ELM916DA 450V 耐圧 LED 定電流スイッチコントローラ ■概要 ELM916DA は高効率の LED 定電流駆動用スイッチングコントローラです。 少ない外付け部品点数で LED を定電流駆動できます。 固定周波数または固定オフ時間で動作するように設計されています。 8V ～ 450V で動作するレギュレータを内蔵するため外部低電圧電源が不要です。 ELM916DA は 0 ～ 100% の PWM 調光と 0V ～ 245mV のリニア調光が可能です。 ELM916DA はバック型 LED 駆動回路に最適です。 制御方式にオープンループの電流モードを採用することで安定に動作します。 ■特長 ■用途 • オープンループ電流制御 • DC/DC LED ドライバ • 定電流 LED 駆動 • 1 個から数百個まで直列 LED 駆動可能 • RGB LED バックライト • 汎用定電流源 • • • • • 広告用 LED ライト • 充電器 • 非絶縁型 LED ランプ リニアと PWM の調光可能 少ない外部部品数 効率 : 90% 以上 内部レギュレータ動作範囲 : 8 ～ 450V • 固定オフ時間機能 • パッケージ : 50% ( デューティサイクルを超える時 ) : SOP-8 ■絶対最大定格値 項目 VIN 電源電圧 VDD 電圧 LD 電圧 PWMD 電圧 GATE 電圧 CS 電圧 RT 電圧 許容損失 動作温度 保存温度 記号 Vin Vdd Vld Vpwmd Vgate Vcs Vrt Pd Top Tstg 規格値 500 単位 V 36 V 7 V 630 -40 ～ +85 -55 ～ +150 mW ℃ ℃ 注意 : 上記定格を超えるストレスは、デバイスの信頼性に影響を与える可能性があります。 ■セレクションガイド ELM916DA-N 記号 a b c パッケージ 製品バージョン テーピング方向 D: SOP-8 A N: パッケージ ファイル参照 ELM916 D A - N ↑↑ ↑ a b c ( 注) テーピング方向は一種類のみ 6-1 Rev.1.4 ELM916DA 450V 耐圧 LED 定電流スイッチコントローラ ■端子配列図 SOP-8(TOP VIEW) � � � � � � � � 端子番号 1 2 3 4 5 6 7 端子記号 VIN CS GND GATE PWMD VDD LD 8 RT ピン説明 8 ～ 450V DC 入力電圧 直列 LED 電流検出 デバイスのグランド N - MOSFETを外付けする 0～100％からPWM調光入力 ロジック回路の内部電源入力 リニア調光入力 周波数は、 外付け抵抗によって制御される。 抵抗はゲートに接続するときに固定オフ時間 制御で動作することができる。 ■マーキング SOP-8 ��� ����� ��� マーク ELM916DA 内容 製品名 abc 組み立てロット番号 ： 000 ～ 999 繰り返し ■標準回路図 ��� �� �� � � � �� � �� ��� �������� �� ��� �� ��� ���� ���� ��� ���� ���� ���� � � � ���� � ���� � �� * Option R1 for ESD. Option C3,R4 for blanking time. 6- 2 Rev.1.4 ELM916DA 450V 耐圧 LED 定電流スイッチコントローラ ■ブロック図 VIN 1 5V 7.5V HV Regulator ● LDO OSC 8 RT VDD 6 245mV + S Q Driver R LD 7 ● 4 GATE + 2 CS TST 3 5 GND PWMD ■電気的特性 項目 入力 DC 電源電圧範囲 シャットダウンモード 消費電流 内部調整電圧 VDD 低電圧 ロックアウト閾値電圧 UVLO ヒステリシス PWMD 入力 H レベル PWMD 入力 L レベル 電流検出プルアップ閾値電圧 リニア調光ピン電圧範囲 電流検出ブランキング時間 発振周波数 最大デューティサイクル GATE ソース電流 GATE シンク電流 GATE 立ち上がり時間 GATE 立ち下がり時間 記号 条件 Vindc 線間電圧または DC 入力電圧 Iinsd PWM_D=GND, Vin=8V Vdd Vin=8 ～ 450V UVLO Vin 立ち上がり ΔUVLO Vin 立ち下がり Ven(hi) Vin=8 ～ 450V Ven(lo) Vin=8 ～ 450V Vcs-th Vin=8 ～ 450V, Top=25℃ Vld Vin=8 ～ 450V Min. 8 Top=25°C Max. 単位 450 V 0.1 0.2 mA 6.7 7.5 8.0 V 5.5 6.0 6.5 V 0.8 mV V V 255 mV 250 mV 650 ns 500 2.0 235 245 0 Top=25℃ , Vld=Vdd 250 Vcs=Vcs-th + 50mV Tblank の後 Rosc=1MΩ Fosc Rosc=226kΩ 65 Dmax Vcs=0V, Vin=Open, Vdd=10V Isource Vgate=0V, Vdd=7.5V 165 Isink Vgate=Vdd, Vdd=7.5V 165 tr Cgate=500pF, Vdd=7.5V tf Cgate=500pF, Vdd=7.5V Tblank Typ. 500 20 83 50 50 95 95 150 150 kHz kHz % mA mA ns ns サーマルシャットダウン温度 Tsd 155 ℃ サーマルシャットダウン ヒステリシス Tsh 40 ℃ 6- 3 Rev.1.4 ELM916DA 450V 耐圧 LED 定電流スイッチコントローラ ■動作説明 ELM916DA は直列 LED や LED アレイを駆動するためのバック型あるいはバックブース型とコントローラと して設計されています。 一般の 90V から 240V の AC 電源あるいは 8V から 450V の DC 電源で動作可 能です。 また直列接続高輝度 LED の複数並列駆動も可能です。 ELM ９１６DA は LED の安定した輝度を 維持するための定電流駆動が可能です。 定電流駆動は同時に LED の寿命も延ばします。 ソフトスタート回 路を内蔵しており電源投入時のラッシュ電流を防止します。 VDD ピンと LD 間の抵抗は 1 ～ 5μA の電流 を流して LD コンデンサを充電します。 電圧は CS ピン電流制限値に相当するまで一定の傾きで増加します。 CS に適切な抵抗値を設定することでフィードフォワード制御により入力電圧の変動に対して安定した電流を LED 列に供給できます。 ELM916DA は内部に固定 VDD を発生するための高電圧レギュレータを内蔵し内部回路に供給すると同 時に低電圧を外部回路にも供給できます。 1. LED ドライバー動作 ELM916DA は非絶縁型の電流連続および電流非連続モードの基本的なコンバータコントローラとして動 作できます。 GATE ピンは外部パワー NMOSFET ゲートをオンすると、 入力エネルギーは LED ドライバ経 由でコイルへ蓄えられます。 パワー NMOS スイッチがオフするとコイルに蓄えられたエネルギーは LED 列に 向かって放電されます。 VDD ピンの電圧が UVLO（ 電圧低下保護） 以上の場合内部電源が動作します。 出力電流は CS ピンの ピーク電流値に制限されます。 また電流制限レベルは LD ピンにより設定されます。 ELM916DA をバック型のトポロジーで使用する場合、 レギュレーションできない不安定状態を防止するた めにデューティ比は５０％以下で使用してください。 また、 50% 以下を維持するためには入力電圧が LED の順方向電圧の 2 倍以上になるように設計してください。 2. 供給電流 ELM916DA の消費電流は動作時 0.2ｍA です。 この電流は内部の高電圧レギュレータから供給されます。 ELM916DA は大きな電圧降下用抵抗は必要ありません。 さらに、 ELM916DA を使えば、 内部レギュレータが 7.5V を供給するので、 連続して電力を供給すること ができます。 消費電流が小さいので、 高電圧入力でも低消費電力です。 3. 電流検出 ELM916DA の電流検出入力は 2 個のコンパレータの非反転入力へ接続されます。 一つのコンパレータ の反転入力側は内部 245mV の基準電圧に接続されます。 さらにもう一つのコンパレータの反転入力は LD ピンに接続しています。 2 個のコンパレータの出力は OR ゲートに接続され、OR ゲートの出力はフリップフロッ プのリセットに接続されています。 反転入力の低いほうの電圧が GATE 出力をいつオフさせるかを決定しま す。 コンパレータの出力はスパイク電流を流すために 500 ｎｓのブランキング時間を含みます。 別の解決方法 では RC フィルタを挿入します。 4. 調光 ELM916DA は 2 種類の調光方法が使用できます。 リニア調光と PWM 調光です。 1） リニア調光 リニア調光は電流リミット値を変化させるため LD ピンの電圧を変化させます。 6- 4 Rev.1.4 ELM916DA 450V 耐圧 LED 定電流スイッチコントローラ 2） PWM 調光 PWMD ピンを低周波の矩形波で駆動することで、 PWM 調光を行います。 PWM 信号が Low のとき、 GATE ドライブ出力はオフ。 PWMD ピンが High のときは GATE ドライブ電圧が出力されます。 5. 発振周波数 ELM916DA の発振周波数は RT ピンの外部抵抗により設定されます。 図 - １のグラフに RT 値と周波数 の関係を示します。 図-１ ����� ���� ��� � �� � ���� � 6. コイルの選択 以下の例に示すようにコイルの値は必要なコイルのリプル電流のピーク値から計算されます。 一般にリプル電流は LED 駆動電流の 30% に設定されるので , この計算例でも 30% とします。 平均 LED 駆動電流を 350mA とします。 次に決めるのは LED 列の順方向電圧の合計です。 LED 列が 10 個の 高輝度 LED の直列接続とし、 平均電流での順方向電圧を 3V とします。 LED 列全体の電圧降下は 30V と なります。 整流回路からの最大入力電圧を下記とすると : Vin ＝ 100V × 1.414 ＝ 141V スイッチングデューティ比 D は : D ＝ Vled ／ Vin ＝ 30 ／ 141 ＝ 0.212 次にスイッチング周波数 50ｋHz として、 MOSFET の必要なオン時間が計算されます . Ton ＝ D ／ Fosc ＝ 0.212 ／ 50E3 ＝ 4.24μｓ 必要なコイルのインダクタンス L は (Vin-Vled) ／ L ＝ 0.3 × Iled L ＝ (Vin - Vled) × Ton ／ (0.3 × Iled) ＝ 4.48ｍH 7. 入力コンデンサ 入力フィルタのコンデンサは整流された AC 電圧を LED 列の電圧の 2 倍以上にするように設定します。 15% の電圧リプルをコンデンサ端に仮定すると、 入力コンデンサの値は以下のように求められます。 Cmin ＝ Iled × 0.06 × Vled ／ Vin2 ＝ 31.6μF 6- 5 Rev.1.4 ELM916A 450V 耐圧 LED 定電流スイッチコントローラ ■降圧トポロジー サンプル アプリケーション特性 ��� ���� �� ���� �� ��� ��� ���� 3.5V, 350mA × 3 ���� ������ ����� � � � ����� ����� � ��� �� �������� �� �� ��� ��� ���� ���� � � ������� � �� ���� �� ��� � ��������������� ���������������� �� ��� ��� ����������������� �� �� �������� ���� ��� �� �� �� �� � ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� �� �� �� ��� ��� ��� ��� ��� ��� �� �� �� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ������� ������� ������� ������ ������ ������ ��������� ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ �� �� �� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ������� 6- 6 Rev.1.4