産業用アプリケーションでは、過酷な環境や極端な電気的条件に耐えられる、堅牢で信頼性に優れたパッケージを備えていることが非常に重要です。集積回路の進化と小型化に伴い、パッケージもさらに進化を遂げ、小型化が進んでいます。パッケージが小型化すればソリューション全体のサイズも小さくなりますが、これには欠点もあります。例えば、市場不良となった基板のリワーク作業をすばやく簡単に行うことが難しくなり、システムからの放熱も困難になる可能性があります。
パーソナル・エレクトロニクス分野で重要とされるソリューション全体のサイズは、多くの産業用アプリケーションではそれほど重要視されません。そのため、産業用最終機器としての寿命を延ばすために優れた放熱能力を持ち、より頑丈かつ堅牢で扱いやすいパッケージを使用するのが最適です。
集積回路は多種多様な形状とサイズで提供されており、特定の回路への物理的な接続方法もさまざまです。この記事では、TIのLM257x、LM258x、LM259x、LM267x SIMPLE SWITCHER®降圧レギュレータのパッケージの堅牢性と、特にこれらのパッケージが類似部品に比べて最も組み立て時の作業性に優れている理由や、熱特性と耐湿性に優れている理由について説明します。TO-263パッケージの耐湿性レベル（MSL）定格は3で、ピーク・リフロー温度は245℃です。加えて、これらの部品は数十年にわたって利用されており、その寿命の長さは証明済みです。
使いやすさ
LM257x、LM258x、LM259x、LM267x非同期降圧コンバータを1つの回路アプリケーションとして完成させるために必要な部品は、入力および出力コンデンサ、パワー・インダクタ、キャッチ・ダイオードだけです。回路アプリケーションがごくわずかな部品だけで完成するため、各回路のデザインが極めて単純になり、部品数とコストを少なく抑えることができます。図1は、各パッケージ・オプションを使用した製品について示したものです。
図1： LM257x、LM258x、LM259x、LM267x SIMPLE SWITCHERレギュレータ
長いリードを持つDDPAKパッケージとTOパッケージは、リードが非常に短かったりパッケージ下部に付いていたりするパッケージに比べて、組み立て時のハンダ付けが簡単です。また、TO-220パッケージでは、ボルトを使用してデバイスをPCBに固定したり、デバイスにヒートシンクを追加したりできるので、アプリケーションによっては便利なパッケージです。たとえば、すばやく急な方向転換や移動が発生するため、アプリケーションにきわめて高い機械的安定性が求められるような場合は、部品を基板にボルトで固定することが推奨されます。また、アプリケーションの放熱性を最大にする必要がある場合は、複数のヒートシンクをデバイスにボルトで固定することもできます。
ピッチが狭いと、各ピンのピン間距離が短くなり、設計者にとってパターンの配線や基板の組み立てがより難しくなります。そのため、LM257x、LM258x、LM259x、LM267xを使用した場合は、パッドが大きく、他の多くのパッケージ（スモール・アウトライン・パッケージ（SOP）ファミリのパッケージなど）よりもピッチが広いので、組み立て前でもPCBのレイアウトが簡単になります。
熱特性
LM257x、LM258x、LM259x、LM267xの各デバイスは、そのパッケージのサイズと種類に起因する優れた熱抵抗仕様を持ち、放熱特性が非常に優れています。TO-263パッケージとTO-220パッケージは、両方とも接合部-ケース間温度の上昇率が2℃/Wですが、この値は他のパッケージを使用したほとんどの部品より優れています。たとえば、これより小型のTSSOPを使用したスイッチング・レギュレータ・デバイスでは、接合部-ケース間温度が30℃/Wの割合で上昇します。
熱抵抗が優れていると、基本的には動作時に部品の温度がそれほど上がらないため、部品の（結果としてシステム全体の）安定性と信頼性が増します。部品の温度が上昇すると、その電気的特性は上昇した温度に応じてさまざまに変化します。高温状態では、効率とレギュレーションが悪化する可能性があります。部品の温度が上限温度スレッショルドを上回ると、その部品は損傷し、システムに不具合が生じる可能性があります。
LM257x、LM258x、LM259x、LM267xは、類似部品の中でも特に優れた熱抵抗を持ち、高温環境下のアプリケーションや温度の影響を受けやすいアプリケーションで使用する部品としては最適です。また、ほぼすべてのアプリケーションで、ヒートシンクが不要です。この点は、省スペースやコストと部品数の削減に役立ちます。熱に関連する情報の詳細については、各デバイスのデータシートを参照してください。
結論
TIの使いやすいSIMPLE SWITCHER LM257x、LM258x、LM259x、LM267xレギュレータ・パッケージは、熱特性が非常に優れています。今後の設計では、長年にわたって強力な効果を発揮する、これらのレギュレータの利用をご検討ください。
その他のリソース
- TO-220の占有面積で同期機能を実現する方法：TIデザイン「TO-220パッケージの広Vin降圧コンバータ・リファレンス・デザイン」をダウンロード
- 電源デザインを作成：WEBENCH® Power Designer
- 今後の設計にSIMPLE SWITCHER製品の利用をご検討ください。
上記の記事は下記 URL より翻訳転載されました。
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