正負電源構成におけるLDO起動不良の原因と対策

## 現象 オペアンプなどの正負電源（±電源）構成において、プラス側またはマイナス側のLDOが起動しない、または出力電圧が立ち上がらない現象が発生することがあります。 ## 原因：フの字型電流制限と逆極性電圧の組み合わせ この現象の主な原因は、**LDOの出力端子に逆極性の電圧が印加された状態でフの字型電流制限が動作すること**です。 - **正側LDO** マイナス側電源が先に立ち上がると、オペアンプ等の負荷を介してプラス側LDOの出力端子にマイナス電圧が印加されます。 - **負側LDO** プラス側電源が先に立ち上がると、オペアンプ等の負荷を介してマイナス側LDOの出力端子にプラス電圧が印加されます。 いずれの場合も、フの字型電流制限は出力電圧が低下するほど電流制限値（電流供給能力）が小さくなる特性を持ちます。この特性により、正側LDOは出力電圧がマイナスになると、負側LDOは出力電圧がプラス側になると電流供給能力がほぼゼロとなり、起動不良が発生します。 フの字型電流制限のメカニズムの詳細は「LDOが起動しません。フの字型電流制限とマイナス電圧が原因の場合の対策を教えてください」を参照してください。 ## 両方がフの字型の場合はさらに注意が必要 プラス側・マイナス側の両方にフの字型電流制限のLDOを使用している場合、片方が先に起動するとオペアンプ等の出力が先に起動した電源側に引っ張られます。これにより、まだ起動していないもう一方のLDO出力端子には逆極性の電圧がさらに強く印加されることになり、**起動不良がより発生しやすくなります**。 この構成では、どちらのLDOが先に起動しても相互に影響し合うため、**両電源を同時に起動することが重要**です。 ## 対策 * **正負電源を同時に起動する** プラス側・マイナス側のLDOを同時に起動するようシーケンスを設計します。 EN端子を共通の制御信号で同時にアサートする方法が一般的です。ただし実際には部品のばらつきや配線遅延により起動タイミングにわずかなずれが生じる場合があるため、そのずれの間に起動不良が発生しないかを実機で確認することが重要です。 * **フの字＋垂下型または垂下型電流制限のICへの変更** フの字型のみの電流制限では逆極性電圧が印加されると電流供給能力が著しく低下します。 **フの字＋垂下型**または**垂下型**の電流制限を持つLDOへの変更が根本的な対策となります。 これらの方式では逆極性電圧が印加された状態でも電流供給能力がゼロに近づきにくく、起動不良が発生しにくくなります。 ## まとめ - 正負電源構成では起動シーケンスのタイミングにより、各LDO出力端子に逆極性の電圧が印加される場合がある - フの字型電流制限のLDOは逆極性電圧印加時に電流供給能力がほぼゼロになり起動不良が発生する - 両方がフの字型の場合、片方の先行起動がもう一方の起動不良をさらに悪化させる - 対策は正負電源の同時起動、またはフの字＋垂下型／垂下型電流制限のICへの変更