Nano Pulse Control®

Nano Energy®

ロ ー ム の 電 源 I C テ ク ノ ロ ジ

ナノ シリーズVe r. 1 . 3

Nano Pulse Control®

Nano Energy®

「アナログパワーNo .1」を2つの最先端技術

先行開発プロジェクトで生まれたナノテクノロジ2014年、IC商品開発部隊の中に新しいプロジェクトが産声を上げました。

電源ICはロームの中で重要な位置を占めており、使用されるアプリケー

ションごとに要求される性能を向上させていくという、商品開発ベースで

技術を高めてきました。

このプロジェクトでは、ロームの垂直統合型生産体制を活かし、回路設計や

レイアウト設計にとどまらず、プロセス技術までとことん追求し、その技術

を商品に結びつけるということでスタートしました。

電源ICの開発に豊富な経験と実績を持つリーダーと、社内公募で集めら

れたチャレンジ精神に溢れるエンジニアが集まり、柔軟な発想と試行錯誤を

積み重ねることで2つのナノテクノロジが生まれました。

LayoutレイアウトProcess

プロセス

Circuit Design回路設計

目指して生まれた

この2つの先端技術は、いずれもナノ（10のマイナス９乗）という微細な

オーダーにおいて優れたスペックを達成するものです。

1つは「Nano Pulse Control」と名付けられた超高速パルス制御テクノ

ロジ。この技術を搭載することで、BD9V100MUFでは、9nsという電源

ICにおけるスイッチングオン時間を実現。MOSFET内蔵DC/DCコン

バータにおいて、これまでにない24：1という高い降圧比を実現します。

例えば、現在欧州を中心に導入が進んでいるマイルドハイブリッド車では

48V系という高電圧の電源システムが採用されています。その48Vから

ECU（Electronic Control Unit）の3.3Vといった低い駆動電圧が必要

になります。今までは一度中間電圧をつくり2段階（2チップ）で降圧する

のが常識でしたが、この技術を用いることで1段階（1チップ）での降圧が

可能になり、部品点数を削減することができます。

もう1つは、「Nano Energy」という電源ICの消費電流を劇的に抑える

技術。この技術を搭載することで、BD70522GULでは180nAという

超低消費電流を実現しました。例えばIoT分野におけるセンサノードの

キーワードである「コイン電池で10年間駆動」に対応できます。

無負荷時（アプリケーションスタンバイ時）に一般品比で電池駆動時間を2倍

に延ばすことが可能であるため、ウエアラブル機器やIoT機器において

求められる小型化や電池の長寿命化に大きく貢献することができます。

*2019年10月 ローム調べ

業界最高*の降圧比と、超低消費電流を実現する2つのNano

Nano Pulse Contr［超高速制御テクノロジ］

CO2削減という地球規模の大命題を受け、ハイブリッド車や電気自動車（EV）の普及が加速していますが、ヨーロッパを中心に、フルハイブリッドよりもコストパフォーマンスに優れたマイルドハイブリッドに高い関心が寄せられています。マイルドハイブリッドでは、従来の12V電源よりも伝送効率が高い48Vの電源システムが採用されています。一方車両の各部に配置されるECUでは3.3Vといった低い駆動電圧が必要であり、更に低い2.5Vまでの対応も

60Vから2.5Vまでの降圧においてDC/DCコンバータを1チップ

化することで、2チップと比較すると周辺部品も含め大幅に部品

点数を削減することができます。特に周波数が高くなったことに

より、コイルを大幅に小型化することも可能となりました。

これによって、アプリケーションの小型化、システムの簡略化と

同時に低コスト化も実現。マイルドハイブリッド車はもちろん、産業

用ロボット、基地局のサブ電源など、48V系の電源システムで駆動

する産業機器が小型化・低コスト化されることで、いっそう社会への

普及が推進されていくことが期待されます。

ロームでは、BD9V100MUF-Cに続いて「Nano Pulse Control」

を搭載した製品を順次開発し、製品群としてお客様の幅広い要望

にお応えしていきます。

求められています。従来のDC/DCコンバータでは、AMラジオ帯に影響を与えない2MHzの動作において48Vから3.3Vの低電圧を得る際、一度12Vの中間電圧に落とし、2段階（2チップ）での降圧が必要となります。規格上は最高60Vの電源から最低2.5Vまでの駆動電圧への降圧に対応する必要があるので、仮に1チップで降圧するとすれば、24：1という非常に高い降圧比を実現しなければなりません。

開発の背景

電源システムで高降圧比を実現する意義 「Nano Pulse Control」の効果

製品搭載により実現できる世界

一般品B 新製品一般品A0

20

40

60

80

100

120

140

スイッチングオン時間[ns]

（ローム従来品）

ローム従来品の1/10を実現し、世界最小*を達成

9ns

120ns0.5x

0.5x

グs]

ローム従来品の1/10を実現し世界最小*を達小小

0.5x

0.5xスイッチングオン時間

DC/DC ECU2段目DC/DC

2MHz動作時に2.5Vを出力できないので、2段目が必要

一般の構成

DC/DC

2MHz動作時に2.5Vを

一般の構成

60VECU2段目

DC/DC

力できないので、2段目が必要

2.5V12V

60V 2.5VDC/DC ECU

2MHz動作時に2.5Vを出力できるので、2段目が不要

新製品の構成

60VV 5V2.55DC/DC ECU

Hz動作時に2.5VVを るので、2段目が出力できる

成

BD9V100MUF-C

20.8％ 逆に考えると

高電圧から低電圧への変換を“1つの電源IC”で構成可能。システ

rol®

ロームでは、このDC/DCコンバータの「1チップ化」という極めて高いハードルに挑み、超高速パルス制御テクノロジ「Nano Pulse Control」を開発しました。この技術を搭載し、実現されたスイッチングオン時間は9nsまで短縮されました。これは現在電源ICにおいて世界最小*の数値であり、従来品が120nsであったことを考えても、非常に画期的な技術といえるでしょう。また、この極めて小さなパルス幅に対して安定した制御をおこなえることも、この技術の大きなポイントとなります。

開発にあたっては、従来の考え方から大きく発想を転換すると同時に、アナログ設計技術や電源系プロセスのノウハウなど、垂直統合型生産体制を活かしたことも成功の要因になっています。この技術はMOSFET内蔵降圧DC/DCコンバータBD9V100MUF-Cに搭載され、2MHz動作において1チップで60Vから2.5Vまでの降圧を実現しています。

開発テクノロジと製品化

DC/DCコンバータの基本原理（Dutyが小さいほど出力電圧も小さくなる）DC/DCコンバータイメージ

高い入力電圧から一定の出力電圧を得るには、より小さいDuty（=パルス幅）が必要

*2019年10月 ローム調べ

2MHz動作時 業界最高*降圧比24：1（60V入力、2.5V出力）を実現

BD9V100MUF-C車載対応スイッチングレギュレータ

入力電圧

出力電圧

スイッチング波形入力電圧 時間 時間

Duty25%時

Duty75%時

1周期 1周期

25％

75％75％

25％

スイッチング波形

入力電圧の25％に平均化

入力電圧の75％に平均化

出力電圧

Dutyが小さいほど出力電圧も小さくなる

12V

60V

2.5V

2.5V

12V入力時

60V入力時

1周期=500[ns]

スイッチング波形【要求出力電圧に対して必要なパルス幅を得るための計算例】

周波数=2MHz(2000000Hz)周期 =1/周波数=1/2000000=500[ns]

2.5V出力を実現する場合：

出力電圧

20.8％20.8％Duty 20.8%=104.2[ns]

Duty 4.2%=20.8[ns]

4.2％

逆に考えると

逆に考えると

2MHz動作で同じ出力電圧

2.5Vを得るには？

高い入力電圧から一定の出力電圧を得るには、より小さいDuty（=パルス幅）が必要

【要求周周

5

は、幅）が必要

2.512V入力時 = 2.5[V] ÷ 12[V] = Duty 20.8[%] Duty 20.8[%] × 500[ns] = 104.2[ns]

60V入力時 = 2.5[V] ÷ 60[V] = Duty 4.2[%] Duty 4.2[%] × 500[ns] = 20.8[ns]

テムの小型化、簡略化を実現します。

Nano Energy®

［超低消費電力電流テクノロジ］

電子機器の分野では、スマートフォンの多機能化やウエアラブル端末の普及などに加え、人を介さないで機器同士がワイヤレスで通信をおこない動作するIoT機器の導入にも注目が集まっています。これらの機器は基本的に電池で駆動するケースが多いため、消費電力の低減が強く求められる分野です。加えて、デザイン性の向上や新しい機能を搭載するためのスペース確保といった視点から、小型化も重要な要件となり、駆動電池もどんどん

電源ICの消費電流の大幅な低減によって、IoTの分野では、目標に掲

げた「コイン電池で10年間駆動」が現実のものとなりました。これに

より、機器のメンテナンスに要する手間やコストを削減できるほか、

ウエアラブル端末など、小型化・多機能化が加速する電子機器分野に

おいても、小型電池での長時間駆動を実現することができます。

また、エナジーハーベストと呼ばれる太陽光や熱、振動などを利用した

発電システムなどの、低い発電量においても動作を継続させることが

可能になり、環境分野における利用も大いに期待されています。

ロームでは、「Nano Energy」をコア技術として、それを搭載した電源

ICを製品群として拡充し、お客様の幅広いご要望にお応えしていき

ます。同時に、PMIC（パワーマネージメントIC）への搭載も推進して

いく予定です。

小型化され、中でもIoT分野では機器のメンテナンスが頻繁におこなえないケースも多く、「コイン電池で10年駆動」が1つのキーワードとなっています。ロームではこういった市場動向やテーマを受け、電源ICの消費電流を大きく低減させる技術の開発に着手。スタート時点では、電源ICの業界で最も小さい消費電流は360nAでした。それをどこまで下げることができるのかが1つの指標となりました。

開発の背景

製品搭載により実現できる世界

コイン電池で10年駆動！！IoT業界のキーワード！

nAオーダー以下の消費電流が必要

DC/DCコンバータ消費電流の傾向

2004

100000

10000

1000

1002011 2012 2014 2017 2020

Iq[nA]

（年）

20.8％ 逆に考えると

小小小小小小小小小小型型型型型型型型型型電電電電電電電電電池池池池池池池池池池をををををををををを搭搭搭搭搭搭搭搭搭搭載載載載載載載載載載すすすすすすすすすするるるるるるるる機機機機機機機機機機器器器器器器器器器器ののののののののの長長長長長長長長長長時時時時時時時時時時間間間間間間間間間間駆駆駆駆駆駆駆駆駆動動動動動動動動動動にににににににににに貢貢貢貢貢貢貢貢貢貢献献献献献献献献献献ししししししししまままままままままますすすすすすすすすす。。。。

ただ単に消費電流を低減させることを考えると、回路の抵抗値を上げるという発想がありますが、それだけでは素子からのリーク電流の発生、ノイズへの感度向上、回路の応答速度低下といった弊害が生じます。ロームでは、消費電流を下げることで発生するトレードオフを極限まで低減させると同時に、超軽負荷状態における消費電流の削減に徹底的にこだわった画期的技術である「Nano Energy」を開発。現在、180nAという超低消費電流を実現しています。

この技術をDC/DCコンバータ「BD70522GUL」に搭載し、無負荷時（アプリケーションスタンバイ時）に一般品比で従来の2倍の電池駆動時間を実現しました。更に、10µAから500mAという業界で最も広い電流範囲において、90％以上の高電力変換効率も実現。これもローム独自の垂直統合型生産体制における「回路設計」「レイアウト」「プロセス」の3つの先端技術の融合なしでは成し得なかったことです。

開発テクノロジと製品化

超低消費電流180nA一般品比で電池2倍長持ち

無負荷時消費電流：DC/DCコンバータ 幅広い範囲で高効率を実現

0.260µA

0.1

1

10

100

消費電流

[µA

]

0.360µA

18µA

35µA

0.180µA

ROHM

市場要求ライン

Company A Company B Company C ROHM

超低消費電流ICを実現！！

BD70522GULFET内蔵スイッチングレギュレータ

20.8％ 逆に考えると

電力変換効率

[％]

出力電流[mA]

0.00150

55

60

65

70

75

80

85

90

95100

0.01 0.1 1 10 100 1000

電力変換効率特性

10μAから500mAまで幅広い範囲で90％以上を達成

BD70522GUL

一般品

出力電圧 2.8V入力電圧 3.6V

品名

BD9V101MUF-LB 70

42

42

70

42

42

42

42

42

42

2.0

2.0

1.0

5.0

3.3

3.3

5.0

3.3

5.0

8

26

2500

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

200 to2,400

1,900 to2,300

3.5

3.0

16

3.5

3.5

3.5

3.5

3.5

3.5

40

40

40

40

40

40

10

10

10

10

10

10

36

36

60

2.0

2.0

2.0

1.0

1.0

1.0

16 to 60 0.8 to 5.5 1.9 to 2.3 Current

Current

Current

Current

Current

Current

Current

Current

Current

Current

Recovery Recovery VQFN24FV4040

VQFN24FV4040

VQFN32FAV050

VQFN24FV4040

YES

YES

YES

YES

YES

YES

YES

YES

YES

1

品名

入力定格（V）

出力電流（A）

入力電圧（V）

出力電圧（V）

スイッチング周波数（MHz）

制御方式機能

パワーグッド

パワーグッド

外部同期

同期整流

軽負荷効率

過電圧保護

スペクトラム拡散

可変ソフトスタート

可変ソフトスタート 同期整流 軽負荷

効率過電流保護

温度保護

過電圧保護

パッケージ

6

6

1

1

0.5

1

2.5 to 5.5

2.8 to 5.5

0.9 to 5.0

0.9 to 5.0

0.9 to 5.0

2.6 to 3.1

3.46 to 3.76

3.46 to 3.76

0.8 to 6.0

0.8 to 6.0

0.8 to 6.0

0.8 to 6.0

0.8 to 6.0

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

OpenDrain

OpenDrain

OpenDrain

1.0mAor

more

1.0mAor

more

2.0mAor

more

2.0mAor

more

0.10.23

0.23

0.27

0.27

0.3

0.27 VDET×0.05

VDET×0.05

CMOS

CMOS

CMOS

0.8 to 6.0

0.8 to 6.0

0.9 to 5.0

1.2 to 3.3* On-time

On-time

Recovery Recovery

Recovery Recovery

Variable

Variable

Variable

Variable

———

—

—

—

—

—

—

—

NO YES

YES

YES

YES

YES

YES

YES

SSOP5

SSOP5

SSOP5

SSOP5

SSOP5

SSON004R1010

SSOP5NO

NO

NO

NO

NO

NO

Variable

VCSP50L1C1.76×1.56, H＝0.57

UQFN056V70707.0×7.0, H＝1.0

品名

品名 機種数

BD52xxG-2M series

BD53xxG-2M series

0.1V step42 type

0.1V step42 type

0.1V step42 type

0.1V step6 type

0.1V step4 type

0.1V step4 type

Nch(110mΩ)

Nch(150mΩ)

Nch(150mΩ)

Nch(150mΩ)

Nch(210mΩ)

Nch(210mΩ)

Nch(210mΩ)

Nch(100mΩ)

Nch(100mΩ)

Nch(100mΩ)

Nch(140mΩ)

Nch(140mΩ)

Nch(140mΩ)

Nch(600mΩ)

Nch(400mΩ)

Adj.(0.8 to 5.5)

Adj.(0.8 to 8.5)

Adj.(0.8 to 8.5)

Pch(190mΩ)

Nch(120mΩ)

Nch(110mΩ)

0.1V step42 type

検出電圧（V）

リセット動作電圧範囲（V）

検出ステップ（V）

出力形式

入力定格（V）

BD70522GUL

BD70528MWV

出力電流（A）

入力電圧（V）

出力電圧（V）

スイッチング周波数（MHz）

制御方式機能

パワーグッド

可変ソフトスタート 同期整流 軽負荷

効率過電流保護

温度保護

パッケージ（mm）

出力数出力FET 定格

電圧（V）

入力電圧（V）

Min Max

出力電流（A）Max

出力電圧（V）Typ

スイッチング周波数 制御

方式

機能 動作温度（℃）

パッケージ

パッケージ 車載対応AEC-Q100

車載対応AEC-Q100

出力電圧精度（％）

動作時回路電流（μA）

Typ上側（Typ）

下側（Typ）

設定範囲（kHz）

精度（％）

検出電圧精度Ta=+25℃（%）

回路電流（µA） ヒステリシス電圧（V）

"L"出力電流（mA） リセット解除伝達遅延時間（mA）

遅延時間精度（%）ON時 OFF時 VDD=1.2V VDD=2.4V

マニュアルリセットPIN

品名 機種数 検出電圧（V）

リセット動作電圧範囲（V）

検出ステップ（V）

出力形式 パッケージ 車載対応

AEC-Q100検出電圧精度

Ta=全温度（%）

回路電流（µA） ヒステリシス電圧（V）

"L"出力電流（mA） リセット解除伝達遅延時間（mA）

遅延時間精度（%）ON時 OFF時 VDD=1.2V VDD=2.4V

マニュアルリセットPIN

BD8P250MUF-CBD9P233MUF-CBD9V100MUF-CBD9P205EFV-CBD9P205MUF-CBD9P235EFV-CBD9P235MUF-CBD9P255EFV-CBD9P255MUF-CBD9P105EFV-CBD9P105MUF-CBD9P135EFV-CBD9P135MUF-CBD9P155EFV-CBD9P155MUF-C

1

1

1

1

1

1

1

1

1

BD52xxG-2C series

BD53xxG-2C series

BD52xxNVX-2C series

BD70HxxG-2C series

BD73HxxG-2C series

±2.0

±2.0

±2.0

±1.75

±1.75

±1.75

±1.75

±1.75

±1.75

−40 to +125

−40 to +125

−40 to +125

−40 to +125

−40 to +125

−40 to +125

−40 to +125

−40 to +125

−40 to +125

±10

±9

±10

±10

±10

±10

±10

±10

±10

±2.5(All

Temperrature)

±2.5

±3

±1.4

±30(All

Temperrature)

±50(All

Temperrature)

HTSSOPB20

VQFN20FV4040

HTSSOPB20

VQFN20FV4040

HTSSOPB20

VQFN20FV4040

HTSSOPB20

VQFN20FV4040

HTSSOPB20

VQFN20FV4040

HTSSOPB20

VQFN20FV4040

BUCK1: 1.2,1.8,2.75-3.4(step:50mV)BUCK2: 1.2,1.5-2.1(step:50mV),3.0,3.3

BUCK3: 0.8-1.45(step:50mV),1.8

—

—

——

—

—

—

—

— —

☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

☆

☆: 開発中品名の「xx」には、検出電圧値が入ります。 例：BD48ExxG-Mシリーズで2.3V検出電圧値をお求めの場合、品名はBD48E23G-Mとなります。

*各条件により、制限があります。

車載対応スイッチングレギュレータ

FET内蔵スイッチングレギュレータ

FET内蔵スイッチングレギュレータ

車載用ボルテージディテクタ

シングル出力 降圧コンバータ VIN：20V以上

シングル出力 降圧コンバータ VIN：6V以下

105℃対応

125℃対応

プライマリ FET内蔵 降圧コンバータ

Nano Pulse Control®搭載機種

Nano Energy®搭載機種

1) 本資料の記載内容は　　　年　 月 日現在のものです。2) 本資料の記載内容は改良などのため予告なく変更することがあります。本製品のご使用に際しては、下記セールス･オフィスまで最新の仕様書をご請求の上、必ずご確認ください。3) ロームは常に品質・信頼性の向上に取り組んでおりますが、半導体製品は種々の要因で故障・誤作動する可能性があります。万が一、本製品が故障・誤作動した場合であっても、その影響により人身事故、火災損害等が起こらないようご使用機器でのディレーティング、冗長設計、延焼防止、バックアップ、フェイルセーフ等の安全確保をお願いします。定格を超えたご使用や使用上の注意書が守られていない場合、いかなる責任もロームは負うものではありません。

4) 本資料に記載されております応用回路例やその定数などの情報につきましては、本製品の標準的な動作や使い方を説明するものです。したがいまして、量産設計をされる場合には、外部諸条件を考慮していただきますようお願いいたします。

5) 本資料に記載されております技術情報は、製品の代表的動作および応用回路例などを示したものであり、ロームまたは他社の知的財産権その他のあらゆる権利について明示的にも黙示的にも、その実施または利用を許諾するものではありません。上記技術情報の使用に起因して紛争が発生した場合、ロームはその責任を負うものではありません。

6) 本製品は、一般的な電子機器（AV機器、OA機器、通信機器、家電製品、アミューズメント機器など）および本資料に明示した用途への使用を意図しています。7) 本資料に掲載されております製品は、耐放射線設計はなされておりません。8) 本製品を下記のような特に高い信頼性が要求される機器等に使用される際には、ロームへ必ずご連絡の上、承諾を得てください。 ・ 輸送機器（車載、船舶、鉄道など）、幹線用通信機器、交通信号機器、防災・防犯装置、安全確保のための装置、医療機器、サーバー、太陽電池、送電システム

9) 本製品を極めて高い信頼性を要求される下記のような機器等には、使用しないでください。 ・ 航空宇宙機器、原子力制御機器、海底中継機器

10) 本資料の記載に従わないために生じたいかなる事故、損害もロームはその責任を負うものではありません。11) 本資料に記載されております情報は、正確を期すため慎重に作成したものですが、万が一、当該情報の誤り・誤植に起因する損害がお客様に生じた場合においても、ロームはその責任を負うものではありません。12) 本製品のご使用に際しては、 RoHS 指令など適用される環境関連法令を遵守の上ご使用ください。本製品の RoHS 適合性などの詳細につきましては下記セールス･オフィスまでお問合せください。お客様がかかる法令を遵守しないことにより生じた損害に関して、ロームは一切の責任を負いません。

13) 本製品および本資料に記載の技術を輸出又は国外へ提供する際には、「外国為替及び外国貿易法」、「米国輸出管理規則」など適用される輸出関連法令を遵守し、それらの定めにしたがって必要な手続を行ってください。14) 本資料の一部または全部をロームの許可なく、転載・複写することを固くお断りします。

R1089A

Catalog No.60P7126J-C 10.2019 PDF © 2019 ROHM Co., Ltd.

(045)476-2121(03)6280-0820(042)648-7821(022)295-3011(028)633-2271(029)300-0585(027)310-7111(0263)34-8601

(075)365-1077(052)589-9027

横　浜東　京西東京仙　台宇都宮水　戸高　崎松　本

京　都名古屋

+82-2-8182-700　　　+86-10-8525-2483

+86-21-6072-8612+86-755-8307-3008

+852-2740-6262+886-2-2500-6956

+65-6436-5100+63-2-807-6872

+66-2-254-4890+60-3-7931-8155

+91-80-4125-0811+49-2154-921-0

+1-408-720-1900

2019 10 1

韓　国北　京上　海深　�香　港台　湾シンガポールフィリピン

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