1.65

(0.053 - 0.0691.35 -1.75

0.10 (0.004) C7X

C

H

o

(0.016 - 0.050) 0.40 - 1.27

GAUGEPLANE

0 - 8

1.04 (0.041) REF 0.25 (0.010)BSC

SEATINGPLANE

(0.007 - 0.010)0.17 - 0.25

DETAIL A

DETAIL A

C

SEATING PLANE

Pin 1 ID

B4

+

+ +

4.90 (0.193)

1.27 (0.050) 0.60 (0.024)

2.00 (0.079)

ReferenceSolder PadDimensions

+

2-1

LNK302/304-306

1Rev. H 12/06

Notes

2-18

Rev. H 12/06

18

LNK302/304-306

Notes

2-1

LNK302/304-306

1Rev. H 12/06

Revision Notes DateC 1) Released final data sheet. 3/03D 1)CorrectedMinimumOnTime. 1/04E 1)AddedLNK302. 8/04F 1)Addedlead-freeorderinginformation. 12/04G 1)Minorerrorcorrections.

2) Renamed Feedback Pin Voltage parameter to Feedback Pin Voltage at Turnoff Threshold and removedcondition.

3/05

H 1)AddedSO-8Cpackage. 12/06

2-20

Rev. H 12/06

20

LNK302/304-306

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