AP1013DEN

[AP1013DEN]
AP1013DEN
18V 1ch H-Bridge Motor Driver IC
1.
概
要
AP1013DEN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 (3mm×3mm)
014012798-J-00
2014/11
-1-
[AP1013DEN]
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 ................................................................................................................................................... 7
8. 推奨動作条件 ................................................................................................................................................... 8
9. 電気的特性 ....................................................................................................................................................... 8
10. 動作説明 ......................................................................................................................................................... 10
10.1.
制御論理 ......................................................................................................................................... 10
10.2.
モータドライバ部の基本構成 ..................................................................................................... 10
10.3.
各種保護回路 ................................................................................................................................. 11
11. 外部接続回路例 ............................................................................................................................................. 12
■ 外部接続回路例 ......................................................................................................................................... 12
■ 部品リスト ................................................................................................................................................. 12
12. パッケージ ..................................................................................................................................................... 13
■ 外形寸法図 ................................................................................................................................................. 13
■ 参考フットパターン ................................................................................................................................. 13
■ マーキング ................................................................................................................................................. 14
13. 改訂履歴 ......................................................................................................................................................... 15
重要な注意事項 ..................................................................................................................................................... 16
1.
2.
3.
4.
5.
6.
014012798-J-00
2014/11
-2-
[AP1013DEN]
4.
VIO
ブロック図
VC
VG
TSD
UVLO
VREF
OSC
INA
INB
Charge
Pump
CH
CL
VM
VC
VG
VC
Control
Logic
Pre
Driver
H Bridge
OUTA
OUTB
PGND/Exposed Pad
SEL
PSAVEB
DGND
Figure 1. Block Diagram
5.
AP1013DEN
-30~85°C
オーダリングガイド
16-pin QFN
014012798-J-00
2014/11
-3-
[AP1013DEN]
ピン配置と機能説明
6.
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
PSAVEB
DGND
VG
CH
SEL
16
INB
15
(Top View)
INA
注) EP(Exposed Pad)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
1
PSAVEB
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
SEL
I
セレクト信号入力
EP
PGND
P
パワーグランド
Note 1. I(入力端子)、O(出力端子)、P(パワー端子)
014012798-J-00
Note
100kΩプルダウン
100kΩプルアップ
Exposed Pad
2014/11
-4-
[AP1013DEN]
■ 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
PSAVEB
ロジック入力
等価回路
2kΩ
(プルダウン抵抗内蔵)
16
SEL
100k
Ω
VIO
ロジック入力
(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
2kΩ
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
014012798-J-00
2014/11
-5-
[AP1013DEN]
端子番号
端子名称
端子機能説明
5
CL
チャージポンプ容量接続
等価回路
VC
端子
CL
PGND
2
DGND
制御グランド
EP
PGND
パワーグランド
DGND
014012798-J-00
PGND
2014/11
-6-
[AP1013DEN]
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
(PSAVEB, SEL, INA, INB, CL)
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、θJA=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
014012798-J-00
2014/11
-7-
[AP1013DEN]
8.
Parameter
推奨動作条件
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
チャージポンプ
チャージポンプ出力電圧
チャージポンプ出力立ち上り
時間
低電圧検出回路
VC低電圧検出
TSD
異常発熱検出温度(Note 7)
温度ヒステリシス(Note 7)
消費電流
ノーパワー時VM消費電流
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
VG
VG=VC+VM
18.0
18.2
18.3
V
tVG
VG=VC+VM-0.3V
0.1
0.36
3
ms
VCDETLV
1.9
2.2
2.5
V
TDET
150
20
175
30
200
40
℃
℃
-
-
1
uA
-
16
50
uA
-
150
400
uA
-
0.5
1
0.8
uA
mA
TDETHYS
IVMNOPOW
スタンバイ時VM消費電流
IVMSTBY
スタンバイ時VC消費電流
IVCSTBY
パワーセーブ時VC消費電流
PWM動作時VC消費電流
モータドライバ
ドライバオン抵抗
(ハイサイドorローサイド)
ドライバオン抵抗
(ハイサイドorローサイド)
(Note 7)
ドライバオン抵抗
(ハイサイドorローサイド)
(Note 7)
内部逆ダイオード順方向電圧
H-Bridge出力遅延時間
(“L”→”L”) (Note 8)
H-Bridge出力遅延時間
(“H”→”H”) (Note 8)
H-Bridge出力遅延時間
(Hi-Z→“H”)
H-Bridge出力遅延時間
(“H”→Hi-Z)
IVMPSAVE
IVCPWM
VC=0V
PSAVEB=”H”,SEL=”H”
無負荷時
PSAVEB=”H”,SEL=”H”
無負荷時
PSAVEB=”L”,SEL=”H”
fpwm=200kHz
RON1
VC=3.3V, Iload=100mA
Ta=25℃
-
0.19
0.27
Ω
RON2
設計保証
VC=3.3V, Iload=1.0A
Ta=25℃(Tj=50℃相当)
-
0.21
0.29
Ω
-
0.25
0.35
Ω
-
0.8
1.2
V
-
0.10
0.5
us
-
0.35
1.0
us
-
0.15
0.5
us
-
0.15
1.0
us
RON3
設計保証
VFMD
VC=3.3V, Iload=1.0A
Ta=85℃
(Tj=115℃相当)
IF=100mA
tPDLHB
tPDHHB
tPDZHHB
SEL = “L”
tr=tf=10ns
tPDHZHB
014012798-J-00
2014/11
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[AP1013DEN]
Parameter
H-Bridge出力遅延時間
(“H”→ “L”)
H-Bridge出力遅延時間
(“L”→ “H”)
H-Bridge出力パルス幅
制御ロジック
入力”H”レベル電圧
(INA, INB, SEL, PSAVEB)
入力”L”レベル電圧
(INA, INB, SEL, PSAVEB)
入力”H”レベル電流
(INA, INB,SEL)
入力”L”レベル電流
(INA, INB, PSAVEB)
入力端子プルアップ抵抗値
(SEL)
入力端子プルダウン抵抗値
(PSAVEB)
Symbol
Condition
min
typ
max
Unit
-
-
1.0
us
-
-
1.0
us
0.6
0.9
-
us
0.7×VIO
-
-
V
-
-
0.3×VIO
V
-
-
1
uA
IIL
-1
-
-
uA
RPU
50
100
200
kΩ
RPD
50
100
200
kΩ
1.1
-
-
V
-
-
0.3
V
tPDHLHB
SEL = “H”
tr=tf=10ns
tPDLHHB
tPWOHB
PWL=1.0us, tr=tf=10ns
VIH
VIO=1.6V~5.5V
VIL
IIH
VIO=1.6V~5.5V
VIO入力”H”レベル電圧
(VIO)
VIOH
VIO入力”L”レベル電圧
(VIO)
VIOL
VC=3.3V, VM=15V,
INA=”H”, INB=”L”
VIO: 0V => 1.1V
VC=3.3V, VM=15V,
INA=”H”, INB=”L”,
VIO: 3.3V => 0.3V
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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[AP1013DEN]
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
PSAVEB
SEL
動作
INA
INB
OUTA
OUTB
H
L
L
Hi-Z
Hi-Z
L
スタンバイ(空転)
H
L
L
H
L
H
逆転
H
L
H
L
H
L
正転
H
L
H
H
L
L
ブレーキ(停止)
L
X
L
L
H
H
ブレーキ(停止)
H
H
H
L
H
L
正転
H
H
H
H
L
H
逆転
L
X
X
X
Hi-Z
Hi-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 OUTA/OUTBはHi-Z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
SEL
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VIOで動作します。VIO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。
014012798-J-00
2014/11
- 10 -
[AP1013DEN]
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
014012798-J-00
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- 11 -
[AP1013DEN]
11. 外部接続回路例
■ 外部接続回路例
VIO
MCU
OUTB
INA
INB
SEL
13
14
15
16
PSAVEB
12
1
VM
11
2
DGND
VM
10
3
CVG
VG
CH
OUTB
4
9
EP (PGND)
VM
CVM
MOTOR
VM
OUTA
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
CVM
1.0
uF
(Note 11)
デカップリング容量
CVC
0.1
1.0
uF
(Note 11)
制御電源接続バイパス容量
ロジック入力端子用
CVIO
0.1
1.0
uF
(Note 11)
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。
014012798-J-00
2014/11
- 12 -
[AP1013DEN]
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
014012798-J-00
2014/11
- 13 -
[AP1013DEN]
■ マーキング
1013D
(2)
YWWX
(3)
(1)
(4)
(5)
(1)
(2)
(3)
(4)
1pin Indication
Market No.
Year code (last 1 digit)
Week code
(5)
Management code
014012798-J-00
2014/11
- 14 -
[AP1013DEN]
13. 改訂履歴
Date(YY/MM/DD)
14/11/27
Revision
00
Page
-
Contents
初版
014012798-J-00
2014/11
- 15 -
[AP1013DEN]
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。
1. 本書に記載された情報は、本製品の動作例、応用例を説明するものであり、その使用に際し
て弊社および第三者の知的財産権その他の権利に対する保証または実施権の許諾を行うもの
ではありません。お客様の機器設計において当該情報を使用される場合は、お客様の責任にお
いて行って頂くとともに、当該情報の使用に起因してお客様または第三者に生じた損害に対
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2. 本製品は、医療機器、航空宇宙用機器、輸送機器、交通信号機器、燃焼機器、原子力制御用
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
合があります。本製品をご使用頂く場合は、本製品の誤作動や故障により、生命、身体、財産
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
必要な安全設計を行うことをお願いします。
4. 本製品および本書記載の技術情報を、大量破壊兵器の開発等の目的、軍事利用の目的、ある
いはその他軍事用途の目的で使用しないでください。本製品および本書記載の技術情報を輸出ま
たは非居住者に提供する場合は、「外国為替及び外国貿易法」その他の適用ある輸出関連法
令を遵守し、必要な手続を行ってください。本製品および本書記載の技術情報を国内外の法
令および規則により製造、使用、販売を禁止されている機器・システムに使用しないでくだ
さい。
5. 本製品の環境適合性等の詳細につきましては、製品個別に必ず弊社営業担当までお問合せく
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。
014012798-J-00
2014/11
- 16 -
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