Is Now Part of To learn more about ON Semiconductor, please visit our website at www.onsemi.com ON Semiconductor and the ON Semiconductor logo are trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC dba ON Semiconductor or its subsidiaries in the United States and/or other countries. ON Semiconductor owns the rights to a number of patents, trademarks, copyrights, trade secrets, and other intellectual property. A listing of ON Semiconductor’s product/patent coverage may be accessed at www.onsemi.com/site/pdf/Patent-Marking.pdf. ON Semiconductor reserves the right to make changes without further notice to any products herein. ON Semiconductor makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for any particular purpose, nor does ON Semiconductor assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation special, consequential or incidental damages. Buyer is responsible for its products and applications using ON Semiconductor products, including compliance with all laws, regulations and safety requirements or standards, regardless of any support or applications information provided by ON Semiconductor. “Typical” parameters which may be provided in ON Semiconductor data sheets and/or specifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All operating parameters, including “Typicals” must be validated for each customer application by customer’s technical experts. ON Semiconductor does not convey any license under its patent rights nor the rights of others. ON Semiconductor products are not designed, intended, or authorized for use as a critical component in life support systems or any FDA Class 3 medical devices or medical devices with a same or similar classification in a foreign jurisdiction or any devices intended for implantation in the human body. Should Buyer purchase or use ON Semiconductor products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold ON Semiconductor and its officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out of, directly or indirectly, any claim of personal injury or death associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges that ON Semiconductor was negligent regarding the design or manufacture of the part. ON Semiconductor is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. This literature is subject to all applicable copyright laws and is not for resale in any manner. フェアチャイルド セミコンダクター社 アプリケーションノート 低電圧 3ステート電源回路 低電圧3 はじめに パワーアップ／ダウン 3-state 回路 パワーアップ／ダウン3-state 3-state回路 Fairchild SemiconductorのCROSSVOLTTM低電圧ロジック ファミリ （LVT、LCX、およびVCXシリーズ）は、パワー アップ／ダウン時 にデバイスとシステムを保護する回路を内蔵しています。 パワーアップ／ダウン3-state回路は、デバイスが動作電圧レベルに立 ものです。また、この回路は、システム設計に役立つその他の機能も ち上がるまでの過渡域において、デバイス出力を3-stateに保持してお くものです。この回路は同様に、パワーダウン時にも動作し、パワー アップ／ダウン3-state回路は所定の電圧レベル以下で、出力イネーブ ル（OE）回路を3-stateに保持します。 併せて備えています。 この回路は、デバイスのVCC端子とグランド端子の電圧を分圧するこ この機能は、活線挿抜を行う必要のあるアプリケーションには重要な パワーアップ／ダウン 3-state 機能の利点 パワーアップ／ダウン3-state 3-state機能の利点 CROSSVOLTファミリに内蔵されているパワーアップ3-state機能 は、基板の活線挿抜が必要となるシステムで、特に効力を発揮しま す。この回路は、電源投入時の過渡域時にデバイスをハイインピーダ ンスに保持します。このモードでは、デバイスは、電源電圧が所定の レベルに達するまで出力をハイインピーダンスに保持し、データを出 力しません。電源電圧が所定のレベルに達すると、デバイスは有効 データを入力または出力可能にします。よって、バスの競合や信号へ のグリッチ、電圧レベルの低下、およびこれらによって生じる可能性 のあるデバイスやシステムの信頼性の低下などを防止することが可能 です。 とにより動作します。この分圧回路にはセンタタップが設けられてお り、このタップはNMOSトランジスタのゲートに接続されています。 さらに、このNMOSトランジスタのドレインは、デバイスのOE回路 に接続され、抵抗をによりVCC端子にもプルアップ、ソースはデバイ スのグランドに接続されています。このNMOSトランジスタがオフの 場合、OE回路はドレインのプルアップ抵抗によりVCCレベルに保持さ れ、デバイスは3-stateに保持されます。ゲート電圧が上昇し、トラン ジスタがオンになると、ドレインまでの電圧レベルがグランド電位ま で降下し、デバイスの出力はアクティブになります。 CROSSVOLTシリーズのパワー アップ／ダウン3-state回路の電圧レ ベルは、各製品によって異なります。LVTシリーズではパワー アップ ／ダウン3-state電圧として1.5V以下を保証しています。またLCXお よびVCXシリーズでは0.8V以下で出力は3-stateになります。 パワーアップ／ダウン 3-state機能は、活線挿抜の必要が無いシステ ムにおいても、有効です。この機能は、既に動作電源電圧レベルに達 しているデバイスが、同一回路上の動作電源電圧レベルまだ達してい ない他のデバイスやバスをドライブすることを防止することにより、 パワーアップ時に電源電圧の立ち上がりの傾斜が異なるシステムコン ポーネントを保護することができます。デバイスの入出力に対する過 電圧による破壊や、パワーアップ／ダウン時の過渡域におけるバス競 合を回避することが可能です。さらに、この機能は所定の電源電圧に 達するまで、誤ったデータの出力を防ぎます。 電源電圧VCCが完全に立ち上がるまで、出力を確実にハイインピーダ ンスに保持するために、プルアップ抵抗で出力イネーブル（OE）端 子とV CC端子とを接続することを推奨します（Note1）。これによ り、このデバイスは3-stateになり、OE端子に有効な入力があるまで 3-stateを保持します。このようにパワーアップ/ダウン3-state機能 は、より信頼性のシステムの構築を実現します。 図１ パワー アップ／ダウンのステータス 図１ パワー Note1 アクティブLOWイネーブルの場合。アクティブHIGHイネーブル端子を持 つデバイスでは、プルダウン抵抗により接地して下さい。 CROSSVOLTTMは、Fairchild Semiconductor Corporationの商標です。 © 1999 Fairchild Semiconductor Corporation www.fairchildsemi.com AN-5011J 低電圧 3ステート電源回路 低電圧3 AN-5011J AN-5011J オーバーボルテージトレラント ゲート接地で構成されています。これによって、静電気が印加された 場合の保護を実現し、なおかつ過電圧印加時に従来のESD保護回路に おいて発生していた信号端子からV CCへの電流パスを排除していま す。この結果、必要十分なESD耐圧と、OVT機能の提供を実現してい ます。 LVT、LCXおよびVCXシリーズのその他の特徴として、OVT（Over Voltage Tolerance；過電圧入力保護）が設けられています。この OVTにより、定常時はもとより、パワーアップ／ダウン時においても デバイスを保護することが可能です。OVT回路として、従来の方法の ように入力とVCC間にダイオードを設置するのではなく、入力側に先 LCX、VCXシリーズのデバイスの出力側では、PMOSトランジスタ P5はVCCからではなく、コンパレータX1の出力からバルク電位を供給 進のESD保護（静電破壊保護）回路を採用しています。また、Ｃ ROSSVOLTファミリーのESD保護回路は、NMOSトランジスタの されています（図2参照）。 図２ LCX とVCX シリーズの概略図 図２ LCX LCXと VCXシリーズの概略図 るために採用されているものです。 このコンパレータは、出力が常にVCCかVOUTのどちらか高い方になる ように設定されています。これによって、出力のPMOSドレインと、 通常のCMOS回路ではVCCに接続されるPMOSのバルク接続との間に 現れる、P+／N-バルク ソース順方向接合を回避しています。この設 計は、過電圧印加時に、出力端子からVCC端子への電流パスを排除す www.fairchildsemi.com LVTシリーズデバイスの出力側では、PMOSトランジスタP5はVCCか らではなく、コンパレータX1の出力からバルク電位を供給されていま す（図3参照）。 2 AN-5011J 図３ ＬＶＴシリーズの概略図 図３ ＬＶＴシリーズの概略図 す。この電圧は、どのような場合においても、データシート上で規定 される動作電源電圧以下になります。 LVTシリーズの出力回路は、LCXシリーズを基に設計されており、 LCXシリーズと同様のOVT機能を備えています。LVTシリーズでは、 出力段のPMOSトランジスタ P5のベース電圧を制御するコンパレー タに加えて、逆バイアスされたショットキー ダイオードD3を備えて おり、BVCEOを超える過電圧状態になっても、確実にVCCからは規定の また、パワー アップ/ダウン 3-state機能は、活線挿抜においてシス テムを完全に保護するための要素の一つにしか過ぎないということを 考慮する必要があります。パワーアップ/ダウン 3-state機能は、電源 ON/OFFの過渡域において、3-state状態を保持し、バスのグリッチや 競合を最小限に抑えるます。しかし、この機能のみに依存した、 100%確実な信頼性を持つ活線挿抜のソリューションは実現できませ ん。より確実な活線挿抜を行うためには、その他の様々な要素を考慮 に入れる必要があります。 電源電圧が供給されるようになっています。 電源ON状態でのOVT機能と同様に、デバイスがパワーダウン状態、 つまりパワーダウン3-state状態の時も、デバイスを保護します。この 保護機能はIOFF（電源OFF時のリーク電流）として規定されており、 入力または出力端子からデバイスに対して予期しない電源電圧の供給 を防止します。この結果、デバイスとシステムを、破壊や誤動作から 保護しています（図1参照）。 ドータカードをバスに活線挿入する場合は、GND、VCC、コントロー ル信号、クロック信号、そしてデータ信号の順に挿入してください。 システムの電源管理は、ドータカードをバスに挿入する場合にVCCの 低下や電流容量が不足しないよう注意する必要があります。これらは 信頼性の高い、活線挿抜システムを構築するために必要不可欠な最低 限のものです。 設計上の注意点 デバイスをパワーアップ/ダウン 3-stateで使用する場合、動作上、シ ステム設計上の注意が、いくつか必要となります。 設計上の一つの注意,点として、パワーアップ/ダウン 3-sate回路が、 デバイスの実際の動作電圧に及ぼす影響が挙げられます。デバイス が、全動作温度範囲で確実にパワーアップ/ダウンのスペックを保証す るためには、パワーアップ/ダウン時に、この回路が動作する電圧のポ イントは、データシート上で規定される電圧より高いということで 3 www.fairchildsemi.com 低電圧3 3ステート電源回路 AN-5011J 低電圧 state状態に保持するには、OE端子をVCCにプルアップする必要があ ります。パワーアップ／ダウン3-state機能の他に、LVT、LCXおよび VCXシリーズは、入力および出力にOVT機能を持っています。この OVT機能により、デバイスを破壊から保護し、デバイスの破壊から生 じる可能性のあるシステムの問題を防ぐことが可能です。また、異な る電源電圧のデバイス間のインタフェースに使用することも可能で す。 まとめ パワーアップ/ダウン 3-state機能を備えたデバイスは、パワーアップ/ ダウンの過渡域において、デバイスとシステムを保護するために有効 です。出力を3-stateに保持することにより、バス上のグリッチや競合 を防止することができるこれらのVCX, LCX, LVTデバイスは、活線 挿抜を行うモジュールに最適なものです。 また、この機能を持ったデバイスを用いることにより、ドータカード CROSSVOLTファミリのデバイスは、システムを保護し、適切に動 上のすべてのデバイスが所定の電源電圧になり、安定した動作を始め るまでバスに対して出力を出さないようにすることができるため、電 源のパワーアップ／ダウンの特性が異なるデバイスを保護することが できます。システムが動作電圧レベルに到達するまでデバイスを3- 作させるために重要な役割を果たしますが、パワーアップ／ダウン 3state機能のみでなく、他の方法を併用することにより、より高いシス テムの信頼性を確保できることに留意してください。 フェアチャイルド社はここで述べた回路の使用に関し一切の責任を負わない。また、回路の特許ライセンスを許可するものでもない。フェアチャイルド社は前記回路および仕様をいつでも予告なく変更する権利を留保する。 生命維持に関する方針 フェアチャイルド･セミコンダクターの社長の書面による明確な許可なく、生命維持装置または生命維持システムの重要 部品としてフェアチャイルド社の製品を使用することを禁じる。ここで、「生命維持装置または生命維持システム」お よび「重要部品」の意味は、以下のとおりである。 2. 重要部品とは、生命維持装置または生命維持システムのいかなる 部品であるかにかかわらず、故障が発生すると、それが生命維持 装置もしくは生命維持システムの故障につながるか、またはその 安全性もしくは有効性に影響を与えることが十分に予想される部 品である。 www.fairchildsemi.com 1. 生命維持装置または生命維持システムとは、(a) 外科的に体内に移 植することを目的にしたもの、または、(b) 生命を支持または維持 するもので、かつ (c) ラベルに記された使用手順にしたがって正 しく使用していても故障が発生すると使用者に重大な傷害を及ぼ すことが十分に予想される装置またはシステムである。 www.fairchildsemi.com 4 ON Semiconductor and are trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC dba ON Semiconductor or its subsidiaries in the United States and/or other countries. ON Semiconductor owns the rights to a number of patents, trademarks, copyrights, trade secrets, and other intellectual property. A listing of ON Semiconductor’s product/patent coverage may be accessed at www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. ON Semiconductor reserves the right to make changes without further notice to any products herein. ON Semiconductor makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for any particular purpose, nor does ON Semiconductor assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation special, consequential or incidental damages. Buyer is responsible for its products and applications using ON Semiconductor products, including compliance with all laws, regulations and safety requirements or standards, regardless of any support or applications information provided by ON Semiconductor. “Typical” parameters which may be provided in ON Semiconductor data sheets and/or specifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All operating parameters, including “Typicals” must be validated for each customer application by customer’s technical experts. ON Semiconductor does not convey any license under its patent rights nor the rights of others. ON Semiconductor products are not designed, intended, or authorized for use as a critical component in life support systems or any FDA Class 3 medical devices or medical devices with a same or similar classification in a foreign jurisdiction or any devices intended for implantation in the human body. Should Buyer purchase or use ON Semiconductor products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold ON Semiconductor and its officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out of, directly or indirectly, any claim of personal injury or death associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges that ON Semiconductor was negligent regarding the design or manufacture of the part. ON Semiconductor is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. This literature is subject to all applicable copyright laws and is not for resale in any manner. PUBLICATION ORDERING INFORMATION LITERATURE FULFILLMENT: Literature Distribution Center for ON Semiconductor 19521 E. 32nd Pkwy, Aurora, Colorado 80011 USA Phone: 303−675−2175 or 800−344−3860 Toll Free USA/Canada Fax: 303−675−2176 or 800−344−3867 Toll Free USA/Canada Email: orderlit@onsemi.com © Semiconductor Components Industries, LLC N. American Technical Support: 800−282−9855 Toll Free USA/Canada Europe, Middle East and Africa Technical Support: Phone: 421 33 790 2910 Japan Customer Focus Center Phone: 81−3−5817−1050 www.onsemi.com 1 ON Semiconductor Website: www.onsemi.com Order Literature: http://www.onsemi.com/orderlit For additional information, please contact your local Sales Representative www.onsemi.com
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