AP1013CEN

[AP1013CEN]
AP1013CEN
18V 1ch H-Bridge Motor Driver IC
1. 概
要
AP1013CENは、動作電圧18Vに対応した1ch H-Bridgeモータドライバで、正転・逆転・ブレーキ・スタ
ンバイの4つの駆動モードを有します。出力段ではN-ch LDMOSFETをハイサイド及びローサイドに配置
し、小型パッケージ適用を実現しました。また低電圧検出回路、過熱保護回路を備え、各種小型モータ
の駆動に最適です。
2. 特













長
制御電源電圧(VC)
ロジック端子用電源電圧
広範囲なモータドライバ動作電圧
2.7V から 5.5V
1.62V から VC
2V から 18V
（N-ch MOSFET ハイサイド&ローサイド構成）
最大出力電流 (DC)
1.3A
最大出力電流 (ピーク)
2.2A (Ta=25℃, 200ms 毎に 10ms 以内)
最大出力電流 (ピーク)
3.3A (Ta=25℃, 200ms 毎に 5ms 以内)
最大出力電流 (ピーク)
5.0A (Ta=25℃, 200ms 毎に 2ms 以内)
H-Bridge オン抵抗
RON(TOP+BOT)=0.38Ω @25℃
パワーセーブモード
消費電流 1uA 以下(Ta=25℃)
低電圧検出回路内蔵
VC=2.2V 以下で検出
サーマルシャットダウン回路内蔵(Tj) 175℃
接合温度
150℃
パッケージ
16-pin QFN パッケージ (3mm×3mm)
014011278-J-01
2014/12
-1-
[AP1013CEN]
3. 目
次
概 要 ............................................................................................................................................................... 1
特 長 ............................................................................................................................................................... 1
目 次 ............................................................................................................................................................... 2
ブロック図 ....................................................................................................................................................... 3
オーダリングガイド ....................................................................................................................................... 3
ピン配置と機能説明 ....................................................................................................................................... 4
■ ピン配置 ..................................................................................................................................................... 4
■ 機能説明 ..................................................................................................................................................... 4
■ 等価回路説明 ............................................................................................................................................. 5
7. 絶対最大定格 ................................................................................................................................................... 6
8. 推奨動作条件 ................................................................................................................................................... 7
9. 電気的特性 ....................................................................................................................................................... 7
10. 動作説明 ........................................................................................................................................................... 9
10.1 制御論理 ............................................................................................................................................... 9
10.2 モータドライバ部の基本構成 ........................................................................................................... 9
10.3 各種保護回路 ..................................................................................................................................... 10
11. 外部接続回路例 ............................................................................................................................................. 11
■ 外部接続回路例 ....................................................................................................................................... 11
■ 部品リスト ............................................................................................................................................... 11
12. パッケージ ..................................................................................................................................................... 12
■ 外形寸法図 ............................................................................................................................................... 12
■ 参考フットパターン ............................................................................................................................... 12
■ マーキング ............................................................................................................................................... 13
13. 改訂履歴 ......................................................................................................................................................... 14
重要な注意事項 ..................................................................................................................................................... 15
1.
2.
3.
4.
5.
6.
014011278-J-01
2014/12
-2-
[AP1013CEN]
4. ブロック図
VIO
VC
VG
TSD
UVLO
VREF
OSC
INA
INB
Charge
Pump
VC
VG
VC
Control
Logic
Pre
Driver
CH
CL
VM
H-Bridge
OUTA
OUTB
PGND/ Exposed Pad
EN
PSAVE
DGND
Figure 1. Block Diagram
5. オーダリングガイド
AP1013CEN
-30～85°C
16-pin QFN
014011278-J-01
2014/12
-3-
[AP1013CEN]
6. ピン配置と機能説明
8
OUTA
7
OUTA
9
VIO
6
VM
10
VC
5
OUTB
11
13
12
VM
OUTB
■ ピン配置
CL
14
EP
1
2
3
4
PSAVE
DGND
VG
CH
EN
16
INB
15
(Top View)
INA
注) EP(ExposedPad)はPGND端子です。
必ず基板に半田実装してください。
■ 機能説明
No
Pin Name
I/O
Description
Note
1
PSAVE
I
パワーセーブ入力
2
DGND
P
制御グランド
3
VG
O
安定化容量接続端子
4
CH
O
チャージポンプ容量接続端子
5
CL
O
チャージポンプ容量接続端子
6
VC
P
制御電源
7
VIO
P
ロジック端子用電源
8,9
OUTA
O
モータドライバ出力
10,11
VM
P
モータドライバ電源
12,13
OUTB
O
モータドライバ出力
14
INA
I
モータドライバ駆動信号入力
15
INB
I
モータドライバ駆動信号入力
16
EN
I
イネーブル信号入力
100kΩプルアップ
EP
PGND
P
パワーグランド
Exposed Pad
100kΩプルアップ
Note 1. I(入力端子)、O(出力端子)、P(パワー端子)
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[AP1013CEN]
■ 等価回路説明
端子番号
端子名称
端子機能説明
6
VC
制御電源
7
VIO
ロジック端子用電源
10,11
VM
モータドライバ電源
1
PSAVE
ロジック入力
16
EN
（プルアップ抵抗内蔵）
14
INA
モータドライバ駆動信号
15
INB
入力
8,9
OUTA
モータドライバ出力
12,13
OUTB
等価回路
VIO
100k
Ω
2kΩ
2kΩ
2kΩ
2kΩ
VM
OUTA
OUTB
PGND
3
VG
安定化容量接続端子
4
CH
チャージポンプ容量接続
VG
端子
CH
VM
5
CL
VC
チャージポンプ容量接続
端子
CL
PGND
2
DGND
制御グランド
EP
PGND
パワーグランド
DGND
014011278-J-01
PGND
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[AP1013CEN]
7. 絶対最大定格
Symbol
min
max
Unit
制御電源電圧
VC
-0.5
6
V
ロジック端子用電源電圧
VIO
-0.5
6
V
モータドライバ電源電圧
VC, VIOレベル端子電圧
(PSAVE, EN, INA, INB)
VMレベル端子電圧
(OUTA, OUTB)
VG, CH端子電圧
VM
-0.5
19
V
Vterminal1
-0.5
5.5
V
Vterminal2
-0.5
19
V
Vterminal3
-0.5
25
V
IloaddcMD
-
1.3
A
Parameter
モータドライバ最大出力負荷
モータドライバ
最大出力ピーク電流
許容損失
IloadpeakMD
OUTA,OUTB端子
-
2083
mW
OUTA, OUTB端子
200ms間に10ms以内
200ms間に5ms以内
200ms間に2ms以内
(Note 4) Ta=25℃
-
1083
mW
(Note 4) Ta=85℃
-
PD
Note
2.2
3.3
5.0
A
動作周囲温度
Ta
-30
85
℃
接合温度
Tj
-
150
℃
Tstg
-65
150
ストレージ温度
℃
Note 2. 電圧はすべてVSS（DGND/PGNDの電圧）に対する値です。
Note 3. 絶対最大定格を越えて使用した場合、デバイスを破壊する場合があります。また、通常の動作
は保証されません。
Note 4. 2層基板使用時、RθJ=60℃/Wから算出。EP端子はグランド接続。
Note 5. ロジック端子用電源VIOが投入されるまで入力端子は動作せず”L”固定として処理されます。
Note 6. VM, VC, VIOの電源投入順に制約はありません。
Figure 2. Power Dissipation
014011278-J-01
2014/12
-6-
[AP1013CEN]
8. 推奨動作条件
Parameter
Symbol
min
typ
max
Unit
制御電源電圧
VC
2.7
3.3
5.5
V
ロジック端子用電源電圧
VIO
1.62
1.8/3.3
VC
V
モータドライバ電源電圧
VM
2.0
-
18
V
入力周波数範囲 (50%duty)
Fin
-
-
200
kHz
Parameter
9. 電気的特性
(特に指定の無い限り Ta = 25℃, VM=15V, VC = 3.3V, VIO = 3.3V)
Symbol
Condition
min
typ
max
Unit
チャージポンプ
チャージポンプ出力電圧
VG
VG=VC+VM
18.0
18.2
18.3
V
チャージポンプ出力立ち上り時間
tVG
VG=VC+VM-0.3V
0.1
0.36
3
ms
VCDETLV
1.9
2.2
2.5
V
異常発熱検出温度(Note 7)
TDET
150
175
200
℃
温度ヒステリシス(Note 7)
TDETHYS
20
30
40
℃
-
-
1
uA
VDET1
VC低電圧検出
TSD
消費電流
ノーパワー時VM消費電流
IVMNOPOW VC=0V
スタンバイ時VM消費電流
IVMSTBY
PSAVE=”L”, EN=”H”
INA=”L”, INB=”L”
-
16
50
uA
スタンバイ時VC消費電流
IVCSTBY
PSAVE=”L”, EN=”H”
INA=”L”, INB=”L”
-
150
400
uA
パワーセーブ時VC消費電流
IVMPSAVE PSAVE=”H”, EN=”H”
-
-
1
uA
PWM動作時VC消費電流
IVCPWM
INA=200kHz, INB=”H”
-
0.5
0.8
mA
RON1
VC=3.3V, Iload=100mA
-
0.19
0.27
Ω
-
0.21
0.29
Ω
(ハイサイドorローサイド) (Note 7) 設計保証 Ta=85℃(Tj=115℃相当)
-
0.25
0.35
Ω
内部逆ダイオード順方向電圧
VFMD
IF=100mA
-
0.8
1.2
V
H-Bridge出力遅延時間(“L”→”L”)
(Note 8)
tPDLHB
tr=tf=10ns
-
0.10
0.5
us
モータドライバ
ドライバオン抵抗
Ta=25℃
(ハイサイドorローサイド)
ドライバオン抵抗
RON2
VC=3.3V, Iload=1.0A
(ハイサイドorローサイド) (Note 7) 設計保証 Ta=25℃(Tj=50℃相当)
ドライバオン抵抗
RON3
VC=3.3V, Iload=1.0A
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-7-
[AP1013CEN]
H-Bridge出力遅延時間(“H”→”H”)
(Note 8)
tPDHHB
tr=tf=10ns
H-Bridge出力遅延時間(Hi-Z→”H”)
tPDZHHB
H-Bridge出力遅延時間(“H”→Hi-Z)
H-Bridge出力パルス幅
-
0.35
1.0
us
tr=tf=10ns
-
0.15
0.5
us
tPDHZHB
tr=tf=10ns
-
0.15
1.0
us
tPWOHB
PWL=1.0us, tr=tf=10ns
0.6
0.9
-
us
0.7×
VIO
-
-
V
-
-
0.3×
VIO
V
-
-
1
uA
-1
-
-
uA
50
100
200
kΩ
VC=3.3V, VM=15V,
INA=”H”, INB=”L”,
EN=”H”
VIO: 0V => 1.1V
1.1
-
-
V
VC=3.3V, VM=15V,
INA=”H”, INB=”L”,
EN=”H”
VIO: 3.3V => 0.3V
-
-
0.3
V
制御ロジック
入力”H”レベル電圧
(INA, INB, EN, PSAVE)
VIH
入力”L”レベル電圧
(INA, INB, EN, PSAVE)
VIL
入力”H”レベル電流
(INA, INB, EN, PSAVE)
IIH
入力”L”レベル電流
(INA, INB)
IIL
入力端子プルアップ抵抗値
(EN, PSAVE)
RPU
VIO入力”H”レベル電圧
(VIO)
VIOH
VIO入力”L”レベル電圧
(VIO)
VIOL
VIO=1.6V~5.5V
VIO=1.6V~5.5V
Note 7. 量産時測定しません。
Note 8. Figure 3参照
tPWI
50%
INB
―――
(INA=INB
tPDH
)
tPDL
tPWO
90%
OUTA
OUTB
50%
10%
Figure 3. 出力伝播遅延時間タイムチャート(CL=100pF,RL=1kΩ)
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[AP1013CEN]
10. 動作説明
10.1 制御論理
各モードでの入出力の関係は以下のとおりです。
Table 1. 各モードにおける入出力関係
入力
出力
PSAVE
EN
動作
INA
INB
OUTA
OUTB
L
H
L
L
Z
Z
スタンバイ（空転）
L
H
L
H
L
H
逆転
L
H
H
L
H
L
正転
L
H
H
H
L
L
ブレーキ（停止）
L
L
X
X
L
L
停止（OSC、チャージポンプ動作）
H
X
X
X
Z
Z
パワーセーブ(Note 9)
Note 9. TSD/UVLO/VREF/OSC/チャージポンプを停止。
Note 10. VIOが印加されていない状態では入力端子は”L”固定として処理されPSAVE=”L”, EN=”L”と同
じ状態となりOUTA/OUTBは”L”となります。
10.2 モータドライバ部の基本構成
本製品は、出力段にN-ch LDMOSFETをハイサイドとローサイドの両側に配置し小型パッケージの適用
を可能としています。ハイサイドMOSFETはVGで駆動します。VG=VM+VC はチャージポンプで生成
しています。チャージポンプ立ち上げ時は0.36ms(typ)でVGが目標値に達します。ローサイドMOSFET
はVCにより駆動されます。
VG
Logic
Charge
Pump
CH
CL
Enable
Control
VM
VG
EN
INA
INB
OUTA
VC
VG
Pre
Driver
VC
OUTB
PGND
Figure 4. モータドライバ部等価回路
OSCブロックは、チャージポンプに駆動パルスを供給します。入力インターフェース用ロジック部はロ
ジック端子用電源V I Oで動作します。V I Oが投入されるまでは入力インターフェースは動作せず、”L”
固定として処理されます。
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-9-
[AP1013CEN]
10.3 各種保護回路
貫通電流防止回路、サーマルシャットダウン回路、低電圧検出回路を有します。

貫通電流防止回路
ハイサイド、ローサイドのMOSFETが同時にONしないように、貫通電流防止回路を内蔵しています。デ
ッドタイム期間はハイサイド、ローサイドともにMOSFETがオフします。デッドタイムは電気的特性の
H-Bridge出力遅延時間に含まれます。Figure 5に、イメージ図を示します。
VM
Vfh
(a)
OUTA/B
Motor
(b)
Vfl
PGND
INA/B
Dead Time
Dead Time
H-side MOSFET
ON
OFF
ON
ON
OFF
ON
L-side MOSFET
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OUTA/B
Vfh
VM
Vfl
PGND
(a)外部負荷から本 IC へ電流が流れている場合
VM
PGND
(b)本 IC から外部負荷へ電流が流れている場合
Figure 5. 負荷電流の向きによる出力電圧波形の違い
・サーマルシャットダウン
異常な高温度が検出されると直ちにOUTAおよびOUTB出力をHi-Zにすることで自己発熱による破壊を
防ぎます。温度が下側検出閾値以下になり次第駆動可能になります。
異常温度検出⇒
OUTA/OUTBはHi-Z
温度低下待ち
（ヒステリシス：30℃typ）
モータードライバ動作復帰
OUTA/OUTBはINA/INBに従う
Figure 6. 異常発熱検出時の動作および復帰動作
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- 10 -
[AP1013CEN]
11. 外部接続回路例
■ 外部接続回路例
VIO
MCU
OUTB
INA
INB
EN
13
14
15
16
PSAVE
12
1
11
2
DGND
VM
10
3
CVG
VG
CH
4
9
EP
(PGND)
OUT
B
VM
VM
CVM
MOTOR
VM
OUT
A
8
7
6
5
VIO
VC
CL
VIO
VC
OUTA
CHL
CVIO
CVC
Figure 7. Recommended External Circuit
■ 部品リスト
Table 2. Parts List
Parameter
Symbol
min
typ
max
Unit
Condition
モータドライバ電源接続
デカップリング容量
CVM
1.0
-
-
uF
アプリケーションボードで適宜
対応して下さい。
制御電源接続バイパス容量
CVC
0.1
1.0
-
uF
アプリケーションボードで適宜
対応して下さい。
ロジック入力端子用
アプリケーションボードで適宜
CVIO
0.1
1.0
uF
対応して下さい。
電源接続バイパス容量
CVG
0.047
0.1
0.22
uF
チャージポンプ容量１
CHL
0.047
0.1
0.22
uF
チャージポンプ容量２
Note 11. CVM, CVC, CVIOの接続容量は各アプリケーションボードでの負荷電流プロファイル、負荷容
量、配線抵抗などに応じて適宜調整して下さい。
014011278-J-01
2014/12
- 11 -
[AP1013CEN]
12. パッケージ
■ 外形寸法図
・16-pin QFN (mm)
3.00±0.05
3.00±0.05
0.58＋0.02
－0.03
(Top View)
(Side View)
1pin
. 10
C0
0.30
1.60
0.25
2.00
注) EP-PADはPGND端子です。
必ず基板に半田実装してください。
0.10
0.25
0.50
0.50
0.45
Φ0.50
(Bottom View)
■ 参考フットパターン
注) EP-PADのフットパターンは
スチームビアを囲まないように
レイアウトしてください。
また、放熱性向上のためサーマルビアを
4ホール以上配置することを推奨します。
1pin
014011278-J-01
2014/12
- 12 -
[AP1013CEN]
■ マーキング
1013C
(2)
YWWX
(3)
(1)
(4)
(5)
(1)
(2)
(3)
(4)
1pin Indication
Market No.
Year code (last 1 digit)
Week code
(5)
Management code
014011278-J-01
2014/12
- 13 -
[AP1013CEN]
13. 改訂履歴
Date
(YY/MM/DD)
14/10/30
14/12/03
Revision
Page
Contents
00
01
P10
初版
10.3 各種保護回路 一部説明とFigure5修正
014011278-J-01
2014/12
- 14 -
[AP1013CEN]
重要な注意事項
0. 本書に記載された弊社製品（以下、「本製品」といいます。）、および、本製品の仕様につ
きましては、本製品改善のために予告なく変更することがあります。従いまして、ご使用を
検討の際には、本書に掲載した情報が最新のものであることを弊社営業担当、あるいは弊社
特約店営業担当にご確認ください。
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機器、各種安全装置など、その装置・機器の故障や動作不良が、直接または間接を問わず、
生命、身体、財産等へ重大な損害を及ぼすことが通常予想されるような極めて高い信頼性を
要求される用途に使用されることを意図しておらず、保証もされていません。そのため、別
途弊社より書面で許諾された場合を除き、これらの用途に本製品を使用しないでください。
万が一、これらの用途に本製品を使用された場合、弊社は、当該使用から生ずる損害等の責
任を一切負うものではありません。
3. 弊社は品質、信頼性の向上に努めておりますが、電子製品は一般に誤作動または故障する場
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等が侵害されることのないよう、お客様の責任において、本製品を搭載されるお客様の製品に
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さい。
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ださい。本製品のご使用に際しては、特定の物質の含有・使用を規制するRoHS指令等、適用
される環境関連法令を十分調査のうえ、かかる法令に適合するようにご使用ください。お客
様がかかる法令を遵守しないことにより生じた損害に関して、弊社は一切の責任を負いかね
ます。
6. お客様の転売等によりこの注意事項に反して本製品が使用され、その使用から損害等が生じ
た場合はお客様にて当該損害をご負担または補償して頂きますのでご了承ください。
7. 本書の全部または一部を、弊社の事前の書面による承諾なしに、転載または複製することを
禁じます。
014011278-J-01
2014/12
- 15 -