熱抵抗と電気抵抗 電源用の I C やパワーアンプを使う機器を設計する場合、デバイ ところで、同図で、横軸を電流に、縦軸を電圧降下に置き換える と、図中の直線の傾斜は電気抵抗を表していることになります。 スメーカの推奨回路や回路シミュレータが充実してきたことで、 このことから、電気抵抗と熱抵抗の置き換えができることに気づ 使用する回路やデバイスは比較的簡単に決定できるようになりま くはずです。つまり、 した。ところが、実装を考える段になると、熱の問題を考慮しな ければならず、普段パワーデバイスを扱うことがない技術者の場 合、手が止まってしまうことがあるようです。 パワー回路の熱設計では、デバイスの損失（発熱量）とジャンク ション、ケース、周囲など各部の温度、そしてデバイスやヒート シンクの放熱特性を元に設計を進めます。この際に、放熱の特性 を表す量として「熱抵抗」という名のパラメータが登場します。 熱抵抗は、電気量ではありませんが、電子技術者の場合は、熱抵 抗を理解することで、熱の問題を電気回路に置き換えて考えるこ 電圧降下 ＝ 電気抵抗 × 回路電流 （オームの法則） 温度上昇 ＝ 熱 抵 抗 × 電力損失 という対応関係が成り立ちます。電力損失という表現では電気 の問題と混同しやすいと思うならば、発生熱量と言い換えれば良 いでしょう。ちなみに、技術者のセンスとして、オームの法則を、 I ＝ E / R と理解するか E ＝ I R と理解するかは時と場合によりま すが、覚える関係はひとつです。温度上昇・電力損失・熱抵抗 3 者の関係も同じことが言えます。 とができるというメリットがあります。 熱抵抗と電気抵抗 熱抵抗とは、1 Ｗ の電力で温度が何度上がるかを示した量です。 したがって、熱抵抗が小さいとは、放熱性が良く電力を加えてて もあまり温度が上がらないことを意味し、反対に熱抵抗が大きい とは、少しの電力ですぐに温度が上がってしまうことを意味します。 例えば、無限大の放熱板の熱抵抗はゼロです。また、小さなパッ ケージに入ったデバイスの熱抵抗は大きくなります。この関係を 示したのが右の図です。図中の線の傾きが熱抵抗を表しています。 、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 ThinSOTはリニアテクノロジー社の商標です。 ︵ 電 圧 降 下 ［ V ］ ︶ 温 度 上 昇 ［ ˚C ］ 高抵抗 低抵抗 電力損失［W］ （電流［A］） サーマル･レギュレーション装備、 モノリシック･リニアL i-Ionバッテリチャージャ 1 セル Li-Ion 用の完全なリニアチャージャ ＊ 過熱の恐れなく最大充電レートを実現（サーマル ･ レギュレーション） 外付けの MOSFET 、センス抵抗、ブロッキング ･ ダイオード不要 最大 1.5 A の充電電流 ガス・ゲージに有用な充電電流モニタ ＊ C/ 10 充電電流検出出力 L T C ® 1 7 3 3 は、L i - Ion バッテリ用スタンドアロン定電流／定 電圧リニアチャージャです。サーマル･フィードバックによって 高電力動作時や高周囲温度条件下で、チップの温度を制限 しながら高い電流で充電可能です。MOSF E T 内蔵で外付 けの電 流センス抵 抗やブロッキング･ダイオードが 不 要です。 充電電流と充電時間は、1 個の抵抗とコンデンサでそれぞれ 外部設定でき、N T C 温度検知、C/10 検出回路、A C 検出 ロジック、4.1 V/4.2 Vピン選択、バッテリ低下時の充電調節 （トリクル充電 ）などの機能も搭載しています。 VIN = 5V 8 2 SEL VCC 4.7µF BAT IBAT = 1A 9 4.2V LTC1733 4 TIMER PROG GND NTC 5 6 0.1µF 7 1-CELL Li-Ion BATTERY* 1.5k 1% ＊U.S.Patent No.6,522,118 ▲ スタンドアローン Li - I o n バッテリチャージャ SOT- 23、サーマル･レギュレーション機能付き スタンドアローンリニアL i-Ionバッテリチャージャ プログラマブル充電電流：800 ｍ A 最大 外付け MOSFET 、センス抵抗、ブロッキング・ダイオード不要 1 セル Li-Ion バッテリ向けの ThinSOT ™ パッケージ 過熱のリスクなしに最大充電レートを実現（サーマル・レギュレーション） VIN USB ポートから直接 1 セル Li-Ion バッテリを充電 4.5V TO 6.5V トリクル充電なし（ LTC 4054 X ） 1µF L T C 4 0 5 4は、1 セルの L i - Ion バッテリ用の完全な定電流／ 定電圧リニアチャージャです。超小型の ThinSOT パッケー ジで外付け部品が少ないので、LT C 4054 は特に携帯アプリ ケーションに適しています。さらに、L T C 4 0 5 4 は U S B 電源 規 格の中で動 作 するように設 計されています。他の機 能と して充 電 電 流モニタ、低 電 圧ロックアウト、自動 再 充 電 、そ してステータスピンによる充電終了と入力電圧ありの表示が あります。 4 VCC BAT LTC4054-4.2 PROG 3 600mA 5 GND 4.2V Li-Ion BATTERY 1.65k 2 ▲ 600mA 1 セル Li-Ion チャージャ T hinSOTの終了機能付き リニアL i-Ionバッテリチャージャ プログラム可能な充電終了タイマ センス抵抗やブロッキング・ダイオードが不要 USB 電源からの充電に適合 プログラム可能な充電電流：200 mA ∼ 700 mA 過電流／過熱に対する自己保護機能 バッテリ低下時の充電調節（トリクル充電） PCB ソリューションの総面積（ 700 mA ）：わずか 75 mm 2 VIN 4.5V TO 6.5V L T C 4 0 5 6 は、プログラム可 能な終了タイマを搭 載した、低 コストの定電流／定電圧 1 セルL i - Ion バッテリチャージャで、 数個の外付け部品を使用するだけです。充電電流と充電時 間は 1 本の抵抗とコンデンサでそれぞれ外部設定できます。 シャットダウン･モードとスリープ・モードのどちらでもバッテリ から流出する電流はほぼゼロです。バッテリ低下時の充電調 節（トリクル充電） 、低電圧充電電流制限、自動再充電、充電 状態出力などの機能も搭載しています。 1 8 CHARGE STATUS 7 1µF 1µF 5 1.3k LTC4056 VCC ISENSE CHRG DRIVE TIMER/SHDN BAT 2 700mA 3 ZXT1M322 6 + PROG GND ▲ LT C 4056-4.2 標準的応用例 データシートと評価サンプルについては、当社Webサイトまたは販売代理店にお問い合わせください。 1-CELL 4.2V Li-Ion サーマル･レギュレーション装備、 USB互換 L i-Ionバッテリチャージャ 1 セル Li-Ion バッテリを USB ポートから直接充電 外付け MOSFET 、センス抵抗、ブロッキング・ダイオードが不要 プログラム可能な充電終了タイマ USB PORT 1 % 精度のプリセット充電電圧 4.35V TO 5.5V C/ 10 充電電流検出出力 熱特性が改善された小型 10 ピン MSOP パッケージ 2 VCC BAT 9 + LTC4053-4.2 4 LTC4053 は、パワー MOSFETを内蔵し、外付けセンス抵抗 やブロッキング・ダイオードが不要です。サーマル･レギュレー ションによって充電電流を自動調整し、中断なしに最大レート で充電できます。充電電流と時間は 1 個の抵抗とコンデンサ で外部設定できます。入力電源を取り外すと自動的に低電流 のスリープ･モードになり、流出電流は 5 µA 以下になります。 N T C 温度検知、C/10 検出回路、A Cアダプタ検出ロジック、 トリクル充電などの機能も搭載しています。 4.7µF TIMER SHDN 8 GND NTC PROG 5 6 7 0.1µF SYSTEM LOAD Li-Ion BATTERY SUSPEND 3.74k USB CONTROL µC 100mA/ 500mA 15k ▲ USB 給電スタンドアローン Li-Ion チャージャ 4 A、高効率、スタンドアローン・バッテリチャージャ Li-Ion 2 ∼ 4 セル（ LTC 4006 ）、3 ∼ 4 セル（ LTC 4007 ）、汎用（ LTC 4008 ） 高い変換効率：最大 96 % 充電電圧精度：± 0.8 % 、プログラム可能な充電電流 A C アダプタ電流制限により、最大充電レートを実現 広い入力電圧範囲：6 V ∼ 28 V 細型 SSOP：16 ピン（ LTC 4006 ） 、24 ピン（ LTC 4007 ） 、20 ピン（ LTC 4008 ） LTC4006 ･ LTC4007は、2セル、 3 セルまたは 4 セルL i - Ion バッ DCIN 0V TO 28V テリ用、L T C 4 0 0 8 は汎用の完 3A 全な定電流／定電圧チャージャ・ VLOGIC コントローラです。このPWMコン CHG トローラは同期整流式、準固定 ACP 周波数、一定オフタイム・アーキテ CHARGING CURRENT MONITOR クチャを採用しており、セラミック・ コンデンサを使用した場合でも THERMISTOR 可聴ノイズを生成しません。充電 10k NTC 電流は1 本のセンス抵抗とプログ ラミング抵抗を使用してプログラ ムできます。外付け抵抗でプロ グラムされるタイマによって総充 電時間を設定します。 INPUT SWITCH 0.1µF 5k 32.4k 309k TIMING RESISTOR (~2 HOURS) CHG CLP ACP/SHDN CLN IMON TGATE NTC BGATE ITH 6k 0.033Ω 15nF 20µF 10µH 0.025Ω BATTERY PGND RT 0.0047µF 0.47µF INFET DCIN 100k LTC4006 20µF CSP BAT GND 0.12µF ▲ 4A Li-Ion バッテリ T hinSOTのUSBパワー・マネージャ USB 周辺機器とバッテリチャージャ間の総電力を管理 最小の電圧降下（ 500 mA で 100 mV ） 超低バッテリ流失：1 µ A 逆電流ブロッキング・ダイオードが不要 弊社リニア・バッテリチャージャとの互換性 高さの低い（ 1 mm ）ThinSOT パッケージ L T C 4 4 1 0 は、U S B ポートに接続されているU S B 1 . 0 および 2.0 準拠の携帯機器を動作させたまま、そのバッテリを充電 することが可能です。L T C 4 4 1 0 は U S B 周辺負荷の増加に 比例してバッテリ充電電流を低減し、MOD Eピンの状態に 応じて、総電流を500mAまたは 100mA 以下に抑えることが できます。逆電流防止、サーマル・シャットダウン、U S B 一時 停止モードによる低消費電流（ 500mA モードで 80µA）があり ます。 100mA 500mA 4.35V TO 5.5V FROM USB VIN 4.7µF GND 4.7µF LTC4410 CHP USBP IRLML6401 1Ω OFF ON SYSTEM POWER SUPPLY VOUT MODE 3.4k 1% SHDN PROG VCC TIMER 1M BAT NTC LTC4053 GND 1-CELL Li-Ion 0.1µF USB LTC4410 MODE MODE 500mA 1 100mA 0 SUSPEND 1 LTC4053 SHDN 1 1 0 ▲ USB 給電バッテリチャージャおよびパワー・マネージャ www. linear -tech.co. jp/ TIMELY NEWS ここに掲載した技術情報は一部です。 リスト内の情報や製品のデータシート、その他の技術資料は、すべて当社のWebサイトよりご覧いただけます。 www. l i near - tech.co. j p/ DN 320 USBからのバッテリチャージを簡単にする 新しいIC DN 283 Li-Ionリニアチャージャによる、PC DN 250 実装面積と外付部品点数が少ない低コスト SOT-23 Li-Ion バッテリチャージャ DN 242 PWMスイッチャにインタフェースする Li-Ion 充電終了 IC DN 239 Li-Ion バッテリ用 超小型低損失バッテリチャージャ ボードの温度を85˚Cに制限した高速、全電流充電 Linear Technology Chronicle 2003 年 6月 Vol. 12 No.6 ハンドヘルド・アプリケーション向け パワーマネージメントおよびワイヤレス・ソリューション Linear Technology Chronicle 2003 年 3月 Vol. 12 No.2 バッテリチャージャ Linear Technology Magazine 2002 年 12月 Vol. 12 No.4 英語 理想ダイオードコントローラが電力ORアプリケーションで ダイオードのエネルギー損失を解消 Linear Technology Magazine 2002 年 5月 Vol. 12 No.2 英語 LTC1733：サーマル・レギュレーションによる オーバヒートの心配がない最大レート でのLi-Ion 充電
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