...

内部スイッチを持つ、30V 1A のLEDドライバー

by user

on
Category: Documents
7

views

Report

Comments

Transcript

内部スイッチを持つ、30V 1A のLEDドライバー
個人で使用するために翻訳した物です。翻訳間違いや誤字による、いかなる損害にも責任を負いません。
日本語訳は、CHIPLINK SEMICONDUCTOR社の監修を受けておりません。
Rev.0 2012/10/ 5
内部スイッチを持つ、30V 1A のLEDドライバー
概
要
CL6807は、LED電圧よりも高い電圧源から、LEDを一つ または 複数を直列接続して、効率的に駆動するた
めに設計された、誘電連続モードのステップダウン・コンバーターです。
デバイスは、7V~30Vの入力電源で動作し、外部から調節可能な最大1Aの出力電流を供給します。
電源電圧と外付け部品によって、これは最大35ワットの出力電力を供給することができます。
CL6807は、出力スイッチとハイサイド出力電流検出回路が組み込まれています。そして、それは公称平均出
力電流を設定するための外付け抵抗を使用します。
出力電流は、上記 または "ADJ"ピンに外部からの制御信号を印加する下記の設定値を用いて、調節する
ことができます。
ADJピンは、DC電圧 または PWM波形のいずれかを受け入れます。
制御周波数によって、これは連続的あるいはゲート制御された出力電流を供給します。
PWMフィルター部品は、チップ内に含まれています。
PWMフィルターは、入力/出力電流の上昇を制御することにより、ソフト・スタート機能を提供します。
ソフト・スタートの時間は、ADJピンからグランドに外付けコンデンサーを使用して増やすことができます。
ADJピンに0.5V以下の電圧を印加すると、出力をオフにして、デバイスを低電流スタンバイ状態に切り替えま
す。
特
◆
◆
◆
◆
◆
◆
◆
◆
◆
◆
徴
シンプルで少ない部品数。
広い入力電圧範囲 : 8V~30V
1Aまでの出力電流。
一つのピンで、オン/オフおよびDC電圧
またはPWMを使用した明るさの制御。
標準的な5%の出力電流精度。
特有のLED保護オープン回路。
高効率。 (最大95%)
ハイサイド電流検出。
ソフトスタート。
SOT89-5パッケージで入手可能。
アプリケーション
◆ 低電圧ハロゲンの、LED置き換え。
◆ 自動車照明。
◆ 低電圧 産業用照明。
◆ LEDバックアップ照明。
◆ 照光式の看板。
代表的なアプリケーション
ピン配置
- 1/8 -
ピンの説明
ピン番号
ピン名
説
1
LX
2
GND
グランド。
3
ADJ
多機能な、オン/オフおよび輝度調節ピン:
明
内部のN-チャネルMOSFETスイッチのドレイン。
・通常動作では、浮かせておいて下さい。(フローティング)
(VADJは内部で5Vにプルアップされています)
平均出力電流 IOUTnom (A) = 0.1 (V) / RS (Ω)
・出力電流をオフにするには、0.4Vより低い電圧に駆動して下さい。
・IOUTnomの出力電流を0%~100%まで調節するために、
DC電圧(0.5V < VADJ < 2.5V)によって駆動して下さい。
・出力電流を調節するために、オープンコレクタまたはオープンドレインの
トランジスタから、PWM信号によって駆動して下さい。
調整範囲は下記の通りです。
f > 10kHzの場合、IOUTnomの25%~100%
f < 500Hzの場合、IOUTnomの 1%~100%
・ソフトスタートの時間を長くする場合は、このピンとグランドの間に
コンデンサーを接続して下さい。
4
ISNS
電流検出入力。
5
VIN
電源入力ピン。 近くでバイパス(コンデンサー)する必要があります。
絶対最大定格
記
(注1)
号
項
目
値
単
位
VIN
電源電圧
-0.3 ~ 30
V
SW
内部パワー・スイッチのドレイン
-0.3 ~ 30
V
+0.3 ~ (-5.0)
V
-0.3 ~ 6
V
内部的に制限
W
45
℃/ W
ISNS
電流検出入力
ADJ
ロジックレベル調光入力
PDMAX
消費電力
(VINに対して)
(注2)
PTR
熱抵抗
TJ
動作接合温度範囲
-40 ~ 150
℃
保存温度
-55 ~ 150
℃
2
kV
TSTG
SOT89-5θJA
ESD耐圧
(注3)
推奨動作範囲
記
号
VIN
TOPT
項
目
VDD電源電圧
動作温度
値
単
位
0 ~ 30
V
-40 ~ +85
℃
注1 : 絶対最大定格は、それを越えてデバイスに損傷が生じる可能性がある限界を示します。
推奨動作範囲は、デバイスが機能する条件を示しますが、特定の性能限界を保証するものでは
ありません。
電気的特性は、特定の性能限界を保証する特別な試験条件でのDCとACの電気的特性を示します。
これは、デバイスが動作範囲内にあることを前提としています。
- 2/8 -
仕様書は、限界値の与えられないパラメータについては保証されませんが、標準値はデバイスの
性能を示す目安になります。
注2 : 最大消費電力は高温でディレーティングしなければなりません。また、TJMAX、θ JA、および
周囲温度TAによって決定されます。
最大許容消費電力は、PDMAX = (TJMAX - TA) / θJA、または、絶対最大定格で示される値の
うち、いずれか低い方の値です。
注3 : 人体モデル、100pFは1.5kΩ抵抗器を介して放電しました。
電気的特性
(注4、注5)
特に明記しない限り、以下の仕様は VIN = 24V、TA = 25℃ に対して適用されます。
記
号
VIN
パラメータ
条
入力電圧
ロックアウト低電圧
VIN 上昇
VUVLO, HYS
UVLOヒステリシス
VIN 下降
VISNS
VISNS_hys
最小
標準
8
VUVLO
FSW
件
6.5
7
VIN-VISNS
単位
30
V
7.5
V
500
最大スイッチング周波数
平均電流検出のしきい値電圧
最大
95
100
mV
1
MHz
105
mV
検出しきい値ヒステリシス
±15
%
オプショナル
±30
%
8
μA
IISNS
ISNSピン入力電流
IOFF
出力オフ時の自己消費電流
75
μA
IOP
出力スイッチング時の
自己消費電流
1.8
mA
VADJ_H
ADJの高[ハイ]入力電圧
VADJ_L
ADJの低[ロー]入力電圧
VADJ_DC
DC輝度制御電圧
fADJ
最大ADJ周波数
DPWM_LF
低い調光周波数の
デューティ·サイクル範囲
VIN-VISNS=100mV
2.5
0.5
fADJ < 500Hz
0.01
輝度制御範囲
DPWM_HF
高い調光周波数の
デューティ·サイクル範囲
V
0.5
V
2.5
V
20
kHz
1
100:1
fADJ > 10KHz
0.2
輝度制御範囲
1
5:1
IADJ_H
ADJ高[ハイ]入力漏れ
VADJ = 5V
-1
+1
μA
IADJ_L
ADJ低[ロー]入力漏れ
VADJ = 0V
0.2
1
μA
LXのオン抵抗
ILX=1A
RLX
ILXmean
ILEAK
0.5
連続LX電流
LXの漏れ電流
0.5
Ω
1
A
5
μA
注4 : 標準パラメータは、25℃で測定される標準的な値を表します。
注5 : データシートの最小/最大リミット値は、設計、試験、または統計的解析により保証されています。
- 3/8 -
概略ブロック図
操作説明
CL6807は、ステップダウン、定電流、高輝度LED(HB LED)ドライバです。
これらのデバイスは、7V~30Vの入力電圧範囲で動作し、最大1Aの電流をLEDに提供します。
ハイサイドの電流検出抵抗で出力電流を設定し、そして、専用のPWM調光入力(ADJ)で独立したパルス調
光を広い範囲で可能にします。
ハイサイドの電流検出方式とボード上の電流設定回路は、1%の検出抵抗を使用して±5%の精度でLED電
流を供給すると同時に、外部部品の数を最小限に抑えます。
デバイスは、コイル(L1)と電流検出抵抗(R S)との組み合わせて、連続モード降圧コンバータの自励発振を
形成しています。
入力電圧VINが最初に印加されるとき、L1およびR Sの初期電流はゼロであり、電流検出回路からの出力は
ありません。
この条件下では、電流検出コンパレーターの出力は[ハイ]になっています。
これはMOSFETをオンにして、LXピンを[ロー]に切り換え、RS 、L1、およびLEDを経由してVINからグランドに
電流を流します。
RS両端間の電圧傾斜(VISNS)が生じるために、VINおよびL1によって決まる割合で電流が上昇します。
(VIN - V ISNS) > 115mV になると、電流検出コンパレーターの出力は[ロー]に切り替わり、MOSFETはオフ
になります。
RS上に流れる電流は、別の割合で減少します。
(VIN - VISNS) < 85mV になると、MOSFETが再びオンになり、LED上の平均電流は下記の式で決定されま
す。
IOUTnom [A] = (85 + 115) / 2) mV / RS Ω = 0.1 V / RS Ω
CL6807は、ADJ入力のPWM信号で調光が可能です。
ADJに於いて0.3V以下の論理レベルは、CL6807にLEDをオフにすることを強制します。
そしてLED電流をオンにするには、ADJの論理レベルが少なくとも2.5Vでなければなりません。
ADJピンは、RSによって定義された公称平均値を下回る値に出力電流を調整するために、
外部DC電圧(VADJ)で駆動することができます。
- 4/8 -
高輝度LEDは、多くの場合すべてのドライブ·レベルに於いて、安定性と信頼性の高い動作を維持するため
に、温度補償された電流を供給する必要があります。
LEDはこの理由のために通常デバイスから遠く離れて設置され、補償が使用されない場合に、CL6807の内
部回路の温度係数は、出力電流の変化を最小にするように最適化されました。
もし出力電流の補償が必要ならば、外部の温度感知ネットワークを使うことが可能です。
通常は、LEDの極めて近くに取り付けられた、負温度係数(NTC)サーミスターおよび(または)ダイオードを使
用します。
感知ネットワークの出力は、温度の上昇に伴って出力電流を低減するために、ADJピンを駆動するのに使用
することができます。
低電圧誤動作防止 (UVLO)
CL6807は、500mVのヒステリシスを備えた、7Vの低電圧ロックアウト(UVLO)が組み込まれています。
VINが7Vを下回る時、内部のN-チャンネルMOSFETをオフにします。
MOSFETは、VINが7.5V以上になるとオンになります。
5Vレギュレーター
VCCは、10mAを供給することができる、5Vレギュレーターの出力です。
VCCは、内部のコンデンサーでGNDにバイパスされています。
ADJ入力
CL6807は、ADJ入力のPWM信号で調光できます。
ADJに於いて0.5V以下の論理レベルは、LED電流をオフにします。
LED電流をオンにするためには、ADJの論理レベルを少なくとも2.5Vにする必要があります。
アプリケーションの説明
LED電流を設定するために、RSを選択します。
CL6807は、VINとISNSの間に接続された抵抗器を使用して、プログラム可能なLED電流を特徴とします。
検出抵抗器を計算するためには、次の方程式を使用してください:
電流レギュレーターの動作
CL6807は、ヒステリシスを備えた入力コンパレーターを使用して、LED出力電流を調節します。 (図1)
インダクターに立ち上がり電流が流れて、検出抵抗の両端の電圧がしきい値の上限に達すると、内部MOSF
ETがオフになります。
インダクタ電流が、フリーホイール・ダイオードを通って立ち下がり、検出抵抗器の両端の電圧がしきい値の
下限に達すると、MOSFETは再びオンになります。
動作周波数を決定するためには、次の方程式を使用してください。
n = LEDの数、VLED = 1つのLEDの順方向電圧降下、および ΔV = (VSNS_HI - VSNS_LO)
- 5/8 -
図1.電流レギュレーターの動作
フリーホイール・ダイオードの選択
フリーホイール・ダイオードの順方向電圧は、効率を良くするためにできる限り低くするべきです。
ブレークダウン電圧が最大動作電圧に耐えるのに十分に高い限り、ショットキー・ダイオードは良い選択で
す。
ダイオードの順方向電流定格は、最大LED電流と少なくとも等しくなければなりません。
LED電流リップル
LEDのリップル電流は、インダクターのリップル電流に等しくなります。
より低いLED電流リップルが必要な場合には、コンデンサーをLEDの端子間に配置することができます。
PCBレイアウトのガイドライン
注意深いPCBレイアウトは、低いスイッチング損失と安定した動作を実現するために重要です。
優れたノイズ耐性を高めるために、可能な限り多層基板を使用してください。
一点に(スターグランド構成)、入力バイパスコンデンサーのグランドリード、および出力フィルターのグランド
リードの、大電流のグランド戻りを接続することにより、グランドノイズを最小限に抑えます。
通常の動作では、2つの電源ループが存在します。
一つは、内部のMOSFETがオンの時にそれは形成されて、大電流が
IN — RS — LED — インダクター — MOSFET — GND を経由して流れます。
他のループは、内部のMOSFETがオフの場合に形成され、大電流が
RS — LED — インダクター — フリーホイール・ダイオード を経由して循環します。
ノイズの相互作用を最小限に抑えるためには、各ループの面積をできるだけ小さくしなければなりません。
RSを入力フィルタとVINのできる限り近くへ置いてください。
より良いノイズ耐性のためには、ケルビン接続をISNSとRSの間で強く推薦されます。
消費電力の改善のために、大面積のグランド層へ露出したパドルを接続してください。
- 6/8 -
パッケージ情報
- 7/8 -
● ここに記載されている情報は、予告なしに変更することがあります。
● CHIPLINK Technologyは、その関連する工業所有権、特許あるいは他の権利は第三者が所有して
いる回路あるいはここに記述された図形によって引き起こされたいかなる問題に対しても責任を負
いません。
応用回路例は製品の代表的な応用を説明するものであり、量産設計を保証するものではありま
せん。
● ここに記述された製品がワッセナー・アレンジメントあるいは他の協定に従い規制された製品である
場合、それらは適切な政府機関からの認可なしに輸出することはできません。
● 他の目的や再生のために、CHIPLINK Technologyの明確な許可なしで複写のためにここに記述さ
れた情報の使用は、厳しく禁止されます。
● ここに記述される製品は、CHIPLINK Technologyの書面による事前の許可なしに、任意のデバイス
や、運動器具、医療機器、セキュリティシステム、ガス機器や、飛行機や他の車両に設置された任意
の装置などの、人体に影響を及ぼす設備の一部として使用することはできません。
● CHIPLINK Technologyは、高品質と信頼性を確保するために最大限の努力を発揮しますが、半導
体製品の故障や誤動作が発生する場合があります。
従って、これらの製品のユーザーは、続いて起こるかもしれないどのような事故、火事、またはコミュ
ニティ損害でも防止するために、完全な考慮を安全デザイン〈冗長性、火防止手段、および誤動作
防止を含む〉に与えるべきです。
- 8/8 -
Fly UP