新しい構造の昇圧チャージポンプをぜひ体感してください〜

チャージ ポンプ (インダクタレス) DC/DC コンバータは、低から中負荷電流を供給する必要がある、スペースに制約のあるアプリケーションで一般的です。このコンバータは小型パッケージで提供され、低自己消費電流で動作し、必要な外付け部品は最小限です。ただし、ノイズの生成は、多くのチャージ ポンプにとってあまり望ましい機能ではありません。

これらの不要なノイズは、多くの問題を引き起こす可能性があります。無線アプリケーションでは、電源入力で生成されたノイズが RF 送受信に干渉する可能性があり、出力でのノイズが敏感な回路と結合して、可聴ノイズを生成することもあります。新しいLTC3200シリーズのブースト・チャージ・ポンプは、入力および出力のノイズを最小限に抑える新しい構造を採用し、上記の不要な干渉を回避します。

Burst Mode® バースト モードと固定周波数

ほとんどの調整可能なチャージ ポンプ DC/DC コンバータはバースト モード アーキテクチャを使用しています。このレギュレータ構造は静止電流が最も低くなりますが、入力および出力ノイズも最も高くなります。バースト モード デバイスでは、チャージ ポンプ スイッチが出力に最大電流を供給するか、完全にシャットダウンされます。出力を調整するために、ヒステリシス コンパレータとリファレンスによってチャージ ポンプのオンとオフが制御されます。出力端に低周波リップルが発生する場合は、調整する必要があります（図1参照）。このオン/オフ バーストにより大きな入力リップル電流が発生するため、入力電源から電力を供給する必要があります。入力電源にインピーダンスがあると、入力に電圧ノイズが発生します。このノイズは、同じ電源から電力を供給される他の回路によって除去する必要があります。

表 1: 標準的なバースト モード出力リップル。

LTC3200およびLTC3200-5チャージ・ポンプは、入出力ノイズを最小限に抑えるように設計されており、最大100mAの出力電流を供給できる調整可能な昇圧チャージ・ポンプです。LTC3200-5は6ピンSOT-23パッケージで安定した5V出力電圧を提供します。一方、LTC3200は調整可能な出力電圧を生成し、8ピンMSOPパッケージで提供されます。

どちらのデバイスも定周波数アーキテクチャを使用して、低周波出力ノイズを低減します。チャージポンプは負荷がないときでも連続的に切り替わり、線形制御ループが各クロックサイクルで出力に供給される電荷​​の総量を調整します。出力レギュレーション ループは線形であるため、ピークツーピーク出力リップルはおよそ VRIPPLE = (ILOAD/COUT)/(2 · fOSC) となり、レギュレータのヒステリシスによる追加のリップルはありません。

このデバイスの2MHzの発振周波数により、小さな出力コンデンサでも低い出力リップルが可能になります図2は、100mAの負荷電流をサポートするためにさまざまな値の出力コンデンサを使用したLTC3200-5の出力リップルを示しています。

図2：LTC3200-5の出力リップル。

入力ノイズを低減する

一定周波数だけでも入力ノイズは改善されますが、LTC3200シリーズは、独自の内蔵制御回路を使用して両クロック位相でチャージ・ポンプ入力電流を安定化することでさらに一歩進んでおり、この技術によりチャージ・ポンプ発振器にRC電流が流れるのを防ぎます。これにより、入力電流の変化によるリファレンス入力リップルが最小限に抑えられます。図3は、LTC3200と標準的なバースト・モード・チャージ・ポンプの入力ノイズの違いを示しています。図に示すように、どちらのデバイスも 3.6V の入力電圧から 100mA の出力電流と 5V の安定した出力電圧を得ることができます。テストには入力インピーダンス 0.1Ω が使用されます。一般的なバースト・モード・チャージ・ポンプ・デバイスは入力と出力の両方で10μFのセラミック・コンデンサを使用しますが、LTC3200は同じ誘電体の1μFのセラミック・コンデンサを使用します。図3に示すように、バイパス容量が1/10に低減された場合でも、LTC3200を使用すると入力ノイズを大幅に低減できます。

図 3: 入力ノイズのテスト回路。

典型的なアプリケーション

チャージポンプは通常、携帯電話や PDA などのハンドヘルド電子機器に低電力ブースト変換を提供します。これらのデバイス、特に RF 通信回路を含むデバイスは、ノイズに非常に敏感です。低ノイズ チャージ ポンプの一般的な用途は、小型カラー LCD ディスプレイのバックライトとして白色 LED に電力を供給することです。図4に示す回路は、最大6個の白色LEDを駆動できる低ノイズの昇圧電源で、LTC3200のFBピンは各LEDバラスト管を流れるLED電流を調整するために使用されます。LTC3200を使用すると、バッテリを直接使用してバックライト回路にブースト電力を供給できるため、不器用な低周波ノイズ・フィルタリングの問題が解消されます。

図 4: LED 電流制御を備えた低ノイズ白色 LED ドライバー。