XL1507-5.0E1 パフォーマンス テクニカルディープダイブ

^{2025年9月8日 ニュース — Industry 4.0と自動車のインテリジェンスの加速に伴い、高効率パワーマネジメントチップの需要は増加し続けています。XL1507-5.0E1高電圧バックDC-DCコンバータは、その卓越した電力変換性能により、業界の注目を集めています。このチップは、2Aの連続出力電流を提供し、4.5Vから40Vの広い入力電圧範囲をサポートし、安定した正確な5.0V出力を提供するため、さまざまな要求の厳しいアプリケーション環境に最適です。}

^{最大92％の変換効率と、わずか5つの外部コンポーネントを必要とする非常にシンプルな設計により、電力システムの信頼性と電力密度を大幅に向上させます。これにより、産業用制御、家電製品、車載電子機器などの分野における革新的なアプリケーションに堅牢なハードウェアサポートを提供します。}

^{XL1507-5.0E1は、中国のチップ設計会社XLSemi（Xinlong Semiconductor）が提供する、コスト効率の高い高電圧降圧DC-DCコンバータ（バックコンバータ）です。広い入力電圧範囲を安定した固定5.0V出力に変換し、最大2Aの連続負荷電流を供給できます。このチップは、低オン抵抗パワーMOSFETを内部に統合しており、外部回路設計を大幅に簡素化し、従来の線形レギュレータ（7805など）の効率的な代替品となっています。}

^{広い入力電圧範囲：4.5V～40V、車載環境での負荷ダンプサージに耐えることができます。複雑な電力条件を持つ産業、自動車、通信アプリケーションに適しています。}

^{1. 固定出力電圧：5.0V（±2％の精度）。}

^{2. 高出力電流：最大2Aの連続出力電流をサポート。}

^{3. 高変換効率：最大92％（入力/出力電圧条件による）、線形レギュレータよりも大幅に高く、発熱を抑制。}

^{4. 内蔵パワーMOSFET：外部スイッチが不要になり、システムコストとPCB面積を削減。}

^{5. 固定150kHzスイッチング周波数：効率と外部インダクタおよびコンデンサのサイズの最小化のバランスを取ります。}

^{6. 包括的な保護機能：}

^{サイクルごとの電流制限}

^{熱シャットダウン保護}

^{出力短絡保護（SCP）}

^{7. 環境に優しいパッケージ：標準TO-252-2L（DPAK）パッケージ、RoHS規格および鉛フリーに準拠。}

^{この回路は、12Vの入力電圧を5Vの出力電圧に効率的かつ安定的に変換し、最大3Aの負荷電流を供給することを主な目的とする、古典的なバックスイッチング電源トポロジーを採用しています。}

^{1. 主要な動作原理}

^{1. スイッチング段階（ON状態）：
XL1507内部の高電圧パワーMOSFETスイッチがONになり、入力電圧VIN（12V）がチップのSWピンを介してパワーインダクタ（L1）と出力コンデンサ（C2）に印加されます。この段階での電流経路は次のとおりです：VIN → XL1507 → SW → L1 → C2 & 負荷。}

^{インダクタ（L1）を流れる電流は直線的に増加し、電気エネルギーを磁場の形で蓄えます。}

^{出力コンデンサ（C2）が充電され、負荷に電力を供給し、安定した出力電圧を維持します。}

^{2. OFF状態：
XL1507の内部MOSFETがOFFになります。インダクタ電流は急激に変化できないため、インダクタ（L1）は逆起電力（下端がプラス、上端がマイナス）を生成します。}

^{このとき、フリーホイールダイオード（D1）が順方向にバイアスされ、導通し、インダクタ電流の連続的な経路を提供します。}

^{電流経路は次のとおりです：GND → D1 → L1 → C2 & 負荷。}

^{インダクタに蓄えられたエネルギーは、ダイオードを介して負荷とコンデンサに放出されます。}

^{3. サイクリングと調整：
XL1507は、内部MOSFETを固定周波数（〜150 kHz）で切り替えます。PWMコントローラは、デューティサイクル（つまり、1サイクル内でスイッチがONになっている時間の割合）を動的に調整して、出力電圧を安定させます。たとえば、12Vから5Vへの変換を実現するには、理想的なデューティサイクルは約5V/12V ≈ 42％です。}

2. 主要コンポーネントの機能分析

^{3. 設計上の利点の概要}

^{この典型的な回路は、XL1507-5.0E1の利点を完全に示しています。}

^{1. ミニマリスト設計：内部に統合されたMOSFETと固定フィードバックのおかげで、完全な電源を構築するために必要なのは、1つのインダクタ、1つのダイオード、2つのコンデンサだけであり、BOMコストを非常に低く抑えることができます。}

^{2. 高効率：スイッチングモード動作とショットキーダイオードの使用により、線形レギュレータソリューション（たとえば、LM7805、効率は約40％で、大幅な発熱が発生します）よりもはるかに高い効率（推定>90％）を実現します。}

^{3. 高い信頼性：過電流保護、熱シャットダウン、その他の機能を内蔵しており、異常な条件下でもチップと下流の負荷が保護されます。}

^{4. コンパクトサイズ：高いスイッチング周波数により、より小型のインダクタとコンデンサを使用できるため、デバイスの小型化が容易になります。}

^{5. この回路は、12V電源から効率的な5V/3A電力変換を必要とする車載デバイス、ルーター、産業用コントローラ、その他のアプリケーションに最適なソリューションです。}

^{機能ブロック図は、チップを理解するための「マップ」として機能します。XL1507のコアは、パワースイッチと統合された電流モードPWMコントローラです。その内部ワークフローは、次の主要コンポーネントに分解できます。}

^{1. 電源と基準}

^{2. 電圧フィードバックループ - 「目標の設定」}

^{3. 発振と変調 - 「リズムの維持」}

^{4. パワースイッチとドライブ - 「実行者」}

^{5. 電流検出と保護 - 「安全性の確保」}

^{ワークフローの概要}

^{1. 電源投入：VINが電力を供給し、内部5V基準と発振信号を生成します。}

^{2. サンプリングと比較：内部フィードバックネットワークが固定5V出力をサンプリングし、エラーアンプがCOMP電圧を出力します。}

^{3. ターンオン：発振器クロック信号が到着すると、ドライブ回路が内部MOSFETをアクティブにし、電流が上昇し始めます。}

^{4. 変調されたターンオフ：電流検出回路がリアルタイムで監視します。電流値がCOMP電圧によって設定されたしきい値に達すると、PWMコンパレータがトリガーされ、MOSFETが直ちにオフになります。}

^{5. フリーホイールとフィルタリング：オフ期間中、外部ショットキーダイオード（D）がインダクタ電流の経路を提供し、LC回路が方形波を滑らかな5V DC出力にフィルタリングします。}

^{6. サイクリングと保護：次のクロックサイクルが始まり、ステップ3〜5が繰り返されます。保護回路は、プロセス全体を監視して、システムの安全性を確保します。}

^{この洗練された閉ループシステムにより、XL1507-5.0E1は、変動する広い入力電圧を効率的かつ確実に安定したクリーンな5V出力電圧に変換できます。}

^{このデバイスは、以下を含む複数の保護機能を組み込んでいます。}

• ^{サイクルごとの電流制限}
• ^{自動熱シャットダウン保護}
• ^{強化された短絡保護}
• ^{これらの保護メカニズムは、最も要求の厳しい電気的条件下でも、電力システムの安定した信頼性の高い動作を保証します。}

回路テストの要点

^{1. コアテストポイント}

^{VIN & GND：入力電圧とリップルを測定します。}

^{SW（スイッチノード）：スイッチング波形、周波数、リンギングを観察します（警告：測定中はプローブグラウンドスプリングを使用してください）。}

^{VOUT & GND：出力電圧精度、負荷レギュレーション、および出力リップルを測定します。}

^{2. パフォーマンステスト}

^{負荷レギュレーション：入力電圧を固定し、負荷電流を変化させ（0A → 3A）、出力電圧の変動範囲を監視します。}

^{ラインレギュレーション：負荷電流を固定し、入力電圧を変化させ（例：10V → 15V）、出力電圧の変動範囲を監視します。}

^{リップル測定：VOUTポイントで正確な測定を行うために、グラウンドスプリングアタッチメント付きのオシロスコープを使用します。}

^{3. 主要な観察事項}

^{波形：SWポイントの波形は、オーバーシュートや異常なリンギングがなく、クリーンである必要があります。}

^{安定性：出力電圧は、すべてのテスト条件下で振動することなく安定している必要があります。}

^{温度：フルロード動作中のチップとインダクタの温度上昇は、合理的な範囲内である必要があります。}

^{PCBレイアウトのコアガイドライン}

^{ルール1：高周波ループを最小限に抑える}

^{目的：入力コンデンサ（C_IN）をチップのVINおよびGNDピンにできるだけ近づけます。}

^{理由：高周波、高電流の充放電経路を短くします。これは、EMI放射を抑制し、電圧スパイクを低減するための最も重要な対策です。}

^{ルール2：敏感なフィードバックパスを分離する}

^{目的：フィードバックトレースをインダクタ（L1）とスイッチノード（SW）から遠ざけます。}

^{理由：磁場および電界結合ノイズが、敏感なフィードバックネットワークに入り込み、出力電圧の不安定性やリップルの増加を防ぎます。}

^{ルール3：最適化された接地戦略}

^{目的：スター接地または単一点接地を使用します。電源グラウンド（C_IN、D1、C_OUT）と信号グラウンド（FBフィードバック）を単一点で接続します。}

^{理由：グラウンドプレーン上の高電流によって引き起こされる電圧降下が、チップの基準グラウンドを妨害し、制御ループの安定性を確保するのを防ぎます。}

^{ルール4：スイッチノードを最適化する}

^{目的：SWノードトレースを短く、広く保ちます。}

^{理由：SWは高周波電圧遷移点です。コンパクトなレイアウトは、ノイズの放出を低減します。}

^{ルール5：熱放散パスを提供する}

^{目的：チップのGNDピンとダイオードの下に複数のグラウンドビアを配置します。}

^{理由：PCBの底面銅層を利用して、電力コンポーネントからの熱を放散し、システムの信頼性を向上させます。}

• 調達または製品の詳細については、以下にお問い合わせください：86-0775-13434437778

または公式ウェブサイトをご覧ください：https://mao.ecer.com/test/icsmodules.com/    詳細については、ECER製品ページをご覧ください：[链接]