新製品SSP9481は、広い入力電圧範囲（4.5V～80V）と1Aのオンロード能力を持つ電力システムの設計に最適な、高性能80V、1Aの非同期降圧コンバータです。
以下では、SSP9481チップを使用して、40V～60V入力、3.3V出力、負荷容量800mAの電源設計タスクを完了する方法について、チップの主要パラメータの選択、回路設計、部品の選択、性能の最適化などを含めて詳しく説明する。
データシートによれば、SSP9481の特性がパラメータ選択の要件を満たしていることが理解できる。
特徴：
- 出力 1A持続電流、1.5Aピーク電流
- 入力電圧範囲: 4.5~80V
- 1Ω内蔵パワーMOSFET
- 480KHz固定スイッチング周波数
- 低ESRセラミック出力コンデンサによる安定性
- サイクルごとの電流制限保護
- サーマルシャットダウン保護
- >92%の効率
- 出力は1Vから0.95×Vinまで調整可能
- 低シャットダウンモード電流：<1μA
- SOT23-6パッケージ
以下はSSP9481の典型的なアプリケーション図（出力電圧は5V）であり、具体的な内容は入力部、制御部、出力部、フィードバック部に簡略化できる。入力部：コンデンサC1、制御部：制御部：SSP9481チップとブートストラップ回路C2、出力部：ダイオードD1、インダクタL1、コンデンサC3、フィードバック部：抵抗R1、R2、コンデンサC4。
典型的なアプリケーション図
ピン構成：
チップ端子図
BST: ブートストラップ・コンデンサのピン端。ハイサイドMOSFETドライバ管のプラス側電源端子を内部で昇圧する。このピンと SW 間に昇圧コンデンサを接続する。
GND: GROUND端子
FB：フィードバック入力
SW: スイッチング・ピン。スイッチング・スパイクを低減するため、低VFショットキー・ダイオードをグラウンドの近くに接続する必要がある。
VIN：電源端子、蓄電用コンデンサを接続し、デカップリングする。
EN: IC をイネーブルにするためにこのピンをロジックハイにする。
絶対最大定格
| パラメータ | レンジ |
| 電源電圧 (VIN) | -0.3V~85V |
| スイッチ電圧 (VSW) | -0.3V〜VIN(MAX)+0.3V |
| BSTからSWへ | -0.3V~6.0V |
| その他のピン | -0.3V~6.0V |
| 連続電力 (TA=+25°C) | 0.568W |
| ジャンクション温度 | 150℃ |
| 鉛の温度 | 260℃ |
| 保存温度 | -65℃~150℃ |
| 接合部対周囲温度抵抗 (θJA) | 220℃/W |
| 接合部-ケース間 ターマル抵抗 (θJC) | 110℃/W |
推奨動作条件
| パラメータ | レンジ |
| 電源電圧 (VIN) | 4.5V ~ 80V |
| スイッチ電圧 (VSW) | 1V ~ 0.95*VIN |
| 動作温度 | -40℃~85℃ |
注1：最大限度とは、動作範囲を超えるとチップが損傷する可能性があることを意味する。電気的パラメータは、動作範囲内および特定の性能指標を保証する試験条件下でのデバイスのDCおよびACパラメータの仕様を定義します。
2.コンデンサーの選択
2.1 入力容量の選択
入力コンデンサの主な目的は、エネルギーを蓄え、フィルタリングすることで、出力が大電流を必要とするときに外部電源モジュールが電力供給に失敗し、出力電圧が低下するのを防ぐ。
入力コンデンサには電解コンデンサ、タンタル・コンデンサ、セラミック・コンデンサがあり、チップ入力ピンの近くに小さなセラミック・コンデンサ（0.1μF）を追加する必要がある。セラミック・コンデンサを使用する場合は、入力が過大な電圧リップルから保護されるよう、十分な容量値を持つことを確認してください。
設計要件によると、ILOADは出力電流0.8A、fsはスイッチング周波数480KHZ、C1は入力コンデンサ、Voutは出力電圧3.3V、VINは入力電圧40V~60Vで、入力コンデンサは電解、タンタル、セラミックのいずれでもよい。入力電圧が高い場合は、入力コンデンサにアルミ電解コンデンサを使用することを推奨します。このコンデンサは、ホットスワップ電源投入時に発生する入力電圧スパイクを効果的に緩和することができます。電解コンデンサを使用する場合、潜在的なノイズを低減するために、小型のX5RまたはX7Rのセラミックコンデンサを可能な限り配置する必要があります。例えば、0.1uF/100Vのチップ・セラミック・コンデンサは、入力DC電圧から高周波信号をフィルタリングする。
この例では、入力コンデンサとして47μF/100V+100nF/100Vを使用している。
2.2 インダクタンスの選択
出力インダクタンスの主な機能は、出力電流の安定化と蓄電です。出力インダクタンスと出力キャパシタンスで構成されるLCフィルタ回路は、主に出力電圧を平滑化し、出力電圧が安定した直流となるようにするために使用される。出力インダクタンスを選定する際には、インダクタンス値の大きさを考慮することに加え、インダクタンスが抑制できる電流値を考慮する必要がある。BUCKスイッチ・コンバータの出力インダクタンスの定格電流は、出力電流の1.2倍以上である。誘導リップル電流（ΔIL）は負荷電流の30%である。ほとんどの設計では、インダクタンス値は式で求めることができる：
フォーミュラ：
式によれば、インダクターLは22μHを選ぶことができ、インダクターの定格電流は1Aである。
2.3 出力容量の選択
Lは出力フィルタインダクタンス、RESRは出力コンデンサの等価直列抵抗値、COUTは出力キャパシタンス値である。スイッチング電源モジュールの場合、電源自体がスイッチング周波数に一致した電力リップルを生成し、常に 電力出力に重畳される。出力リップルは、出力コンデンサの内部抵抗によっても発生し、常に出力コンデンサを充放電し、充電電流は出力コンデンサのRESRの両端に電圧降下を生じさせ、出力リップルを発生させる。従って、出力コンデンサを選択する際には、電解コンデンサではなく、RESRの小さいチップセラミックコンデンサを選択するようにしてください。また、出力インピーダンスを下げるために、複数のコンデンサを並列に選択します。セラミックコンデンサを使用した場合、制御ループの応答が速くなる（COT）、スイッチング周波数が高くなる、あるいは負荷があまり変化しなくなる。
コンデンサの種類によって多少の違いがあり、セラミックコンデンサの場合、スイッチング周波数でのインピーダンスは静電容量によって決まります。出力電圧リップルは主に静電容量に起因しますが、簡単のため、出力電圧リップルは以下の式で見積もることができます：
計算式によると、出力キャパシタンスは2*22uF/10V+0.1uF/50Vで、出力リップルは約13mV（ピーク・ツー・ピーク値）。
3.ショットキーダイオードの選択
上部管スイッチがオフの場合、出力ダイオードは誘導電流となる。ダイオードの順導電圧と逆回復による損失を減らすために、ショットキーダイオードを使用します。ダイオードを流れる平均電流は、以下の式に従って見積もることができる：
ショットキーダイオードの電圧を選択する場合、逆方向降伏電圧VRは最大入力電圧の20%～30%より大きくする必要があり、電圧が高いほど良いが、電圧の上昇に伴いショットキーダイオードの順方向電圧降下VFが大きくなる。
要約すると、この例では、ショットキーダイオードSS18を選ぶことができる。
4.フィードバック抵抗の選択
フィードバック部抵抗の選択により、SSP9481は外付けのフィードバック抵抗を接続することでクローズドループ回路を形成し、出力を設定された出力値に安定させます。フィードバック電圧はR1とR2の分圧で得られ、VFBの標準電圧値は0.812Vである。
各出力電圧の基準抵抗
| Vout（V） | R1(KΩ) | R2(KΩ) |
| 1.8 | 64.9（1%） | 80.6（1%） |
| 2.5 | 23.7（1%） | 49.9（1%） |
| 3.3 | 16.2（1%） | 49.9（1%） |
| 5 | 23.7（1%） | 124（1%） |
マニュアルで推奨されている抵抗値を使用してください。
5.最終概略図
6.レイアウト設計
(1) Vinコンデンサは、入力電流が不連続であり、寄生インダクタンスに起因するノイズがチップやロジックユニットの耐圧に悪影響を及ぼすため、チップのVin端子と信号グラウンドの近傍に、できるだけ一層に配置する。高周波ループのループが小さいほど、磁界エネルギーは小さくなる。
(2)FBはチップの中で最も繊細で乱れやすい部分であり、システムが不安定になる最も一般的な原因である：
- FB抵抗は、ノイズ・カップリングを低減するため、FB端子にできるだけ短く接続されている。
- ノイズ源、SWポイント（スイッチングノード）、インダクタ、ダイオード（非同期降圧）から離れる。
(3) スイッチングノードの放射ノイズを最小にするため、インダクタを入力コンデンサほどICに近づける 必要はない。一般に、インダクタの下に銅を敷くことは推奨されない。グランド層の渦電流によってインダクタンスが低下するからである。
(4) 出力フィルターのコンデンサーはできるだけインダクターに近づける。高周波ループが小さいほど磁界エネルギーは小さくなる。
図2.2
(5)SW点はノイズ源であり、感度が高く乱れやすい位置からできるだけ離し、面積を小さくしながら電流を確保する。ノードの面積を小さくし、インダクタの体積を小さくすることで、図に示すように電界強度を下げることができる。
7.テスト
入力電圧テスト
このテストに使用した機器は以下の通りである：PuyuanブランドのMSO5204デジタルオシロスコープとマルチメーター。
オシロスコープのリップルテストの設定：
カップリングモードACカップリング
帯域幅制限：20M、ペン：X1.
グランドスプリングでテスト。
ユニバーサル・ソース MSO5204 デジタル・オシロスコープ
下図は出力電圧電源投入時のテスト図である。オシロスコープで見ると、最大出力電圧は3.40Vで、出力電圧の立ち上がりがなだらかで、リンギングや電圧オーバーシュートがないことがわかる。
出力電圧パワーオン・テスト
下図は、入力電圧が40V、負荷が800mAのときの出力電圧のリップルを示している。オシロスコープから、リップルのピーク・ツー・ピーク値が14.25mVであることがわかる。
出力リップルテストチャート
下図は、入力電圧が60V、負荷が800mAのときの出力電圧のリップルを示している。オシロスコープから、リップルのピーク・ツー・ピーク値が17.42mVであることがわかる。
出力リップルテストチャート
実際のテスト波形から、出力電圧のリップルピークは計算結果に非常に近い。
