注目の製品 - RP124 -
1チップに集積！
バッテリー電圧モニタ内蔵の0.3μA低消費電流LDOレギュレータ
バッテリー電圧モニタ内蔵の0.3μA低消費電流LDOレギュレータ
2019年2月4日
こんなお困りごとはございませんでしょうか？
外付けバッテリモニタをつけると 消費電流が増えてしまった！
外付けバッテリモニタをつけると 実装面積が増えてしまった！
電池のメンテナンスをもっと楽にできれば・・・
こんなお困り解決する製品として
超低消費電流LDOレギュレータにバッテリーモニタ機能を内蔵した
「RP124シリーズ」を開発しました。
今回は、この製品の魅力をご紹介いたします。
魅力 その１
バッテリー電圧モニタ内蔵、1チップ集約！外付け部品はコンデンサ3個だけ
RP124シリーズはバッテリーモニタ回路を1チップに集積したLDOレギュレータです。
分圧抵抗を高抵抗化することで低消費電流化を図り、バッファ出力を低インピーダンスにすることで後段回路(MCU内のA/Dコンバータ)とのミスマッチを防ぎます。 外付け部品はコンデンサ3個だけで済むため回路基板全体の省スペースに貢献、一次／二次電池用の簡易残量ゲージの設計も楽になります。
RP124シリーズに置き換えたときのメリット
従来品: 外部抵抗で分圧
MCU内蔵のADコンバータの入力(①)が低インピーダンスのため、バッテリー電圧のモニタ入力の分圧抵抗(②)を低インピーダンスにする必要があります。 そのため、分圧抵抗のパスで発生するリーク電流(消費電流)が大きくなるため、システム全体の消費電流が大きくなります。 外付け回路や制御信号線が必要なため、実装面積も大きくなります。
- システム全体の消費電流が大きい
- 電圧精度が悪い
- 外付け部品により実装面積が増える
RP124x: バッテリーモニタ機能付き
RP124の内部でバッテリー電圧を分圧し、BM端子から出力します。出力する分圧はバッテリー電圧の1/3または1/4を選択することが可能です。外付け部品も不要なため、実装面積の省スペース化を実現します。
- 電圧の精度が向上
- 低消費電流で長時間駆動可能
- 実装面積の削減に貢献
魅力 その２
わずか0.3µAの低消費電流で
長期間メンテナンスフリーおよびバッテリー長寿命化が可能！
長期間メンテナンスフリーおよびバッテリー長寿命化が可能！
IoT機器はほとんどの時間をスリープモードで待機し、データの取得と送信のために短時間起動した後、すぐにスリープモードに戻ります。このように、スリープモードが動作時間のほとんどを占めるIoT機器のバッテリーの長寿命化にはスリープモード状態で可能な限り消費電流を低減させることが重要な鍵となります。
消費電流はわずか 0.3µA(LDO部：0.2 µA、バッテリーモニタ部：0.1 µA) と非常に小さい値です。
魅力 その３
ECO機能付きのLDO！選択できる3つの動作モードでさらに消費電流を削減！
■ ECO機能「自動切替型」でモード切替え
- 1. 低消費電流モード：可能な限り消費電流を抑えてバッテリー節約
- 2. 高速モード ：高速過渡応答によりダイナミック性能向上
■ CE端子でモード切替え
- 3. スタンバイモード ：消費電流の最小化
ECO機能とは、低消費電流と出力の安定性能を1つのLDO レギュレータで切り替えることができる機能です。搭載するIoT機器の状態に合わせて、高速モードや低消費電流モードに切り替えることができるため、消費電流の削減に効果的です。
RP124シリーズは、ECO機能により出力負荷電流をモニタリングし、出力電流がTyp.0.5mAを超えると高速モードに、既定値まで下がると低消費電流モードへ自動で切り替わります。 低消費電流モードの消費電流はわずか0.2 µAと非常に小さく、また、高速モード時では過渡応答特性が強化されるため、電圧変動を抑えることができます。 スタンバイモードはCE端子によって制御され、LDOレギュレータの出力がオフになることで、スタンバイ電流も0.002µAまで減少します。
出力電流vs消費電流の特性と、周波数vsリップル除去率の特性は、以下の図を参照ください。
RP124x28xx
RP124x18xx, VIN = 2.8 V
魅力 その４
保護回路機能付き
RP124シリーズには、短絡電流制限回路が内蔵されています。 何らかの原因で出力端子（VOUT）がグラウンド端子（GND）と短絡状態になると、短絡電流制限回路の動作により出力電圧の低下にともない出力制限電流値が自動的にtyp.65mAに下がり焼損を防ぎます。 短絡状態を取り除いた後、レギュレータは自動的に通常動作に再度復帰します。
短絡電流制限回路/ 過電流保護回路とは、Current Limitのことで、出力端子（VOUT）とグラウンド端子（GND）がショートした時などに、過電流が流れて破壊してしまうことを防ぐ回路です。
魅力 その５
オプション選択でさらに使いやすく
小型パッケージ 省実装面積
小型パッケージDFN1212-6（1.20×1.20×0.40mm）の採用により、実装エリアを省スペース化し、システムの小型化を実現します。またSOT-23-5（2.90×2.80×1.10mm）パッケー ジも用意しており、幅広い用途に対応しています。
バッテリーモニタ出力を選択
入力電圧の1/3、または1/4出力の選択が可能です。
バッテリーモニタリング活用法としてバッテリー電圧(1/3 or 1/4)のバッファー出力をMCU内蔵のADCで計測することで、バッテリー残量表示として使用できます。詳しくは図をご参照ください。
CE端子の選択
CE端子によってバッテリーモニタの起動・停止をコントロールすることでシステム全体の消費電力削減が可能となります。
オートディスチャージ機能
RP124シリーズは、機能なし、LDO出力、バッテリーモニタ出力の3種類から選択できます。
オートディスチャージ機能とは、アクティブ状態からスタンバイ状態にチップイネーブル信号を切替えた時に、外付けコンデンサにたまった電荷を抜き、出力を素早く0Vに落とす機能です。
まとめ
今回は「バッテリーモニタ機能付き低消費電流LDOレギュレータ：RP124シリーズ」をご紹介しましたが、いかがでしたでしょうか？
IoT機器の新ビジネス実現に向けての技術的な課題として、バッテリーの長時間駆動と小型化、低ノイズの検討は今後ますます必要となるでしょう。
その上で今回の記事を課題解決のためのヒントの一つとしてご参照いただければ幸いです。
RP124シリーズの主な機能と仕様
バッテリーモニタ機能付き 低消費電流 100mA LDOレギュレータ
今回の製品以外にも、IoT機器向け電源ICを選択するときのガイドとなる特集記事『超低消費電流 低ノイズ 低起電力 電源IC』や、当社のIoT戦略のキーパーソンが考える課題への解決策を提案したコラム記事『メンテナンスフリーを実現する超低消費の電源制御技術』も掲載しております。ぜひあわせてご覧ください。
関連情報
IoT機器向けへの取り組み
超低消費電流 低ノイズ 低起電力 電源IC
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以上、最後までお付き合いいただきありがとうございました。