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項目記号規格値単位VIN 電源電圧 (1) Vin +26 V

SW 端子印加電圧 (1) Vsw-1 ～ 27

V<10nS -5 ～ 30

EN 端子印加電圧 (1) Ven -0.3 ～ Vin+0.3 VBS 端子印加電圧 (1) Vbs Vsw+6 VFB 端子印加電圧 (1) Vfb -0.3 ～ +6 VCOMP 端子印加電圧 (1) Vcomp -0.3 ～ +6 VSS 端子印加電圧 (1) Vss -0.3 ～ +6 V許容損失 (2,3) Pd 1961 mW保存温度 (1) Tstg -65 ～ +150 ℃

■概要

■特長

■絶対最大定格値

• 分散型システム電源

• ネットワーク機器

• コンピュータ

• 家電機器

• DSP および FPGA 電源

• DC-DC レギュレータ・モジュール

• 液晶モニターと液晶テレビ

■用途

　ELM613DB は 700kHz 固定周波数 PWM 同期整流降圧 DCDC コンバータです。この IC は入力電圧範囲が

4.5V から２3V で動作し、出力設定電圧が０．8V から１5V まで調整可能です。出力電流は最大 3A です。スイッチ

ング用に内蔵されている 2 個の MOSFET のオン抵抗は 130mΩ及び100ｍΩです。

　ELM613DB は電流モード制御を採用しており、高速な過渡応答特性とスイッチサイクルごとの過電流保護を実

現しています。シャットダウン電流は Typ.10μA です。ソフトスタート機能は外付け容量により立ち上がり時間が調

整可能で、突入電流を適切な値に制限できます。過熱保護機能も内蔵されています。

• 外部調整機能付きソフトスタート

• 短絡保護　

• 過熱保護

• 電流モード制御

• 低入力電圧ロックアウト（ UVLO）

• 入力電圧範囲　　 : 4.5V ～ 23V

• 出力電圧範囲 : 0.8V ～ 15V

• 最大出力電流 : 3A

• 高効率　 : Max.93%

• シャットダウン電流 : Typ.10μA

• 固定周波数 : Typ.700kHz

• パッケージ : SOP-8

注意 : (1) 絶対最大定格値を超えるストレスは、デバイスに損傷を与える可能性があります。(2) JESD51-7、4 層PCB で測定。(3) 許容最大消費電力は、周囲熱抵抗θja、周囲温度Ta が含まれる最大接合部温度Tj_max の関数です。周囲温度Ta で

の最大許容連続消費電力は、Pd_max =(Tj_max-Ta)/θja で計算されます。最大許容損失を超えるとチップ温度が上昇し、レギュレータはサーマルシャットダウン状態になります。内部サーマル・シャットダウン回路は、デバイスを恒久的な損傷から保護します。

ELM613DB 3A 23V 700kHz 同期整流 PWM 降圧 DC/DC コンバータ


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■標準回路図 Input4.5 to 23V

Cin22μF/25V MLCC

Cp

Css10nF

Cs2.2nF

CupOption

L4.7μH

ELM613DB

VIN

FB

VSWEN

GND

BS

SS COMP

R131.6k

Output 3.3V

Rs30k

Cbs10nF

R210k

Cout22μF×2

SOP-8(TOP VIEW)

■端子配列図

端子番号端子記号ピン説明1 BS ハイサイドゲート駆動ブートストラップ入力2 VIN 電源入力3 SW パワースイッチ端子4 GND グランド端子5 FB 帰還電圧入力端子 6 COMP 位相補償端子7 EN イネーブル端子8 SS ソフトスタート制御端子


■セレクションガイドELM613DB-N

( 注) テーピング方向は一種類のみ

記号a パッケージ D: SOP-8b 製品バージョン Bc テーピング方向 N: パッケージファイル参照

ELM613 D B - N ↑↑ ↑ a b c

項目記号規格値単位入力電圧 Vin +4.5 ～23.0 V動作温度 Top -40 ～ +85 ℃

■推奨動作条件

注意 : 推奨動作条件の範囲外では、機能は保証されません。

�

�

�

�

�

�

�

�

裏面露出パッドあり


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-

+

Current Sense Amplifier

PWM/ PSM Logic

ErrorAmplifier

Oscillator

Slope CompensationVIN

FB

SW

EN

GND

BS

SSCOMP

PWMComparator

UG

M2

M1

VCS

Clock

+

-Reference

-

+ PWM

LG

0.8V

■ブロック図

項目記号条件 Min. Typ. Max. 単位電源電圧 Vin 4.5 23.0 Vシャットダウン電流 Is Ven=0V 10 μAフィードバック電圧 Vfb 4.5V ≦ Vin ≦ 23V 0.78 0.80 0.82 V誤差アンプトランスコンダクタンス Gea △Icomp= ± 10μA 700 μA/Vハイサイドスイッチオン抵抗 Rds(on)_H 0.13 Ωローサイドスイッチオン抵抗 Rds(on)_L 0.10 Ωスイッチリーク電流 Ileak Ven=0V, Vsw=0V 10 μA電流制限 Ilim 4.3 ACOMP 電流センス相互コンダクタンス Gcs 2.2 A/V発振周波数 Fosc1 700 kHzショート発振周波数 Fosc2 Vfb=0V 240 kHz最大デューティ比 Dmax Vfb=0.7V 85 %最小デューティ比 Dmin Vfb=1.1V 0 %最小オン時間 To 100 ns低入力電圧ロックアウト閥値 Vuvlo Vin 立ち上がり 3.85 4.10 4.35 V

低入力電圧ロックアウト閥値ヒステリシス Vth_hys 250 mV

EN ハイレベル Ven_H 2.8 VEN ローレベル Ven_L 1.2 VEN 入力電流 Ien Ven=0V 3.0 3.6 μAソフトスタート電流 Isoft Vss=0V 5.3 μAソフトスタート期間 Psoft Vss=0.1μF 18 msサーマルシャットダウン Tsd 155 ℃

■電気的特性特に指定なき場合、 Vin=+12V、 Top=+25℃



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■標準特性曲線

• 特に指定なき場合、 ELM613DB 標準回路 Ta=+25 ℃


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■動作説明 ELM613DB は固定周波数、電流モード制御の同期整流型 PWM 降圧コンバータです。入力電圧 4.5V ～ 23V

から最低電圧 0.8V まで降圧可能です。かつ電流は最大 3A まで供給可能です。

1. 省電力モード

軽負荷時の電力損失の主な要因として、 MOSFET のミラー容量によるスイッチング損失があります。軽負荷

時の省電力モードでは、スイッチング周波数を下げることでスイッチング損失を最小限に抑えることができます。

ELM613DB は、軽負荷時に高効率を実現する省電力モードを備えた設計となっています。

2. 発振周波数

　スロープ補償の電流モード PWM 制御により、優れたロードレギュレーション特性とラインレギュレーション特性を

実現する安定したスイッチングとサイクル毎の電流制限が実現されているだけでなく、内部メインスイッチおよび同期

整流スイッチの保護も同時に行われています。 ELM613DB は一定周波数 (Fsw) のスイッチングにより、出力電圧

を安定化します。メインスイッチは、通常動作時には内部発振器出力の立ち上がりエッジで一定期間オンしてインダ

クタの電流をランプアップさせ、インダクタのピーク電流が誤差電圧を超えるとオフになります。メインスイッチがオフ

になった後、ローサイドスイッチは直ちにオンになり、次のサイクルが始まるまでオンのままになります。

3. 短絡保護

ELM613DB には短絡保護機能があります。出力がグランドに短絡すると、発振周波数が低下してインダクタ電

流が NMOS スイッチの電流制限値以上に増加することを防ぎます。また NMOS の電流制限値自体も低減して短

絡電流を減少させます。短絡状態が解消され、帰還電圧が Vfb まで戻ると、周波数および電流制限値は通常の

値に戻ります。

4. 最大負荷電流

ELM613DB は最低 4.5V の入力電圧まで動作します。ただし、入力電圧が低い場合には、メインスイッチとロー

サイドスイッチの電圧降下が大きいため、最大負荷電流が小さくなります。スロープ補償信号は、デューティサイク

ルの関数としてインダクタのピーク電流を低減し、 50％を超えるデューティサイクルでの低調波発振を防ぎます。

5. イネーブル

EN ピンにより、レギュレータの電気的なオン / オフを行います。 EN ピンの電圧が閾値電圧を超えると、レギュ

レータが動作を開始し、内部ソフトスタート回路が上昇を開始します。 EN ピンの電圧が閾値を下回ると、レギュレー

タはスイッチングを停止し、内部ソフトスタート回路がリセットされます。 EN ピンがオープンの場合は、内部プルアッ

プ回路によって H になります。

6. 低入力電圧ロックアウト

ELM613DB は低入力電圧ロックアウト回路を内蔵しており、 VIN が UVLO 開始閾値電圧を下回るとデバイスを

ディスエーブルします。起動時には、 VIN が UVLO の開始閾値電圧を超えるまで内部回路はディスエーブル状態

に保たれます。入力電圧がこの閾値電圧に達するとデバイスが起動し、 VIN が UVLO 停止閾値電圧を下回るまで

動作し続けます。 UVLO コンパレータのヒステリシスは 250mV(Typ.) です。



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7. ソフトスタート

ソフトスタート機能が内蔵されており、電源投入後、出力電圧はゆっくりと上昇します。ソフトスタート期間は、

SS ピンと GND の間に外付けする容量値により設定できます。

8. ブースト容量

BST ピンと SW ピンに 10nF の低 ESR セラミックコンデンサを接続することにより、ハイサイド MOSFET のゲー

ト駆動電圧を供給します。

9. サーマルシャットダウン

ELM613DB は、内蔵するサーマルシャットダウン回路によって過熱保護をします。接合温度がサーマルシャット

ダウン閾値温度を超えると、内蔵の基準電圧が接地され、ハイサイド MOSFET がオフになります。

10. 位相補償

COMP ピンによりシステムの位相補償を行います。以下、回路が安定に動作するための一般的な設計手順を示

します。このデータシートに示されている定数は特定の条件に最適化されているので、条件が異なる場合には、安

定性を確保するために部品定数が一部変更される場合があります。まず最初に電力部品の定数を決定し、次に以

下の手順により補償を行います :

(1) 許容される出力電圧リップルと負荷過渡応答を考慮した適切なインダクタと出力容量を選択してください。

(2) Fc をできるだけ高くすることにより、負荷過渡応答を高速化することができます。出力コンデンサの許容誤差

と温度の影響を考慮して、通常、積層セラミック出力コンデンサ (X5R、 X7R) の場合、 Fc を Fs の約 1/10

に設定します。ただし、出力コンデンサの種類がアルミ電解コンデンサかあるいは温度によって大きく変化するも

のである場合は、 Fc の 1/20 程度にしてください。

(3) Rload と Cout による極をキャンセルするために、補償素子 Rs により零を生成します。

Rs = 2π × Fc × Cout × Vout / (Gm × Gcs × Vref)

Cs = Cout × Rload / Rs

Gm: エラーアンプのトランスコンダクタンス

Gcs: 電流センストランスコンダクタンス

(4) 必要に応じて Cp を決定する。

Zesr( 出力コンデンサの ESR によってゼロが発生する ) が Fc よりも小さい場合は、 Cs と GND の間に容量

Cp を接続することで極を生成し、これを相殺する必要があります。

Cp = Cout × Resr / Rs



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1. 入力コンデンサの選定

入力コンデンサは、ハイサイド MOSFET の「オン」状態の期間に発生するリップル電流を維持するために必要

ですが、損失を最小限に抑えるために低 ESR でなければなりません。このリップル電流の RMS 値は次のようにし

て求められます：

　　　　Iinrms = Iout √ [D × (1-D)]

　　ここで、 D はデューティサイクル、 Iinrms は入力 RMS 電流、 Iout は負荷電流です。式は D=0.5 で最大値に

達します。入力コンデンサの損失は次の式で計算できます：

　　　　Pcin = ESRcin × Iinrms2

　　ここで、 Pcin は入力コンデンサの電力損失、 ESRcin は入力容量の実効直列抵抗です。入力コンデンサを通

る di / dt が大きいため、電解またはセラミックを使用する必要があります。タンタルを使用する必要がある場合には、

コンデンサが破壊されないように、サージ保護が必要です。

2. 出力インダクタの選択

　　出力インダクタの選択は、出力電圧リップルの要求を満たす必要があり、負荷過渡応答に影響を与えます。イ

ンダクタンスが大きいと、インダクタのリップル電流が減少し、したがって出力リップル電圧が小さくなります。リップ

ル電圧と電流は、次に示す近似式で概算できます：

　　　　ΔI = (Vin - Vout) / (Fs × L) ・ (Vout / Vin) ΔVout = ΔI × ESR

インダクタンスを大きくするとリップル電流とリップル電圧が減少するだけでなく、レギュレータの負荷過渡応答時

間も短くなります。同じインダクタに対してスイッチング周波数（ Fs）を高くすると、リップル電流とリップル電圧を減

らすことができますが、パワー MOS のスイッチング損失が増加します。

適切なインダクタ値を設定するには、リップル電流 (ΔI) を最大出力電流の約 10％～ 50％にします。インダクタ

の値が決まったら、必要なピーク電流で飽和しないインダクタを選択します。システムの精度を保持するために、イ

ンダクタンス公差を指定することも重要です。室温で 20％の公差であれば、通常のメーカーが供給可能な妥当な

許容範囲です。インダクタによっては、特にフェライトコアについては、飽和するとリップル電流が急激に増加し、そ

の結果出力リップル電圧が大きくなることがあります。

3. 出力コンデンサの選択

出力を平滑化し、負荷過渡電流を供給するために、出力コンデンサが必要です。コンデンサの値が大きく ESR

が小さいと、出力リップルと負荷過渡電圧の低下が少なくなります。これらの要件は、コンデンサと慎重なレイアウ

トの組み合わせによって満たすことができます。標準的なスイッチングレギュレータの設計では、出力コンデンサ群の

ESR が過渡応答を左右します。出力コンデンサの数は次の式で求められます：

　　　　ESRmax = ΔVesr / ΔIout コンデンサ数 = ESRcap / ESRmax

　　ここで、 ΔVesr = ESR による出力電圧の変化、 ΔIout = 負荷変動、 ESRcap = コンデンサ当たりの最大

ESR（メーカーのデータシートに規定）、 ESRmax = 最大許容 ESR。

高周波用のバイパスコンデンサは、物理的に可能な限り負荷の電源ピンの近くに配置する必要があります。デカッ

プリングの仕様については、コンデンサメーカーにご確認ください。

4. 出力電圧

標準回路に示す通り、 FB ピンと出力に分割抵抗を接続して出力電圧を設定します。出力電圧 (Vout) は、 FB ピン


■素子の選定


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の電圧 (Vfb) と帰還抵抗の比から次式で計算することができます。ここで、 (Vfb) は 0.8V です：

　　　　Vfb = Vout × R2 / (R1 + R2)

　　したがって、出力電圧は : Vout = 0.8 × (R1 + R2) / R2

5. 外部ブートストラップダイオード

Vout = 5V または 3.3V でかつデューティ比 > 65％となる場合、効率を改善するために外部の 5V ピンまたは

3.3V ピンと BST ピンの間に外付けのブートストラップダイオード（ IN4148 や BAT54 など）を追加することを強く

推奨します。

VIN BS

SW

FB

COMPGNDEP

L4.7uH

R210K

Cout22uF/6.3V x2

CeramicCs

Rs

Cbs10nF

Input4.5 to 23V

Cin22uF/25V

R1

ELM613DB

Cp

SSCss

Output0.8 to 15VEN

PGND Return Path

GND COMP

ELM613DB

BST

SW

External 5V

10nF

6. PCB レイアウトの注意点

安定動作をさせるためには PCB レイアウトは重要です。以下のガイドラインを参考にしてください :

1) まず、入力コンデンサ（ Cin）を VIN ピンのできるだけ近くに配置します。

2) 次に、 Cs、 Rs、 Cp、 Css、および R2 を ELM613DB のできるだけ近くに配置し、これらのアナロググランド（ク

リア AGND）を ELM613DB の GND ピンに接続します。これらの AGND ピンには連結ドットを使用するか、ま

たはコンタクトを介して GND ピンを接続することを推奨します。

3) 下図回路で太線で示されている大電流ループは、できるだけ短く幅を広くして配線する必要があります。スイッチ

ノードは大きな dv / dt で動作しており、容量結合によってこのノイズは他のノードに容易にカップリングします。

したがって、FB、COMP、AGND のようなノイズに敏感な信号線は、このノイズ源からできるだけ遠ざけてください。

4) ノイズと EMI の問題を最小限に抑えるため、フィードバック分割抵抗（ R1 と R2）はインダクタとスイッチノード

から離して配線します。かつ、抵抗 R1 はインダクタの出力ノードではなく、出力コンデンサ側またはデバイスの

負荷ノード側に接続する必要があります。


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SOP-8■マーキング

マーク内容

IT76930M 製品 ID

a ～ｍ組み立てロット番号


��

��

��

Vout(V)

R1(KΩ)

R2(KΩ)

Rs(KΩ)

Cs(nF)

Cp(pF)

Css(nF)

L(μH)

Cin(μF)

Cout(μF)

5.0 52.3 10 45 2.2 100 10 4.7 22 22 × 2 (X5R 16V)

3.3 31.6 10 30 2.2 100 10 4.7 22 22 × 2 (X5R 16V)

2.5 21.5 10 22 2.2 100 10 4.7 22 22 × 2 (X5R 16V)

1.8 12.7 10 15 2.2 100 10 4.7 22 22 × 2 (X5R 16V)

1.2 4.99 10 10.5 2.2 100 10 4.7 22 22 × 2 (X5R 16V)

7. ELM613DB 部品設定値

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