ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ
https://www.elm-tech.com■概要
ELM624BA は、 1 セル、 2 セル、 3 セルのアルカリ電池、 ニッケル水素電池、 あるいは 1 セルのリチウムイオン電池、 リチウムポリマー電池を使用する電子機器の電源ソリューションを提供します。 出力電流は入力対出力の電圧比により変わりますが、 例えば 1.2V 入力で、 5V/100mA 出力が可能です。 軽負荷では低電圧 0.7V 起動ができます。 高効率の同期整流電流モード制御パルス幅変調方式です。 出力電圧は、 外部抵抗分圧を使用してプログラム可能です。シャットダウン時は消費電流を最小限に抑えるために回路動作を停止します。 シャットダウン時、ELM624BA はバッテリー入力を出力に直接接続し、 これにより、 入力バッテリーをそのままバックアップ用またはリアルタイムクロック電源として使用できます。 ELM624BA は小型の 6 ピン SOT-26 パッケージで提供されます。

■特長

■用途

• シャットダウンモード時 VIN-VOUT 間直結• バッテリー駆動携帯機器 :• スイッチ周波数: 800kHz (4.7μH)- 1-3 セルアルカリ乾電池、 NiMH

• 低入力電圧動作停止 (UVLO) : 0.5V 以下- 1 セルリチウム電池• 入力電圧範囲: 2.5V ～ 5.5V

• 太陽電池アプリケーション• 高効率: 92%• 携帯用医療電子機器• 消費電流(内部回路): 12μA• パーソナルエレクトロニクス機器• 起動入力電圧/負荷: 0.9V/10mA、 0.7V/1mA• 動作入力電圧: 0.9V ～ 5V

• スイッチ電流: 450mA max.

• パッケージ: SOT-26■標準回路図Efficiency OUT
Efficiency-I100%��������

�����������������

���� ��
����

95%����������
������ ��� �������

����

Efficiency(%)

�

90%
85%
3.3Vin 5Vo
2.5Vin 5Vo
1.2Vin 5Vo
2.5Vin 3.3Vo
1.2Vin 3.3Vo
1.2Vin 2.5Vo

80%
75%
70%
0.01

0.1

IOUT
(A)
Iout (A)■セレクションガイド
ELM624BA-S
記号abcd

製品番号
パッケージ
製品バージョン
テーピング方向

ELM624
B: SOT-26
A
S: 11 ページ参照

ELM624 B A - S↑↑↑ ↑ab c d( 注) テーピング方向は一種類のみ

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ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ■絶対最大定格値

https://www.elm-tech.com

(1)

項目
電源電圧
出力電圧
他のピン電圧VSW10ns 連続動作電圧
接合温度
リード温度 ( 半田付け 10s)

記号
VIN
VOUT
VOTHER
VSWTJ

規格値-0.3 ～ +6.0-0.3 ～ +6.0-0.3 ～ +6.0-2.0 ～ VOUT +2.0+150260
125660.8-55 ～ +150

θJA
θJCPD
TSTG

熱抵抗 (3)、 (4)許容損失 (3)、 (4)
保存温度範囲

単位
VV
V
V
℃
℃/W
W℃

■推奨動作条件 (2)
項目

記号
VIN
VOUT
TJMAX
TA

入力電圧
出力電圧
最大接合部温度
周囲温度範囲規格値+0.9 ～ +5.0+1.8 ～ +5.5+125-40 ～ +85

単位
V
V℃
℃

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) 推奨動作条件の範囲外では、機能は保証されません。
(3) JESD51-7、4 層PCB で測定。
(4) 許容最大消費電力は、周囲熱抵抗θJA、周囲温度TA および最大接合部温度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。

■ブロック図�����������������������������

������������������

�������
�����-�����+������

�������

����

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ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ
https://www.elm-tech.com■端子配列図SOT-26(TOP VIEW)
SW

�

GND
EN

�

�

VIN

�

�

VOUT

�

�

FB

端子記号

端子番号

ピン 説明SW1スイッチ端子。 外部コイル接続端子、 内部 Nch スイッチのドレイン。

GND2グランド端子。
イネーブル入力端子。 ロジックハイ値あるいは VIN 電位にて、ELM624BAはEN3昇圧動作。 ローあるいはGND電位時、スタンバイモードとなり、消費電流は1μA以下。同時にVINを直接出力FB

4フィードバック端子。出力電圧制御のための入力端子、内部基準電圧は0.5V、
VOUT端子出力を抵抗分割接続、出力電圧を2.5Vから5.5Vまで調整。
VOUT = (1+R1/R2)*0.50VOUT

5昇圧出力端子。内部整流Pchスイッチのドレイン。

VIN

6電源入力端子。内部回路は動作開始時VIN端子を使用し、出力電圧VOUTが入力電圧VINを越えるとVOUT端子に切り替わる。

■電気的特性項目
入力電圧範囲最小起動電圧UVLO 閾値電圧
出力電圧
フィードバック電圧
フィードバック電流
スイッチ電流制限
整流器 Pch スイッチオン抵抗
メイン Nch スイッチオン抵抗
スイッチング周波数
VIN
消費電流
VOUT
シャットダウン電流
VIN

特に指定なき場合、 TOP=+25°C、 VIN=VEN=1.2V、 0.9V � VIN � 5V

記号
VIN
VST
VUVLO
VOUTVFB
IFB
ISW
RON_P
RON_N
FSW

条件VOUT*0.9 以下
IOUT=1mA
VIN 立ち下がり
VIN<VOUT
VFB=0.5V
VOUT=3.3V
VOUT=3.3V
VOUT=3.3V
VOUT=3.3V and L=4.7μH

IQ

VEN=VIN=1.2V、 VOUT=3.3V

ISD

VEN=0V、 VIN=1.2V
1.2V<VIN<5.0V
0.9V<VIN<1.2V
1.2V<VIN<5.0V
0.9V<VIN<1.2V
VEN=0V または 5V

EN ロジック Low 閾値電圧VLL

EN ロジック High 閾値電圧

VLH

EN 入力電流

IEN

Min.
0.9
2.5485
0.5*VIN
0.6-1

Typ.
0.7
0.5500
3450
300
270
800
2100.01-Max.
5.0
5.55151.00
0.30.21単位VVVVmVnAmAmΩ
kHzμA
μA
VV
μA
Rev.1.03 / 11ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ
https://www.elm-tech.com■標準特性曲線• 特に指定なき場合、 VIN=1.2V、 VOUT=3.3V、 L=4.7μF、 CIN=10μF、 COUT=10μF、Maximum Output Current vsInput Voltage

400
350

QUIESCENT(uA)

Max. output current(mA)

TA=+25°C

300
250

200
150
100
50

11.4
1.8
2.2
2.6
INPUT VOLTAGE (V)3No Load Input Current vs Input Voltage,Device Enabled
50454035302520151011.4
1.8
2.22.63INPUT VOLTAGE (V)VIN OnVIN
1V/div

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=0A

VOUT
2V/divSW
2V/div
IL
200mA/div

VIN
1V/div

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=0AIL
200mA/div

10ms/div

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=60mA

VEN
5V/div

2ms/div

70%
0.01

1.2Vin 2.5Vo
0.1

I o ut ( A )VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=60mA

VOUT
1V/divSW
2V/div

VIN Off
VIN
1V/div
VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=60mA

VOUT
1V/div
VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=0ASW
2V/div
IL200mA/div
2ms/div

EN OffLoad Transient Response
VOUT
200mV/div

VOUT
1V/divSW
2V/div

IL
200mA/div

1.2Vin 3.3Vo

10ms/div

40ms/div

EN On

1.2Vin 5Vo

75%

IL
200mA/div

VEN
5V/div
VOUT
1V/div

IL
200mA/div

SW
2V/div

80%

EN offSW
2V/div

VOUT
1V/div

85%

VIN
1V/div

VOUT
1V/divSW
2V/div

VEN
5V/div90%

1s/div

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=0A

VOUT
1V/div

95%

VIN OnIL
200mA/div

EN On
VEN
5V/div

100%

VIN OffSW
2V/div

10ms/div

Efficiency vs Input Voltage
and Output Current

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=60mA

IL
200mA/div
1ms/div

VIN=1.2V
VOUT=5.0V
IOUT=0A~100mA

IL
200mA/div
1ms/div

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ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ
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Load Transient Response

Load Transient Response
VOUT
100mV/div

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=0A~100mA

IL
200mA/div

VOUT
50mV/div

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=0A

VOUT
20mV/div

Output Voltage Ripple
VIN
1V/div

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=15mA

VOUT
10mV/div
SW
2V/divSW
2V/div

Output Voltage Ripple
VIN
1V/div

VIN=1.2V
VOUT=5.0V

VOUT
10mV/div

IOUT=0A

1VIN
1V/div

VIN=1.2V
VOUT=5.0V
IOUT=15mA

1ms/div

IL
200mA/div

VIN
1V/div
VOUT
20mV/div

Output Voltage Ripple
VIN=1.2V
VOUT=5.0V
IOUT=100mA

SW
2V/divSW
2V/divSW
2V/div

VOUT=3.3V
IOUT=100mA
2us/div

Output Voltage Ripple

VOUT
10mV/div

VIN=1.2V

IL
200mA/div

2us/div

1ms/div

Output Voltage Ripple
VIN
1V/div
VOUT
10mV/div
SW
2V/div

IL200mA/div

IL
200mA/div

VIN=1.2V
VOUT=5.0V
IOUT=50mA~100mA

1ms/div

1ms/div

Output Voltage Ripple
VIN
1V/div

VOUT
100mV/div

IL
200mA/div

IL
200mA/div
1ms/div

IL
200mA/div

VIN=1.2V
VOUT=3.3V
IOUT=50mA~100mA

Load Transient Response

IL
200mA/div

2us/div

2us/div

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ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ
https://www.elm-tech.com■ 動作説明ELM624BA は小型、 低電圧動作高効率、 昇圧コンバータです。 静止時回路動作電流は 12μA と低消費電流、軽負荷から重負荷まで高効率動作です。 3.3V100mA 負荷では最低動作電圧は 1.1V 以下です。 1 から 3 個のアルカリ乾電池、 NiMH 電池あるいは 1 セルリチウムイオン電池を使用する昇圧電源用途に最適です。
ELM624BA は電流モードのパルス幅変調 (PWM) を 800kHz スイッチサイクルで制御しています。 コイルのリップル電流を 200mA として、 さらに誤差検出コンパレータ出力が負荷電流とコイル電流の差を検出すると誤差分を調整することで出力電圧が一定に調整されます。 必要な出力電流が、 200mA コイルリプル電流の平均値よりも少ない場合は、 軽負荷時の昇圧効率アップのため、 コイル電流は間歇スイッチ動作により不連続となります。 コイル電流は内蔵 Nch 主スイッチの過負荷保護のため 450mA に制限されます。 内部の Pch 同期整流スイッチが外付
けショットキーダイオードを不要とし、 コストと実装面積を削減します。 コイルのエネルギー放出時に Pch スイッチがオンし、 同時に内部寄生ダイオードにも電流が流れます。 Pch スイッチにより整流電圧損失は低減され外部ダイオードなしに高効率を得ることができます。
シャットダウン
EN 端子がローの時、 ELM624BA は動作停止し、 消費電流はゼロになります。 EN 端子がハイの時、 動作開始します。 EN 端子はロジック出力で駆動可能です。 シャットダウンが不要のときは EN 端子を VIN 端子に接続し、 常時動作とします。 シャットダウン状態になると ELM624BA は VIN からコイル経由で SW 端子と同期 Pch 整流スイッチを通り VOUT 端子までが導通状態となります。 この状態で VIN に電池が接続されていれば、 独立したバックアップ電池がなくても、 アイドル状態のマイコン、 SRAM、 リアルタイムクロック（ RTC） に給電することができます。 シャットダウン時、 出力側に残留電圧がある場合、 VIN 側に少量の電流が出力から戻されます。 この逆流により一時的な入力電圧の上昇が起きます。 この上昇の大小は CIN と COUT の比率と入力側の電流吸収能力により決まります。
電源が電池の場合は、 この上昇は無視できるものです。 通常の電源回路では電流吸収能力がないため、 mV レベルで 100 秒程度の電圧上昇が起きることはあります。
スタートアップ
VIN が 2.2V 以下では回路動作に電圧不足のため、 初期昇圧スタート専用の内部発振回路が主 Nch スイッチだけを動作させ非同期整流モード（ 同期整流 Pch スイッチはオフ） 昇圧となる。 この動作の間のスイッチ周波数はス
タートアップ発振器で決まりスイッチ電流もある範囲でしか流れません。 出力電圧がこのスタート回路の働きで 2.2Vを越えると、 内部回路の正常動作が可能となり、 通常のカレントモード制御動作を開始します。 スタートアップ時間
は最低開始電圧 VIN_MIN と負荷電流で決まります。 低電圧からの適切な動作開始を行うためには負荷電流は以下の値を越えないことが望ましい。
IOUT_startup � 80mA ×

VIN_MIN
2.2V

低入力電圧ロックアウト
低入力電圧ロックアウトは低入力電圧時の回路異常動作と電池過放電を防止します。 VIN 電圧が低入力電圧ロックアウト判定値 VUVLO（ 0.5V typ.） 以下になると回路が動作を停止、 VIN が上がり 0.55V を越えると回路動作を開始します。

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ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ
https://www.elm-tech.com■アプリケーションノート
設計手順
ELM624BA は 1 個から 3 個のアルカリ電池、 NiMH 電池の端子電圧 0.9V から 4.5V を電源とするシステムの電源供給を想定しています。 同じく 1 セルのリチウムイオン電池とリチウムポリマー電池、2.7V ～ 4.2V の電圧範囲、さらには 1.8V から５V までの多様な電源からの電圧昇圧を行います。
出力電圧の設定
出力電圧制御は出力電圧 VOUT を抵抗分割し、 FB 端子に入力し設定します。 1 ページの応用回路例に回路を示します。 出力電圧 VOUT は以下の式により計算します。 VFB は 0.5V、 R1、 R2 が分圧抵抗です ：VFB = VOUT ×

R2( R1 + R2 )よってVOUT = 0.5 ×( R1 + R2 )R2帰還回路のノイズ抑制するため R2 を 100k ～ 1MΩの範囲とし、 過渡応答を改善するための進相補償コンデン
サ CFF=22pF ～ 33pF を R1 と並列に接続します。
コイルの選択ELM624BA は 3.3μH ～ 10μH のコイルを使用してください。 4.7μH が全入出力電圧範囲に於いて良い性能を得られます。 スイッチ周波数 fSW は以下の式のように 1/L に比例します。
ƒSW =1VIN × ( VOUT - VIN )×
0.2A × L
VOUT

コイルの直流抵抗 DCR は低ければ、 抵抗損失 I2R を減らし効率向上ができる。 コイルの磁気特性では最大コイルピーク電流で磁気飽和しないことが必要です。IC 内部では Nch スイッチ電流は最大 450mA に制限されています。
コイルの DC 定格電流は最大入力平均電流より大きいことが必要です。 内部スイッチとコイルを流れる最大電流は負荷条件とコンバータ効率η、 最小入力電圧 (VIN_MIN)、 出力電圧 (VOUT) により決まります。 コイルの最大平均電流 ILAVEMAX は次の式で求めます。
ILAVEMAN = IOUT ×

VOUT
VIN_MIN ×η

例えば、 入力電圧 1.2V で出力 3.3V で 100mA 時に 85% 効率とすると、 1.2V の最小入力電圧において323mA の平均電流がコイルに流れます。 コイルインダクタンスが決まると、 連続電流モードでの最大出力電流
IOUT_MAX は次の式で決まります。
IOUT_MAX � 350mA ×

VIN_MIN × η
VOUT

ηは効率、 350mA は平均コイル電流であり、 ILMAX ＝ 450mA とリプル電流ΔIL ＝ 200mA である、 動作例として、
最低入力電圧 1.2V では 3.3V、 108mA、 効率 85% 出力の場合となります。
入力コンデンサ
入力コンデンサの値は 10μF 以上を推奨します。 過渡応答特性と電源回路全体の EMI 低減に必要な容量です。
ELM624BA の VIN 端子 GND 端子のできるだけ近くに積層セラミックコンデンサを配置してください。
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出力コンデンサ
昇圧コンバータではコイルにエネルギーを貯める間、 出力コンデンサが負荷に電流を供給します。 必要な容量値は負荷変化に対する応答速度と電流変化により決定されます。 X5R/X7R クラスの積層セラミックコンデンサを
ELM624BA の VOUT 端子と GND 端子のできるだけ近くに配置してください。 4.7μF ～ 10μF の値が推奨されます。 大容量の積層セラミックコンデンサは DC バイアス効果に注意が必要です。 有効な容量値がバイアス電圧で大きく変化します。 10V 耐圧の 0805 サイズの積層セラミックコンデンサでは 5V 印加時に 5μF 程度になります。
熱伝導特性
薄型の表面実装パッケージ IC は消費電力損失に特に注意が必要です。 装置設計に依存する熱伝導性、 空冷性能、 放熱器とその表面空気流、 周囲の発熱部品など多くの要素が IC 消費電力の制限値に影響してきます。 熱損失特性を改善するための 3 つの方法を以下に示します :● PCB 設計時に PCB 基板の放熱特性を検討する。
● 高速の電流スイッチ経路は最短距離に配線する。
● PCB 面積の許容範囲内で実装可能なできるだけ大型の最少 DCR を得られる 4.7μH のコイルを使用する。
最高接合温度は 125℃です。 SOT-26 パッケージの熱抵抗 RθJA は 125℃/W となります。 従って SOT-26 パッ
ケージの TA=25℃に於ける最大熱損失は以下の式に示すように 0.8W となります。
PD(MAX) =TJ(MAX) - TARθJA=125℃ - 25℃125℃/W= 0.8W

RθJA を下げることで PD(MAX) を大きくすることが可能です。
PCB パターン設計時の注意点
ノイズレベルとグランド電位変動を最小にするには PCB パターン設計が重要です。 ELM624BA のグランド端子と入力コンデンサと出力コンデンサのグランド端子配線距離は 5 ㎜以内とし、 FB 端子と SW 端子間の配線も最短とします。 特に外部分圧抵抗はできるだけ FB 端子の近くに配置します。 出力電流と効率を最大にして、 リプル電圧を最小にするために、 グランドプレーンを利用し、 ELM624BA の GND 端子はグランドプレーンに直接接続します。

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https://www.elm-tech.com■応用回路図���������������������������������������� ��������� ��� ��������������

EVB BOM リスト数量参照値

説明パッケージ

1CIN10μF

セラミックコンデンサ、 10V、 X5R/X7R0805

1COUT

10μF

セラミックコンデンサ、 10V、 X5R/X7R

0805

オプション

CFF

22 ～ 33pF

セラミックコンデンサ、 10V、 X5R/X7R

0603

1

L

4.7μH

インダクタ、 32mΩ、 5.5A

SMD

抵抗、 ± 1%0603

抵抗、 ± 1%0603

昇圧コンバータ

SOT-261R1

11R2パワー IC

VOUT=5.0V

5.1MΩ

VOUT=3.3V

2.2MΩ

VOUT=2.5V

2.0MΩ

VOUT=5.0V

560KΩ

VOUT=3.3V

390KΩ

VOUT=2.5V

490MΩ

ELM624BA■マーキング
記号5070

内容
製品 ID: ELM624BA

a

年b

週c, d

製造コード

Rev.1.09 / 11

ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータhttps://www.elm-tech.com■SOT-26 外形寸法
eLbE1EDAA1

記号
AA1bD
E1eELミリメートル

インチ

MIN.

MAX.

MIN.

0.89
0.00
0.30
2.70
1.40

1.45
0.15
0.50
3.10
1.80

0.035
0.057
0.000
0.006
0.012
0.020
0.106
0.122
0.055
0.071
0.037 BSC
0.102
0.118
0.012
0.024

0.95 BSC
2.60
0.30

3.00
0.60

MAX.

Rev.1.0
10 / 11

ELM624BA 0.9V 起動 高効率 同期整流 PWM 昇圧 DC/DC コンバータ
https://www.elm-tech.com■リール ＆ キャリアテープ寸法• テープ方向 / キャリアテープ情報BAB

ACC

DD

Feeding directionFeeding direction• リール情報• 寸法詳細
PKG タイプ

AB

CDE

F

Q'ty/Reel

SOT-26

4.0 mm

1.5 mm

8.0 mm

4.0 mm7 inches

9.0 mm3,000

Rev.1.0
11 / 11