Rev.3.0_00

電圧安定化
昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ

S-8821シリーズ

S-8821 シリーズは、CMOS 技術を使用して開発したレギュレーション機能付昇圧型チャージポンプ DC-DC コンバータです。
S-8821 シリーズは、発振回路、コントロール回路、基準電圧源回路、誤差増幅回路、出力スイッチングトランジスタから構成され、PFM 制御により出力電圧をレギュレートします。
また、ポンプ用コンデンサ、入力コンデンサ、出力コンデンサとも小型のセラミックコンデンサが使用可能ですので小型化が可能です。

 特長• 昇圧型PFM制御CMOSチャージポンプ• 電源電圧• 出力電圧• 出力電圧精度• ソフトスタート回路内蔵• 出力電流• 発振周波数• ON/OFF機能• 超小型パッケージを採用• 鉛フリー製品

1.6 ~ 5.0 V
2.5 ~ 5.5 V (0.1 Vステップで選択可能)±2 % max.
1.0 ms typ.
25 mA (VIN=(VOUT(S) × 0.80) V)
1.0 MHz typ.
スタンバイ時：1 µA max.
SOT-23-6W

 用途• リチウムイオンバッテリー駆動アプリケーション• ローカル電源• 白色LEDディスプレイバックライト用電源

 パッケージ
パッケージ名SOT-23-6W

パッケージ図面

図面コード
テープ図面

リール図面

MP006-B

MP006-B

MP006-B

セイコーインスツル株式会社

1

電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00

 ブロック図VIN
CIN=4.7 µF
VOUT

SW1

COUT=10 µF
C+Rs

SW2

CPUMP=0.10 µF

PFM 制御発振回路(1.0 MHz)

SWICH
制御回路
C−Rf-

SW3

SW4

ソフトスタート回路

ON/OFF回路

ON/OFF

図12+

セイコーインスツル株式会社

基準電圧GND

電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00
 選択ガイド• S-8821シリーズは、出力電圧値を用途により選択指定することができます。製品名における文字列が示す内容は「製品名選択ガイド」を、詳しい製品名は「製品名リスト」をご参照ください。
1. 製品名選択ガイド
S−8821xx

AMH−xxx

TF

G
テープ仕様でのICの向きを示します。

*1

製品略号を示します。*2
パッケージ種別を示します。
MH: SOT-23-6W
出力電圧を示します。
25 ~ 55(例: 出力電圧が2.5 Vの場合は、25と表されます。)*1.
*2.

テーピング図面をご参照ください。
製品名リストをご参照ください。

2. 製品名リスト
表1
出力電圧
2.5 V
3.0 V
3.3 V
3.5 V
3.6 V
4.0 V
4.5 V
5.0 V
5.2 V
5.5 V
備考

SOT-23-6W
S-882125AMH-M2ATFG
S-882130AMH-M2FTFG
S-882133AMH-M2ITFG
S-882135AMH-M2KTFG
S-882136AMH-M2LTFG
S-882140AMH-M2PTFG
S-882145AMH-M2UTFG
S-882150AMH-M2ZTFG
S-882152AMH-M3BTFG
S-882155AMH-M3ETFG

上記出力電圧値以外の製品をご希望の時は、弊社営業部までお問い合わせください。

セイコーインスツル株式会社

3電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00

 ピン配置図
表2SOT-23-6W
Top view
615243端子
番号
1

端子記号

端子内容

VIN

電源入力端子
チャージポンプ ポンプコンデンサ接続端子（正端子）
チャージポンプ ポンプコンデンサ接続端子（負端子）
パワーオフ端子Highレベル (“H”) ：通常動作 (昇圧動作)
Lowレベル (“L”) ：昇圧停止 (全回路停止)
GND端子
電圧出力端子

2C+

3C−

4ON/OFF

56GND
VOUT

図24

セイコーインスツル株式会社

電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00
 絶対最大定格

表3
項目
C+端子電圧C−端子電圧VIN端子電圧
VOUT端子電圧
ON/OFF端子電圧
動作温度範囲
保存温度範囲許容損失

記号
VC+VC−VIN
VOUT
VON/OFF
TOPR
TSTG
PD

絶対最大定格とは、どのような条件下でも越えてはならない定格値です。万一この定格値を越えると、製品の劣化などの物理的な損傷を与える可能性があります。

600

未実装時
許容損失 PD [mW]注意

(特記なき場合: Ta=25°C)
絶対最大定格単位V
VGND−0.3 ∼ VGND+7.5
VGND−0.3 ∼ VGND+7
VGND−0.3 ∼ VGND+5.5
VGND−0.3 ∼ VGND+7
VGND−0.3 ∼ VIN+0.3°C−40 ∼ +85
−40 ∼ +125300
mW4002000050

周囲温度100150

Ta [°C]

図3 パッケージ許容損失

セイコーインスツル株式会社

5電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00

 電気的特性表4(特記なき場合: VIN=(VOUT(S) × 0.60) V*1、Ta=25°C)
項目記号

動作入力電圧VIN

条件
VOUT(S) ≤ 2.9 V
VOUT(S) > 2.9 V

出力電圧*2

VOUT(E)IOUT=10 mA

出力電流*3

IOUT

入力安定度

∆VOUT1

VIN=(VOUT(S) × 0.54) V*6
VIN=(VOUT(S) × 0.60) V*1
VIN=(VOUT(S) × 0.80) V*1
VIN=(VOUT(S) × 0.60) V ~ (VOUT(S) − 0.10) V,
IOUT=10 mA

Min.

Typ.

Max.

単位1.6
VOUT(S)× 0.54
VOUT(S)× 0.98
51525



5.0V



5.0

VOUT(S)

VOUT(S)× 1.02
mA



50100mV

測定回路
2∆VOUT2

IOUT=0.1 mA ~ 10 mA



4080

*4VRIPIOUT=10 mA



70



mVp−p

最大発振周波数

fosc

800

1000

1200

kHz

効率*5η



90



%

1

動作時消費電流

ISS1



3560

µA

2

スタンバイ消費電流

ISSS



0.3

1.0

負荷安定度
リップル電圧ON/OFF端子
入力電圧”H”
ON/OFF端子
入力電圧”L”
ON/OFF端子
入力電流”H”
ON/OFF端子
入力電流”L”
ソフトスタート時間

VOUT=(VOUT(S) × 0.60) V,
C−端子の波形を測定
VIN=(VOUT(S) × 0.54) V, VOUT(S) ≥ 3.0 V,
IOUT=5 mA
VIN=VOUT(S), VOUT=(VOUT(S) + 0.5) V*6
VIN=(VOUT(S) × 0.54) V ~ 5.0 V,
VON/OFF=0 V

VSH

VIN=(VOUT(S) × 0.54) V*6 ~ 5.0 V

1.5



VSL

VIN=(VOUT(S) × 0.54) V*6 ~ 5.0 V





0.3

ISH

VIN=(VOUT(S) × 0.54) V*6 ~ 5.0 V

−0.1

0.1

ISL

VIN=(VOUT(S) × 0.54) V*6 ~ 5.0 V

−0.1

0.1

tSS

IOUT=10 mA

0.2

1.04.0*1. VOUT ≤ 3.3 Vの場合、VIN=2.0 V*2. VOUT(E): 実際の出力電圧値
VOUT(S): 設定出力電圧値*3. 出力電流を徐々に増やしていき、出力電圧がVOUT(E)の97%未満になった時の出力電流値*4. 設計保証*5. 理想効率は次の式で表されます。
効率(η)=(VOUT × IOUT) / (2.0 × VIN × IOUT)*6. VOUT ≤ 2.9 Vの場合、VIN=1.6 V

6セイコーインスツル株式会社

1V

µA

ms

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S-8821シリーズ

Rev.3.0_00
 測定回路1.

4.7 µF

A

A

VIN

VOUT

C+

GND

C−ON/OFF

A

A

A

図4
2.

0.1 µF4.7 µF

VIN

VOUT

C+

GND

C−ON/OFF

A

A

10 µF

図5

セイコーインスツル株式会社

7電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00

 動作説明1. 基本動作
図6にS-8821シリーズのブロック図を示します。
S-8821シリーズは、パルス周波数変調方式 (PFM) により出力電圧を制御します。内部発振回路で作られたクロックによりSW1 ~ SW4のスイッチングトランジスタのON/OFFを切り替え、昇圧のチャージポンプを動作させます。
出力電圧はフィードバックされ、帰還抵抗RsとRfによって分圧された電圧と基準電圧Vrefとをコンパレータによって比較します。このコンパレータの信号により発振パルスの周波数が変調され、出力電圧が一定に保たれます。

VIN
CIN=4.7 µF
VOUT

SW1

COUT=10 µF
C+

Rs

SW2

CPUMP=0.10 µF

PFM 制御発振回路(1.0 MHz)

SWICH
制御回路
C−Rf-

SW3

SW4

ソフトスタート回路

ON/OFF回路

ON/OFF

図68+

セイコーインスツル株式会社

基準電圧GND

電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00
2. 昇圧型チャージポンプ

昇圧のチャージポンプは、SW1 ~ SW4のスイッチングトランジスタのON/OFFを切り替えることにより、昇圧動作を行います。
まず、ポンプ容量 (CPUMP) に電荷をチャージするために、スイッチをSW1: OFF、SW2: ON、SW3: OFF、SW4: ONにそれぞれ設定します (チャージサイクル) 。電荷をチャージ後、チャージした電荷を出力容量 (COUT) にディスチャージするために、SW1: ON、SW2: OFF、SW3: ON、SW4: OFFとなるようにスイッチの切り替えを行います (ディスチャージサイクル) 。
このチャージサイクルとディスチャージサイクルを繰り返し行うことにより、入力電圧を一定の電圧値に昇圧することができます。
図7にチャージサイクル、図8にディスチャージサイクルを示します。

SW 2: ON

SW 1: OFFC PUMP
0.10 µF

V IN
電流の流れ

SW 4: ON

C OUT
10 µF

SW 3: OFF

図7

SW 1: ON

SW 2: OFFV IN

C PUMP
0.10 µF

C OUT
10 µF
電 流 の流 れ

SW 4: OFFSW 3: ON

図8

セイコーインスツル株式会社

9電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00

3. パワー・オフ端子 (ON/OFF端子)
ON/OFF端子をLowレベル(“L”)にすると、VOUT端子の電圧はGND電位になり、同時に内部回路はすべての動作を停止します。その際、消費電流は大幅に抑えられ、約0.3 µA程度になります。なお、ON/OFF端子は図9に示す構造になっており、内部でプルアップもプルダウンもされていませんので、フローテ
ィング状態では使用しないでください。
また、ON/OFF端子を使用しない場合には、VIN端子に接続しておいてください。
表5
ON/OFF端子
内部回路 VOUT端子電圧“H”: パワー・オン
動作
設定値“L”: パワー・オフ
停止
VGND電位VIN

VIN

ON/OFFGND

図94. ソフトスタート機能
S-8821シリーズには、ソフトスタート回路が内蔵されています。電源投入時またはON/OFF端子が“L”から“H”に切り替わる時に出力電圧がソフトスタート時間をかけて徐々に立ち上がり、それに伴い出力電流が徐々に出力されます。このソフトスタート機能によって、入力電流のラッシュを低減しています。

10セイコーインスツル株式会社

電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00
 外付けコンデンサの選定
1. 入力および出力コンデンサ (CIN、COUT)

入力側コンデンサ (CIN) は、電源インピーダンスを低下させ、また、入力電流を平均化します。
CIN値は、使用電源のインピーダンスによって選定し、ESR (Equivalent Series Resistance) の小さなセラミックコンデンサを選定してください。使用電源のインピーダンスおよび負荷電流値にもよりますが、一般的には4.7 µF ~ 10 µF程度が目安となります。
出力側コンデンサ (COUT) は、リップル電圧の平滑用にESRの小さなセラミックコンデンサを選定してください。容量値としては、10 µFを推奨します。仮に10 µFよりも小さなコンデンサを使用した場合には、リップル電圧が大きくなります。逆に10 µFよりも大きなコンデンサを使用した場合には、出力電圧が設定値まで昇圧できなくなり、ご希望の出力電圧を得ることができなくなります。
2. ポンプコンデンサ (CPUMP)
ポンプコンデンサ (CPUMP) は、昇圧動作を行うために必要なコンデンサであり、ESRの小さなセラミックコンデンサを選定してください。容量値としては、0.10 µFを推奨します。0.10 µFよりも大きなコンデンサを使用した場合には、リップル電圧が大きくなります。逆に、0.10 µFよりも小さなコンデンサを使用した場合には、出力電圧が設定値まで昇圧できなくなり、ご希望の出力電圧を得ることができなくなります。

セイコーインスツル株式会社

11電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00

 注意事項• VIN端子、VOUT端子、C+端子、C−端子およびGND端子の配線は、インピーダンスが低くなるように十分注意してパターン配線してください。
• VOUT端子、C+端子、C–端子には必ずコンデンサを接続してご使用ください。
• CINおよびCOUTはIC近傍に接続し、GND端子､VIN端子に対する配線を十分強化して配線抵抗等のインピーダンスを減らしてください。インピーダンスが高いと動作が不安定になる恐れがあります。
また、CINおよびCOUT選定の際は、実際の使用状況で十分な評価を行った上で決定してください。
• CPUMPはIC近傍に接続し、C+端子､C–端子に対する配線を十分強化して配線抵抗等のインピーダンスを減らしてください。インピーダンスが高いと動作が不安定になる恐れがあります。
また、CPUMP選定の際は、実際の使用状況で十分な評価を行った上で決定してください。
• ON/OFF端子は図9に示す構造になっており、内部でプルアップもプルダウンもされていませんので、フローティング状態では使用しないでください。ON/OFF端子を使用しない場合には、VIN端子に接続しておいてください。
また、ON/OFF端子にはVIN + 0.3 Vよりも高い電圧を印加しないでください。IC内部の保護ダイオードを通してVIN端子に電流が流れます。
• 本ICは二倍昇圧回路で構成されているため、VOUT(S)には入力電圧VINの二倍以上の出力電圧を設定できませんので注意してください。
• IC内での損失がパッケージの許容損失を超えないように、入出力電圧、出力電流の使用条件にご注意ください。
参考として、本ICにおける電力消費の計算式を以下に示します。
PD=(VIN × 2.0 − VOUT) × (IOUT)
参考例： VIN =4.2 V, VOUT=5.5 V, IOUT=10 mA
PD=(4.2 × 2.0−5.5) × 0.010=29 mW• 本資料に掲載されている内容は、製品の改良に伴い変更することがありますので、ご利用の際には最新版であるかのご確認をお願いします。
• 本ICは静電気に対する保護回路が内蔵されていますが、保護回路の性能を超える過大静電気が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また、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。

12セイコーインスツル株式会社

電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00
 諸特性データ (Typicalデータ)(1) 出力電圧 – 動作入力電圧
S-882133A

S-882150A

IOUT=10 mA, Ta=25 ℃

IOUT=10 mA, Ta=25 ℃

3.50
3.45

5.30
5.20
5.10

3.35

VOUT [V]

VOUT [V]

3.40
3.30
3.25
3.20

5.00
4.90
4.80

3.15
3.10
1.5

2.0

2.5

3.0

3.5 4.0
VIN [V]

4.5

5.0

4.70
1.5 2.0

5.5(2) 出力電圧 – 出力電流S-882133A

2.5

3.05.5

VIN=3.0 V, Ta=25 ℃

5.20

3.40
3.35

VOUT [V]

5.10

3.30
3.253.20

5.00
4.90
4.80

3.15051015
IOUT [mA]20254.7030(3) 動作時消費電流 – 動作入力電圧
S-882133A

05101520
IOUT [mA]

25Ta=25 ℃

5045403540
ISS1 [µA]504530253530252020151510
1.5

2.0

2.5

3.0

3.5 4.0
VIN [V]

4.530

S-882150A

Ta=25 ℃

ISS1 [µA]

5.0

5.30

3.50
3.45

VOUT [V]4.5S-882150A
VIN=2.0 V, Ta=25 ℃

3.10

3.5 4.0
VIN [V]

5.0

5.510
1.5 2.0

セイコーインスツル株式会社

2.53.0

3.5 4.0
VIN [V]4.55.05.513電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ(4) リップル電圧 – 動作入力電圧
S-882133A

Rev.3.0_00

S-882150A
IOUT=10 mA, Ta=25 ℃

1001008080
VRIP [mVp-p]

VRIP [mVp-p]

IOUT=10 mA, Ta=25 ℃60404020200
1.5 2.060

2.53.0

3.5 4.0
VIN [V]

4.5

5.00
1.5 2.05.5(5) 効率*1 – 動作入力電圧
S-882133A

2.53.05.05.5

IOUT=10 mA, Ta=25 ℃

1001008080
η [%]

η [%]

4.5S-882150A
IOUT=10 mA, Ta=25 ℃

6060
4040201.5 2.0

3.5 4.0
VIN [V]2.53.0

3.5 4.0
VIN [V]

4.5 5.020
1.5 2.0

5.5

2.53.0

3.5 4.0
VIN [V]

4.5

5.05.5*1. 理想効率は次の式で表されます。
効率(η)=(VOUT × IOUT) / (2.0 × VIN × IOUT)(6) 最大発振周波数 – 動作入力電圧
S-882133A

S-882150A
1300

1200

1200

1100

1100

1000
900
800
700
1.5 2.0

14Ta=25 ℃

1300

fOSC [kHz]fOSC [kHz]Ta=25 ℃

1000
900
800

2.5

3.0

3.5 4.0
VIN [V]4.55.05.57001.5 2.0

セイコーインスツル株式会社

2.53.0

3.5 4.0
VIN [V]4.55.05.5

電圧安定化昇圧型チャージポンプDC-DCコンバータ
S-8821シリーズ

Rev.3.0_00(7) 負荷変動
S-882133A

S-882150A
VIN=2.0 V

CH1

VIN=3.0 V

CH110 mA

10 mA
CH2

CH21 mA

1 mA[1 ms/div.]
CH1: VOUT [20 mV/div.]
CH2: IOUT [2 mA/div.](8) 入力電圧変動
S-882133A[1 ms/div.]
CH1: VOUT [20 mV/div.]
CH2: IOUT [2 mA/div.]

S-882150A
IOUT=10 mA

CH1

IOUT=10 mA

CH1

5.0 V

3.3 V

CH2

CH23.0 V

1.8 V[1 ms/div.][1 ms/div.]

CH1: VOUT [20 mV/div.]
CH2: VIN [1 V/div.]

セイコーインスツル株式会社

CH1: VOUT [20 mV/div.]
CH2: VIN [1 V/div.]15

2.9±0.2
1.9±0.2
60.95

5142

3+0.1

0.15 -0.08

0.95

+0.1

0.4 -0.05

No. MP006-B-P-SD-1.0

TITLE

SOT236-B-PKG Dimensions

No.

MP006-B-P-SD-1.0

SCALE
UNIT

mm

Seiko Instruments Inc.

4.0±0.1(10 pitches:40.0±0.2)+0.1

ø1.5 -0

2.0±0.05+0.2

ø1.0 -00.25±0.1

4.0±0.1
1.4±0.2

3.2±0.2

3 2 1

4 5 6

Feed direction

No. MP006-B-C-SD-1.0

TITLE

SOT236-B-Carrier Tape

No.

MP006-B-C-SD-1.0

SCALE
UNIT

mm

Seiko Instruments Inc.

12.5max.

9.0±0.3

Enlarged drawing in the central part
ø13±0.2

(60°)

(60°)

No. MP006-B-R-SD-1.0

TITLE

SOT236-B-Reel

No.

MP006-B-R-SD-1.0

SCALE
UNIT

QTYmm

Seiko Instruments Inc.

3,000

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