JAJSX02 データシート

JAJSX02A July 2025 – November 2025 TLV61290

PRODUCTION DATA

8.2.1.2.2 出力コンデンサ

出力コンデンサについては、小さなセラミックコンデンサを IC の VOUT および GND ピンにできる限り近づけて配置することを推奨します。もし何らかの理由で、大型コンデンサを IC の近くに配置できない場合は、大型コンデンサに並列して小型のセラミックコンデンサを使用することを強く推奨します。推奨される最小出力容量の推定値を求めるには、式 9 を使用します。

式 9.

C_{M I N} = \frac{I_{O U T} \times (V_{O U T} - V_{I N})}{f \times ∆ V \times V_{O U T}}

ここで、f はスイッチング周波数、ΔV は許容される最大出力リップルです。

出力コンデンサの ESR と ESL により、合計リップルは大きくなります。次の式を使用して、このリップルの追加成分を計算します:

式 10.

∆ V_{O U T (E S R)} = E S R \times (\frac{I_{O U T}}{1 - D} + \frac{∆ I_{L}}{2})

式 11.

∆ V_{O U T (E S L)} = E S L \times (\frac{I_{O U T}}{1 - D} + \frac{∆ I_{L}}{2} - I_{O U T}) \times \frac{1}{t_{S W (R I S E)}}

式 12.

∆ V_{O U T (E S L)} = E S L \times (\frac{I_{O U T}}{1 - D} - \frac{∆ I_{L}}{2} - I_{O U T}) \times \frac{1}{t_{S W (F A L L)}}

ここで、

I_OUT = アプリケーションの出力電流
D = デューティサイクル
ΔI_L = ピインダクタリップル電流
t_SW(RISE) = スイッチノードの立ち上がり時間
t_SW(FALL) = スイッチノードの立ち下がり時間
ESR = 使用する出力コンデンサの等価直列抵抗
ESL = 使用する出力コンデンサの等価直列インダクタンス

DC バイアスの影響を考慮して、計算された最小値の 2 倍の値を持つ MLCC コンデンサを使用します。このコンデンサは、制御ループの安定性を維持するために必要です。出力コンデンサには、 X7R または X5R の誘電体が必要です。Y5V および Z5U 誘電体コンデンサは、温度による容量の大きな変動に加えて、高周波数では抵抗性を示します。最小 ESR に関する追加の要件はありません。大容量コンデンサは、出力電圧リップルを低減し、負荷過渡時の出力電圧降下を低減します。

ほとんどのアプリケーションでは、22µF X5R 10V (0603) MLCC コンデンサを 2 個使用することを推奨します。

大きな (パルス) 負荷電流を持つアプリケーション (例: ≥3.4V/4A) の場合、コンバータは、適切な量の実効出力容量と低 ESL デバイスを用いて動作させることが推奨されます。例えば、3 個の 22µF X5R 10V (0603) の MLCC コンデンサが挙げられます。

DC バイアス効果: 高コンデンサセラミックコンデンサは DC バイアス効果を示し、デバイスの実効容量に大きな影響を与えます。したがって、適切なコンデンサの値を非常に注意深く選択する必要があります。パッケージサイズと定格電圧、および使用される材料の組み合わせが、定格容量と実効容量の差異の原因となります。例えば、22µF X5R 6.3V (0603) の MLCC コンデンサは、通常、実効容量が 10µF 未満 (DC バイアス3.4V、AC バイアス 20mV の条件下) となります。

RF パワーアンプ用途では、出力コンデンサの負荷は DC/DC コンバータと RF パワーアンプおよび PA 入力コンデンサの合成容量となります。

大きな出力容量値は、主にコンデンサを並列に接続することで実現されます。これにより、全体の直列抵抗 (ESR) が非常に低い値に抑えられます。その結果、出力での電圧リップルがほとんどなくなり、調整回路が反応すべき電圧降下がなくなります。それでも、低 ESR でも正確な出力電圧制御を行うために、制御ループは純粋なコンパレータ制御方式に切り替わります。