原创 电源IC技术规格的解读方法

技术规格的封面

技术规格的封面除了其电源IC的概述、特长、用途等之外，也记载了最初应知道的种种事项。记载的项目或顺序会因厂商而有些微差异，不过基本上所涵盖的项目大致相同。但是，从内容相关细节或最初应知道的项目等可以隐约看出厂商的姿态或特征。

因此，技术规格的封面是相当重要的一页。以下述技术规格的封面为例，首先从“标题”可以大致明白何种电源IC。而且，“概述”更有稍微具体的说明，“特长”则进一步分条列举，明示所搭载的功能或代表性规格。此外，本技术规格中也有“重要特性”一项，列出电源IC首先应该确认的规格，就算没有详细的规格值表也可以知道最低限度的必要基本项目值。封装信息、安装空间等示意图也很必要。而且，所示用途的例和基本应用电路可以考虑是否使用于要设计的设备，从电路了解必要的外置部件、部件数量、部件尺寸示意图。最后，最下方显示硅单片IC非耐放射线设计。在开始点事先取得这些信息的话，往后的问题就会少一些。

2.7V～5.5V输入 3A 内置MOSFET 1ch 同步整流降压 DC/DC转换器 – BD9A300MUV

技术规格的封面虽然可以快速掌握概述，不过还是有很多注意需要掌握。

首先，记载的特性值没有明记是否为最大值或最小值等保证值、标准值（Typ）时，必须以规格值表确认。以封面所书写的值开始设计后，由于该项目只有标准值没有保证值而导致设计障碍的情况时有耳闻。

最后，请务必记得在规格值表或功能说明一项中确认细节。

・框图

技术规格大多有刊载图标该IC内部构造的框图。框图可以概略知道内部有何种功能模块、以何种流动输出等。此外，框图一般会伴随各功能模块的工作说明或引脚的功能说明。这些是了解工作的重要信息，以下为示例。

・绝对最大额定和推荐工作条件
技术规格有时会显示绝对最大额定和推荐工作条件。以下是绝对最大额定的定义和推荐工作条件的示意图。

◆绝对最大额定的定义（依据JIS C 7032）
即使一瞬间也不能超过的界限值，而且如果有规定2项目以上规格值时，任何2个项目都不得同时到达的界限值。

◆推荐工作范围
此为保证正常工作的规定，使用上必须确实遵守这种条件。与保证规格值的条件不同。

如果以输入电压为例，则绝对最大额定是“可以输入的电压，但不稳定要工作”。此外，额定，故此数值没有容许差或实力值等概念。此外，虽然一超过便有损坏的可能性，不过并没有提示会损坏的值。总之，是不得以无条件超过的值。

推荐工作范围虽说是“推荐”，但由于“必须确实遵守”，因此想必许多人也难以理解。尽管众说纷纭，然而英语系厂商的技术规格标示相同主旨的条件或数值作为Recommended operating condition，因此可以推测其被翻译成“推荐工作范围（条件）”来使用。的确，recommend有“推荐”的意思，不过也有“劝告、提及”等强烈的意思。此时，recommend为后者之意，如果斟酌意思的话，或许应翻译成“正常工作保证范围”或“工作保证条件”吧。总之，为取得所希望的工作或性能，必须在该条件下使用。以下为示例。请试着与电源电压的额定做比较。

针对“电源IC技术规格的解读方法”，继“技术规格的封面”、“框图”、“绝对最大额定和推荐工作条件”之后，本项接着说明“电气特性的要点”。

无论哪方，理解开关稳压器的特性和评估方法之后，解读电源IC的技术规格是非常重要的事情。

・电气特性的要点
技术规格中必定会有显示IC特性及其保证值的规格值表。设计时虽然会使用此特性值，但可惜的是所有条件不可能都显示特性值。因此，特性值在已决定的电源电压、温度等条件下有规定。而很多条件值，例如Ta＝25℃的值，而非Ta＝25.1℃的值。不过，实际使用条件不可能刚好Ta＝25℃，设备启动时虽然是室温，不过时间一久机箱内便会上升至50℃等例子不在少数。

也就是说，规格值表的值可以理解其数值为何种条件、是否为最小值或最大值等保证值、是否为标准值（typ），进一步添加后使用。以下为规格值表的参考例。红色箭头的地方规定了条件。在这些条件下可以保证记载的值，但是条件只要稍微不同便无法保证。此例中，温度条件为Ta=25℃，温度方面有时会提示所有工作温度范围的保证值。此时，当然就要参照所有温度范围的保证值。

其次，应该思考IC特性值和应用电路特性值的关系。必须理解的是，电源IC的规格值并非为直接使用该IC的电源特性值。

示例如下。作为输出电压设定基准的FB引脚电压（有些厂商称为参考电压）基本上有规定并保证最大值和最小值。因此无庸置疑，当然是决定输出电压的重要特性值。

近年来开关电源用IC虽然FB引脚电压大多具有±1%等之高精度，但可惜的是在连接分压电阻后设定输出电压时（此工作模式规格）输出精度无法保证±1%。简而言之，使用电阻值和FB引脚电压公称值所计算的输出电压，只要有电阻和FB引脚电压的容许差，除非偶然否则绝对不会如计算值所示。
以下为使用±1%精度电阻而且FB引脚电压精度±1%时输出电压的误差例。

◆规格值并不等于电源特性(性能）的例子

输出电压的精度包含如下
・FB电压的误差：±1%
・电阻的公差：精度（例±1%）＋系列近似值的选择（不限为计算的电阻值）

也就是说，如果打算制造输出电压精度±1%的电源时，如果选择FB引脚电压精度±1%的电源IC，则输出电压精度±1%便无法保证。或许会有“如果以最糟情况来计算的话，标准值（typ）将会进入±1%”之意见，不过如果要求严格保证时应该为“不可能”。

以此方式，规格值毕竟是IC的特性值，架构电路时虽然会有所呈现，但必须知道的是并非可以原封不动获得该值或特性。

应用电路例

针对“电源IC技术规格的解读方法”，我们已经说明了“技术规格的封面”、“框图”、“绝对最大额定和推荐工作条件”、“电气特性的要点”以及“特性图表、波形的看图方法”。本项将说明技术规格有记载“应用电路例”。

・应用电路例
电源IC的技术规格基本上都有刊载其IC的应用电路例。没有刊载时，应该会另外以应用备忘录等名称备有应用电路例的补充数据。目的在于希望通过显示其IC的使用标准电路例，让大家可以利用作为设计的出发点。各引脚或搭载功能虽然文章已有说明，不过在完全没有电路图的状态下，即使听了说明也往往很难懂，而且不举例的话想必也难以说明。

向厂商确认虽然有必要，不过所刊载的应用电路例大多已架构实际电路并确认工作，此外，有时还同时备有其电路的评估板。所幸开关稳压器IC所使用的电路构造为IC的基本电路，只要变更外置部件的常量即可符合要求规格。当然，特别条件或要求需要进一步的调整或工夫时，如果利用基本应用电路例或评估板一面修改一面进行评估以配合自身设计的话，由于可以缩短设计和评估时间，故推荐多加利用。

下述的电路图是摘录于开关稳压器IC的技术规格BD9A300MUV的说明例。只要有几个电容器和阻抗、1个电感，基本上配合输出电压设定部件的常量。

此外，视技术规格而定，有时会以代表性输出电压为主提供各外置部件的常量或型号。此IC技术规格也有提供，故显示摘要为例。此IC例中，针对此应用电路例基本上可以从表格中选择对应设定电压的部件来进行设计。由于原本为部件数量少且设计简单的IC，故通过附加此类信息可以使设计更加快速。

・基板布局
应用电路例相关,有时会发生的麻烦例。“明明依照技术规格所载的电路图、部件编组电话卻无法工作”等问题。在没有简单结线错误等前提下，此种问题大多起因于基板布局。

在开关电源设计已相当普及的近年来，“基板布局在开关电源设计中极为重要”的认知想必相当高。不过，由于以车乐美/靶心基板（万能基板）或时而以空中管线编制的电路进行评估的例或过去勉强制作印刷基板但管线围绕或部件设定场所不适当，故产生大峰波，有些情况下会有损坏IC的例。

为了不发生这种麻烦，技术规格或应用备忘录会显示基板布局例。因大多为双面基板，故显示双面布局，有时更进一步直接提供制作基板可使用的电子文件（光绘文件等）。

如前所述，为了发挥开关电源所期待的性能和特性，需要适当的基板布局。应用电路和基板布局由于表里一体，故强烈推荐任何一方都参照这些信息。

以下是摘录于技术规格的基板布局相关信息和布局页，请作为一例参考。

评估板如上述，在此追记作为参考。技术规格有记载评估板的型号，有时虽有刊载参阅的URL，不过近年前往厂商首页的产品页时则有提供相关信息的链接。例如，这里是BD9A300MUV的首页，有“评估板数据下载”按钮，请下载后看一下内容。评估板使用手册除了板的规格外，还提示修正的方法、基板布局等。此外，也有提示基板布局用的光绘文件。

部件选定

针对“电源IC技术规格的解读方法”，我们已经说明了“技术规格的封面”、“框图”、“绝对最大额定和推荐工作条件”、“电气特性的要点”、“特性图表、波形的看图方法”以及“应用电路例”。本项接着举例说明设计所必要的“部件选定”相关信息的看图方法，特别是开关稳压器中重要的“输出LC滤波器”和“相位补偿”。

・部件选定

“电源IC技术规格的解读方法：应用电路例”一项已经说明，除了电路例之外，有些厂商或IC有时还会包含输出电压等根据设定值的部件常量一览信息。对此，势必非常便利，不过想进行进行微调整或在提示以外的条件下使用时，没有适合的部件或无法计算常量就令人伤脑筋了。因此，技术规格刊载了搭载功能或其设定方法、必要外置部件的选定方法、常量决定的计算公式等。

以下为技术规格的“部件选定”项的“输出LC滤波器常量”相关记述的摘录。就内容而言，内容记述在决定输出LC过滤器的常量时该以何种公式来决定什么值。实际上则有更进一步说明，可以计算满足欲设定条件的常量。

这里另举一例。虽也同样摘录自技术规格，不过有显示开关稳压器的相位补偿电路所必需部件和常量的计算方法。

掌握的方式或许有点牵强，不过应该理解的是，像这种从工作说明开始，详细显示计算公式并加以说明，对设计来说是非常重要之处。想要让工作或特性优化的话，不事先理解这些的话似乎无法进行设计或调整。

例如，设定输出电压的电阻值和和公式并没有记载得那么详细，基本上根据计算式来决定，可以想成原因在于即使不知道“为什么会那样”也不太有问题。反之，例示的输出过滤器或相位补偿则可以想成如果无法理解“那是什么”以及“为什会那样”的话便无法处理。进一步来说则可以解读，那些在设计或调整时是首当其冲的关键要点。

内容虽非一看就懂，但不理解的话电源便无法完成。所幸例示的输出过滤器或相位补偿即使电路构造或常量、计算公式因厂商或IC种类而稍异，“那是什么”、“为什会那样”基本上也会根据相同的想法。虽然这2点偏离了本项的主题，不过事先理解原理非常有助于电源设计。

“部件选定”相关细节视厂商或IC而定，有些非技术规格，而称呼也因厂商而异，有时为应用备忘录或设计使用手册等附册。如果以设计为前提的话，这些基本上应该可以取得。此外，有时就算有上述说明部分、附册也并非可以涵盖全部，必须询问厂商。

评估板如上述，在此追记作为参考。技术规格有记载评估板的型号，有时虽有刊载参阅的URL，不过近年前往厂商首页的产品页时则有提供相关信息的链接。例如，这里是BD9A300MUV的首页，有“评估板数据下载”按钮，请下载后看一下内容。评估板使用手册除了板的规格外，还提示修正的方法、基板布局等。此外，也有提示基板布局用的光绘文件。

输入等效电路

针对“电源IC技术规格的解读方法”，我们已经说明了“技术规格的封面”、“框图”、“绝对最大额定和推荐工作条件”、“电气特性的要点”、“特性图表、波形的看图方法”、“应用电路例”以及“部件选定”。本项接着说明IC的输入引脚相关内部等效电路。事实上，能公开“输入等效电路”的厂商并不多，不过ROHM的技术规格有刊载。此信息非常有助于对IC输入引脚工作的理解，故在这里尽可能列举技术规格的内容。

输入等效电路
不限于电源IC，IC各引脚也存在最大额定或偏置电流等规格值。规格值以外有时也会以图表显示电压/电流特性。这些大致上依赖其引脚连接的内部电路。特别是输入引脚由于连接电阻或电容器等其他设备的输出，故了解输入引脚的偏置电流或输入电路如何工作可以让设计更加确实。

提供输入电路或等效电路可以了解以下几点：
　- 引脚的电压/电流特性
　- 偏置电流（漏极/源极、流入/流出电流等表现）
　- 保护构造

本稿说明以电源IC BD9A300MUV为例。从FB引脚的输入等效电路可以知道输入晶体管的栅极有输入20kΩ的电阻作为保护。此外，由于有寄生二极管，故也可知最大额定（-0.3V～+7V）负电压有时也为此二极管的正向电压的余量值，当FB引脚超过此二极管的VF时则正向电流会流出至FB引脚。

MODE引脚对流入电流有10μA（typ）、20μA（max） ＠5V的规定。从输入等效电路可以了解到，由于MODE引脚可以通过10Ω＋500kΩ电阻与AGND接地，故必然有10μA左右流入。反之也可以了解到，包含晶体管的栅极所插入的10kΩ电阻在内，应用例中直接连接输入电压，其在内部为可能的构造。

引脚的偏置电流等尽管有提示作为比较规格值，然而却几乎没有规定或说明保护构造（过电压保护等的保护功能有否），因此等效电路的信息非常有助于设计或评估的加强。

此外，“IC输入电源前如果引脚未施予电压时”经常被拿来做探讨。以FB引脚为例，可以知道的是，如果为负电压，则虽然电流会如前述般流出，不过即使为晶体管形成几个寄生路径的偏置关系由于有20kΩ的电阻，故基本上没有大电流流动的可能性。也就是说，等效电路也将成为探讨在技术规格没有记载的条件下会有何种情况的辅助信息。

此电源IC技术规格所提供的虽然是输入等效电路，不过能否理解应该是此信息最大的用处。但是，等效电路毕竟是等效电路，故在进行重要判断时还是向厂商确认比较好。此外，所提供的信息中如果没有等效电路信息时必须向厂商咨询，至于厂商能否提供则可能得视情况而定。

容许损耗

不论使用电源IC与否，使用IC时必须探讨热问题，切勿超过最大额定Tjmax（最大接合部温度/结温），并视情况进行散热设计。特别是电源IC等处理大功率的IC或晶体管上可以说是必须的探讨事项。针对“电源IC技术规格的解读方法”，本项接着说明“容许损耗”。

本项是“电源IC技术规格的解读方法”最后一项。“技术规格的封面”、“框图”、“绝对最大额定和推荐工作条件”、“电气特性的要点”、“特性图表、波形的看图方法”、“应用电路例”、“部件选定”以及“输入等效电路”已经说明，所有项目应该可以作为解读技术规格并让设计顺利进行的提示，推荐全部浏览。

容许损耗
IC的容许损耗（适用于大多数电子部件），意指不超过其IC可维持性能的温度的最大的功耗。例如，如果某电源IC的容许损耗为“1.2W”，则单纯来说，在该条件下所损耗的功率只要不超1.2W即可。

以简单的LDO稳压器为例，其计算方式如下：

   输入为5V、输出为3.3V、输入电流（自我消耗＋负载）为0.7A时：（5V-3.3V）×0.7A＝1.19W

因而，可以判断“勉强安全”。当然，实际上需要再仔细探讨。

容许损耗基本上大多以图表显示，以下为图表示例。

首先，从图表的①2.66W的曲线可知，25℃为止可以容许2.66W，不过超过25℃以上的话容许损耗便直线式减少，此IC的最大工作Ta85℃则可以容许1.4W。

①～④是提示基板和面积的条件，容许损耗因安装条件而异。此外，也显示其条件下的热电阻θj-a。近年许多电源IC为表贴封装，容许损耗视安装条件而有极大的不同，因此这类详细的条件提示是有用的。

有这些条件提示的话，本身设计只要以最近条件的容许损耗作为“参考”即可。之所以将“参考”两字框起来，是想强调毕竟只是“参考”而已。关于这个将另外说明。

举一例。如果②的基板条件相当接近，安装基板的Ta上限为50℃的话，则知可容许1.4W弱的损耗。在上述LDO稳压器例子中，可以取得0.8A左右。开关稳压器时虽然计算有点麻烦，不过如果可以测量效率（输出功率/输入功率）的话，1－效率将变为损耗。如果为内置功率晶体管型的话以此便可以求得，不过外置功率晶体管型则必须只计算（测量）控制IC的损耗。当然，就电源电路而言，外置功率晶体管的热计算是必须的。

那么，看了此图表之后没有注意到什么吗？当然，此图表由于提供了一般性充分的信息，因此有稍微深读之意。
　
   （1) 0℃～25℃为何容许损耗相同？
   （2) Ta＝150℃且容许损耗为0W。

理论上（1）令人质疑。当周围温度下降时，在计算上应该可以增加功率损耗。（2）想必立刻注意到，由此可知Tjmax为150℃。因为无法完全功耗，故发热为零，也就是Ta＝Tj的条件。

过去时而被问到（1）的问题，难得从图表读取了Tjmax，也有提供θj-a，那就以①的条件为例试算看看。

   从Tj＝θj-a×PD＋Ta得47.0℃/W×2.66W（@ Ta＝25℃）＋25℃＝150℃　←Tjmax的条件
　　　
   从150℃＝47.0℃/W×？W（@ Ta＝0℃）＋0℃得3.19W　←0℃的话计算上应该可以容许这一点损耗

其实，有关于此虽然众说纷纭，不过想必是惯例，一般如果假设室温为25℃的话，即使没有通电Tj也有25℃，如果设定2.66W以上则通电瞬间有超过Tjmax的危险，因此25℃以下的容许损耗适用25℃的值应该比较安全。当然，寒冷地带等没有25℃以上，那是非常特殊的条件且只要有可靠的证据，容许损耗想必可以配合计算。

尽管有点脱轨，然而这里所要陈述的是，如果有提供容许损耗的图表，利用上虽然没有问题，不过务必得遵照求Tj的基本公式进行确认，而计算结果更应该以实测验证。

曾经看过容许损耗图表的数值和计算结果不合的图表，对此，想必是将已降额的值作为容许值了。反之，如果所提供的容许损耗值正好是Tjmax的话，在其损耗条件下使用就可靠性而言等于是在最差条件下使用，工作寿命将会变短，故通常会降额，也就是取余量。也因此，对于所提示的信息根据有必要进行某程度的确认。

最后，说明将前述“参考”两字框起来强调的理由。实际上，技术规格提示的基板条件极少数能与本身设计吻合。大多把目标放在“大致上接近”或“比这个好而比这个差”等。此外，甚至因功率设备并排于旁侧或冷却条件（风扇等）、框体或设定场所的关系等导致散热、热阻、Ta成为相当不确定要素，计算过于复杂的话有时无法验证。因此，探讨所提供的信息并确认计算，最后再进行实测的过程非常重要。特别是近年安装的高密度化，有时会有无法随心所欲利用散热空间或散热器等情况发生。在电源设计时，希望能大家充分理解热探讨和热设计是非探讨不可的项目。