NJW4305A 三相 DC ブラシレスモータコントロール IC ■概要 NJW4305A は、 三相ブラシレスモータのホール素子のロータ 磁極検出信号を受け最適な通電励磁パターンを生成し、モータ をドライブする、三相 DC ブラシレスモータ制御 IC です。 目的とするモータ出力に適したパワー素子を選択することに より、アプリケーションに応じた出力容量のモータドライブ 回路を構成できます。 動作電圧範囲が、7.3V から 36V（最大 40V）と余裕があり、 24V / 12V の電源電圧での応用、 発振回路内蔵による速度制御、 電流検出回路によるトルクリミッタ制御への応用が可能です。 ■外形 NJW4305AVC3 (SSOP20-C3) ■特徴 ・ 最大電源電圧 : 40V ・ 動作電源電圧範囲 : 7.3V ~ 36V ・ 動作周囲温度範囲 : - 40ºC ~ + 105ºC ・ 消費電流 : 3.2mA ( typ. ) ( VCC=24V ) ・ FG 出力 ・ ロック保護機能（自動復帰） ・ 正転逆転機能 ・ 過電流検出機能 ・ サーマルシャットダウン機能 ・ UVLO 保護回路 ・ ダイレクト PWM 対応 : ~ 150kHz 対応 ・ Bi-CDMOS 構造 ・ 外形 : SSOP20-C3 Ver.2013-08-07 -1- NJW4305A ■ ブロック図 FG VCC VREF UVLO UH TSD VH H1+ H1H2+ H2H3+ H3- + - Rotor Position Decode + - WH + UL 18kHz Fix. FR Dead Time VL FR Local Oscillator ILIMIT OSC VERR GND Saw Oscillator WL PWM Logic + Lock Detect + - ILIMIT Cｔ -2- Ver.2013-08-07 NJW4305A ■ 端子配列 1. H1+ 20. VCC 2. H1- 19. UH 3. H2+ 18. VH NJW4305A 4. H25. H3+ 6. H37. FR 17. WH 16. UL 15. VL 14. WL 8. VERR 13. ILIMIT 9. OSC 12. FG 10. Ct 11. GND ■ 端子説明 端子番号 1 2 3 4 5 6 7 端子名 H1+ H1 H2+ H2 H3+ H3 FR 機能 ホール素子入力端子 H1+ ホール素子入力端子 H1ホール素子入力端子 H2+ ホール素子入力端子 H2ホール素子入力端子 H3+ ホール素子入力端子 H3正転逆転方向入力端子 8 VERR エラーアンプ電圧入力端子 9 OSC 10 Ct 11 GND 12 FG 13 ILIMIT PWM 制御用 コンデンサ接続端子 ロック保護用 コンデンサ接続端子 グラウンド端子 FG 出力端子 過電流検出端子 出力端子 WL 14 WL 出力端子 VL 15 VL 出力端子 UL 16 UL 出力端子 WH 17 WH 出力端子 VH 18 VH 出力端子 UH 19 UH 電源端子 20 VCC * すべてのグラウンド端子は外部にてショートしてください。 * 未使用の入力端子は、外部にて電位を固定してください。 Ver.2013-08-07 備考 H1- 端子と合わせて使用します H1+ 端子と合わせて使用します H2- 端子と合わせて使用します H2+ 端子と合わせて使用します H3- 端子と合わせて使用します H3+ 端子と合わせて使用します L または Open ＝正転, H＝逆転。 OSC 端子と組み合わせることで PWM 時の デューティを設定します。 未使用時はプルアップします。 PWM 周波数を設定します。 ロック保護の ON 時間を設定します。 グラウンドを接続します 回転信号を出力します。 使用時は抵抗でプルアップします。 Nch ドライバのソースに接続します。未使用 時はプルダウンします。 L＝回転, H＝過電流動作 下アーム W 相出力 下アーム V 相出力 下アーム U 相出力 上アーム W 相出力 上アーム V 相出力 上アーム U 相出力 電源を接続します。 -3- NJW4305A ( Ta = 25°C ) ■ 絶対最大定格 項 目 記 号 定格値 単位 備 考 電源電圧 ハイサイド出力端子電圧 FG 端子電圧 VCC VOH VFG 40 40 7 V V V ホール入力端子電圧 VIH 7 V VIN VLIM VVERR IOH IOL IFG 7 3.5 7 150 +100 / -150 15 V V V mA mA mA 消費電力 PD 1000 mW VCC 端子 UH, VH, WH 端子 FG 端子 H1+, H1-, H2+, H2-, H3+, H3端子 FR 端子 ILIMIT 端子 VERR 端子 UH, VH, WH 端子 UL, VL, WL 端子 FG 端子 基板実装時:76.2×114.3×1.6 mm （2 層, FR-4） EIA/JEDEC 準拠 動作温度範囲 保存温度範囲 Topr Tstg - 40 ~ + 105 - 50 ~ + 150 °C °C ロジック入力端子電圧 ILIMIT 端子電圧 VERR 端子電圧 ハイサイド出力電流 ローサイド出力電流 FG 出力電流 ■ 推奨動作範囲 項 目 電源電圧 記 号 VCC 条 件 ■ 端子動作条件 項 目 記 号 条 件 ◆ ホール入力端子 ( H1+, H1-, H2+, H2-, H3+, H3- ) ホール入力感度 ∆VMIH Peak to peak ホール入力電圧範囲 VICMIH ◆ ロジック入力端子 ( FR ) H レベル入力電圧 VHIN L レベル入力電圧 VLIN ◆ VERR 端子 入力電圧範囲 VICMVERR PWM 入力周波数 VPWMVERR 標準 24.0 ( Ta = 25°C ) 最大 単位 36.0 V 最小 標準 ( Ta = 25°C ) 最大 単位 0.08 0 - 3.5 V V 2 0 - 5.5 0.8 V V 0 - - 5.5 150 V kHz 最小 7.3 ■ 電気的特性 ( Ta = 25°C, VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=0V, VERR=5V, OSC=1V, Ct=ILIMIT= 0V ) 項 目 記 号 条 件 最小 標準 最大 単位 ◆ 全体 消費電流 1 ICC1 VCC = 12V 2.4 2.9 3.8 mA 消費電流 2 ICC2 VCC = 24V 2.7 3.2 4.1 mA ◆ 過熱保護動作部 過熱保護動作温度 TTSD1 180 °C 過熱保護解除温度 TTSD2 130 °C 過熱保護ヒステリシス温度 ∆TTSD 50 °C -4- Ver.2013-08-07 NJW4305A ■ 電気的特性 ( Ta = 25°C, VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=0V, VERR=5V, OSC=1V, Ct=ILIMIT= 0V ) 項 目 記 号 条 件 最小 標準 最大 単位 ◆ 低電圧保護動作部 UVLO 検出動作電圧 VDUVLO VCC Decreasing 6.0 6.45 7.19 V V UVLO 検出解除電圧 6.01 6.6 7.2 V VCC Increasing RUVLO UVLO 検出ヒステリシス 0.15 V ∆VUVLO 電圧幅 ◆ ロック保護回路部 ( Ct 端子 ) tON ロック保護 ON 時間 Ct = 0.47µF 0.18 0.25 0.34 s VHCt H レベル電圧 3.2 3.4 3.6 V VLCt L レベル電圧 0.8 1.0 1.2 V ICHGCt ロック充電電流 VCt = 0V → 2.5V 時 5.0 6.5 8.5 µA I ロック放電電流 0.3 0.65 0.9 µA DCHGCt ICHGCt / IDCHGCt ロック充放電電流比 10 ◆ ホールアンプ部 ( H1+, H1-, H2+, H2-, H3+, H3- 端子 ) ∆VHYSH ヒステリシス電圧幅 10 30 50 mV IBIH 入力バイアス電流 1 入力当たり 2 µA ◆ ハイサイド出力部 ( UH, VH, WH 端子 ) VOLH ハイサイド出力電圧 0.5 1.2 V ISINK = 50mA I ハイサイドリーク電流 1 µA VOH = 36V OLEAKH ◆ ローサイド出力部 ( UL, VL, WL 端子 ) VOHL1 ローサイド出力電圧 1 8.0 10.0 V VCC = 12V, ISOURCE = 50mA VOHL2 ローサイド出力電圧 2 8.0 10.0 V VCC = 24V, ISOURCE = 50mA VOLL ローサイド出力 L 電圧 0.5 1.2 V ISINK = 50mA VOCLL ローサイドクランプ電圧 16.0 V VCC = 36V, ISOURCE = 0.1mA ◆ FG 出力部 ( FG 端子 ) VOFG 出力電圧 0.2 0.6 V IFG = 10mA IOLEAKFG リーク電流 1 µA VFG = 5V ◆ 過電流検出部 ( ILIMIT 端子 ) VDETLIM 検出電圧 0.25 0.28 0.31 V IBLIM 入力バイアス電流 1.0 2.0 µA ◆ エラーアンプ部 (VERR 端子 ) VPWM1VERR 出力 ON Duty = 0% PWM 0% 検出電圧 0.6 V VPWM2VERR 出力 ON Duty = 100% PWM 100% 検出電圧 3.5 V IBVERR 入力バイアス電流 1.0 2.0 µA ◆ 発振器部 ( OSC 端子 ) VPOSC 三角波ピーク電圧 2.7 3.0 3.3 V VBOSC 三角波ボトム電圧 0.8 1.0 1.2 V ICHGOSC OSC 充電電流 OSC = 0V → 2.5V 時 50 80 120 µA IDCHGOSC OSC 放電電流 OSC = 5V → 2.5V 時 0.6 1.3 2.0 mA fOSC 発振周波数 35 50 kHz COSC = 1000pF ◆ コントロール入力部（ FR 端子 ) IHIN H レベル入力電流 30 50 100 µA VIN = 5V ILIN L レベル入力電流 1 µA VIN = 0V RIN プルダウン抵抗 100 kΩ Ver.2013-08-07 -5- NJW4305A ■ 端子・回路動作定義 ◆ ホール入力端子同相入力電圧範囲 VICMIH ◆ ホール入力ヒステリシス電圧幅 VICMIH 論理反転 3.5V 論理反転 3.5V ∆VHY SH 0V 0V ◆ コントロール入力端子（FR 端子） VIN ◆ PWM 周波数(fOSC) VOSC 5.5V High レベル電圧 VPOSC 2.0V Undefined VBOSC 0.8V Low レベル電圧 0V tCHGOSC 時間 t tDCHGOSC fOSC = 1 / ( tCHGOSC + tDCHGOSC ) -6- Ver.2013-08-07 NJW4305A ◆ PWM0% / PWM100%検出電圧 VVERR 最大速度 ( = 出力 ON Duty 100% ) VPWM2VERR VPOSC VVERR VOSC スピード可変 VBOSC VPWM1VERR 停止 ( = 出力 ON Duty 0% ) ◆ 過電流検出電圧 LOCAL_OSC(fOSCLO)=18kHz typ. 固定 VDETLIM VILIMIT 時間 t VOL (VUL, VVL, VWL) モータ 動作 Active L Active 時間 t 回転 停止 回転 時間 t ◆ 過熱保護動作温度 TSD解除温度 （通常動作） -40ºC ヒステリシス 温度 TTSD2 150ºC (Tjmax) Ver.2013-08-07 TSD動作温度 （出力停止） TTSD1 Tj -7- NJW4305A ◆ 低電圧保護動作電圧 VCC 36V 7.3V 推奨動作電圧 max. 推奨動作電圧 min. UVLO 解除電圧（通常動作） VRUVLO ヒステリシス電圧 VDUVLO 0V UVLO 動作電圧（出力停止） ◆ ロック保護拘束, Ct 端子 FG ホール信号の入力切り替わり VCt VHCt 時間 : t VLCt tON 回転中 -8- tOFF ロック保護状態 Ver.2013-08-07 NJW4305A ■ 真理値表 入力対出力 真理値表１ (H1+>H1-,H2+>H2-,H3+>H3-="H", Don't Care="X") H1 H2 H3 H H L L L L H H H L L L L H H H L H Hi-Z L Hi-Z H L L L H H L L L H H H L L L L H H H L L L H H H L L L L H H H L L L H H L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L H H L L L L L L H H H H L L L L L L L Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z H L H Hi-Z L Hi-Z L H H L L L L H H H L L L L H H Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z H L H Hi-Z L Hi-Z L H H L L L L H H H L L L L H H L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z H L H L Hi-Z Hi-Z L H H L L L L H H H L L L L H H L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z H L H L Hi-Z Hi-Z L H H L L L L H H H L L L L H H Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z H L H Hi-Z L Hi-Z L H H L L L L H H H L L L L H H L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z H L H L Hi-Z Hi-Z H H L L L L H H H L L L L H H H L H L H H L L L L H H H L L L L H H Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z H L H TSD OFF UVLO ILIMIT VERR OFF OFF H OSC L Ct L FR L OFF OFF OFF H L L H OFF OFF X X X H L OFF OFF OFF OFF OFF X ON OFF OFF OFF OFF OFF ON X X X X ON ON X X L X L H H X X H X H X X X X L H L L L X X L H H L H X X UH VH WH UL VL WL FG Hi-Z Hi-Z L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L L Hi-Z Hi-Z Hi-Z H L L L L L H H L L L L L H H Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L L L L L L L L L L L L L L COMMENT 正転動作 逆転動作 正転時 ロック検出動作 正転時 PWM動作 逆転時 ロック検出動作 逆転時 PWM動作 過電流保護動作 過電流保護動作 L L L L L L L Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z 低電圧保護動作 過熱保護動作 L 入力対出力 真理値表２ (H1+>H1-,H2+>H2-,H3+>H3-="H", Don't Care="X") H1 H H2 H H3 H L L L Ver.2013-08-07 TSD X UVLO ILIMIT VERR X X X OSC Ct FR UH VH WH UL VL WL FG COMMENT X X X Hi-Z Hi-Z Hi-Z L L L Hi-Z 無効パターンホール入力時 -9- NJW4305A ■ タイミングチャート 1. 正転 電気角位置(度) 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 24V VCC H1 H2 H3 FR L 5V VERR OSC Ct 0V ILimit 0V FG UH VH WH UL VL WL 状態 - 10 - 正転 Ver.2013-08-07 NJW4305A 2. 正転中 PWM 動作 電気角位置(度) 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 24V VCC H1 H2 H3 FR L VERR OSC Ct 0V ILimit 0V FG UH VH WH UL VL WL 状態 Ver.2013-08-07 正転 正転DUTY50% 正転DUTY0% - 11 - NJW4305A 3. 正転から逆転への切り替え 電気角位置(度) 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 24V VCC 100 110 010 011 001 001 001 101 100 110 010 011 001 101 100 110 H1 H2 H3 FR 5V VERR OSC Ct 0V ILimit 0V FG UH VH WH UL VL WL Local OSC 状態 正転 停止(ブレーキ) 逆転 ブレーキデッドタイム - 12 - Ver.2013-08-07 NJW4305A 4. 正転からロック保護状態へ 電気角位置(度) 0 VCC H1 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 24V 100 110 010 011 001 001 001 001 001 001 001 001 001 101 100 110 H2 H3 FR VERR 5V OSC Ct 0V 異常停止検知 ILimit ロック解除 異常停止終了 0V FG UH VH WH UL VL WL 状態 正転 異常停止 異常停止中 ロック保護状態 Ver.2013-08-07 異常停止中 ロック保護状態 正転 - 13 - NJW4305A 5. 正転から低電圧保護状態へ 電気角位置(度) 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 24V VCC H1 H2 H3 FR L 5V VERR OSC Ct 0V ILimit 0V FG UH VH WH UL VL WL 状態 - 14 - 正転 低電圧保護状態 正転 Ver.2013-08-07 NJW4305A 6. 正転から過熱保護状態へ 電気角位置(度) 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 24V VCC H1 H2 H3 FR L 5V VERR OSC Ct 0V ILimit 0V FG UH VH WH UL VL WL 状態 Ver.2013-08-07 正転 過熱保護状態 正転 - 15 - NJW4305A ■ アプリケーション回路例 VMM VDD C1 + RFG C2 C3 FG Out FG + C4 GND VCC RUH1 VREF RVH1 RWH1 UVLO UH RUH2 VH RVH2 TSD 3 Phase Motor H1+ H H1- H2- + - S N Rotor Position Decode H2+ H N S + - WH RWH2 UL RUL VL RVL WL RWL H3+ H H3- + - 18kHz Fix. FR Dead Time FR Local Oscillator ILIMIT OSC COSC VERR CVERR GND Saw Oscillator PWM Logic + Lock Detect + - ILIMIT Lowpass Filter Ct Cct MOS FET 駆動、PWM 使用 電源電圧 VCC：24V、モータ電圧 VMM：24V - 16 - Ver.2013-08-07 NJW4305A 技 術 資 料 ■ 機能説明 VICMH 1. ホール信号入力 ( H1+, H1-, H2+, H2-, H3+, H3- 端子 ) 1-1 : ホール素子を使用する場合 ホール入力が三相とも同時に ” H ” または ” L ” となると、 3.5V 出力(WL, VL, UL, WH, VH, UH)は全て OFF となります。 内部回路は電圧レベルが H + > H -で ” H ”、H + < H - で ” L ” と判断します。 ホールアンプには最大 50mV の入力ヒステリシス電圧が 設定されているため動作マージンを含め、最低でも 100mVp-p 以上の振幅を入力してください。 0V このとき、ホール信号のピーク値がホール入力端子同相 入力電圧範囲 VICMIH を超えないようにして下さい。 ホールバイアス抵抗は電源側、GND 側とも同じ値にする ホール信号のピーク値が VICMIH を超えないよう ことを推奨します。 にしてください。 ホール信号には相電流切替による GND 変動や、出力信号 経路のアンバランスなどが原因でノイズが重畳される 場合があります。出力チャタリングなどの誤動作が発生する場合は、正負端子間に 1nF ~ 100nF のフィルタ コンデンサを接続してください。 1-2 : ホール IC を使用する場合 本製品はホール素子対応の製品ですが、ホール IC を使用することも出来ます。 但し、ホール IC の出力振幅を IC の入力電圧範囲に適合させる必要があるため、図のような電圧変換回路を追加 してください。 H1 が High のとき、VH1+ の電圧が 3.5V 以下になるように R3, R4 を設定してください。 < ホール IC – ホール素子変換回路例 > 12V Hall IC H1 R3 12kΩ R1 30kΩ NJW4305A 信号振幅 3.4V H1+ R4 4.7kΩ R2 4.7kΩ 1.6V (H1-) 約0V 時間 : t Ver.2013-08-07 - 17 - NJW4305A 技 術 資 料 2. 出力段 ( WL, VL, UL / WH, VH, UH 端子 ) 1-1 : 下アーム用出力 WL, VL, UL （120 度通電+ON/OFF 出力） 三相モータの下アーム用 Nch FET ゲートを直接駆動することができる出力端子で、トーテムポール構成です。 ホール信号から生成された相切替信号を出力します。 出力を遮断するスイッチが内蔵されており、VERR/OSC 端子による PWM 機能、Ct 端子によるロック保護機能 および ILIMIT による電流制限機能はこの下アーム側に作用します。また Nch FET のゲートへの過電圧印加を 防ぐ、電圧クランプが内蔵されています。 出力直列抵抗はスイッチング時の過渡電流や振動を抑制します。3 ~ 5A クラスの MOS FET を使用する場合、 ゲート出力直列抵抗(RWL, RVL, RUL)は、100 ~ 1,000 Ω の範囲でご検討ください。 1-2 : 上アーム用出力 WH, VH, UH ( 120 度通電出力 ) 三相モータの上アーム用 Pch FET ゲートを直接駆動することができる出力端子で、ホール信号から生成された 相切替信号を出力します。オープンドレイン構成ですので、プルアップ抵抗(RWH1, RVH1, RUH1)が必要です。 上アームは下アーム出力と違い、出力遮断スイッチは内蔵されていません。 ゲート出力直列抵抗(RWH2, RVH2, RUH2)は、下アームと同様 100 ~ 1,000 Ω の範囲でご検討ください。 またプルアップ抵抗(RWH1, RVH1, RUH1)は、十分なゲート-ソース間電圧がかかるように設定します。 3. 正転逆転切替機能 ( FR 端子 ) FR の入力論理によって相励磁シーケンスを切り替え、モータの回転方向を切り替えることができます。 切り替え時のシーケンスは下図のようになり、内部発振器によって制御しています。 なお、内部発振器は 18kHz 固定で、4 クロック目で正転反転の動作となります。 FR 内部CLK 上アーム 下アーム L 各相の真理値に準拠 L 各相の真理値に準拠 L L L L L L Dead Time Brake Dead Time Dead Time Brake Dead Time 4. FG 出力 ( FG 端子 ) FG 出力は、モータの回転に比例した周期のパルスを出力する回路です。 FG 端子は絶対最大定格 7V のオープンドレイン出力ですので、VREF などの 5V までの電源に抵抗(RFG)で プルアップしてください。IC の電源（VCC）やモータ電源（VMM）には接続しないようご注意ください。 - 18 - Ver.2013-08-07 NJW4305A 技 術 資 料 5. 発振器部 ( VERR, OSC 端子 ) PWM 機能は VERR に入力された DC 電圧VVERR と、OSC VOSC に接続された COSC によって作られる三角波電圧 VOSC を fOSC=1/(tCHGOSC+tDCHGOSC) 比較し、VVERR>VOSC の時に下アーム出力を ON させること で実現しています。 PWM を使用しない場合は VERR を VREF にプルアップ、 VPOSC OSC を GND にプルダウンすることで、出力は常時 ON （=100%デューティ）となります。また VERR に三角波 VBOSC ピーク電圧 VPOSC 以上の電圧を入れるとデューティ 100% の出力となり、VBOSC 以下の電圧を入れると下アーム出力 時間 t tCHGOSC OFF（デューティ 0%）となります。 tDCHGOSC 周波数は外付けコンデンサ COSC への充放電を行うことで 発生する三角波で決まります。 発振周波数 fOSC は COSC と三角波ピーク電圧/ボトム電圧、 充電電流 ICHGOSC、放電電流 IDCHGOSC で決まりますが、ICHGOSC≪IDCHGOSC より、以下の式で近似できます。 COSC の推奨値は 330pF ~2200pF です。 項目 発振周波数 記号 fOSC fOSC 計算式 ≒ 35 * 106 / COSC 備考 < VERR 端子にダイレクト PWM を印加する場合 > V E R R にデューティを制御したロジック信号を入力し、下アーム出力をチョッピング駆動する ダイレクト PWM も可能です。 DC 電圧は、内部 OSC（三角波生成）を強制的に停止させる必要があるため、OSC 回路のピーク電圧（3V typ.） - ボトム電圧（1V typ.）の中間電圧程度に固定させます。 VERR 端子に高速 PWM 信号を入力する場合、出力 ON デューティが小さいと外部スイッチング素子を十分に 駆動できず、予想外の発熱を起こす場合があります。 外部スイッチング素子の ASO 条件を満たすことをご確認ください。 例 : VERR=2.2V に固定 プルアップ電圧が 5V 時は、1.8kΩ、12V 時は 6.2kΩ程度を接続します。 VERR=2.2V 以上が出力 ON 区間となります。 信号振幅 5.0V (12V) 1.8kΩ (6.2kΩ) 5.0V NJW4305A VERR入力信号 OSC 約0V 時間 : t 1.44kΩ VERR OSC端子電圧 約2.2V 出力信号 (UL, VL, WL) 時間 : t Ver.2013-08-07 - 19 - NJW4305A 技 術 資 料 6. ロック保護回路 / ロック保護拘束時間, ロック保護解除時間 ( Ct 端子 ) モータの回転中、Ct 端子電圧 VCt はほぼ 0V 付近ですが、モータがロックすると外付けキャパシタ CCt に充電電流 ICHGCt が流れ込みます。VCt がロック保護H レベル電圧VHCt を超えると、ロック保護回路が動作し、ローサイトﾞ出力を OFF します。この時間をロック保護拘束時間 tDCt1 と定義します。ロック保護動作すると、ロック保護回路は自動復帰 モードへ切り替わります。CCt に充電されていた電荷は Ct 放電電流 IDCHGCt によって放電されます。これにより Vct がロック保護 L レベル電圧 VLCt を下回るとロック保護が解除されます。この解除されるまでの時間をロック保護解除 時間tRCt と定義します。もしも、ロック保護が解除されても、モータがロックしたままであれば、再び CCt に充電電流が 流れ込み、VHCt を超えるとロック保護が動作します。2 回目以降ロック保護が動作するまでの時間をロック保護 再拘束時間 tDCt2 と定義します。 tDCt1/tDCt2/tRCt は以下の式で求められます。CCt の範囲は 0.1µF ~ 10µF でご検討ください。 項目 ロック保護拘束時間 ロック保護再拘束時間 ロック保護解除時間 記号 tDCt1 tDCt2 tRCt Rotate 1 FG 計算式 tDCt ≒ VHCt・CCt / ICHGCt = 0.523 × 106 × CCt tDCt1 ≒ (VHCt-VLCt)・CCt / ICHGCt = 0.369 × 106 × CCt tRCt ≒ (VHCt-VLCt)・ CCt/IDCHGCt = 3.69 × 106 × CCt Rotate Stop Motor Lock Time : t Auto Release VCt VHCt V LCt Time : t t DCt1 Rotate 2 ( Low Speed than Rotate 1 ) FG t RCt t DCt2 Rotate Stop Motor Lock Time : t Auto Release VCt VHCt V LCt Time : t tDCt1 t RCt tDCt2 Vct は、FG 信号のエッジのタイミングで急速放電し左図のようなのこぎり波状の波形となっています。 モータの回転が回転中 1 の場合、Vct は、ほぼ 0V 付近でのこぎり波となっています。 回転中 2 は、回転中１よりも低速になった場合であり、Vct は、平均電圧が少し上昇した状態でのこぎり波状 の波形となっています。 モータが回転するとホール信号の入力毎に CCt の電荷を強制放電する動作を繰り返します。 但し、速度制御アプリケーション等での速度が低速の際には、ホール信号の入力タイミングが長くなり、Ct 電圧 レベルが上昇しロック保護回路が誤動作する場合があります。誤動作が発生する場合は、Ct 値の調整や Ct 放電 回路の追加を検討してください。 ロック保護が不要な場合は、Ct 端子を GND に接続し、ロック保護機能をキャンセルしてください。 - 20 - Ver.2013-08-07 NJW4305A 技 術 資 料 < 低速時のロック保護動作回避回路 > FG 信号出力による Ct 放電回路です。速度制御アプリケーション等での速度が低速の際には、ホール信号の入力 タイミングが長くなり、Ct 電圧レベルが上昇しロック保護回路が動作しやすくなります。 FG 信号を C1 と R1 による微分回路による短期間、コンパレータで Cct の電荷を引きます。 NJW4305A VREF(5V) RFG R2 C1 D1 FG-OUT FG FG-IN R1 R3 CT CCt 7. 過電流検出回路( ILIMIT 端子 ) 検出電圧 VDETLIM (0.28V typ.)を超える電圧が入力されると、下アーム出力(UL, VL, WL)をすべて L にします。 外付けの下アーム FET のソース電流を合せて抵抗 RILIMIT に流し、発生した電圧を ILIMIT 端子に入力する ことで、過電流がいずれの相で発生しても検出できるような構成とします。 ILIMIT の復帰は IC 内部にある Local OSC（周波数 18kHz typ.） をトリガとしており、VERR / OSC 端子による PWM 信号やロック保護機能などの内部信号、ならびにホール信号とは独立しています。外部回路で VERR に PWM デューティ信号を入力してモータの速度を制御するような場合、ILIMIT が一度動作しても、Local OSC による トリガで出力が復帰し、モータを停止させることができない可能性がありますので、ご注意ください。 RILIMIT にはモータの巻線電流だけでなく、外付け FET の寄生容量への充放電に起因する数 100ns 程度のス パイク電流等が流れるため、ILIMIT には短いサージパルスが頻繁に入力されます。ILIMIT のコンパレータが それらの短いパルスに反応して動作すると、PWM パルスの抜け(途中 OFF)を起こし、モータの回転数低下 やトルク低下を起こすことがあります。ILIMIT 端子に RC ローパスフィルタを追加することで、このような サージパルスによる影響を回避することができます。 RC 値(R と C の積) は、RC 回路の出力電圧 V が VDETLIM を超えないように設定します。RILIMIT に発生する パルス電圧を vi、持続時間を t とすると、RC 値の条件は下式になります（ln は自然対数） 。 R ⋅C > −t ⎛ V ln⎜⎜1 − DETLIM vi ⎝ ⎞ ⎟⎟ ⎠ NJW4305A ILIMIT RC LPF + - VDETLIM この式にサージパルスの振幅を v i に、 持続時間を t に、V DETLIM に目標値（規 格最小値に若干のマージンを加えた値） を代入し、RC 値を求め、R, C を選定します。 実機の状況を確認しながら適宜 R, C を調整してください。 R v C vi RILIMIT 例) VDETLIM＝0.22[V] (規格最小値に 0.03V マージン), vi＝1[V], t＝１[µs] の場合 RC>4.02×10-6 ⇒ R=4.3kΩ, C=1nF の組み合わせ等で対応可能です。 Ver.2013-08-07 - 21 - NJW4305A * その他の定数設定 < 電源のフィルタコンデンサ > VDD の変動を抑えるコンデンサ C1, C2 はホールバイアス電流への影響を軽減するため、ホールバイアス抵抗の 近くに設置してください。 モータ巻線電流による VMM の変動を抑えるコンデンサ C3, C4 も電流ループを考慮し、VMM や GND への配線 長が不用意に長くならないようにしてください。 - 22 - Ver.2013-08-07 NJW4305A ■ 特性例 < GENERAL > Quiescent Current1 vs. Ambient Temperature VCC=12V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 5.0 VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 5.0 Quiescent Current2 : ICC2 [mA] Quiescent Current1 : ICC1 [mA] < GENERAL > Quiescent Current1 vs. Ambient Temperature 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 -50 -25 -50 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] VCC Decreasing, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V Ta=25ºC, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 7.2 UVLO Detect Voltage : VDUVLO [V] Quiescent Current : ICC [mA] 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 0 5 10 15 20 25 30 Supply Voltage : VCC [V] 35 40 < UNDER VOLTAGE LOCK OUT BLOCK > UVLO Recovery Voltage vs. Ambient Temperature -50 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] VCC =24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V UVLO Hysteresis Voltage Range : ∆VUVLO [V] 7.2 -25 < UNDER VOLTAGE LOCK OUT BLOCK > UVLO Hysteresis Voltage Range vs. Ambient Temperature VCC Increasing, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V UVLO Recovery Voltage : VRUVLO [V] 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] < UNDER VOLTAGE LOCK OUT BLOCK > UVLO Detect Voltage vs. Ambient Temperature < GENERAL > Quiescent Current vs. Supply Voltage 4.5 -25 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 -50 Ver.2013-08-07 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] - 23 - NJW4305A < LOCK DETECT BLOCK > H Level Voltage vs. Ambient Temperature < LOCK DETECT BLOCK > L Level Voltage vs. Ambient Temperature VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 3.60 1.20 3.55 1.15 L Level Voltage : VLCt [V] H Level Voltage : VHCt [V] ■ 特性例 3.50 3.45 3.40 3.35 3.30 3.25 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 0.85 3.20 0.80 -50 -25 -50 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] < LOCK DETECT BLOCK > Lock Charge Current vs. Ambient Temperature < LOCK DETECT BLOCK > Lock Discharge Current vs. Ambient Temperature VCt=0V→2.5V, VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V VCt=3.8V→2.5V,VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 0.9 Lock Discharge Current : IDCHGCt [µA] 10 Lock Charge Current : ICHGCt [µA] -25 9 8 7 6 5 4 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] Lock Charge Discharge Current Ratio : ICHGCt/IDCHGt < LOCK DETECT BLOCK > Lock Charge Discharge Current Ratio vs. Ambient Temperature VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 13 12 11 10 9 8 7 -50 - 24 - -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] Ver.2013-08-07 NJW4305A ■ 特性例 < HALL AMP BLOCK > < HALL AMP BLOCK > Input Bias Current vs. Ambient Temperature Hysteresis Voltage Range vs. Ambient Temperature 50 1.8 45 1.6 Input Bias Current : IBIH [µA] Hysteresis Voltage Range : ∆VHYSH [mV] MEAS:VH1+, VCC=24V, H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 40 35 30 25 20 15 1.2 1.0 0.8 0.6 0.2 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] < HIGH SIDE OUTPUT BLOCK > High Side Output Voltage vs. Ambient Temperature < HIGH SIDE OUTPUT BLOCK > High Side Leak Current vs. Ambient Temperature H1+=H3+=1V, H2+=3V, UH=50mA, MEAS:VUH, VCC=24V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V UH=36V, MEAS:IUH, VCC=24V, H1+=H2+=H3+=3V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 1.0 High Side Leak Current : IOLEAKH [µA] 1.2 High Side Output Voltage : VOLH [V] 1.4 0.4 10 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.2 0.0 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] < LOW SIDE OUTPUT BLOCK > Low Side Output Voltage1 vs. Ambient Temperature < LOW SIDE OUTPUT BLOCK > Low Side Output Voltage vs. Ambient Temperature VCC=12V, UL=-50mA, MEAS: VUL, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=0V, VERR=3.5V, OSC=1V, CT=ILIMIT=0V VCC=24V, UL=-50mA, MEAS: VUL, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=0V, VERR=3.5V, OSC=1V, CT=ILIMIT=0V 13 Low Side Output Voltage : VOHL2 [V] 13 Low Side Output Voltage1 : VOHL1 [V] H1+=1V, H1-=3V, MEAS:IH1+, VCC=24V, H3+=3V, H2+=1V, H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 12 11 10 9 8 7 6 5 12 11 10 9 8 7 6 5 -50 Ver.2013-08-07 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] - 25 - NJW4305A ■ 特性例 < LOW SIDE OUTPUT BLOCK > Low Side Output L Voltage vs. Ambient Temperature < LOW SIDE OUTPUT BLOCK > Low Side Clamp Voltage vs. Ambient Temperature VCC=24V, H1+=1V, H2+=H3+=3V, UL=150mA, MEAS:VUL, H1-=H2-=H3-=2V, FR=0V, VERR=5V, OSC=1V, CT=ILIMIT=0V VCC=36V, UL=-0.1mA, MEAS:VUL, IH1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=0V, VERR=3.5V, OSC=1V, CT=ILIMIT=0V 13 Low Side Clamp Voltage : VOCLL [V] Low Side Output L Voltage : VOLL [V] 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 11 10 9 8 7 6 5 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] < FG OUTPUT BLOCK > Output Voltage vs. Ambient Temperature < FG OUTPUT BLOCK > Leak Current vs. Ambient Temperature FG=10mA, VCC=24V, H1+=H2+=H3+=3V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V H1+=1V, FG=5V, VCC=24V, H2+=H3+=3V, UL=150mA, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 0.60 0.6 0.50 0.5 Leak Current : IOLEAKFG [µA] Output Voltage : VOFG [V] 12 0.40 0.30 0.20 0.10 0.4 0.3 0.2 0.1 0.00 0.0 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] < OVER CURRENT DETECT BLOCK > Detect Voltage vs. Ambient Temperature < OVER CURRENT DETECT BLOCK > Input Bias Current vs. Ambient Temperature VCC=24V, H1+=H2+=H3+=3V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=0V, VERR=5V, OSC=1V VCC=24V, H1+=H2+=H3+=3V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 2.0 0.31 Input Bias Current : IBLIM [µA] Detect Voltage : VDETLIM [V] 1.8 0.30 0.29 0.28 0.27 0.26 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.25 0.0 -50 - 26 - -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] Ver.2013-08-07 NJW4305A ■ 特性例 < OSCILLATOR BLOCK > Saw Wave Peak Voltage vs. Ambient Temperature VERR=0V, VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, OSC=1V VCC =24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V 3.30 Saw Wave Peak Voltage : VPOSC [V] Input Bias Current : IBVERR [µA] 2.0 < ERROR AMP BLOCK > Input Bias Current vs. Ambient Temperature 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 3.25 3.20 3.15 3.10 3.05 3.00 2.95 2.90 2.85 2.80 2.75 0.0 2.70 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 1.05 1.00 0.95 0.90 0.85 110 100 0.80 90 80 70 60 50 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 50 Oscillation Frequency : fOSC [kHz] 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] Cosc=1000pF, VCC =24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V VCC =24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=5V->2.5V 2.0 -25 < OSCILLATOR BLOCK > Oscillation Frequency vs. Ambient Temperature < OSCILLATOR BLOCK > OSC Discharge Current vs. Ambient Temperature OSC Discharge Current : IDCHGOSC [mA] VCC =24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=0V->2.5V 120 1.20 OSC Charge Current : ICHGOSC [µA] Saw Wave Bottom Voltage : VBOSC [V] VCC =24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, FR=CT=ILIMIT=0V, VERR=5V 1.10 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] < OSCILLATOR BLOCK > OSC Charge Current vs. Ambient Temperature < OSCILLATOR BLOCK > Saw Wave Bottom Voltage vs. Ambient Temperature 1.15 -25 45 40 35 30 25 20 15 0.6 10 -50 Ver.2013-08-07 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] - 27 - NJW4305A < CONTROL INPUT BLOCK > H Level Input Current vs. Ambient Temperature < CONTROL INPUT BLOCK > L Level Input Current vs. Ambient Temperature FR=5V, VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V FR=0V, VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 100 0.6 90 0.5 L Level Input Current : ILIN [µA] H Level Input Current : IHIN [µA] ■ 特性例 80 70 60 50 40 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 30 -0.2 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] < CONTROL INPUT BLOCK > Pull Down Resistance vs. Ambient Temperature Pull Down Resistance : RIN [kΩ] 150 FR=5V, VCC=24V, H1+=H3+=3V, H2+=1V, H1-=H2-=H3-=2V, CT=ILIMIT=0V, VERR=5V, OSC=1V 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 -50 - 28 - -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature : Ta [ºC] Ver.2013-08-07 NJW4305A ＜注意事項＞ このデータブックの掲載内容の正確さには 万全を期しておりますが、掲載内容について 何らかの法的な保証を行うものではありませ ん。とくに応用回路については、製品の代表 的な応用例を説明するためのものです。また、 工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴 うものではなく、第三者の権利を侵害しない ことを保証するものでもありません。 Ver.2013-08-07 - 29 -