NJW4191Mを使用した反転チャージポンプ基板を作ってみた

恥ずかしながら、この年になってもチャージポンプ型DCDCコンバータを使ったことが無かったので、秋月電子で売っている負電圧チャージポンプIC、NJW4191Mを使った反転チャージポンプ基板を作ってみました。

NJW4191Mについて

日清紡マイクロデバイス（旧：新日本無線）製の負電圧チャージポンプICです。

チャージポンプ型のDCDCコンバータなので、インダクタを使用することなく、コンデンサを接続するのみで負電圧が生成できます。

【NJW4191Mの主な仕様】

入力電源電圧：4.7V～17V
負電圧出力：MAX -17V
スイッチング周波数：300kHz（外部入力時のMAX500kHz）
最大出力電流：55mA
パッケージ外形：DMP8（SOP8のようなもの）

回路図は下記になります。
基本は、データシートの推奨回路の通りです。

・可変抵抗RV1で出力電圧を調整します。
RV1をあまり小さくし過ぎない様にしてください。（-17Vを超えます）

※出力調整機能を使わない場合はR2をショートしろとデータシートに書いてあるので、実際は入力電圧の値に制限されるかもしれません（未確認）

データシートに記載の下記の式より、RV1と出力電圧の関係を表にしてみました。（R2と並列になる条件で計算しています。）

可変抵抗無しで、固定抵抗R2で出力電圧を決め打ちにしても良いです。

・D1のショットキーバリアダイオードは、「起動時にVOUTに正電圧が掛かっていると起動不良や破損の恐れあり」とのことで、その対策として入れます。

・内部CLK動作時（CLK外部入力をしない場合）は、R3（0Ω）でGNDにショートします。

CLK外部入力時はR3を外してください。入力したクロックの1/4の周波数で動作するようです。（2MHz入力時、500kHz）

・ON/OFF端子をプルアップすることでチャージポンプが動作開始しますが、ON/OFF端子の最大印加電圧は5.5Vなので、R4・R5で分圧しています。電源電圧に応じて1.7V～5.5Vの範囲になるように定数を決める必要があります。（もしくは潔く外部入力でON/OFF）

部品リストは下記になります。

品名	参照名	数量	数値・仕様	規格・フットプリント
チャージポンプIC	U1	1	NJW4191M	SOIC-8_5.3×5.3mm_P1.27mm 秋月電子：114329
ダイオード	D1	1	RB160M-30TR：ローム 30V、1A	ショットキーバリアダイオード面実装：D_SOD-123F 秋月電子：101398
抵抗	R1	1	22kΩ	チップ抵抗 1608サイズ
抵抗	R2	1	100kΩ	チップ抵抗 1608サイズ
抵抗	R3	1	0Ω(ジャンパ)	チップ抵抗 1608サイズ
抵抗	R4	1	10kΩ	チップ抵抗 1608サイズ秋月電子：114122
抵抗	R5	1	5.6kΩ	チップ抵抗 1608サイズ
可変抵抗 (半固定抵抗)	RV1	1	10kΩ	表面実装半固定抵抗 Suntan：TSR-C3305 秋月電子：112705
コンデンサ	C1,C2,C3	3	1μF	チップ積層セラミックコンデンサ 1608サイズ秋月電子：116994
コンデンサ	C4	1	0.1μF	チップ積層セラミックコンデンサ 1608サイズ秋月電子：116143
ピンヘッダ	J1	1	L型ピンヘッダ 1列×5極	形名：PH-1x40RG(2)※折って使用秋月電子：101627