データシート - Renesas

暫定版 データシート
R2A25107KFP
MOSFET プリドライバ
R07DS0689JJ0100
Rev.1.00
インテリジェント･パワー･デバイス
2012.03.22
概要
R2A25107KFP は、3 相ブラシレスモータの FET インバータを駆動するために開発されたプリドライバ・イ
ンテリジェント・パワー・デバイスです。
本 IC には、12V バッテリシステムと 24V バッテリシステム双方に応用可能な 3 相分のインバータ駆動回路
を内蔵しています。その他に、ステップダウンコンバータ、ハイサイド MOSFET ゲート駆動電源用のチャー
ジポンプ、5V シリーズレギュレータ、ウォッチドッグタイマ、過熱保護 (TSD) や過電流検知などの回路も
有しています。
特長
 広動作電圧範囲; 7V ~ 36V (VBAT, VBAT2)
 3 相プリドライバ回路を内蔵
 PWM 制御可能; ~20KHz
 トーテムポールタイプ MOSFET ゲート駆動回路
 電源回路を内蔵
 ステップダウンコンバータ; 6.2V typ.出力
 ハイサイドゲート駆動用チャージポンプ内蔵; >5V
 5V シリーズレギュレータ; <70mA (MCU 電源用)
 各種保護機能内蔵
 過熱保護回路 (TSD)
 過電流検出 (ステップダウンコンバータ内)
 モータ電流過電流検出
 ウォッチドッグタイマ (WDT) 内蔵
 バンドギャップ基準回路
 内蔵発振器; 265kHz typ.
 小型 48pin LFQFP パッケージ
用途
 中容量 3 相ブラシレスモータのプリドライブ (~50A)
 車載用途に最適
製品ラインアップ
型名
R2A25107KFP#U5
リードめっき仕様
梱包仕様
Sn-Cu
トレイ
パッケージ
PLQP0048KB-A
【注】 本資料記載の内容は、本資料発行時点のものであり、今後、変更される可能性が有ります。
R07DS0689JJ0100 Rev.1.00
2012.03.22
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R2A25107KFP
ブロックダイアグラム
VBAT2
VBAT
7~36 V
CP2C
P1
VGT
7~36 V
STEP
DOWN
CONVERTER
SDC
Band-gap
VBAT2+VGB
VGT
CHARGE
PUMP
ㆊ㔚ᵹ଻⼔
TSD
*T
HIGH SIDE
PRE DRIVER
⽾ㅢ㒐ᱛ
⽾ㅢ㒐ᱛ
PGND
VGB
PGND
6.2 V typ.
*
6.2 V typ.
5V
REGULATOR
PRE INPUT
MATRIX
REGC
5 V ± 3%
LOW SIDE
PRE DRIVER
*B
⽾ㅢ㒐ᱛ
಴ജ਄ਅFET
หᤨON㒐ᱛ
OSC
VCC
*G
Current
Reference
IREF
POR
+
MOTOR
CURRENT
LIMIT
㔚ᵹᬌ಴
MCS
–
WDT
SGND
DGND
DGND
GND CLK
RST
I*T
I*B MUTE
MCD
MCR
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
VGB
N.C.
SDC
N.C.
VBAT
VBAT2
N.C.
CP1
N.C.
CP2
N.C.
VGT
ピン配置
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
R2A25107KFP
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
N.C.
PGND
UG
UB
U
UT
N.C.
VT
V
VB
VG
N.C.
IWB
IWT
IVB
IVT
IUB
IUT
SGND
MCS
WG
WB
W
WT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
N.C.
REGC
VCC
MUTE
MCD
MCR
RST
CLK
GND
DGND
N.C.
IREF
(਄㕙࿑)
48pin LFQFP: PLQP0048KB-A (48P6Q-A)
R07DS0689JJ0100 Rev.1.00
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R2A25107KFP
端子機能説明
端子番号
端子名
機能説明
W 相ローサイド入力端子
W 相ハイサイド入力端子
V 相ローサイド入力端子
V 相ハイサイド入力端子
U 相ローサイド入力端子
U 相ハイサイド入力端子
モータ電流 GND 端子
モータ電流過電流検出入力端子
W 相 GND 端子
W 相ローサイドゲート駆動出力端子
W 相出力端子
W 相ハイサイドゲート駆動出力端子
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
IWB
IWT
IVB
IVT
IUB
IUT
SGND
MCS
WG
WB
W
WT
N.C.
VG
VB
16
17
V
VT
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
N.C.
UT
U
UB
UG
PGND
N.C.
VGT
N.C.
CP2
N.C.
CP1
N.C.
VBAT2
VBAT
N.C.
SDC
N.C.
VGB
N.C.
U 相ハイサイドゲート駆動出力端子
U 相出力端子
U 相ローサイドゲート駆動出力端子
U 相 GND 端子
パワーGND 端子
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
N.C.
REGC
VCC
MUTE
MCD
MCR
RST
CLK
GND
DGND
N.C.
IREF
N.C.
5V シリーズレギュレータ出力端子
5V 電源端子
ミュート入力端子
モータ電流過電流検出出力端子
モータ電流過電流検出リセット入力端子
リセット出力端子
ウォッチドッグタイマ・クリアクロック入力端子
GND 端子
デジタル GND 端子
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N.C.
V 相 GND 端子
V 相ローサイドゲート駆動出力端子
V 相出力端子
V 相ハイサイドゲート駆動出力端子
N.C.
ハイサイドゲート駆動電源端子
N.C.
チャージポンプ用容量接続端子 2
N.C.
チャージポンプ用容量接続端子 1
N.C.
チャージポンプ用電源端子
バッテリー電源接続端子
N.C.
ステップダウンコンバータ駆動出力端子
N.C.
ローサイドゲート駆動電源端子
N.C.
基準電流源用抵抗接続端子
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R2A25107KFP
絶対最大定格
(特に指定なき場合は、Ta = –40∼125°C、電圧は全て GND 端子基準)
規格値
項目
記号
Typ.
—
Max.
40
単位
Vbat
Min.
–0.3
バッテリ電源電圧
測定条件
V
VBAT, VBAT2 端子, DC/ショート
パルス (<500ms) 印加時を含む
ステップダウンコンバータ
電源電圧
Vgb
–0.3
—
40
V
VGB 端子
ステップダウンコンバータ
出力電圧
Vsdc
–0.3
—
40
V
SDC 端子
Vgt
VBAT2
–0.6
–0.3
—
60
V
VGT 端子
—
Vgb
+0.3
V
CP1 端子
ハイサイドゲート駆動
電源電圧
CP1 端子電圧
Vcp1
CP2 端子電圧
Vcp2
VBAT2
–0.3
—
Vgt
+0.3
V
CP2 端子
ハイサイドゲート駆動
出力電圧
モータ出力電圧
Vto
—
Vgt
+0.3
V
UT, VT, WT 端子
Vo
Vo
–0.3
–1.0
—
Vgt
+0.6
V
U, V, W 端子
ローサイドゲート駆動
出力電圧
モータ GND 電圧
Vbo
–0.3
—
Vgb
+0.3
V
UB, VB, WB 端子
Vbg
–1.0
—
Vgb
+0.6
V
UG, VG, WG 端子
MCS 入力電圧
Vmcs
–1.0
—
V
MCS 端子
5V 電源電圧
5V 系入出力電圧
VREGC
Vin
–0.3
–0.3
—
—
Vcc
+0.3
6.0
GND 端子間電圧
許容損失
Vgnd
Pt
–0.3
—
Kt
Tj
Topr
Tstg
損失ディレーティング
接合部温度
動作周囲温度
保存温度
V
REGC, VCC 端子
Vcc
+0.3
V
—
2.55
+0.3
—
V
W
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB,
MUTE, CLK, RST, MCR, MCD,
IREF 端子
PGND~GND 端子間
—
20.4
—
mW/°C
—
–40
–55
—
—
—
150
125
150
°C
°C
°C
シミュレーション結果, Ta = 25°C,
5 ページ参照
シミュレーション結果,
5 ページ参照
推奨動作条件
(特に指定なき場合は、Ta = –40∼125°C, VBAT = VBAT2 = 7.0∼36V, VGB = 5.9∼6.5V,
REGC = VCC = 4.85∼5.15V)
項目
バッテリ電源電圧
5V 系入力電圧
記号
Vb
VIN
Min.
7.0
Typ.
—
Max.
36
単位
0
—
VCC
V
V
測定条件
VBAT, VBAT2 端子
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB,
MUTE, CLK, MCR 端子
PWM 入力周波数
40 *注 1
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB 端子
Fpwm
—
20
kHz
WDT クロック入力周波数
CLK 端子
Fwdt
200
—
5k
Hz
【注】 *1 本規格値に関しては回路動作のみを保証するもので、接合部発熱を考慮したものではありません。
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許容損失ディレーティング
2.5
⸵ኈᶖ⾌㔚ജ Pdp (W)
2.55 W
2.0
1.5
1.0
0.51 W
0.5
0
0
25
50
75
100
125
150
๟࿐᷷ᐲ Ta (°C)
 シミュレーション値
 弊社標準基板 (4 層) 実装時
【注】 *1 本データは推奨動作条件に則ったものであり、絶対最大定格を保証するものではありません。
*2 実際の許容損失ディレーティングは、本デバイスが実際に実装されるアプリケーションの基板に実
装した状態で測定する必要があります。
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電気的特性
(特に指定なき場合は、Ta = –40∼125°C, VBAT = VBAT2 = 7.0∼36V, VGB = 5.9∼6.5V,
REGC = VCC = 4.85∼5.15V)
電源 (VBAT, VBAT2, VGB, SDC, REGC, VCC, VGT, CP1, CP2, IREF)
 DC 特性
項目
バッテリ電源電流
記号
Min.
Typ.
Max.
単位
IVBAT
—
—
3
mA
VBAT, VBAT2 端子,
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB: High,
MUTE; Low
ステップダウンコンバータ
電源電流
IVGB
—
—
3
mA
VGB 端子,
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB: High,
MUTE; Low
VCC 電源電流
IVCC
—
—
5
mA
VCC 端子,
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB: High,
MUTE; Low, IREF; High
DGND 電流
IDGND
–10
—
—
A
DGND 端子,
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB: High,
MUTE; Low, IREF; High
ステップダウンコンバータ
スレッショルド電圧
VthVGB
5.9
6.2
6.5
V
VGB 端子, VBAT = 12V
ステップダウンコンバータ
出力オン抵抗
RVGB
0.92
2.3
6.0

SDC 端子, VGB < 5.9V,
VBAT = 12V, IL = –0.1A
ステップダウンコンバータ
出力リーク電流
ILVGB
–10
—
0
A
SDC 端子, VGB > 6.5 V,
VBAT = 12 V, SDC = 0 V
ステップダウンコンバータ
過電流検出電流
IlimVGB
–1.4
–1.0
–0.6
A
SDC 端子, 図 3 参照
VGT
VBAT2
+5.0
VBAT2
+5.5
VBAT2
+6.2
V
VGT 端子, VGB = 6.2V,
fCP1 = 135kHz, Cp = 0.1F,
Cgb = 1.0F, Io = 3mA
Vo(REGC)
4.85
5.0
5.15
V
VGB = 6.2V,
Io(外部負荷) = 0mA, CL = 33F
5V レギュレータ出力電流
5V レギュレータ入力安定度
Io(REG)
REGIN
–70
—
—
5.0
—
30
mA
mV
VGB = 6.2 V
5V レギュレータ負荷安定度
REGOUT
—
5.0
30
mV
Io(外部負荷) = 0~70mA,
VGB = 6.2V
IREF 出力電圧
TSD 検知温度
TSD ヒステリシス温度
Vo(IREF)
TSDon
TSDhys
1.16
170
30
1.25
200
40
1.34
230
50
V
°C
°C
記号
Min.
Typ.
Max.
単位
ステップダウンコンバータ
過電流検出時オフ時間
TSDC
10
25
50
s
ステップダウンコンバータ
駆動周波数
チャージポンプ駆動周波数
fSDC
205
265
325
kHz
fCP1
ハイサイドゲート駆動
プリチャージ時間
TGT
105
—
135
5.0
165
30
kHz
ms
ハイサイドゲート駆動
出力電圧
5V レギュレータ出力電圧
測定条件
VGB = 5.9~6.5V,
Io(外部負荷) = 0mA
設計保証
 AC 特性
項目
測定条件
SDC 端子, 図 3 参照
SDC 端子, Rref = 47k
CP1 端子, Rref = 47k
VGT 端子, fCP1 = 135kHz,
Cp = 0.1F, Cgt = 1.0F,
図 5 参照
【注】 全ての電流は、IC に流入する方向を正 (プラス記号もしくは無記号)、流出する方向を負 (マイナス記号) とする。
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ウォッチドッグタイマ (CLK, RST, REGC)
 DC 特性
項目
WDT 動作開始電源電圧
記号
Min.
Typ.
Max.
単位
Von
̶
0.7
REGC
0.74
REGC
V
測定条件
REGC  Von で WDT 動作開始
REGC リセット電圧
Vprl
0.93
REGC
140
REGC 端子: HighLow
Vprh
0.90
REGC
100
V
REGC リセット解除
ヒステリシス電圧
CLK ハイレベル入力電圧
0.87
REGC
60
mV
REGC 端子: LowHigh
VIH(CLK)
̶
VCC
V
CLK 端子
CLK ローレベル入力電圧
VIL(CLK)
0.7
VCC
0
̶
V
CLK 端子
CLK ハイレベル入力電流
CLK ローレベル入力電流
IIH(CLK)
IIL(CLK)
20
-10
50
0.3
VCC
250
0
uA
uA
CLK = 5 V, Pull-Down = 100k
CLK = 0V
RST ハイレベル出力電圧
VOH(RST)
VCC
V
RST 端子, Io = –2mA
RST ローレベル出力電圧
VOL(RST)
0.8
VCC
0
̶
0.2
VCC
V
RST 端子, Io = +2mA
̶
̶
 AC 特性
項目
REGC 最小リセット検出時間
Min.
8
Typ.
Max.
単位
Tprw
記号
̶
16
cycle
RST 端子
*注 2
測定条件
パワーオンリセット時間
Tpr
̶
1.25
104
̶
cycle
RST 端子
*注 2
WDT リセット周期
Twd
̶
2.5
103
̶
cycle
RST 端子
*注 2
WDT リセットパルス幅
Twr
̶
16
̶
cycle
RST 端子
*注 2
【注】 全ての電流は、IC に流入する方向を正 (プラス記号もしくは無記号)、流出する方向を負 (マイナス記号) とする。
【注】 *1 上記電気的特性に関しては、図 7 を参照ください。
*2 WDT 駆動周波数 (265kHz typ.; = fSDC) のサイクル数で規定。
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モータ過電流検知 (MCS, SGND, MCD, MCR)
 DC 特性
項目
過電流検知電圧
過電流検知ヒステリシス電圧
記号
Min.
Typ.
Max.
単位
VthMCS
VhysMCS
1.0
1.1
40
1.2
̶
V
mV
MCS 端子
MCS 端子, 設計保証
選別時に試験しておりません。
MCS 入力バイアス電流
IinMCS
–1.0
̶
A
MCS 端子, VMCS = 0V
MCS 同相入力電圧範囲
V(MCS)
0
̶
̶
V
MCS 端子
MCR ハイレベル入力電圧
VIH(MCR)
̶
V
MCR 端子
MCR ローレベル入力電圧
VIL(MCR)
0.8
VCC
0
VCC
-2.0
VCC
V
MCR 端子
MCR ハイレベル入力電流
MCR ローレベル入力電流
IIH(MCR)
IIL(MCR)
20
–10
50
0.4
VCC
250
0
A
A
MCR = 5V, Pull-Down = 100k
MCR = 0V
MCD ハイレベル出力電圧
VOH(MCD)
VCC
V
MCD 端子, Io = –2mA
MCD ローレベル出力電圧
VOL(MCD)
0.8
VCC
0
̶
0.2
VCC
V
MCD 端子, Io = +2mA
項目
過電流検知フィルタ時間
記号
Min.
Typ.
Max.
単位
tFLT
0
̶
3.0
s
MCS, MCD 端子,
I*T, I*B; Low, MUTE; High,
MCR; Low, 図 9 参照
過電流検知ラッチ解除
パルス幅
tMCR
1
̶
̶
s
MCR, MCD 端子,
I*T, I*B; Low, MUTE; High,
MCS < (VthMCS – VhysMCS),
過電流検知ラッチ解除
遅延時間
tDLY
̶
̶
1
s
̶
̶
̶
̶
測定条件
 AC 特性
測定条件
図 9 参照
MCR, MCD 端子,
I*T, I*B; Low, MUTE; High,
MCS < (VthMCS – VhysMCS),
図 9 参照
【注】 全ての電流は、IC に流入する方向を正 (プラス記号もしくは無記号)、流出する方向を負 (マイナス記号) とする。
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プリドライバ･ゲート駆動 (I*T, I*B, MUTE, *T, *, *B, *G)
 DC 特性
記号
Min.
Typ.
Max.
単位
ゲート駆動入力
ハイレベル入力電圧
項目
VIH
̶
VCC
V
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB 端子
ゲート駆動入力
ローレベル入力電圧
VIL
0.6
VCC
0
̶
0.2
VCC
V
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB 端子
ゲート駆動入力
ハイレベル入力電流
IIH
0
̶
10
A
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB = 5V
ゲート駆動入力
ローレベル入力電流
MUTE ハイレベル入力電圧
IIL
–250
–50
–20
A
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB = 0V,
Pull-Up = 100k
VIH(MUTE)
̶
VCC
V
MUTE 端子
MUTE ローレベル入力電圧
VIL(MUTE)
0.8
VCC
0
̶
V
MUTE 端子
MUTE ハイレベル入力電流
MUTE ローレベル入力電流
IIH(MUTE)
IIL(MUTE)
20
–10
50
0.4
VCC
250
A
MUTE = 5V, Pull-Down = 100k
̶
0
A
MUTE = 0V
モータ出力
出力電流
Io(MTR)
–180
–90
–40
A
ハイサイドゲート駆動
ハイレベル出力電圧
測定条件
U, V, W 端子,
I*T = I*B = VCC (*T = *B = “L”),
U, V, W = 0, VGT = VBAT2 + 5.5V
Vtoh
0.4
1.0
2.5
V
Vtoh = VGT-UT, VGT-VT, VGT-WT
VBAT2 = 12V, VGB = 6.2V, VGTVBAT2 = 5.5V,
IUT = IVT = IWT = 0V, Iload = –20mA
ハイサイドゲート駆動
ローレベル出力電圧
Vtol
0.4
1.0
2.5
V
Vtol = UT-U, VT-V, WT-W,
VBAT2 = 12V, VGB = 6.2V, VGTVBAT2 = 5.5V,
IUT = IVT = IWT = 5V, Iload = 40mA
ローサイドゲート駆動
ハイレベル出力電圧
Vboh
0.56
1.4
3.5
V
Vboh = VGB-UB, VGB-VB, VGB-WB
VBAT2 = 12V, VGB = 6.2V, VGTVBAT2 = 5.5V,
IUB = IVB = IWB = 0V, Iload = –20mA
ローサイドゲート駆動
ローレベル出力電圧
Vbol
0.4
1.0
2.5
V
Vbol = UB-UG, VB-VG, WB-WG
VBAT2 = 12V, VGB = 6.2V, VGTVBAT2 = 5.5V,
IUB = IVB = IWB = 5V, Iload = 40mA
 AC 特性
項目
ターンオン遅延時間
記号
Min.
Typ.
Max.
単位
測定条件
Ton
100
200
400
ns
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB,
MUTE 端子, 図 10 参照
ターンオフ遅延時間
Toff
100
200
400
ns
IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB,
MUTE 端子, 図 10 参照
ハイサイドゲート駆動
立ち上がり時間
Ttr
500
1000
2000
ns
IUT, IVT, IWT, MUTE 端子,
ハイサイドゲート駆動
立ち下がり時間
Ttf
450
900
1800
ns
ローサイドゲート駆動
立ち上がり時間
Tbr
500
1000
2000
ns
ローサイドゲート駆動
立ち下がり時間
Tbf
CL = 3000pF, RL = 100, 図 10 参照
IUB, IVB, IWB, MUTE 端子,
CL = 3000pF, RL = 100, 図 10 参照
450
900
1800
ns
【注】 全ての電流は、IC に流入する方向を正 (プラス記号もしくは無記号)、流出する方向を負 (マイナス記号) とする。
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R2A25107KFP
入出力端子等価回路
<IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB>
<MUTE, CLK, MCR>
VCC
<RST, MCD>
VCC
VCC
100 k
3k
ggNMOS
3k
100 k
ggNMOS
GND
GND
<㔚Ḯ, GND>
ggNMOS
GND
GND
GND
<VGB>
45 V 45 V 45 V 80 V
Clamp Clamp Clamp Clamp
VGT
VBAT
VGB
VCC
VBAT
VBAT2
ౝㇱ5V㔚Ḯ
ggNMOS
39 k
VGB
GND
10 k
ggNMOS
DGND
SGND
PGND
GND
<IREF>
ౝㇱ5V㔚Ḯ
<MCS, SGND>
VBAT2
GND
GND
VCC
10 k
MCS
2k
108 k
110 k
45 V
Clamp
ggNMOS
SGND
ggNMOS
GND
GND
<UT, U, VT, V, WT, W>
<UB, UG, VB, VG, WB, WG>
VGT
UB, VB, WB
U, V, W
UG, VG, WG
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GND
<REGC>
VGB
಴ജDr
ggNMOS
ggNMOS
GND
GND
GND
VGB
UT, VT, WT
ggNMOS
GND
GND
GND
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R2A25107KFP
<SDC>
<VGB, CP1, PGND>
<VBAT2, CP2, VGT>
VGB
VBAT
VGT
಴ജDr
CP1
CP2
PGND
VBAT2
GND
<DGND>
VCC
WDT
Logic Circuit
DGND
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R2A25107KFP
機能動作説明
ステップダウンコンバータ
+B
VBAT
SDC
VGB
<R2A25107KFP>
C
IVGB
㚟േ࿁〝
ㆊᾲ଻⼔࿁〝
M1
M2
ၮḰ
㔚࿶Ḯ
A
–
+
–
+
B
ਃⷺᵄ⊒ᝄེ
ㆊ㔚ᵹᬌ಴࿁〝
PWMࠦࡦࡄ࡟࡯࠲
+
–
਄஥ࠥ࡯࠻
㚟േ↪
࠴ࡖ࡯ࠫࡐࡦࡊ
5V
࡟ࠡࡘ࡟࡯࠲
ਅ஥ࠥ࡯࠻
ࡊ࡝࠼࡜ࠗࡃ
ၮḰ
㔚࿶Ḯ
⺋ᏅჇ᏷ེ
<ࠬ࠹࠶ࡊ࠳࠙ࡦࠦࡦࡃ࡯࠲>
図 1 ステップダウンコンバータの回路構成
本 IC には、ハイサイドゲート駆動用チャージポンプ回路、5V シリーズレギュレータ回路に効率良く電源
を供給するために VBAT 電圧から 6.2V typ.を生成するステップダウンコンバータ回路を内蔵しています。ま
た、ローサイドゲート駆動用の電源はこのステップダウンコンバータの出力をそのまま利用しています。
ステップダウンコンバータの回路図を図 1 に示します。本回路は、誤差増幅器、PWM コンパレータ、駆動
回路の他に過電流検知回路、過熱保護回路 (TSD) を内蔵しております。図 2 に示すとおり、VGB 電圧を「ス
テップダウンコンバータ閾値電圧 (VthVGB; 6.2V typ.)」に制御するよう PWM 動作を行います。
過電流検出回路は、駆動トランジスタ M1 に流れる電流 (IVGB) をモニタし、起動時や負荷回路 (ゲート駆
動回路、5V レギュレータ回路) に過負荷が発生し、VGB の負荷電流が「ステップダウンコンバータ過電流検
知電流 (IlimVGB; –1.0A typ.)」を越えた場合に、「ステップダウンコンバータ過電流検知 OFF 時間 (TSDC; 25s
typ.)」の期間 M1 を OFF します。さらに過電流検知回路が断続的に動作し続け、チップジャンクション温度
が「TSD 検知温度 (TSDon; 200°C typ.)」まで上昇した場合、TSD 回路が動作し、チップジャンクション温度
が「TSD ヒステリシス温度 (TSDhys; 40°C typ.)」分だけ低下するまで M1 を OFF し続けることで、チップを
熱破壊から保護します。過電流検知回路、過熱保護回路の動作を表 1 および図 3 に示します。
265 kHz
B
A
High
Low
C
図 2 ステップダウンコンバータの PWM タイミングチャート
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R2A25107KFP
表 1 保護回路の動作一覧
過電流保護
過熱保護
ステップダウンコンバータ出力; M1
OFF
OFF
ON
(PWM 駆動状態)
ON
(検出時)
OFF
OFF
(PWM 休止状態)
OFF
ON
(検出時)
OFF
(PWM 休止状態)
ON
(検出時)
ON
(検出時)
OFF
(PWM 休止状態)
ㅢᏱേ૞඙㑆
ㆊ㔚ᵹ଻⼔േ૞඙㑆
ㆊᾲ଻⼔േ૞඙㑆
VBAT
SDC
PWM
PWM
PWM
PWM
0V
6.2 V
VGB
VthVGB
0V
1.0 A
IlimVGB
IVGB
0A
TSDC
200°C
Tj
160°C
TSDC
TSDC
TSDon
TSDhys
0°C
図 3 ステップダウンコンバータ 保護動作
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R2A25107KFP
チャージポンプ
本 IC はハイサイドゲート駆動電源用にチャージポンプ回路「上側ゲート駆動出力電圧 (VGT; VBAT2+5.5V
typ.)」を内蔵しております。ローサイドゲート駆動出力電圧 (ステップダウンコンバータ出力; VGB) を
VBAT2 電源に積み上げる回路構成となっております。
図 4 に回路構成図を示します。また、プリチャージ時のタイミングチャートに関して図 5 に示します。
+B
Cp
VGB
VBAT2
CP2
Cgt
CP1
VGT
<R2A25107KFP>
M3
265 kHz
M4
135 kHz
M1
Ḯ⊒ᝄེ
Vcp
ON
→ OFF
OFF
→ ON
ON
→ OFF
1/2ಽ๟
M2
OFF
→ ON
図 4 チャージポンプ回路構成
(1) M1, M4 = OFF, M2, M3 = ON の時
まず、このタイミングで Cp がチャージされます。
Vcp = VBAT2 – Vds3 (Vds3; M3 のドレイン∼ソース間電圧)
(2) M1, M4 = ON, M2, M3 = OFF の時
次に Cp にチャージされた電荷がこのタイミングで Cgt に移され VGT 電圧は以下のようになります。
Vcp = (VBAT2 – Vds3) + VGB = VBAT2 + VGB – Vds3
ゆえに、
VGT = Vcp – Vds4 = (VBAT2 + VGB – Vds3) – Vds4 (Vds4; M4 のドレイン∼ソース間電圧)
= VBAT2 + VGB – 2  Vds (Vds = Vds3  Vds4)
Vo(REGC)
REGC/VCC
Von
0V
VGT
VGT × 90%
0V
TGT
図 5 チャージポンププリチャージ動作タイミングチャート
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R2A25107KFP
5V レギュレータ
本 IC には MCU 用の電源回路として、内蔵 NMOS 駆動形式による 5V シリーズレギュレータを内蔵してお
ります。その回路構成図を図 6 に示します。
REGC 出力が GND ショート等により過電流が発生した場合には、ステップダウンコンバータの過電流検出
回路が動作します。過電流状態が継続した場合、ステップダウンコンバータと同様に、本回路も過熱保護回
路によって保護されます。チップジャンクション温度が「TSD 動作開始温度 (TSDon; 200°C typ.)」まで上昇
した場合、TSD 回路が動作し、チップジャンクション温度が「TSD ヒステリシス温度 (TSDhys; 40°C typ.)」
分だけ低下するまで M1 を OFF し続けることで、チップを熱破壊から保護します。過電流検出回路、過熱保
護回路の動作について表 2 に示します。
また、ウォッチドッグタイマ (WDT) 機能を内蔵しており、REGC 低電圧検出時に MCU にリセット信号
(RST) を返します。WDT のタイミングチャートに関しては次頁図 7 に示します。
<R2A25107KFP>
VGB
6.2 V
M1
Thermal shutdown circuit
REGC
5V
VCC
CLK
VGB
–
+
+
Digital
(WDT)
Analog
MCU
RST
Amp.
GND
DGND
図 6 5V レギュレータ回路構成
表 2 保護回路動作一覧
過電流保護
過熱保護
5V レギュレータ出力
ステップダウンコンバータ出力
OFF
OFF
ON
ON
(PWM 駆動状態)
ON
(検出時)
OFF
ON
OFF
(PWM 休止状態)
OFF
ON
(検出時)
OFF
OFF
(PWM 休止状態)
ON
(検出時)
ON
(検出時)
OFF
OFF
(PWM 休止状態)
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R2A25107KFP
Vo(REGC)
Vprh
REGC
Vprl
Von
0V
VCC
CLK
0V
Twr
Tprw
Twr
Twr Twr Twr Twr
Twr
VCC
RST
0V
Tpr
Twd
Tpr
Twd
Twd Twd Twd Twd
Twd
CLK count start
図 7 ウォッチドッグタイマタイミングチャート
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R2A25107KFP
モータ過電流検出回路
本 IC は、モータ過電流検出機能を内蔵しています。その回路構成図を図 8 に示します。また、モータ過電
流を検出時のタイミングチャートを図 9 に示します。
モータ過電流検出回路は、MCS 端子電圧をモニタし、「モータ過電流検出閾値電圧 (VthMCS: 1.1V typ.)」を
超えた場合、「モータ過電流検出フィルタ時間 (tFLT: 3s max.)」までの間に MCU にモータ過電流検出出力
(ILIM) を返します。
モータ過電流を検出した場合、MCR に「モータ過電流検出ラッチ解除パルス幅(tMCR: 1s min.)」以上のハ
イレベルパルスが入力することで ILIM を解除します。
+B
<R2A25107KFP>
*T
I*T
਄஥
ࡊ࡝࠼࡜ࠗࡃ಴ജ
*
I*B
PRE INPUT
MATRIX
MUTE
*B
ਅ஥
ࡊ࡝࠼࡜ࠗࡃ಴ജ
MCU
MCD
+
–
ㆊ㔚ᵹ
ᬌ಴࿁〝
*G
MCS
SGND
MCR
図 8 モータ過電流検出の回路構成
VMCS
VhysMCS
VthMCS
0V
VCC
TFLT
90%
90%
VMCD
0V
10%
TDLY
TDLY
VCC
VMCR
50%
0V
50%
TMCR
図 9 モータ過電流検出回路のタイミングチャート
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ゲートプリドライバ
本 IC は 3 相分のトーテムポール出力の FET ゲートドライブ回路を内蔵しております。タイミングチャート
に関して図 10 に示します。また、ゲートプリドライバファンクションの真理値表を表 3 に示します。
VCC
VCC × 60%
I*T
(IUT, IUB, IVT, IVB, IWT, IWB)
VCC × 20%
0V
VA (*ᵈ2)
VA × 90%
Vout (*ᵈ1)
VA × 10%
0V
Ton Ttr, Tbr
Toff Ttf, Tbf
VCC
VCC × 80%
MUTE
VCC × 40%
0V
VA (*ᵈ2)
VA × 90%
Vout (*ᵈ1)
VA × 10%
0V
Ton Ttr, Tbr
Toff Ttf, Tbf
【注】 *1 Vout は外付け MOS FET のゲート∼ソース間電圧。
(UT-U, VT-V, WT-W; U = V = W = VBAT2 = 12V, 容量負荷; CL = 3000pF,
ゲート抵抗 RL = 100)
(UB-UG, VB-VG, WB-WG; 容量負荷 CL = 3000pF, ゲート抵抗 RL = 100)
*2 VA はゲート駆動出力の電源電圧
(UT-U, VT-V, WT-W; 5.5V (= VGT – VBAT2))
(UB-UG, VB-VG, WB-WG; 6.2V (= VGB))
図 10 ゲート駆動端子入出力動作タイミングチャート
表 3 プリドライバゲート駆動真理値表
入力
I*T
I*B
MUTE
*T
H
H
H
L
H
L
H
L
L
H
H
H
L
L
H
L
H/L
H/L
L
L
【注】 (I*T, I*B, *T, *B) = (IUT, IUB, UT, UB), (IVT, IVB, VT, VB), (IWT, IWB, WT, WB)
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出力
*B
L
H
L
L
L
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過熱保護回路
本 IC には、チップを過熱破壊から保護するための過熱保護回路を内蔵しております。本回路の動作に関し
表 4 に示します。また、本回路が過熱状態を検出しますと、ステップダウンコンバータ、および 5V レギュ
レータの動作を停止させ、動作終了温度まで熱が下がると、再度動作を再開させます。
また、
ここに示す TSD 温度は、
デバイスの動作を上記 TSD 動作温度範囲まで保証するものではありません。
デバイスの動作保証範囲は、絶対最大定格で規定される Tjmax までであり、ここに示す TSD 動作は、誤って
この Tjmax を超えた場合の熱保護回路です。
したがって、本 IC は Tj 150°C 以下で必ず動作させてください。
表 4 サーマルシャットダウン (TSD) 動作温度
標準値
記号
TSDon
TSDhys
項目
TSD 検知温度
TSD ヒステリシス温度
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Min.
170
30
Typ.
200
40
Max.
230
50
単位
°C
°C
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Cvcc +
Csd +
Lsd
Cref Rref
Dsd
Cvbat +
VGB
SDC
VBAT
IREF
VCC
REGC
+B
DGND
5 V ± 3%
TSD
7~36 V
DGND
WDT
Current
Reference
OSC
5V
REGULATOR
GND CLK
POR
6.2 V typ.
ㆊ㔚ᵹ଻⼔
STEP
DOWN
CONVERTER
RST
I*T
Band-gap
7~36 V
+
MCU
I*B MUTE
VBAT2
+B
P1
MCD
MCR
㔚ᵹᬌ಴
⽾ㅢ㒐ᱛ
LOW SIDE
PRE DRIVER
⽾ㅢ㒐ᱛ
–
+
6.2 V typ.
VBAT2+VGB
PGND
+B
HIGH SIDE
PRE DRIVER
VGT
Cgt
MOTOR
CURRENT
LIMIT
಴ജ਄ਅFET
หᤨON㒐ᱛ
PRE INPUT
MATRIX
PGND
⽾ㅢ㒐ᱛ
VGT
CHARGE
PUMP
CP2C
Cp
Rgt
SGND
Rgb
Rdb
MCS
*G
*B
*
*T
Rdt
Rgsb
Db
Rgst
Dt
Rsen
ZDb
FET
ZDt
FET
+B
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応用回路例
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外付け部品の推奨値
推奨値
部品名
備考
記号
Typ.
10
10
100
47
Max.
—
—
—
—
単位
Cvbat
Cvbat2
Lsd
Csd
Dsd
Cvcc
Rref
Cref
Cp
Cgt
FET
Rgt, Rgb
Bypass Capacitor for VBAT
1
Bypass Capacitor for VBAT2 *注
2
Step Down Converter Coil *注
1, 2
Bypass Capacitor for Step Down Converter *注
Cvbat
Cvbat2
Lsd
Csd
Min.
—
—
—
—
Diode for Step Down Converter
1
Bypass Capacitor for REGC, VCC *注
2
External Resistance for Current Reference *注
2,
3
Filter Capacitor for Current Reference *注
2
Charge-pump Capacitor *注
1, 2
Bypass Capacitor for Charge-pump Voltage *注
VFsd
Cvcc
Rref
Cref
Cp
Cgt
—
—
—
—
68
—
0.6
33
47
100
100
1.0
—
47
—
—
220
—
V
F
k
pF
nF
F
Nch Power MOS FET
Ciss
—
3000
5000
pF
Gate Resistances of FETs
Rise time adjustment *注 2
Rg
100
—
—

Rdt, Rdb
Reverse Gate Resistances of FETs
Fall time adjustment *注 2
Rd
51
—
—

*注 1
F
F
H
F
Rgst, Rgsb
Gate-Source Resistances of FETs
Rgs
100
—
—
k
Dt, Db
ZDt, ZDb
Diode
VFd
—
0.7
—
V
Rsen
【注】 *1
*2
*3
*4
*5
Vak
—
16
—
V
Zener Diode
FET gate protection
*注 4
Resister for Motor Current sensing
Rsen
—
—
m
電源端子に接続されるコンデンサ (Cvbat, Cvbat2, Csd, Cvcc, Cgt) は、極力 IC 直近に接続してください。
IC の電気的特性を決定する定数ですので、アプリケーション動作をよく考慮の上、設定してください。
電源投入時の動作を決定する定数ですので、アプリケーション動作をよく考慮の上、設定してください。設定
値を変更する場合には、別途ご相談いただきますよう、よろしくお願いいたします。
モータ過電流検知の検出値を決定する定数です。アプリケーション動作をよく考慮の上、設定してください。
規格の Min., Max.の指定があるものは、その範囲内にてご使用ください。指定のないものは Typ.値を参考の
上、アプリケーション動作をよく考慮の上、設定してください。
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R2A25107KFP
外形寸法図
JEITA Package Code
P-LFQFP48-7x7-0.50
RENESAS Code
PLQP0048KB-A
Previous Code
48P6Q-A
MASS[Typ.]
0.2g
HD
*1
D
36
25
37
NOTE)
1. DIMENSIONS "*1" AND "*2"
DO NOT INCLUDE MOLD FLASH.
2. DIMENSION "*3" DOES NOT
INCLUDE TRIM OFFSET.
24
bp
c
c1
*2
E
HE
b1
Reference Dimension in Millimeters
Symbol
48
13
1
ZE
Terminal cross section
12
c
A
F
A2
Index mark
ZD
S
A1
L
D
E
A2
HD
HE
A
A1
bp
b1
c
c1
y S
R07DS0689JJ0100 Rev.1.00
2012.03.22
*3
bp
Detail F
x
8.8
8.8
0
0.17
0.09
0°
L1
e
Min
6.9
6.9
e
x
y
ZD
ZE
L
L1
0.35
Nom Max
7.0 7.1
7.0 7.1
1.4
9.0 9.2
9.0 9.2
1.7
0.1 0.2
0.22 0.27
0.20
0.145 0.20
0.125
8°
0.5
0.08
0.10
0.75
0.75
0.5 0.65
1.0
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改訂記録
R2A25107KFP データシート
Rev.
発行日
ページ
1.00
2012.03.22
—
改訂内容
ポイント
初版発行
すべての商標および登録商標は，それぞれの所有者に帰属します。
C-1
ߏᵈᗧᦠ߈
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(03)5201-5307
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