CMOS ICアプリケーションノート

S-19914/19915シリーズのノイズ対策とCISPR25測定結果

Rev.1.0_00© ABLIC Inc., 2022
このアプリケーションノートは、S-19914/19915シリーズにおいて、伝導ノイズおよび放射ノイズを低減するための推奨ノイズ対策部品、推奨基板レイアウトを記載した参考資料です。また、CISPR25に準拠した測定の結果をまとめています。
製品の詳細、仕様についてはデータシートにてご確認ください。

1

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S-19914/19915シリーズのノイズ対策とCISPR25測定結果
目
1.
2.

ノイズ対策部品の必要性 ............................................................................................................................ 3
基板レイアウト ........................................................................................................................................... 4
2. 1
2. 2
2. 3
2. 4

3.

入力コンデンサ (CIN0、CIN1) の配置とVIN、VSSのレイアウト ....................................................................... 4
インダクタ (L1) の配置とレイアウト .............................................................................................................. 4
出力コンデンサ (COUT1) の配置とレイアウト .................................................................................................. 5
推奨基板レイアウト .......................................................................................................................................... 5

測定条件と測定結果 ................................................................................................................................... 63. 1
3. 23. 32次測定条件 ............................................................................................................................................................ 6電圧法の測定結果 .............................................................................................................................................. 7
ALSE法の測定結果 ............................................................................................................................................ 84.

注意事項 ...................................................................................................................................................... 95.

関連資料 ...................................................................................................................................................... 9CMOS ICアプリケーションノート
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1.

ノイズ対策部品の必要性
図1は、ノイズ対策部品を付加しない回路で電圧法の測定を行った結果です。測定結果は、CISPR25 class5の規格値を大幅に越えていますが、本ICに限らず一般的なスイッチングレギュレータICは、同様の傾向を示します。つまり、CISPR25
class5の厳しい要件を満たすためには、ノイズ対策部品を付加する必要があります。図1 ~ 図3は弊社従来品を例にノイズ対策部品の必要性を説明しています。
弊社従来品 (2.2 MHz), VIN = 13 V, VOUT = 5 V, IOUT = 600 mA, ノイズ対策部品なし

図1
図2は、表1に示す推奨ノイズ対策部品L2、CF2、CF4を付加した回路図です。図3は、この回路で電圧法の測定を行った結果です。ノイズ対策部品を付加することによって20 MHz以上のノイズが大幅に減少し、CISPR25 class5の要件を満たします。また、本ICでは、SW端子のスルーレートをIC内部で最適な値に調整しているため、最小限のノイズ対策部品で大きなマージンを確保することができます。
表1

L2V+

VIN

L1EN

CF2

CF4CIN1

CIN0

CFB1FB
CREG1

VSS

記号

VOUTSW

RFB1
8.2 Ω

COUT1

CF2L2
CF4値
4.7 μF4.7 μH4.7 μF

RFB2V*1*1.

ノイズ対策部品図2
弊社従来品 (2.2 MHz), VIN = 13 V, VOUT = 5 V, IOUT = 600 mA, ノイズ対策部品あり

図3
本ICは、伝導ノイズおよび放射ノイズを低減するため、スペクトラム拡散型発振回路を内蔵しています。
詳細については、S-19914A/19914B/19915A/19915Bシリーズデータシートを参照してください。

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2.

基板レイアウト
2. 1

入力コンデンサ (CIN0、CIN1) の配置とVIN、VSSのレイアウト

入力コンデンサの配置、およびVIN、VSSの配線は最も重要です。入力コンデンサは最優先で、IC直近に、同じ表面層に配置してください。
CIN1は、ICの安定動作とノイズの抑制に必ず必要なコンデンサです。CIN0は、CIN1に並列に接続された0.1 μF程度のコンデンサです。主に10 MHz以上のノイズ対策用コンデンサとして、必要に応じて追加してください。
図4は、入力コンデンサをIC直近に配置した例です。太線は、IC内部のハイサイドパワーMOS FETがオンした瞬間の電流経路を示します。まず電流は入力コンデンサからVIN端子に流れ、IC内部でオンしているハイサイドパワーMOSFET、オフしているロウサイドパワーMOS FETの寄生容量の順で経由し、VSS端子から入力コンデンサに戻ります。
この例では、電流経路のインピーダンスを低減することによって、VIN、VSS配線に発生するノイズを最小化します。
一方、図5は、入力コンデンサがICから離れて配置され、VSS端子がIC直下のVSSに接続されていない例です。このとき、入力コンデンサ − VIN端子間に寄生インダクタンス (Lp1) が存在します。また、入力コンデンサ − VSS端子間の電流経路が大幅に長くなるため、寄生インダクタンス (Lp2 + Lp3 + Lp4) が非常に大きくなります。この例では電流経路のインピーダンスが増加し、VIN、VSS配線に発生するノイズが大きくなります。
良い例

悪い例
VIN

VIN

VSS

VSS

CIN1

CIN1
CIN0
L1

L1
CIN0
Lp1

VIN

SW

FB

VSS

EN

VREG

NC

NCCOUT1

Lp2
VIN

SW

FB

VSSEN

VREG

NC

NC

COUT1

Lp4

VOUT

VOUT

Lp3

図42. 2

図5

インダクタ (L1) の配置とレイアウト

SW端子の配線面積を最小化してください。電流容量の許容範囲内で配線幅を狭くしてください。SW端子から出力される矩形波電圧には高い周波数成分が含まれるので、SW配線がアンテナとなって放射ノイズが増加する可能性があります。また、前述した矩形波電圧の高い周波数成分が寄生容量を介してSW端子からVOUTに伝導するため、SW配線とVOUT配線を近づけないでください。インダクタは放射ノイズの小さい閉磁路タイプを選択してください。
図6は、SW端子 − L1間の配線面積を小さくし、SW配線 − VOUT配線間の距離を長くした例です。
一方、図7は、SW配線の面積が不要に大きく、SW配線 − VOUT配線間の距離が短い部分があり、その寄生容量 (Cp)が大きい例です。
良い例
VIN

悪い例

VSS

VIN

CIN1

VSS

CIN1
L1

L1CIN0

Cp

CIN0

VIN

SW

VIN

SW

FB

VSS

FB

VSS

EN

VREG

EN

VREG

NCNC

NC

NC

COUT1

VOUT

図64

COUT1

VOUT

図7

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2. 3

出力コンデンサ (COUT1) の配置とレイアウト

COUT1は、ICの近くに配置してください。
太線の電流経路 (SW端子 → L1 → COUT1 → VSS端子) の面積を小さくすると、発生する放射ノイズを最小化できます。
VOUT配線は、必ずCOUT1のランドを経由してから引き出してください。L1とCOUT1による平滑化作用が弱まり、SW端子の矩形波電圧の高い周波数成分がVOUTに伝導されるのを避けるためです。同様に、配線幅を広げる場合もCOUT1のランドを経由してから配線を引き出してください。
図8は、電流経路の面積を小さくした例です。VOUT配線は、COUT1のランドを経由してから引き出されています。
一方、図9は、ICとCOUT1の距離が長く、電流経路の面積が大きい例です。VOUT配線はCOUT1のランドを経由せずにL1のランドから引き出されています。
図10は、COUT1のランドを経由する前にVOUTの配線幅を広げすぎている例です。
良い例
VIN

悪い例1
VIN

VSS

悪い例2

VSS

VSS

CIN1

CIN1

CIN1

VIN

VOUT

L1

L1

L1

CIN0

CIN0

CIN0

VIN

SW

VIN

SW

VIN

SW

FB

VSS

FB

VSS

FB

VSS

EN

VREG

EN

VREG

EN

VREG

NC

NC

NC

NC

NC

NC

COUT1

COUT1

VOUT

図8

2. 4

COUT1

図9

VOUT

図10

推奨基板レイアウト

これまでの説明を反映した推奨基板レイアウトを図11に示します。

図11

5

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3.

測定条件と測定結果
3. 1

測定条件図12は、S-19915A評価基板の回路図です。表2に示した部品が搭載されています。
S-19915A, VIN = 13 V, VOUT = 5 V, IOUT = 1000 mA,CISPR25 Edition 4.0 2016-10に準拠
L2VIN_EMI

VIN

L1EN

CF2CIN1

CF4CIN0VOUTSW
CFB1FBVSS

CREG1

RFB15ΩCOUT1
RFB2

VSS_EMI*1*1.

ノイズ対策部品
図12S-19915A評価基板の回路図
表2記号
CF2L2
CF4CIN1
CIN0
L1
CREG1
COUT1
CFB
RFB1
RFB2値
4.7 μF4.7 μH4.7 μF4.7 μF0.1 μF
3.3 μH
1.0 μF
10 μF
33 pF
84 kΩ16 kΩ

型番CGA4J1X7R1H475K125AC
TFM252012ALVA4R7MTAACGA4J1X7R1H475K125AC
CGA4J1X7R1H475K125AC
CGA3E2X7R1H104K
TFM322512ALVA3R3MTAACGA3E1X7R1C105K080AC
CGA4J3X7S1A106K125AB−−−

図13は、実際の基板です。

図13

6

メーカ
TDK株式会社
TDK株式会社
TDK株式会社
TDK株式会社
TDK株式会社
TDK株式会社
TDK株式会社
TDK株式会社−−−

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3. 2

電圧法の測定結果

図14は、電圧法の測定結果です。
S-19915A

Supply : VIN_EMI, Return : VSS_EMI, AV : average

Supply, AV

Return, AV

図14

7

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3. 3

ALSE法の測定結果

図15、図16は、ALSE法の測定結果です。
S-19915A

V : vertical, H : horizontal, AV : average

V, AV

図15H, AVV, AV

図168

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4.

注意事項
・ 本資料に掲載のアプリケーション例は、弊社ICを使用した代表的な応用例を説明したものです。ご使用の際は、十分な評価を行ってください。
・ 本ICは静電気に対する保護回路が内蔵されていますが、保護回路の性能を越える過大静電気がICに印加されないようにしてください。
・ 弊社ICを使用して製品を作る場合には、その製品での当ICの使い方や製品の仕様、出荷先の国などによって当ICを含めた製品が特許に抵触した場合、その責任は負いかねます。

5.

関連資料
S-19914/19915シリーズの詳細については、下記のデータシートを参照してください。
S-19914A/19914B/19915A/19915Bシリーズ データシート
このアプリケーションノートおよびデータシートの内容は、予告なく変更することがあります。
詳細は、販売窓口までお問い合わせください。
データシートの最新版は弊社Webサイトにて製品カテゴリと製品名をお選びいただき、PDFファイルをダウンロードしてください。
www.ablic.com

エイブリック株式会社Webサイト

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1.

本資料に記載のすべての情報 (製品データ、仕様、図、表、プログラム、アルゴリズム、応用回路例等) は本資料発行時点のものであり、予告なく変更することがあります。

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2.4-2019.07

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