NJU7089 データシート

NJU7089
低電圧1.8V動作1.2Wモノラルオーディオパワーアンプ
■概要
NJU7089は、1.2W出力可能な低電圧動作オーディオパワーアンプ
です。1.8Vから動作が可能となっており、電池駆動で低電圧動作が
必要とされるポータブル機器やセキュリティー機器等のアプリケー
ションに最適です。
スタンバイ機能を搭載しており、入力信号のミュートと同時に消
費電流の低減が可能です。また、スタンバイモード切替時のノイズ
対策を施しています。
■外形
NJU7089R
NJU7089VC3
■特徴
● 動作電源電圧
● 消費電流
● 出力電力
●
●
●
●
●
●
V+=+1.8V ∼ +5.5 V
IDD1=3.0mA typ. (@V+=5V,RL=∞,無信号時)
IDD1=2.5mA typ. (@V+=3V,RL=∞,無信号時)
Po=1.2W typ.
(@V+=5V,RL=8Ω,THD=1%)
Po=500mW typ. (@V+=3.3V,RL=8Ω,THD=1%)
NJU7089KV1
シャットダウン機能
TSD(サーマルシャットダウン)機能
POP音対策
過電流保護回路内蔵
CMOS構造
外形
VSP8 / SSOP20-C3 / ESON8-V1 / HTSSOP24-P1
NJU7089VP1
■ブロック図
V+
-IN
OUTA
+IN
OUTB
Bypass
SD
BIAS
TSD
GND
Ver1.6j
–1–
NJU7089
■端子配列
VSP8
ESON8-V1
1
8
8
7 6
5
1
2
3
4
(1)
*
5
4
1
2
3 4
8 7
表面
(1)
*
No.
5
裏面
裏面中央部の電極は、内部 SUB 電位である為、GND に接続して下さい
端子名
機能
シャットダウン端子
1
SD
2
Bypass
3
+IN
非反転入力端子
4
-IN
反転入力端子
5
OUTA
基準電圧端子
出力端子 A
電源電圧端子
6
V+
7
GND
接地端子
8
OUTB
出力端子 B
1
SSOP20-C3
10
–2–
6
機能
20
11
No.
端子名
1
NC
未接続
11
NC
未接続
2
NC
未接続
12
NC
未接続
3
NC
未接続
13
NC
4
SD
シャットダウン端子
14
OUTA
5
Bypass
基準電圧端子
15
V+
6
+IN
非反転入力端子
16
GND
接地端子
7
-IN
反転入力端子
17
OUTB
出力端子 B
8
NC
未接続
18
NC
未接続
9
NC
未接続
19
NC
未接続
10
NC
未接続
20
NC
未接続
No.
端子名
機能
未接続
出力端子 A
電源電圧端子
NJU7089
HTSSOP24-P1
24
1
24
1
(2)
*
12
13
13
12
表面
(2)
*
裏面
裏面中央部の電極は、内部 SUB 電位である為、GND に接続して下さい
No.
端子名
1
NC
2
3
機能
No.
端子名
機能
未接続
13
NC
未接続
NC
未接続
14
NC
未接続
NC
未接続
15
NC
未接続
4
NC
未接続
16
NC
未接続
5
SD
シャットダウン端子
17
OUTA
6
Bypass
基準電圧端子
18
V+
7
+IN
非反転入力端子
19
GND
接地端子
8
-IN
反転入力端子
20
OUTB
出力端子 B
9
NC
未接続
21
NC
未接続
10
NC
未接続
22
NC
未接続
11
NC
未接続
23
NC
未接続
12
NC
未接続
24
NC
未接続
出力端子 A
電源電圧端子
–3–
NJU7089
■絶対最大定格 (Ta=25C)
項
目
電
源
電
消
出
最
動
保
費
大
作
存
電
力
入
温
温
電
力
電
度
範
度
範
圧
記号
+
V
力
PD
流
圧
囲
囲
Io
VIN
Topr
Tstg
最
大定格
+7
( 1)
( 2)
570 注 / 770 注 (VSP8)
(注 1)
(注 2)
970
/ 1400
(SSOP20-C3)
( 3)
( 4)
570 注 / 1700 注 (ESON8-V1)
( 5)
( 6)
1000 注 / 3000 注 (HTSSOP24-P1)
600
+
( 7)
-0.3V to V +0.3V 注
-40 to 85
-40 to 150
単
位
V
mW
mA
V
C
C
（注 1）EIA/JEDEC 仕様基板(76.2×114.3×1.6mm、2 層、FR-4)実装時。
（注 2）EIA/JEDEC 仕様基板(76.2×114.3×1.6mm、4 層、FR-4)実装時。
（注 3）EIA/JEDEC 仕様基板(76.2×114.3×1.6mm、2 層、FR-4)実装、裏面中央部の電極を GND に接続時。
（注 4）EIA/JEDEC 仕様基板(76.2×114.3×1.6mm、4 層、FR-4、JEDEC 規格 JESD51-5 に基づき基板にサーマルビアホールを適用)実装、
裏面中央部の電極を GND に接続時。
（注 5）EIA/JEDEC 仕様基板(114.5×101.5×1.6mm、2 層、FR-4)実装、裏面中央部の電極を GND に接続時。
（注 6）EIA/JEDEC 仕様基板(114.5×101.5×1.6mm、4 層、FR-4、JEDEC 規格 JESD51-5 に基づき基板にサーマルビアホールを適用)実装、
裏面中央部の電極を GND に接続時。
（注 7）SD, IN+, IN-, OUTA, OUTB 端子。
■推奨動作範囲
項
目
記号
条
件
最小
標準
+
動
作
電
圧
範
囲
V
1.8
3.0
■電気的特性
●アンプ部
+
（指定なき場合には Ta=25C ,V =5V ,Gv=6dB ,f=1KHz ,RL =8Ω ,アクティブモード）
項
目
消
費
電
流
消
費
電
流
出
力
電
力
出
力
電
力
出
力
電
力
全
高
調
波
歪
（
T
H
D
+
N
シャットダウン減衰
電源電圧変動除去
出
力
間
電
位
記
1
2
1
2
3
率
）
量
比
差
条
号
IDD1
IDD2
PO1
PO2
PO3
件
無信号時,RL=∞
無信号, RL=∞,VSD=0.25V
THD≦1%
+
V =3.3V, THD≦1%
+
V =1.8V, THD≦1%
最大
5.5
単
単
位
V
最小
標準
最大
0.9
375
-
3.0
1.2
500
125
6
2
-
mA
μA
W
mW
mW
位
THD+N
Po=1W
-
0.1
-
%
ATTSD
PSRR
VOD
Vin=1Vrms, ｼｬｯﾄﾀﾞｳﾝ
Vripple=100mVrms
無信号時
-
-135
55
-
35
dB
dB
mV
最小
標準
最大
無信号時,RL=∞
無信号, RL=∞,VSD=0.25V
-
2.5
-
4
2
mA
μA
THD+N
Po=400mW
-
0.1
-
%
ATTSD
PSRR
VOD
Vin=500mVrms, ｼｬｯﾄﾀﾞｳﾝ
Vripple=100mVrms
無信号時
-
-130
55
-
35
dB
dB
mV
+
（指定なき場合には Ta=25C ,V =3V ,Gv=6dB ,f=1KHz ,RL =8Ω ,アクティブモード）
項
目
消
費
電
流
消
費
電
流
全
高
調
波
歪
（
T
H
D
+
N
シャットダウン減衰
電源電圧変動除去
出
力
間
電
位
–4–
記
1
2
率
）
量
比
差
号
IDD1
IDD2
条
件
単
位
NJU7089
●制御部
項
目
記
シャットダウン O F F 電圧
シャットダウン O N 電圧
号
条
件
VIH
VIL
最小
1.5
0
標準
-
最大
+
V
0.25
単
位
V
V
■動作制御説明
動
シ
ア
ャ
ッ
ク
作
状
ト
テ
態
ダ
制御信号(シャットダウン端子)
ウ
ィ
ン
ブ
L (=VIL)
H (=VIH)
動
作
説
明
IC を待機状態にします
IC を動作状態にします
–5–
NJU7089
■測定回路図
測定回路 1 (IDD1, IDD2, VOD)
20k Ω
V+
+
V+
20k Ω
-IN
OUTA
0.39uF
+IN
RL= ∞
Bypass
OUTB
1uF
V+
SD
BIAS
TSD
GND
測定回路 2 (PO1, PO2, PO3, THD+N, ATTSD)
20k Ω
V+
+
V+
20k Ω
-IN
Vin
OUTA
0.39uF
+IN
RL=8Ω
Bypass
OUTB
1uF
V+
SD
BIAS
TSD
GND
–6–
NJU7089
■測定回路図
測定回路 3 (PSRR)
20k Ω
+
V+
V+
20k Ω
-IN
Vin
OUTA
0.39uF
+IN
RL=8Ω
Bypass
OUTB
1uF
V+
SD
BIAS
TSD
GND
–7–
NJU7089
■端子等価回路
端子
VSP8,
ESON8
SSOP
20
HTSSOP
24
端子名
機能名
内部等価回路
端子電圧
V+
1
4
5
SD
シャットダウン端子
SD
300Ω
0V
100kΩ
GND
V+
V+
V+
2
5
6
Bypass
基準電圧端子
Bypass
300Ω
75kΩ
V+/2
50kΩ
GND
V+
3
6
7
+IN
非反転入力端子
+IN
300Ω
V+/2
GND
V
-IN
4
7
8
-IN
300
反転入力端子
V+/2
GND
V+
5
8
14
17
17
20
OUTA
OUTB
出力端子 A
出力端子 B
OUTA
OUTB
300Ω
20kΩ
GND
–8–
V+/2
NJU7089
■応用回路例
Rf
V+
+
Vin
Ci
Ri
-IN
OUTA
+IN
8Ω
Speaker
Bypass
Cb
OUTB
Shutdown
Control
SD
BIAS
TSD
GND
Rf
V+
+
Ci
Ri
-IN
VinVin+
Ci
OUTA
+IN
Ri
8Ω
Speaker
Rf
Bypass
Cb
Shutdown
Control
OUTB
SD
BIAS
GND
TSD
–9–
NJU7089
技
術資料
■アプリケーションノート
NJU7089 はオーディオ向け低電圧動作パワーアンプです。電源電圧 1.8V から動作でき、BTL 接続とするこ
とで高出力電力、出力カップリングコンデンサレスを実現します。電圧利得は二つの外付け抵抗の比によって、
調整可能です。シャットダウン機能を装備しており、シャットダウン時は消費電流を低減すると同時にミュー
ト状態といたします。また、シャットダウンの切り換え時に発生するノイズ、いわゆるボツ音を低減しており
ます。このアプリケーションノートでは、動作概要と使用上の注意について述べています。
1. 動作概要
図 1 は NJU7089 のブロック図で、2 個のパワーアンプ（アンプ A、アンプ B）とバイアス源、TSD（サーマ
ルシャットダウン）回路で構成されています。アンプ A は、入力信号を外付け抵抗で決定されるゲインで反転
増幅します。アンプ B は、アンプ A の出力信号を 0dB で反転します。これらアンプの出力間にスピーカ等の負
荷を接続し BTL 接続とすることで、シングルエンド形式と比べて 2 倍の出力電圧、4 倍の出力電力を得ること
ができます。NJU7089 のシャットダウン機能は、図 1 の内部スイッチ SW を開放し基準電流 Iref を止めること
で全回路を停止させますので、低消費電流に貢献します。また、そのシャットダウン切り換え時には、容量 Cb
と内部回路の抵抗の時定数を利用して、ボツ音を低減しております。ボツ音の詳細は、3. SD 端子切り換えノ
イズを参照してください。しかしながら、ボツ音低減のための充電動作により、Cb を大きくするほどターンオ
ン時間が長くなります。この詳細は、4. ターンオン、ターンオフ時間を参照してください。
Rf
20kΩ
6
Ci
0.39uF
V+
Ri
20kΩ
+
-
4
-IN
3
+IN
信号入力
電源
Cv
10uF
5
+
VOUTA
アンプA
SW
Cb
1uF
2
+ Bypas
s
-
Iref
8
+
VOUTB
アンプB
パワーダウン入力
1
SD
バイア
ス
7
GND
図1
– 10 –
TSD
ブロック図及び応用回路例
RL
8Ω
NJU7089
技
術資料
2. 外付け部品
2.1 電源バイパスコンデンサ
電源バイパスコンデンサ Cv は、ノイズの低減、電源電圧の安定化に貢献します。基板の配線抵抗の影響
が小さくなるように、できるだけ IC 近傍に配置してください。
2.2 入力抵抗と帰還抵抗
入力抵抗 Ri と帰還抵抗 Rf の比が NJU7089 のゲインを決定します。また、Ri と Rf の抵抗値の増加は出力
雑音電圧とボツ音に影響します。
特に Ri は低周波特性に影響しますので、次に述べます入力カップリングコンデンサについても考慮した
うえで抵抗値をお選びください。
Gv  20 LOG ( 2
Rf
) ･･･BTL 接続時のゲイン計算式
Ri
2.3 入力カップリングコンデンサ
入力信号は、入力カップリングコンデンサ Ci と入力抵抗 Ri とで形成されるハイ･パス･フィルタによって
低域がカットされます。Ci、Ri を大きくすることで、より低周波の信号まで通過させるようになりますが、
Ci の増加はボツ音を悪化させることがあります。使用する周波数帯域に応じて、Ci の定数を決定してくださ
い。
Ci 
1
2Ri f C
f C  カットオフ周波数
2.4 基準電圧バイパスコンデンサ
基準電圧バイパスコンデンサ Cb は、ボツ音と、PSRR、ターンオン時間に影響します。Cb を大きくする
ことでボツ音、PSRR が改善されます。詳しくは 3. SD 端子切り換えノイズと 5. PSRR 対 Cb を参照してく
ださい。但し、Cb を大きくしますと、ターンオン時間が長くなります。詳しくは 4. ターンオン、ターンオ
フ時間を参照してください。
外付部品
機能
推奨値
設定範囲
備考
Cv
電源デカップリング
10uF
1uF<Cv
Ri
ゲイン設定用入力抵抗
20kΩ
10kΩ<Ri<50kΩ
大きくするとノイズ増加
Rf
ゲイン設定用帰還抵抗
20kΩ
10kΩ<Rf<50kΩ
同上。
Ci
入力 DC カット
0.39uF
0.047uF<Ci
Cb
基準電圧安定化
1uF
0.1uF<Cb
RL
スピーカー負荷
8Ω
4Ω<RL
表1
電源が安定している場合小さくできる
小さくすると低周波特性悪化
小さくすると PSRR 悪化、ボツ音悪化
小さくすると PD、PO 増加
外付部品の機能、推奨値、及び設定範囲
– 11 –
NJU7089
技
術資料
3. SD 端子切り換えノイズ
NJU7089 は内部回路を利用して SD 端子切り換えノイズ、いわゆるボツ音の対策を行なっております。しか
し、外付け素子定数によっては聞こえやすくなることがあります。ここではボツ音を低減するためのポイント
を示します。
3.1 シャットダウン（SD 端子=LOW）→アクティブ（SD 端子=HIGH）
NJU7089 は BTL 出力のため、切り替わり時にも 2 つの出力が等しく動けば音とはなりませんが、アクテ
ィブ切り替え時に入力コンデンサ Ci を充電するため、アンプ A の出力電位が Vref 端子電圧より高く、アン
プ B の出力電圧が Vref 端子電圧より低くなり、出力間に差が発生してボツ音となります。NJU7089 ではボ
ツ音低減のため、VREF 端子電圧が上昇するまでは図 2 に示すようにボルテージフォロワのアンプ 2 が起動
しており、アンプ A の出力もアンプ B の出力も Vref 端子電圧と同電位となり、電位差が生じないためボツ
音発生を防ぐ事が出来ます。標準回路では Ci が充電され IN-端子が上昇してから図 3 に示す反転アンプに切
り換わるよう設計されています。図 4 に標準回路における各端子電圧と時間の関係を示します。
Ci
Ri
Ci
Rf
Ri
Rf
信号入力
信号入力
IN-
アンプ1
アンプ A
-
IN-
+
IN+
アンプ1
+
IN+
VOUTA
VOUTA
+
+
アンプ2
アンプ2
-
-
V+
Bypass
V+
-
アンプB
+
Cb
Bypass
VOUTB
-
アンプB
+
Cb
図2
– 12 –
アンプA
-
ボルテージフォロワ動作時
図3
反転アンプ動作時
VOUTB
NJU7089
技
術資料
SD
SD
各端子電圧[5V/div]
電位差大
各端子電圧[5V/div]
電位差小
IN+ ,IN-
OUTA
IN+ ,IN-
OUTA
OUTB
OUTB
OUTA-OUTB
0
0.25
ボツ音小
図4
0.5
0.75
時間[sec]
標準回路における各端子電圧
1
OUTA-OUTB
0
0.25
ボツ音大
図5
0.5
0.75
1
時間[sec]
Rf=100kΩ時の各端子電圧
図 4 に示すように、アンプ 2 からアンプ 1 に切り換わる瞬間に IN+と IN-の電位差が小さければ(Ci の充
電が完了していれば)、ボツ音は小さくなります。しかしながら、Ci、Rin、Rf の定数を大きくすると、Ci
充電の時定数が変わり、図 5 に示すように内部アンプが切り換わる瞬間の IN-端子と IN+端子の電位に差
が生じます。この電位差が増幅されて OUT 端子に出力されるため、ボツ音が大きくなります。
ボツ音低減対策として、Ci を小さく、Cb を大きくし、IN+端子と IN-端子の時定数をできるだけ近づけ
る必要があります。ただし、Ci を小さくすると低域周波数特性が悪化し、Cb を大きくするとターンオン
時間が長くなるため、これらに注意して部品定数を決定する必要があります。
表 2∼6 にボツ音を標準回路と同等レベルに保つための Cb の容量値を示します。尚、Ri と Rf は 10kΩ
∼50kΩ、Ci は 0.047uF∼1uF の組み合わせとします。
– 13 –
NJU7089
技
0.047uF
0.1uF
Cin 0.39uF
0.47uF
1uF
10kΩ
0.1uF
0.33uF
1uF
1uF
2uF
20kΩ
0.33uF
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
Rf
30kΩ
0.33uF
1uF
2uF
2uF
4.7uF
40kΩ
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
10uF
術資料
50kΩ
0.33uF
1uF
3.3uF
3.3uF
10uF
表 2 Ri=10kΩ時の Cb 容量値対応表
0.047uF
0.1uF
Cin 0.39uF
0.47uF
1uF
10kΩ
0.1uF
0.33uF
1uF
1uF
2uF
20kΩ
0.33uF
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
Rf
30kΩ
0.33uF
1uF
2uF
2uF
4.7uF
40kΩ
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
10uF
50kΩ
0.33uF
1uF
3.3uF
3.3uF
10uF
表 3 Ri=20kΩ時の Cb 容量値対応表
0.047uF
0.1uF
Cin 0.39uF
0.47uF
1uF
10kΩ
0.1uF
0.33uF
1uF
1uF
2uF
20kΩ
0.33uF
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
Rf
30kΩ
0.33uF
1uF
2uF
2uF
4.7uF
40kΩ
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
10uF
50kΩ
0.33uF
1uF
3.3uF
3.3uF
10uF
表 4 Ri=30kΩ時の Cb 容量値対応表
0.047uF
0.1uF
Cin 0.39uF
0.47uF
1uF
10kΩ
0.1uF
0.33uF
1uF
1uF
2uF
20kΩ
0.33uF
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
Rf
30kΩ
0.33uF
1uF
2uF
2uF
4.7uF
40kΩ
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
10uF
50kΩ
0.33uF
1uF
3.3uF
3.3uF
10uF
表 5 Ri=40kΩ時の Cb 容量値対応表
0.047uF
0.1uF
Cin 0.39uF
0.47uF
1uF
10kΩ
0.1uF
0.33uF
1uF
1uF
2uF
20kΩ
0.33uF
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
Rf
30kΩ
0.33uF
1uF
2uF
2uF
4.7uF
40kΩ
0.33uF
1uF
2uF
3.3uF
10uF
表 6 Ri=50kΩ時の Cb 容量値対応表
– 14 –
50kΩ
0.33uF
1uF
3.3uF
3.3uF
10uF
NJU7089
技
術資料
3.2 アクティブ（SD 端子=HIGH）→シャットダウン（SD 端子=LOW）
シャットダウンに切り替わるときは、OUTA/OUTB を急峻に立ち下げます。BTL 動作に限れば OUTA と
OUTB を同時に立ち下げることにより、ボツ音は発生しにくくなります。そのときの各端子電圧と時間の関
係を図 6 に示します。また OUTA/OUTB の立ち下げと同時に、Vref も急峻に立ち下げます。これにより、
連続的にシャットダウン―アクティブを繰り返した際のボツ音を低減しています。ただしシングルエンドで
使用した場合はボツ音が発生しますので注意してください。
各端子電圧[5V/div]
SD
シャットダウン時のボツ音は、アンプ A、B の出
力段を同時に遮断することによって対策してお
り、出力電位は、入力コンデンサ Ci と内部回路
の時定数により低下します。
OUTA
BTL では OUTA と OUTB を急峻にたち下げても、
同時に立ち下げていればボツ音が発生しにく
くなります。
OUTB
OUTA-OUTB
0
0.25
0.5
0.75
1
時間[sec]
図6
シャットダウン時の各端子電圧
3.3 カットオフ周波数
前項でも述べたとおり、Ci を小さくすることにより、ボツ音を低減することが可能ですが、Ci と Ri はハ
イパスフィルタを形成しており、以下に示す式でカットオフ周波数が決まっています。
fc 
1
2Ri C i
ボツ音低減のため Ci を小さくする場合は、
実際に使用する周波数帯域に応じて適切な値を決定してください。
– 15 –
NJU7089
技
術資料
4. ターンオン時間/ターンオフ時間
NJU7089 ではボツ音低減、PSRR の改善には Cb を大きくすることが有効です。しかし、Cb を大きくするほ
ど充電する時間がかかるため、ターンオン時間が長くなります。尚、ターンオフ時間は Cb に関わらず急峻にた
ち下がります。
当社応用回路例における Cb とターンオン時間の関係を図 7、図 8 に示します。ここで、ターンオン時間とは、
SD 端子を LOW→HIGH に切り換えてから出力振幅が安定するまでの時間で規定しています。
また、ターンオン時間は以下の式から求めることができます。
TON  C b  100k  ln(0.5 
0 .5
)
V
ただし 100kΩは BYPASS 端子抵抗値であり±20%のばらつきがあるため、ターンオン時間も±20%のばら
つきがあります。
ターンオン時間対 Cb
V+=3V Vin=0.5Vrms f=1kHz RL=8Ω Ta=25℃
600
600
500
500
ターオン時間[ms]
ターオン時間[ms]
ターンオン時間対 Cb
V+=5V Vin=1Vrms f=1kHz RL=8Ω Ta=25℃
400
300
200
400
300
200
100
100
0
0
0
1
2
3
4
0
5
1
2
図7
3
4
5
Cb[uF]
Cb[uF]
ターンオン時間対 Cb（V+=5V）
図8
ターンオン時間対 Cb（V+=3V）
5. PSRR 対 Cb
Cb はボツ音の低減以外にも+IN 端子電位を安定させるために用いられ、電源リップル除去比（PSRR）に影
響を与えます。図 9 および図 10 の PSRR の周波数特性を示すとおり、Cb を大きくすることで低周波での特性
が改善されますが、前述したとおりターンオン時間、ボツ音に影響しますので、評価、検討の上定数を決定し
てください。
電源リップル除去比対周波数特性
V+=3V RL=8Ω RIN=GND
70
70
60
60
50
50
PSRR[dB]
PSRR[dB]
電源リップル除去比対周波数特性
V+=5V RL=8Ω RIN=GND
40
C=2.2uF
30
C=1uF
20
40
C=2.2uF
30
C=1uF
20
C=0.47uF
10
C=0.47uF
10
C=0.1uF
0
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
1.E+05
0
1.E+01
周波数[Hz]
図9
– 16 –
PSRR 対 Cb（V+=5V）
C=0.1uF
1.E+02
1.E+03
1.E+04
周波数[Hz]
図 10
PSRR 対 Cb（V+=3V）
1.E+05
NJU7089
技
術資料
6. パッケージパワーと消費電力、出力電力
IC は IC 自身の消費電力（内部損失）によって発熱し、ジャンクション温度が許容値を超えると破壊されま
す。このため、IC には許容損失 PD（=消費電力の最大定格）が定められておりますので、その電力を超えない
ようにご使用ください。一般的にパッケージによって許容損失が異なるのは、材料（樹脂、フレーム等）によ
り放熱のしにくさが異なってくるためです。放熱のしにくさは熱抵抗 θja として表され、θja が低ければ放熱が
良く、より多くの電力を消費することが出来ます。
図 11 は NJU7089 の許容損失を表しています。
（EIA-JEDEC 仕様 4 層基板実装時）この図は次の 2 点から得
ることができます。1 点目は、25℃における許容損失で、絶対最大定格の消費電力がそれに当たります。25℃
以下でも、許容損失はこの電力になります。もう 1 点は、これ以上の発熱を許容できない、つまり許容損失 0W
の点です。この点は、IC の保存温度範囲 Tstg の上限を最大のジャンクション温度 Tjmax とすることで求める
ことができます。これら 2 点を結び、25℃以下を 25℃と同じとすることで図 11 が得られます。その 2 点を結
んだ線の傾きは 1/θja に相当し、傾きが大きくなるほど熱抵抗は小さく、傾きが小さいほど熱抵抗は大きいこ
とが分かります。
次に簡易的な設計方法を示します。例えば NJU7089 が熱源の近くに置かれ、周囲温度が動作温度範囲の上
限である 85℃にまで達する可能性があるとするなら、このカーブの 85℃の点から許容損失を見積もることが
できます。許容損失と周囲温度の関係は下記の式として導かれます。
許容損失 PD=（
Tjmax−Ta
θja
）[W]
＠Ta=25℃以上
IC の消費電力が、この許容損失を超えない範囲で使用するようにします。実際の IC の消費電力は
消費電力=（電源電圧 V+）×（消費電流 Idd＋負荷消費電流 IRL）−（出力電力 Po）
として実測できますが、簡易的にデータシ−トの出力電力対消費電力特性例から読み取ることもできます。
図 11 は Ta=25℃、V+=5V、Gv=6dB、RL=8Ω、BTL 接続における出力電力対消費電力特性です。このグラ
フと図 12 から使用可能な最大出力電力と周囲温度を決める必要があります。以下に例として使用可能な周囲
温度の求め方と、使用可能な最大出力電力の求め方を示します。
例1、使用する最大出力電力 PO がわかっている場合の動作可能周囲温度の求め方
NJU7089の場合、最大接合温度Tj=150℃、VSP8の最大許容消費電力PDMAX=770mWですので
周囲温度Ta=接合温度Tj−消費電力PD×熱抵抗Θjaより、
熱抵抗Θja=(150-25)/0.77=162.3[℃/W]
となります。
図12よりV+=5V、RL=8Ωで、最大出力電力Po=1.2Wの場合、消費電力PDの最大値は0.65Wになり
許容周囲温度を計算しますと
周囲温度Ta=150-0.65×162.3=44.5[℃]
となります。
例2、
周囲温度がわかっている場合の許容損失、及び最大出力電力の求め方
周囲温度が85℃の場合の許容損失は、例1で求めたΘja=162.3[℃/W]を用いると
周囲温度Ta=接合温度Tj−消費電力PD×熱抵抗Θjaより、
消費電力(許容損失)PD=(150-85)/162.3=0.4W
となります。
また、図12より周囲温度Ta=85℃、V+=5V、RL=8Ωのとき出力可能な電力は PO=90mW程度となり
ます。
また、NJU7089 では TSD 回路を搭載しているため、チップのジャンクション温度が異常に上昇した時は、
温度が安全なレベルになるまで出力を停止します。安定した動作をするためにも、使用する条件を考慮し余裕
を持って設計することをお勧めいたします。
– 17 –
NJU7089
技
術資料
3500
Package Power Dissipation [mW]
3000
2
HTSSOP24 (4layers * )
2500
2
ESON8 (4layers * )
2000
SSOP20 (4layers)
VSP8 (4layers)
1500
1
HTSSOP24 (2layers * )
1000
500
SSOP20 (2layers)
VSP8 (2layers)
1
ESON8 (2layers * )
0
-50
0
50
Ambient Temperature [°C]
図 11
許容損失対周囲温度特性
*1 裏面中央部の電極を GND に接続時。
*2 裏面中央部の電極を GND に接続時。基板にサーマルビアホールを適用。
– 18 –
100
150
NJU7089
技
術資料
消費電力対出力特性
V+=5V Gv=6dB RL=8Ω BTL
0.7
650mW
0.6
消費電力[W]
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.2
90mW
図 12
0.4
0.6
0.8
1
1.2
出力電力[W]
消費電力対出力電力特性
– 19 –
NJU7089
技
術資料
7. 基板レイアウトについて
IC の性能を最適化するためには、プリント基板を適切にレイアウトする必要があります。電源とグランド、
出力信号ラインは可能な限り、配線抵抗が小さくなるようにレイアウトしてください。また、全てのグランド
は電源コンデンサのグランド単一点に直接接続して下さい。
また、4 層以上の基板の場合、配線レイヤーに近接して電源プレーンを配置すると PSRR が悪化することが
あります。配線レイヤーと電源プレーンの間にグランドプレーンを挿入することを推奨いたします。
ESON8 と HTSSOP24 パッケージは裏面に放熱パッドを備えています。この放熱パッドをグランドプレーン
に接続することにより熱抵抗を軽減します。基板表面に放熱パッド用のパターンを作成し、ビアを使って内層
のグランドプレーンに接続してください。
NJU7089
VSP8
デモボード図
Layer1(Top Layer)
– 20 –
NJU7089
技
術資料
Layer2(グランドプレーン)
Layer3(電源プレーン)
– 21 –
NJU7089
技
術資料
Layer4(Bottom Layer)
※本動作説明については、動作原理を表しており特性、数値を保証するものではありません。設計に当たっては外
付部品及び当社 IC の特性、ばらつき等考慮し、使用の際は特性の確認を行ってください。
– 22 –
NJU7089
■特性例
Supply Current vs Supply Voltage
RL=OPEN, SD=V +, Ta=25˚C
Supply Current vs Temperature
RL=OPEN, SD=V +
4.5
4.5
4.0
4.0
+
V =5V
V +=3.3V
3.5
Supply Current[mA]
Supply Current[mA]
3.5
3.0
2.5
2.0
+
V =1.8V
1.5
Ta=105˚C
2.5
2.0
Ta=25˚C
1.5
1.0
1.0
0.5
0.5
0.0
Ta=85˚C
3.0
Ta=-40˚C
0.0
-50
-25
0
25
50
75
100 125 150
0
1
2
Temperature [ ˚C]
4
5
6
7
Supply Voltage [V]
Supply Current vs Temperature [STANDBY]
V +=5V, RL=OPEN, SD=0.25V
VSD Termina l vs Supply Current
V +=5V, RL=OPEN, Ta=25˚C
1.E-03
1.E+00
1.E-01
1.E-04
Ta=105˚C
1.E-02
1.E-05
Supply Current [A]
Supply Current [A]
3
1.E-06
1.E-07
1.E-08
1.E-03
1.E-04
1.E-05
1.E-06
Ta=85˚C
1.E-07
1.E-08
Ta=25˚C
1.E-09
1.E-09
1.E-10
Ta=-40˚C
1.E-10
-50
0
50
100
150
0
1
Temperature [ ˚C]
2
3
4
5
VSD Terminal [V]
Supply Current vs Temperature [STANDBY]
V +=3V, RL=OPEN, SD=0.25V
VSD Termina l vs Supply Current
V +=3V, RL=OPEN
1.E-03
1.E+00
1.E-01
Ta=105˚C
1.E-02
1.E-03
1.E-05
Supply Current [A]
Supply Current [A]
1.E-04
1.E-06
1.E-07
1.E-08
1.E-04
1.E-05
1.E-06
1.E-07
Ta=85˚C
1.E-08
1.E-09
Ta=25˚C
1.E-10
1.E-09
Ta=-40˚C
1.E-11
1.E-12
1.E-10
-50
0
50
Temperature [ ˚C]
100
150
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
VSD Terminal [V]
– 23 –
NJU7089
■特性例
Supply Current vs Temperature [STANDBY]
V +=1.8V, RL=OPEN, SD=0.25V
VSD Termina l vs Supply Current
V +=1.8V, RL=OPEN
1.E+00
1.E-03
1.E-02
1.E-05
1.E-03
Supply Current [A]
Supply Current [A]
1.E-01
1.E-04
1.E-06
1.E-07
1.E-08
Ta=105˚C
1.E-04
1.E-05
1.E-06
Ta=85˚C
1.E-07
1.E-08
Ta=25˚C
1.E-09
1.E-09
Ta=-40˚C
1.E-10
1.E-10
1.E-11
-50
0
50
100
150
0
Temperature [ ˚C]
1
1.5
2
VSD Terminal [V]
Voltage Gain / Phase vs Frequency
V +=5V, Gv=40dB, RL=8Ω, Ta=25˚C
60
0.5
Voltage Gain / Phase vs Frequency
V +=5V, Gv=40dB, RL=4Ω, Ta=25˚C
60
200
200
Phase [ ˚]
Phase [ ˚]
40
150
150
40
100
20
50
0
0
Gain [dB]
-20
-50
Voltage Gain[dB]
Voltage Gain[dB]
100
20
50
0
0
Gain [dB]
-50
-20
-100
-100
-40
-40
-150
-150
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
Frequency [Hz]
Frequency [Hz]
Voltage Gain / Phase vs Frequency
V +=5V, Gv=40dB, RL=OPEN, Ta=25˚C
60
Voltage Gain / Phase vs Frequency
V +=3V, Gv=40dB, RL=8Ω, Ta=25˚C
60
200
Phase [ ˚]
40
150
40
200
Phase [ ˚]
100
50
0
0
Gain [dB]
-20
-50
Voltage Gain[dB]
Voltage Gain[dB]
100
20
20
50
0
0
Gain [dB]
-20
-40
-150
-150
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
Frequency [Hz]
– 24 –
-50
-100
-100
-40
150
Frequency [Hz]
NJU7089
■特性例
Voltage Gain / Phase vs Frequency
V +=3V, Gv=40dB, RL=4Ω, Ta=25˚C
60
Voltage Gain / Phase vs Frequency
V +=3V, Gv=40dB, RL=OPEN, Ta=25˚C
60
200
Phase [ ˚]
40
200
Phase [ ˚]
150
150
40
100
50
0
0
Gain [dB]
-50
-20
Voltage Gain[dB]
Voltage Gain[dB]
100
20
20
50
0
0
Gain [dB]
-20
-100
-40
-100
-40
-150
-150
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
Frequency [Hz]
Frequency [Hz]
Voltage Gain / Phase vs Frequency
V +=1.8V, Gv=40dB, RL=8Ω, Ta=25˚C
Voltage Gain / Phase vs Frequency
V +=1.8V, Gv=40dB, RL=4Ω, Ta=25˚C
60
60
200
Phase [ ˚]
40
200
Phase [ ˚]
150
40
20
50
0
0
Gain [dB]
-50
-20
20
50
0
0
Gain [dB]
-50
-20
-100
-40
-150
150
100
Voltage Gain[dB]
100
Voltage Gain[dB]
-50
-100
-40
-150
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
Frequency [Hz]
Frequency [Hz]
Voltage Gain / Phase vs Frequency
+
V =1.8V, Gv=40dB, RL=OPEN, Ta=25˚C
60
40
200
Phase [ ˚]
150
Voltage Gain[dB]
100
20
50
0
-20
0
Gain [dB]
-50
-100
-40
-150
-60
-200
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
Frequency [Hz]
– 25 –
NJU7089
■特性例
THD+N vs Output Power
V +=5V, Gv=6dB, RL=8Ω, BW:10-80kHz, Ta=25˚C
100
100
20kHz
10
THD+N[%]
10
THD+N[%]
THD+N vs Output Power
V +=5V, Gv=6dB, RL=8Ω, f=1kHz, BW:10-80kHz
1
1kHz
0.1
Ta=85˚C
Ta=105˚C
1
0.1
100Hz
0.01
0.001
Ta=-40˚C
0.01
0.1
1
0.01
0.001
10
Ta=25˚C
0.01
0.1
Po[W]
THD+N vs Output Power
THD+N vs Output Power
V+ =3.3V, Gv=6dB, R L=8Ω, BW:10-80kHz, Ta=25 ˚C
V+ =3.3V, Gv=6dB, R L=8Ω, f=1kHz, BW:10-80kHz
100
10
20kHz
1
THD+N[%]
THD+N[%]
10
1kHz
0.1
Ta=85˚C
Ta=105˚C
1
0.1
100Hz
0.01
0.001
Ta=-40˚C
0.01
0.1
0.01
0.001
1
Ta=25˚C
0.01
0.1
Po[W]
1
10
Po[W]
THD+N vs Output Power
THD+N vs Output Power
V +=1.8V, Gv=6dB, RL=8Ω, BW:10-80kHz
V+=1.8V, Gv=6dB, RL=8Ω, BW:10-80kHz, Ta=25 ˚C
100
100
20kHz
10
10
1
THD+N[%]
Ta=85˚C
THD+N[%]
10
Po[W]
100
1kHz
Ta=105˚C
1
0.1
0.1
Ta=-40˚C
100Hz
0.01
0.001
0.01
0.1
Po[W]
– 26 –
1
1
0.01
0.001
Ta=25˚C
0.01
0.1
Po[W]
1
NJU7089
■特性例
THD+N vs Output Power[differntial]
V +=5V, Gv=6dB, RL=8Ω, BW:10-80kHz, Ta=25˚C
100
THD+N vs Output Power[differntial]
V+ =3.3V, Gv=6dB, R L=8Ω, BW:10-80kHz, Ta=25 ˚C
100
10
10
20kHz
THD+N [%]
THD+N [%]
20kHz
1
1kHz
0.1
1
1kHz
0.1
100Hz
0.01
0.001
0.01
0.1
1
100Hz
0.01
0.001
0.01
10
0.1
Po[W]
1
10
Po[W]
THD+N vs Output Power[differntial]
100
V+ =1.8V, Gv=6dB, R L=8Ω, BW:10-80kHz, Ta=25 ˚C
THD+N [%]
10
20kHz
1
1kHz
0.1
100Hz
0.01
0.001
0.01
0.1
1
Po[W]
Output Power vs Supply Voltage
RL=8Ω, THD=1%
Output Power vs Supply Voltage
RL=4Ω THD=1%
1.4
1.8
1.6
Ta=105, 85, 25, -40˚C
1.2
1
Ta=105, 85, 25, -40˚C
1.2
Output Power [W]
Output Power [W]
1.4
1
0.8
0.6
0.8
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0
0
0
1
2
3
4
Supply Voltage [V]
5
6
0
1
2
3
4
5
6
Supply Voltage [V]
– 27 –
NJU7089
■特性例
Power Dissipation vs Output Power
V +=5V, Gv=6dB, RL=4Ω/8Ω, BTL
Power Dissipation vs Output Power
V +=3.3V, Gv=6dB, RL=4Ω/8Ω, BTL
1.4
0.6
RL=4Ω
RL=4Ω
0.5
Power Dissipation [W]
Power Dissipation [W]
1.2
1
0.8
RL=8Ω
0.6
0.4
0.4
RL=8Ω
0.3
0.2
0.1
0.2
0
0
0
0.5
1
1.5
2
0
0.25
0.5
0.75
Output Power W]
Output Power [W]
Power Dissipation vs Output Power
V +=1.8V, Gv=6dB, RL=4Ω/8Ω, BTL
PSRR vs Frequency
V+=5V, RL=8Ω, RIN=GND
1
70
0.2
Ta=105, 85, 25, -40˚C
0.18
RL=4Ω
60
0.14
50
0.12
RL=8Ω
PSRR[dB]
Power Dissipation [W]
0.16
0.1
0.08
40
30
0.06
20
0.04
0.02
10
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0
1.E+01
0.25
1.E+02
Output Power [W]
PSRR vs Frequency
V +=3V, RL=8Ω, Vin=GND
70
Ta=105, 85, 25, -40˚C
60
50
PSRR[dB]
PSRR[dB]
50
40
30
Ta=25, -40, 85, 105˚C
40
30
20
20
10
10
0
1.E+01
0
1.E+02
1.E+03
1.E+04
Frequency [Hz]
– 28 –
1.E+05
PSRR vs Frequency
V +=1.8V, RL=8Ω, Vin=GND
70
60
1.E+03
1.E+04
Frequency [Hz]
1.E+05
1.E+01
1.E+02
1.E+03
Frequency [Hz]
1.E+04
1.E+05
NJU7089
■特性例
Turn On Time vs Bypass Capacitor
V +=5V, Vin=1Vrms, f=1kHz, RL=8Ω, Ta=25˚C
Therm al Shutdow n Supply Current vs Tem perature
V +=5V, RL=OPEN
600
4
3.5
500
Supply Current [mA]
Turn On Time [ms]
3
400
300
200
2.5
2
1.5
1
100
0.5
0
0
0
1
2
3
4
130
5
150
170
190
Cb[uF]
Temperature [˚C]
Turn On Time vs Bypass Capacitor
V +=3V, Vin=0.5Vrms, f=1kHz, RL=8Ω, Ta=25˚C
Therm al Shutdow n Supply Current vs Tem perature
V +=3V, RL=OPEN
4
600
3.5
Supply Current [mA]
Turn On Time [ms]
500
400
300
200
100
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
130
0
0
1
2
3
4
5
150
170
190
Temperature [ ˚C]
Cb[uF]
Turn On Time vs Bypass Capacitor
V +=1.8V, Vin=0.5Vrms, f=1kHz, RL=8Ω, Ta=25˚C
Therm al Shutdow n Supply Current vs Tem perature
V +=1.8V, RL=OPEN
600
4
3.5
500
Supply Current [mA]
Turn On Time [ms]
3
400
300
200
100
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
1
2
3
Cb[uF]
4
5
0
130
140
150
160
170
180
190
Temperature [ ˚C]
– 29 –
NJU7089
■特性例
Output Voltager vs Output Current
+
V =5V
Current Limit vs Temperature
V +=5V
6
1.5
5
1
4
0.5
Current Limit [A]
Output Voltage [V]
OUTAsource, OUTBsource
Ta=-40, 25, 85, 105˚C
3
2
0
-0.5
OUTAsink, OUTBsink
Ta=-40, 25, 85, 105˚C
-1
1
0
-1.5
0
100
200
300
400
500
600
-40
0
40
80
120
160
Temperature [ ˚C]
Output Current [mA]
Output Voltager vs Output Current
V+=3V
Current Limit vs Temperature
V +=3V
1.5
4
Ta=-40, 25, 85, 105˚C
1
Current Limit [A]
Output Voltage [V]
3
2
0.5
OUTAsource, OUTBsource
0
OUTAsink, OUTBsink
-0.5
Ta=-40, 25, 85, 105˚C
1
-1
-1.5
0
-40
0
100
200
300
400
0
40
80
120
160
500
Temperature [ ˚C]
Output Current [mA]
Output Voltager vs Output Current
V +=1.8V
Current Limit vs Temperature
V +=1.8V
2.5
1
0.8
Ta=-40, 25, 85, 105˚C
0.6
0.4
Current Limit [A]
Output Voltage [V]
2
1.5
1
Ta=-40, 25, 85, 105˚C
0.5
OUTAsource, OUTBsource
0.2
0
-0.2
OUTAsink, OUTBsink
-0.4
-0.6
-0.8
0
-1
0
100
200
Output Current [mA]
– 30 –
300
-40
0
40
80
Temperature [ ˚C]
120
160
NJU7089
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万全を期しておりますが、掲載内容について
何らかの法的な保証を行うものではありませ
ん。とくに応用回路については、製品の代表
的な応用例を説明するためのものです。また、
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うものではなく、第三者の権利を侵害しない
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