30W車載非絶縁バック2MHzプリレギュレータ891930
をベースにしたリファレンス設計
TND6287/D
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要リファレンス では、
バックコント ロ ー ラNCV891930 と40 V デ ュ ア ルN チ ャ ン ネ ルFET
NVMFD5C478NLをみわせた の!"と#$について%&します。コントローラNCV891930の'$を()するとともに、*+いアプリケーションに01する
プリレギュレータの34な を5します。
67 8がこの を9:;なシステム にそのまま> し、システム?@にAづくBCDEをFGHにIえることをJ;としています。
この は3KなソリューションとなることをMNしたものですが、NCV891930のO?'$にPするQRもSTしています。これらのQRには、UVWX、YIQ およびZ[ モード、+い^_`a、b6cde、fB 、g1hノンオーバラップドライバ、UVスペクトラムkl、Y6mロックアウトなどがnまれます。

リファレンス設計な長• 3Kなリファレンス• ^_6m`aが5.0〜16.0 Vの バックコンバータ、Fo

40 Vのピークをqr• 2 MHzスイッチングstuによりインダクタサイズをFGy• Yz{6cバックコンバータNCV891930と40 V
デュアルNチャンネルNVMFD5C478NL• 4|GhプリントA}

Figure 1. Reference Design
Board Image
Table 1. SPECIFICATIONS TABLE
Device

NCV891930

Application

Automotive Pre-Regulator

Input Voltage

6 V to 16 V DC, 40 V Peak

Output Power

Up to 15 W Average,
Up to 30 W Peak

Topology

Synchronous BuckIsolation

Non-Isolated

Output Voltage

5.0 VNominal Current

3.0 A Average
6.0 A Peak

© Semiconductor Components Industries, LLC, 2019

September, 2020 − Rev. 11Publication Order Number:
TND6287JP/D

www.onsemi.jp

2

TP61.00

R3Figure 2. NCV891930 Synchronous Buck Schematic

C151μF

GND

EN

R13open

10.0k

R11

SYNCI

TP5GND

C200.1μF

GND

C190.1μF

GND* Low/Open: 3.3V Output Voltage* High: 5.0V Output Voltage

VSEL

GND

C180.1μF

2.2V

DBIAS

R810.0k

VOUT

VIN

GND

24SSC
ROSC
GND

9810GND

41911857

VOUT
VCCEXTV_CSVDRVNCNC
203CSNPGND

221CSP

2223GLGHBST

VSWfswitch = 2 MHz

V_SO

DBIAS

1614VSEL

RSTB

1115

SYNCISYNCO

EN

VIN

1213617C8R7GND

C211μF

GND

5.0V

68.1

C17 68.1
100pF R90.1μF

TP7C231μF

0R6GND

C220.1μF

GND

40

R1210.0

R102Q1A
NVMFD5C478NL

0* Ext. Sync. Input
U1
NCV891930

R1Q1B
NVMFD5C478NL* Low: Low Iq Mode

GND

SYNCI

* High: Continuous Synchronous Mode123

* Low: OffJ3SYNCI

GND

EN

* High: On

123EN

J2DBIAS

EPAD
25VIN

GND

50V

GND

VOUT

C16470pF

GND

Separate Traces!

VOUT

GND

TP9TP8GND

50V

L21μH

0.018

R40.018

R2GND

C40.1μF

L1160nH

GND* Output Capacitance: 0.5A rms* Inductor: 6.9A peak, 6.0A rms* Low−Side FET: 6.9A peak, 5.0A rms* High−Side FET: 6.9A peak, 5.5A rms* Input Capacitance: 3.0A rms

C50.1μF

C120.1μF

GND

Current Stress (6 .. 16V input)

35V

C7150μF

GNDC14.7μF

GND

C64.7μF

R55.6GND

C30.1μF

D1
NRVTS260ESFT1G5,637,81VIN

6.3V

10V

GND

C1010μF

GND

C9120μF

GND

VOUT

GND

50V

C24.7μF

2112J4TP4GND

VOUT

TP35.0V @ 3.0A / 6.0A peak

Output

6 .. 16V, 40V peak

GND

TP2Input
VIN

TP1J1

TND6287/D路!

TND6287/D"#レイアウト
Figure 3、4、5、6に、プリントA}の~のBCと4つの|を5します。プリントA}は、47 mm ×44 mm (さ× *)、さ11 mmです。

Figure 3. Top Layer and Assembly Drawing

Figure 4. Bottom Layer and Assembly Drawing

Figure 5. Inner 1 Layer

Figure 6. Inner 2 Layer

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3TND6287/D(能要)*電+,-NCV891930では、3.3 Vと5.0 Vの2 の_6mをできます。VSELピンを10 kWのでDBIASにプルアップすることにより、_6mは5.0 Vにされます。VSELをフローティングのままにしておくかGNDに[すると、_6mは3.3 Vにされます。
_6cによっては、6_(インダクタ、シャント、_)のDEが?になる$#があります。データシートのTable 1をしてください。

Z[ モードのをFigure 7に5します。この
では、^_フィルタ(インダクタL1)でのをに^れていません。

Efficiency − Continuous Synchronous Mode96.0

4.5
4.0

94.0

3.5
92.0

8.0 V in

90.0

2.5
2.0

88.0

1.5
86.0
1.0
84.0

0.5

82.0

0.0
0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

Output Current [A]Figure 7. Efficiency for 8.0, 12.0 and 16.0 V Input Voltage

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4Losses [W]

Efficiency [%]3.0

12.0 V in
16.0 V in
8.0 V in12.0 V in
16.0 V inTND6287/D./0

この (Figure 8)は、sa¡¢21°C、^_6m
12.0 V、£¤3.0 Aの¥の を5しています。

3.0 A Load♦ FET Q1: 69°C♦ Inductor L2: 57°C

Figure 8. Thermal Image at 3.0 A Load
過123

Channel 1♦ Output current, load step 3.0 to 6.0 A♦ 2 A/div, 1 ms/div

12.0 Vの^_6mで3.0 Aから6.0 Aへの£¤ステッ
プあるいはその¦の¥の1§をFigure 9に5します。

Channel 2♦ Output voltage, −120 mV (−2.4%) undershoot,+117 mV (2.3%) overshoot♦ 100 mV/div, 1 ms/div, AC coupled

Figure 9. Transient Response on 3.0 A Load Step

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5

TND6287/D45623

Trace 1
♦ 31.5 kHz bandwidth♦ −22 dB gain margin

12.0 Vの^_6mと6.0 Aの£¤でのstu1§をFigure 10に5します。

Trace 2
♦ 82° phase margin

Figure 10. Frequency Response at 6.0 A Load)*7量89が(能に;える>響結?

• ポリマーコンデンサだけをÃ した¥、_6

NCV891930のデータシートには、_6mと_6cに1じた_フィルタ¨©(インダクタンス、シャント、および_)のª«な¬­®¯が°されています。±なる_¨©を いたª«
テストは、#$のYや²#の³´をµじることなく、¶々な¨©が$なことを5しています。
Table 2に、¶々な_コンデンサの¨©に0する
·¸と、PZするリップル、b¹1§、およびº»/ゲインマージンにPする#$を5します。
には、¿のようにのセラミックコン
デンサとポリマーコンデンサを¶々にみわせてÃ しました。
• 1x 100 nF、50 V、0603、X7R、ÄにÅÆ
muRata GCJ188R71H104KA12D• 10 mFセラミック、10 V、0805、X7R
muRata GCM21BR71A106KE22L
6 mF @ 5.0 V DC, 4 mW ESR @ 2 MHz• 22 mFセラミック、16 V、1210、X7R
muRata GCM32ER71C226ME19L
18 mF @ 5.0 V DC、2 mW ESR @ 410 kHz• 100 mFポリマー
Nichicon PCJ0J101MCL1GS
24 mW ESR @ 100 kHz• 120 mFポリマー
Nichicon PCJ0J121MCL1GS
24 mW ESR @ 100 kHz• 220 mFポリマー
Nichicon PCJ0J221MCL1GS
15 mW ESR @ 100 kHzmリップルは90...100 mV(2 %)とÇÈ;くなります。
1Éの(10 mF¿~)セラミックコンデンサをÊËにÌÍすると、_6mリップルはほぼ10Îの1にまでo*にÏÐします。
• º»およびゲインマージンは_の*+い`aにわたってÑÄにÒÓなÔを5しており、コンデンサの (セラミック、ポリマー､またはÖ×)にØÙしません。A;に、54 mF (DCバイアスを  し て3 x 22mF セ ラ ミ ッ ク) か ら274 mF (1 x220 mFポリマー + 3 x 22mFセラミック)の`aのどのコンデンサでもÃ できます。
_がこれよりもoきくても³´ありません。_がGさいとº»およびゲインマージンのYがoきくなりすぎます。
• b¹1§はすべてのでほぼ じです。6mY
/オーバーシュートは118 mV(2.4%)から163 mV(3.3%)のÚです。
_がGさい¥にはÛÜ*は+くなり、oきい¥にはÝくなります。したがって、ÝいÛÜ*はよりoきなによってWXされ、その¦もいえます。
デバイスはUBWXされているため、そのÞ!のrßはàのような£¤ポールのシフトです。
f Polewww.onsemi.jp
6Load+

1+2 @ p @ C out @ R load

12 @ p @ C out @V out
I out(eq. 1)

TND6287/D
Output Ripple, Transient Response & Frequency
Response Measurements
Table 2. MEASUREMENT RESULTS FOR VARIOUS OUTPUT CAPACITOR CONFIGURATIONSPolymer: 220 mF, 6.3 V

111

1# of caps

Ceramic: 10 mF, 10 V

01

2

3

# of caps

Output Ripple, peak-peak107853[mV]

Output Ripple, peak-peak

2.10.20.1

0.1[%]

Transient Response, peak-peak

324258255

253[mV]

Transient Response, peak

162

129

128

127

[mV]

3.2

2.6

2.6

2.5[%]

Bandwidth

16.7

17.0

16.0

15.3

[kHz]

Phase Margin

92

92

91

90

[deg]

Gain margin−26−21−20−20[dB]

Polymer: 120 mF, 6.3 V

1111# of caps

Ceramic: 10 mF, 10 V0123# of caps

Output Ripple, peak-peak

891165[mV]

Output Ripple, peak-peak

1.80.20.10.1[%]

Transient Response, peak-peak

313

246236244[mV]Transient Response, peak

157

123

118

122[mV]3.12.52.42.4[%]

Bandwidth32.3

31.5

31.0

30.2

[kHz]

Phase Margin

8282

82

82

[deg]

Gain margin

−27

−22

−22

−22

[dB]

Polymer: 100 mF, 6.3 V

1111# of caps

Ceramic: 10 mF, 10 V0123# of caps

Output Ripple, peak-peak

921175[mV]

Output Ripple, peak-peak

1.8

0.2

0.10.1[%]

Transient Response, peak-peak

325

259

277

262[mV]

Transient Response, peak

163

130

139

131

[mV]

3.32.62.82.6[%]

33.2

31.4

30.2

30.0[kHz]

Bandwidth
Phase Margin

80

8180

80

[deg]

Gain margin−27−22−22−22[dB]

Ceramic: 22 mF, 16 V

3456

# of caps

Output Ripple, peak-peak

8654[mV]

Output Ripple, peak-peak

0.2

0.1

0.10.1[%]

Transient Response, peak-peak

275

265

265

258

[mV]

Transient Response, peak

138

133

133

129

[mV]

2.82.72.72.6[%]

Bandwidth

59.0

49.3

40.7

35.6

[kHz]

Phase Margin

49546064[deg]Gain margin−14−17−21−24[dB]

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7TND6287/D
BILL OF MATERIALS (BOM)
Table 3. BILL OF MATERIALS
Designator

Qty.

Value

Part Number

Manufacturer

Description

Package

C1, C2, C6

3

4.7 mF

GCM32ER71H475KA55

MuRataCAP, CERM, 4.7 mF,
50 V, 10%, X7R, 1210

1210

C3, C4, C5,
C8, C12,
C18, C19,
C20, C2290.1 mF

GCM155R71H104KE02D

MuRataCAP, CERM, 0.1 mF,
50 V, ±10%, X7R,
AEC−Q200 Grade 1,0402

0402

C71150 mF

GYA1V151MCQ1GS

Nichicon

CAP, Hybrid Polymer,
150 mF, 35 V, ±20%,0.027 W, SMD

D8xL10mm

C91120 mF

PCJ0J121MCL1GS

Nichicon

CAP, Aluminum Polymer,
120 mF, 6.3 V, ±20%,0.024 W, SMD

D5.0xL6.0mm

C10110 mF

GCM21BR71A106KE22L

MuRataCAP, CERM, 10 mF, 10 V,10%, X7R, AEC−Q200
Grade 1, 0805

0805

C1511 mF

GCM21BR71H105KA03

MuRataCAP, CERM, 1 mF, 50 V,10%, X7R, 0805

0805

C161470 pF

GCM155R71H471KA37D

MuRataCAP, CERM, 470 pF,50 V, 10%, X7R,
AEC−Q200 Grade 1,0402

0402

C171100 pF

GCM1555C1H101JA16

MuRataCAP, CERM, 100 pF,50 V, 5%, C0G/NP0,0402

0402

C21, C23

21 mF

GCM188R71E105KA64D

MuRataCAP, CERM, 1 mF, 25 V,±10%, X7R, AEC−Q200
Grade 1, 0603

0603

D1

160 V

NRVTS260ESFT1G

ON Semiconductor

Diode, Schottky, 60 V,
2 A, AEC−Q101,SOD−123FL

SOD−123FL

FID1, FID2,FID3

3

N/A

N/A

Fiducial mark. There isnothing to buy or mount.

N/A

J1, J4

2

ED555/2DSOn−Shore
Technology

Terminal Block, 3.5 mm
Pitch, 2x1, TH

7.0x8.2x6.5mm

J2, J3261300311121

Wurth Elektronik

Header, 2.54 mm, 3x1,Gold, TH

Header,2.54mm,3x1, TH

L11160 nH

XAL7030−161MEB

CoilcraftInductor, Shielded,Composite, 160 nH,
32.5 A, 0.00115 W, SMD

7.5x7.5x3.1mm

L2

11 mH

XAL7030−102MEB

CoilcraftInductor, Shielded,
Composite, 1 mH, 21.8 A,0.00455 W, SMD

7.5x7.5x3.1mm

Q1

140 V

NVMFD5C478NLWFT1G

ON Semiconductor

MOSFET, 2-CH, N-CH,
40 V, 29 A, DFN8 5x6

DFN8, 5x6

R1, R6, R1230W

CRCW06030000Z0EA

Vishay−Dale

RES, 0 W, 5%, 0.1 W,
0603

0603

R2, R420.018 W

ERJ−8CWFR018V

Panasonic

RES, 0.018 W, 1%, 1 W,
AEC−Q200 Grade 0,
1206

1206

R3

11.00 W

CRCW06031R00FKEA

Vishay−Dale

RES, 1.00 W, 1%, 0.1 W,
0603

0603

www.onsemi.jp
8

TND6287/D
Table 3. BILL OF MATERIALS (continued)
Designator

Qty.

Value

Part Number

Manufacturer

Description

PackageR515.6 W

CRCW12065R60JNEA

Vishay−Dale

RES, 5.6 W, 5%, 0.25 W,
1206

1206

R7, R9268.1 W

CRCW060368R1FKEA

Vishay−Dale

RES, 68.1 W, 1%, 0.1 W,
0603

0603

R8, R11,R13

310.0 kWCRCW060310K0FKEA

Vishay−Dale

RES, 10.0 kW, 1%,0.1 W, 0603

0603

R101

10.0 W

CRCW060310R0FKEA

Vishay−Dale

RES, 10.0 W, 1%, 0.1 W,
0603

0603

TP1, TP325000

Keystone

Test Point, Miniature,
Red, TH

Red Miniature
Testpoint

TP2, TP4,
TP935001

Keystone

Test Point, Miniature,
Black, TH

Black MiniatureTestpoint

TP5, TP6,TP7, TP8

45002

Keystone

Test Point, Miniature,White, TH

White Miniature
Testpoint

U1

1

NCV891930MW00R2G

ON Semiconductor

Low Quiescent Current
2 MHz Automotive
Synchronous BuckController

ON SemiconductorびON SemiconductorのロゴはON SemiconductorというをうSemiconductor Components Industries, LLC しくはそののび/または のにおけるです。ON Semiconductorは、、、トレードシークレット()と の に!する"を# します。ON Semiconductorの$%/の&'!(リストについては、*+のリンクからご-いただけます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. ON Semiconductorは./なしで、0123の$%の45を6うことがあります。ON Semiconductorは、いかなる7の8での$%の&9:について#;しておらず、また、お<=の$%において>?の@'や'からAじたBC、に、DE、FE、GHなIJなどKLのIJに!して、いかなるBCもMうことはできません。お<=は、ON SemiconductorによってNOされたサポートやアプリケー
ションSTのUVにかかわらず、すべてのWX、YZ、[\:の]^あるいは_の`aをbむ、ON Semiconductor$%を'したお<=の$%とアプリケーションについてKLのBCをMうものとします。ON Semiconductorデータシートやd=1にeされるfg:のある「_」パラメータは、アプリケーションによってはkなることもあり、lmの:gもnFのopにより4qするfg:があります。「_」パラメータをbむすべてのrパラメータは、ご'になるアプリケーションに@じて、お<=のstuvwにおいてxyz;されるようお{い|します。ON Semiconductorは、そのやその の"の+、いかなるライセンスも}しません。ON Semiconductor$%は、A~や、いかなるFDA (% %)クラス3の、FDAがしないにおいてKもしくはのものとyされる、あるいは、へのを!(としたにおける]%などへの'をしたはされておらず、また、これらを'!(としておりません。お<=が、このようなされたものではない、fされていないアプリケーション'にON Semiconductor$%をまたは'した9、たとえ、ON Semiconductorがその%のまたは$にしてp があったと¡¢されたとしても、そのようなせぬ'、また£fの'に¤した¥¦§から、DE、¨はFEにAじるすべてのクレーム、ª'、IJ、oª、および«¬­®などを、お<=のBCにおいて¯°をお{いいたします。また、ON Semiconductorとその±²、³²、、¤、´µ¶に!して、いかなるIJも·えないものとします。
ON Semiconductorは¸' ¹§/º»¼½¸'¡です。この¾®は&'されるあらゆるWの!(となっており、いかなる¿WによってもÀÁすることはできません。

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