AP1023AEN

[AP1023AEN]
AP1023
定電圧制御 2ch H-BridgeモータードライバーIC
1. 概 要
AP1023はモーター動作電圧1.6V~6.5Vまで対応した2ch H-Bridgeモータードライバーで、DCモーター2
個またはステッピングモーター1個を駆動できます。電池駆動アプリケーションに最適で、PWM定電圧
制御方式により電池の長寿命化を実現します。パッケージは小型で放熱性の高い4mm×4mmの24ピン
QFNを採用しており、実装基板面積の削減に貢献します。
2.
特
長

PWM 定電圧制御方式

モーター動作電圧
1.6V~6.5V

制御電源電圧
2.7V~5.5V

最大出力電流
1.45A(Ta=25℃, 2ch同時)

オン抵抗(High+Lowサイド)
0.54Ω (Ta=25°C)

チャージポンプ回路内蔵

低電圧検出機能内蔵(UVLO)

過熱保護機能内蔵(TSD)

動作温度範囲
-30°C~85°C

パッケージ
24ピンQFN (4mm×4mm、放熱パッド付き)
016000616-J00
2016/03
-1-
[AP1023AEN]
3.
目
次
概 要 ............................................................................................................................................................... 1
特 長 ............................................................................................................................................................... 1
目 次 ............................................................................................................................................................... 2
ブロック図と機能説明 ................................................................................................................................... 3
■ブロック図 ....................................................................................................................................................... 3
■機能説明 ........................................................................................................................................................... 3
5. オーダリングガイド ....................................................................................................................................... 4
6. ピン配置と機能説明 ....................................................................................................................................... 4
■ピン配置 ........................................................................................................................................................... 4
■機能説明 ........................................................................................................................................................... 4
7. 絶対最大定格 ................................................................................................................................................... 5
8. 推奨動作条件 ................................................................................................................................................... 6
9. 電気的特性 ....................................................................................................................................................... 7
10.
動作説明 ....................................................................................................................................................... 9
10.1 動作概要 ................................................................................................................................................... 9
10.2 モータードライバー部の基本構成 ..................................................................................................... 10
10.3 保護機能説明 ......................................................................................................................................... 11
11.
外部接続回路例 ......................................................................................................................................... 12
■外部接続回路例 ............................................................................................................................................. 12
12.
パッケージ ................................................................................................................................................. 13
■外形寸法図 ..................................................................................................................................................... 13
■推奨ランド ..................................................................................................................................................... 13
■マーキング ..................................................................................................................................................... 13
13.
改訂履歴 ..................................................................................................................................................... 14
重要な注意事項 ................................................................................................................................................. 15
1.
2.
3.
4.
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[AP1023AEN]
ブロック図と機能説明
4.
■ブロック図
CL
CH
VG
VM
VC
Charge Pump
VREF
VREF
LDMOS
OUT1A
H-Bridge
1
OUT1B
Saw-Tooth
OSC
VSET
PGND
UVLO
TSD
H-Bridge
Control
Circuit
IN1
IN2
IN3
IN4
EN
LDMOS
OUT2A
H-Bridge
2
OUT2B
Control
Circuit
M1
M0
EP
Figure 1. Block Diagram
■機能説明
No
1
2
3
4
5
6
7
8
Block Name
Charge Pump
VREF
Function
ハイサイドのゲート駆動電圧を生成します。
基準電圧を出力します。PWM定電圧設定端子VSETに使用します。
入力信号、VSET設定電圧、VM電圧に応じてPWM制御信号を生成しH-Bridge
Saw-Tooth OSC
Control Circuitに提供します。
制御電源電圧(VC)をモニタリングし、規定の電圧値より低い場合はH-Bridge
UVLO
ドライバーの出力をハイインピーダンスにします。
CHIP内温度が規定の温度よりも高くなると、H-Bridgeドライバーの出力をハイイ
TSD
ンピーダンスにします。
入力端子からの信号に応じて各ブロックを制御します。
Control Circuit
また、UVLO、TSDが動作する異常時には各ブロックを停止します。
H-Bridge Control 制御ブロックからの情報、PWM制御設定(M0, M1)、PWM定電圧(VSET)により
Circuit
H-Bridgeを駆動する信号を発生します。
ハイサイド(TOP)、ローサイド(BOT)ともにN-ch MOSFETでH-Bridgeが構成され
LDMOS
H-Bridge1, 2
ます。
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[AP1023AEN]
オーダリングガイド
5.
AP1023AEN
-30°C~85°C
24-pin QFN
ピン配置と機能説明
6.
OUT2B
OUT2B
M1
M0
EN
GND
18
17
16
15
14
13
■ピン配置
OUT2A
19
12
VSET
OUT2A
20
11
VREF
VM
21
10
IN4
VM
22
9
IN3
OUT1A
23
8
IN2
7
IN1
Exposed pad
1
2
3
4
5
6
OUT1B
VG
CH
CL
VC
24
OUT1B
OUT1A
(Top View)
Exposed PADはGNDに接続してください。
■機能説明
I/O
端子番号
端子名称
機能
1,2
OUT1B
O モータードライバー出力
3
VG
I/O 安定化容量接続端子
4
CH
I/O 安定化容量接続端子
5
CL
I/O 安定化容量接続端子
6
VC
P
制御電源
7
IN1
I
制御信号入力
8
IN2
I
制御信号入力
9
IN3
I
制御信号入力
10
IN4
I
制御信号入力
11
VREF
O VREF出力端子
12
VSET
I
定電圧アナログ入力
13
GND
P
グランド端子
14
EN
I
イネーブル信号入力
15
M0
I
定電圧倍率設定入力(x1, x2)
16
M1
I
ドライバー制御選択入力(2相励磁、汎用)
17,18
OUT2B
O モータードライバー出力
19,20
OUT2A
O モータードライバー出力
21,22
VM
P
モータードライバー電源
23,24
OUT1A
O モータードライバー出力
EP
PGND
P
パワーグランド端子、放熱用パッド
Note 1. I(入力端子)、O(出力端子)、 P(パワー端子)、I/O(入出力端子)
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備考
200kΩプルダウン内蔵
200kΩプルダウン内蔵
200kΩプルダウン内蔵
200kΩプルダウン内蔵
200kΩプルダウン内蔵
200kΩプルダウン内蔵
200kΩプルダウン内蔵
PGND と EP はフレームでショート
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[AP1023AEN]
7.
Parameter
絶対最大定格
Symbol
min
max
Unit
制御電源電圧
VC
-0.5
6.0
V
モーター電源電圧
VM
-0.5
7.0
V
Vterm1
-0.5
VC
V
Vterm2
-0.5
VM
V
Vterm3
-0.5
13.0
V
-
1.35
A
-
0.95
A/ch
-
3.125
W
VCレベル端子電圧
(INn,VREF,VSET,M1,M0,EN)
VMレベル端子電圧
(OUTnA, OUTnB,CL)
VC+VMレベル端子電圧
(CH,VG)
最大出力電流
Iload
許容損失
PD
Condition
Ta=85°C, 1ch使用時
(Note 3)
Ta=85°C, 2ch同時
(Note 3、Note 4)
内部制限 Tj=150°C ,
(Note 3、Note 4)
Tj
150
動作時最大接合温度
°C
Tstg
-40
150
保存温度
°C
Note 2. 電圧はすべてGND=PGND=0Vに対する値です。GNDとPGNDはベタGNDで接続して下さい。
Note 3. 許容損失により、出力電流の範囲は、デューティサイクル、動作温度およびPCBボードにおける
ヒートシンクのデザインによって制限されます。
Note 4. 4層基板使用時、θJA=40°C /Wから算出。
3.6
3.2
Pwower dissipation, Pd ( W)
2.8
2.4
RθJA=40°C/W at 4-layer PCB
2.0
1.6
1.2
0.8
0.4
0.0
0
25
50
75 85 100
Temperature (°C)
125
150
175
Figure 2. 最大許容損失
注意: 絶対最大定格に示す最大値を超えて使用した場合、ICが破壊する事があります。また、通常の動
作は保証されません。
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[AP1023AEN]
8.
Parameter
モーター電源電圧
制御電源電圧
入力周波数範囲
定電圧設定電圧範囲
動作温度範囲
Symbol
VM
VC
Fin
VSET
Ta
推奨動作条件
min
1.6
2.7
0.5
-30
typ
5.0
3.0
-
max
6.5
5.5
1
VC
85
(特に指定の無い場合、Ta=25°C)
Unit
Condition
V
V
kHz M1=”L”,IN1,2端子
V
°C
注意:本データシートに記載されている条件以外のご使用に関しては、当社では責任を負いかねますの
で、十分ご注意下さい。
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[AP1023AEN]
9.
Parameter
消費電流
Power Save時VC消費電流
Power Save時VM消費電流
動作時VC消費電流
チャージポンプ
チャージポンプ電圧
チャージポンプ
立ち上がり時間
H-Bridge
H-Bridge High+Lowサイド
ドライバーON抵抗1
H-Bridge High+Lowサイド
ドライバーON抵抗2(Note 6)
H-Bridgeドライバー
ボディダイオード順方向電圧
伝搬遅延時間
出力伝搬遅延時間
(“L”→”H”)
出力伝搬遅延時間
(“H”→”L”)
出力パルス幅
制御ロジック
入力Highレベル電圧
入力Lowレベル電圧
入力パルス立ち上がり時間
入力パルス立ち下がり時間
入力Highレベル電流
入力Lowレベル電流
定電圧制御部
VREF出力電圧
PWM周波数1
PWM周波数2
定電圧制御精度1
定電圧制御精度2
OUT端子間電圧
Symbol
IVCOFF
IVMOFF
IVC
VG
tVGON
電気的特性
(特に指定の無い場合、Ta=+25°C,VM=3.0V,VC=3.3V)
Condition
min
typ
max
Unit
IN=All “L”
IN=All “L”
-
0.45
1
1
1.0
µA
µA
mA
VG = VM+VC、Iload=0A
-
-
6.3
V
-
0.3
3.0
ms
チャージポンプは
VC > VCUVにおいて動作
RON
Iload 1ch/2ch = 0.1A/0.1A
-
0.54
0.70
Ω
RONTj
Iload 1ch/2ch = 0.1A/0.1A
Tj = 150°C
-
0.72
0.86
Ω
IF = 100mA
-
0.8
1.2
V
-
-
1.0
μs
-
-
1.0
μs
0.6
1.0
1.4
μs
0.7×VC
7.5
-1.0
15
-
0.3×VC
1.0
1.0
30
1.0
V
V
µs
µs
µA
µA
2.25
10
25
45
95
2.5
50
-
2.75
160
140
55
100
V
kHz
kHz
%
%
1.65
1.75
1.85
V
1.9
150
-
2.2
175
30
2.5
200
-
V
°C
°C
VF
OUTA-OUTB間に 1kΩを接続
tPDLH (Figure 3)
IN1=IN3=”L”, VM=3.6V
IN2=IN4=200kHz
tPDHL VC=3V, VSET=1.9V
N=2 M0=”H”, M1=”H”
tPW
VIH
VIL
tR
tF
IIH
IIL
VREF
fPWM1
fPWM2
OUTA-OUTB間に 20Ω接続
入力信号幅:1μs (Figure 3)
VC=3.0V
Iref=0.1mA
VM=1.6V~6.5V
VM=1.8V~3.6V
DutyOUT 1 VM=3.6V,VSET=1.8V,M0=”L”
DutyOUT 2 VM=1.8V,VSET=1.8V,M0=”L”
VOUT
VM=2.0V,Iout=200mA,
VSET=1.85V
保護機能
VCUV
VC低電圧検出(UVLO)
TTSD
異常発熱検出温度(Note 6)
TTSDHYS
温度ヒステリシス(Note 6)
Note 5. 電圧はすべてGND=0Vに対する値です。
Note 6. 量産時測定しません。
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[AP1023AEN]
VC
VC
IN1/2A
IN1/2B
50%
IN1/2A
IN1/2B
50%
1us
tPDLH
tPDHL
VM
VM
OUT1/2A
OUT1/2B
50%
90%
10%
OUT1/2A
OUT1/2B
50%
tPW
(a) 伝搬遅延時間
(b) パルス幅
Figure 3. タイムチャート(伝播遅延時間、パルス幅)
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[AP1023AEN]
10. 動作説明
10.1 動作概要
H-Bridge出力の平均電圧がほぼVSET×Nとなるよう出力信号のデューティ(PWMduty)を調整します。例
えばN=1、VSET =1.8V、VM=3.6Vの場合は、デューティ50%のPWM信号を出力し、H-Bridge出力の平均
電圧は1.8Vになります。N=1、VSET =1.8V、VM=1.8Vの場合はデューティが100%となり、H-Bridge出力
の平均電圧は1.8Vになります。VMに依存せずH-Bridge出力の平均電圧を一定に保つことができます。
VREF×N>VMの場合はデューティが100%となります。尚、この出力平均電圧はH-Bridgeのオン抵抗と
負荷電流による電圧ロスを含んでおりません。実際に負荷にかかる電圧とは異なりますのでご注意くだ
さい。
出力信号デューティ換算式
PWM duty = 設定電圧(VSET)×N /VM
Table 1. M0による設定電圧設定倍率(N)の選択
M0
L
H
N
1 (PWM 定電圧制御動作)
2 (PWM 定電圧制御動作)
Table 2. M1による入力論理選択(M1=”L”の入力論理は2相励磁の場合に最適です。)
M1
入力論理
L
2相励磁
H
汎用
Table 3. M1=”L”の場合
INPUT
EN
IN1
IN2
IN3
L
H
L
H
H
H
L
H
H
-
IN4
-
OUT1A
Hi-Z
L
H(PWM)
-
OUTPUT
OUT1B
OUT2A
Hi-Z
Hi-Z
H(PWM)
L
L
H(PWM)
OUT2B
Hi-Z
H(PWM)
L
Table 4. M1=”H”の場合
INPUT
OUTPUT
EN
IN1
IN2
IN3
IN4
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
L
Hi-Z
Hi-Z
Hi-Z
Hi-Z
L
L
H
L
L
H
H(PWM)
H
L
L
L
L
H
H
H(PWM)
H
H
H
Hi-Z
Hi-Z
L
L
H
L
L
H
H(PWM)
H
L
L
L
L
H
H
H(PWM)
H
H
H
Hi-Z
Hi-Z
Note 7. Power Save時、チャージポンプ回路、TSD、UVLO回路は動作しません。
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Mode
Power Save(Note 7)
CCW(逆転)
CW(正転)
CCW(逆転)
CW(正転)
Mode
Power Save(Note 7)
Brake
CW(正転)
CCW(逆転)
Stadby
Brake
CW(正転)
CCW(逆転)
Stadby
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[AP1023AEN]
10.2 モータードライバー部の基本構成
出力段にN-ch LDMOS FET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FET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。ロー
サイドFETはVCにより駆動されます。
VG
IN1
CH
CVG
IN2
CHL
Charge
IN3
IN4
Pump
Control
Pre Driver
CL
Logic
VM
VG
EN
CVM
M1
M0
OUTnA
VC
VG
VC
OUTnB
PGNDn
Figure 4.ドライバー部等価回路
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[AP1023AEN]
10.3 保護機能説明
・低電圧検出回路(UVLO)
制御電源電圧(VC)をモニタリングし、VC電源の立ち上げ時に規定の電圧値(VCUV(typ)=2.2V)より低い場
合はH-Bridgeドライバーの出力をハイインピーダンスにします。
・異常発熱検出回路(TSD)
ICの内部温度が規定温度(TTSD(min)=150°C)に達すると、H-Bridge
ドライバー出力をハイインピーダンスにします。過熱保護温度
を検出後に内部温度が約30°C (TTSDHYS)下がると、ドライバーは
動作を開始します。
異常温度検出
↓
OUTnA/OUTnB は Hi-Z
復帰時温度 = TTSD - TTSDHYS
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
OUTnA/OUTnB は
IN1~IN4 に従う
Figure 5.異常発熱検出時フロー
TSD
TDET
TDETHYS
Tj
VM
UVLO
VC
VCDET_LV
IN
IOUT
OUT
Hi-Z
Hi-Z
Hi-Z
Figure 6. 保護機能タイミングチャート
Note 8. VMとVCの電源投入順に制約はありません。
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- 11 -
[AP1023AEN]
11. 外部接続回路例
■外部接続回路例
・ステッピングモーター駆動(外部VREF適用)
VM
CVM1
・ステッピングモーター駆動(内部VREF適用)
CHL
CVM2
VM
CVG
VM
CH
CL
CVM1
VG
CH
VG
CL
VC
CVC
CVC
VC
OUT1A
VREF
OUT1A
VREF
OUT1B
COUT
CVR
OUT1B
COUT
R1
M
VSET
VSET
CVG
VM
VC
VC
CHL
CVM2
M
VSET
CVS
R2
OUT2A
AP1023
IN1
OUT2A
OUT2B
IN1
COUT
IN2
IN3
CPU
AP1023
CPU
IN4
IN4
EN
PGND
M0
PGND
M0
M1
M1
EP
EP
・DCモーター駆動(外部VREF適用)
CVM1
・DCモーター駆動(内部VREF適用)
CHL
CVM2
VM
CVG
VM
CH
CL
CVM1
CVC
CH
VG
CL
VC
OUT1A
VREF
OUT1B
COUT
M
OUT1B
R1
CVS
CVR
AP1023
COUT
M
AP1023
M
OUT2B
IN2
IN3
IN3
CPU
IN4
IN4
EN
EN
PGND
M0
PGND
M0
M1
M1
VC
COUT
OUT2A
IN1
OUT2B
IN2
CPU
M
R2
OUT2A
IN1
COUT
VSET
VSET
VSET
CVG
CVC
VC
OUT1A
VREF
CHL
CVM2
VM
VG
VC
VC
COUT
IN3
EN
VM
OUT2B
IN2
VC
EP
Figure 7.
EP
外部接続回路例
Table 5. Parts List
Item
Value
Unit
Note
CVM1
22
安定化容量
µF
CVM2
1.0
デカップリング容量
µF
CVC
0.1
µF
CHL
0.1
µF
CVG
0.1
µF
CVR
0.1
µF
CVS
100
pF
COUT
0.1
µF
R1
130k
ohm
R1、R2は合計の抵抗値が50kΩ以上となる値を適用してください。
R2
370k
ohm
Note 9.上記は推奨例です。お使いの際には事前にお客様のボードでご確認の上最適な値を適用くだい。
Note 10. CVM,CVCの接続容量はお客様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
じて適宜調整してください。
Note 11.プリント基板の配線は、GND領域を強化するようにしてください。
Note 12.裏面放熱パッド(ヒートシンク)は、ICのグランドと共有となっていますので、必ず、PCBのグ
ランドへ接続してください。
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[AP1023AEN]
12. パッケージ
■外形寸法図
・24-pin QFN (Unit : mm)
0.75 0.05
B
24
19
18
C0.35
1
12
A
0.10
0 ~ 0.05
0.50
0.25 0.05
0.10 M C A B
(0.20)
4.00
7
0.40 0.10
(0.30)
4.00
2.60 0.10
0.10
2.60 0.10
0.08 C
C
■推奨ランド
■マーキング
(2)
1023
YWWD
(3)
(1)
(4)
(5)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
1pin Indication
Market No.
Year code (last digit)
Week code
Management code
016000616-J00
2016/03
- 13 -
[AP1023AEN]
13. 改訂履歴
Date
(YY/MM/DD)
16/03/24
Revision
Page
Contents
00
-
初版
016000616-J00
2016/03
- 14 -
[AP1023AEN]
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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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
し、弊社はその責任を負うものではありません。
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。
016000616-J00
2016/03
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