bl0100a ds jp

単出力、高効率
LED バックライト用 ドライバ IC
BL0100A
概要
パッケージ
BL0100A は、外部 PWM 信号でデューティ 0.02 %ま
で調光可能な単出力の LED バックライト用 LED ドライ
バ IC です。本 IC は昇圧コンバータ方式を採用し、LED
の VF ばらつきを吸収するように制御にすることで高効
率を実現しています。
充実した保護機能により構成部品が尐なく、コストパ
フォーマンスの高い LED 駆動回路を容易に構成できま
す。
SOIC14
Not to scale
特長
主要スペック
昇圧コンバータ部
 電流モード PWM 制御
 発振周波数可変 100 kHz ~ 500 kHz
 最大オンデューティ 90 %
 電源電圧 20 V (max.)
 発振周波数 100 kHz ~ 500 kHz
LED 電流制御部
 PWM 調光
 アナログ調光
 高コントラスト比 5000 : 1
 Reg 端子出力電圧精度 ± 2 %
 LED バックライト
 LED 照明 など
アプリケーション
保護機能
 エラー信号出力機能
 昇圧部過電流保護(OCP) ---------- パルス・バイ・パルス
 LED 出力過電流保護(LED_OCP)
------------------------------------------- パルス・バイ・パルス
 過電圧保護(OVP) -------------------------------- 自動復帰
 LED オープン/ショート保護 ------------------ 自動復帰
 過熱保護(TSD) ------------------------------------ 自動復帰
応用回路例
BL0100A
VCC
VREF
DRV
OC
PWM
ER
OVP
FSET
REG
COMP
SW
IFB
GND
TC_BL0100A_1_R1
BL0100A-DS Rev.1.2
Apr. 04, 2014
SANKEN ELECTRIC CO.,LTD.
1
BL0100A
目次
概要 -------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1. 絶対最大定格 --------------------------------------------------------------------------- 3
2. 電気的特性 ------------------------------------------------------------------------------ 3
3. ブロックダイアグラム -------------------------------------------------------------------- 5
4. 各端子機能 ------------------------------------------------------------------------------ 5
5. 応用回路例 ------------------------------------------------------------------------------ 6
6. 外形図 ------------------------------------------------------------------------------------ 7
7. 捺印仕様 --------------------------------------------------------------------------------- 7
8. 動作説明 --------------------------------------------------------------------------------- 8
8.1
起動動作 ------------------------------------------------------------------------ 8
8.2
定電流制御動作 --------------------------------------------------------------- 9
8.3
PWM 調光機能---------------------------------------------------------------- 9
8.4
ドライブ出力 -------------------------------------------------------------------- 9
8.5
保護機能 ----------------------------------------------------------------------- 10
8.6
エラー信号出力機能 --------------------------------------------------------- 13
9. 設計上の注意点 ----------------------------------------------------------------------- 14
9.1
外付け部品 -------------------------------------------------------------------- 14
9.2
インダクタ設計 ----------------------------------------------------------------- 14
9.3
パターン設計 ------------------------------------------------------------------ 14
10. 電源回路例 ----------------------------------------------------------------------------- 16
使用上の注意 ------------------------------------------------------------------------------- 18
注意書き-------------------------------------------------------------------------------------- 19
BL0100A-DS Rev.1.2
Apr. 04, 2014
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2
BL0100A
1. 絶対最大定格
 電流値の極性は、IC を基準としてシンクが“+”、ソースが“−”と規定します
 特記がない場合の条件 TA = 25 °C
項目
記号
測定条件
端子
定格
単位
REG 端子流出電流
IREG
2 −7
−1
mA
OVP 端子電圧
VOVP
3 −7
− 0 .3 ~5
V
PWM 端子電圧
VPWM
4 −7
− 0 .3 ~5
V
1 2 −7
− 10
mA
S i n gl e
p u l s e 5 µs
IFB 端子クランプ電流
IFB
FSET 端子流出電流
IFSET
6 −7
− 300
µA
VCC 端子電圧
VCC
8 −7
− 0 .3 ~2 0
V
SW 端子電圧
VSW
9 −7
− 0 .3 ~ V C C + 0 .3
V
DRV 端子電圧
VDRV
1 0 −7
− 0 .3 ~ V C C + 0 .3
V
OC 端子電圧
VOC
1 1 −7
− 0 .3 ~5
V
ER 端子電圧
VER
1 4 −7
− 0 .3 ~ V R E G
V
VREF 端子電圧
VREF
1 −7
− 0 .3 ~5
V
動作周囲温度
Top
−
− 4 0 ~8 5
°C
保存温度
Tstg
−
− 4 0 ~1 2 5
°C
ジャンクション温度
Tj
−
150
°C
2. 電気的特性
 電流値の極性は、IC を基準としてシンクが“+”、ソースが“−”と規定します
 特記がない場合の条件 TA = 25 °C、VCC = 12 V
項目
記号
測定条件
端子
Min.
Typ.
Max.
単位
起動 / 停止動作
動作開始電源電圧1
VCC(ON)
8 −7
8.5
9.6
10.5
V
動作停止電源電圧
VCC(OFF)
8 −7
8.0
9.1
10.0
V
動作時回路電流
ICC(ON)
8 −7
−
5.3
8.0
mA
非動作時回路電流
ICC(OFF)
8 −7
−
70
200
µA
REG 端子出力電圧
VREG
2 −7
4.9
5.0
5.1
V
VCC = 8 V
発振器
PWM 発振周波数 1
fPWM1
VFSET = 2 V
1 0 −7
95
100
105
kHz
PWM 発振周波数 2
fPWM2
R22 = 4.7 kΩ
1 0 −7
440
500
560
kHz
最大 ON Duty
DMAX
1 0 −7
85
90
95
%
最低オン時間
tMIN
1 0 −7
40
140
240
ns
発振開始 COMP 端子電圧
VCOMP(ON)
1 3 −7
0.35
0.50
0.65
V
発振停止 COMP 端子電圧
VCOMP(OFF)
1 3 −7
0.10
0.25
0.40
V
1 −7
0.05
0.25
0.45
V
VREF / IFB 端子制御特性
VREF 端子最低設定電圧
1
VREF(MIN)
VREF = 0 V
VCC(ON) > VCC(OFF)
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3
BL0100A
項目
記号
測定条件
端子
Min.
Typ.
Max.
単位
VREF(MAX)
VREF = 5 V
1 −7
1.75
2.00
2.35
V
IFB 端子オートリスタート動作電圧
VIFB(AR)
VREF = 1 V
1 2 −7
0.45
0.50
0.55
V
IFB 端子 COMP 充電切替え電圧
IFB 端子過電流動作 LOW しきい
電圧
IFB 端子過電流動作解除
しきい電圧
IFB 端子過電流動作 HIGH しきい
電圧
IFB 端子バイアス電流
VIFB(COMP)
VREF = 1 V
1 2 −7
0.55
0.60
0.65
V
VIFB(OCL)
VREF = 1 V
1 2 −7
1.9
2.0
2.1
V
VIFB(OCL-OFF)
VREF = 1 V
1 2 −7
1.5
1.6
1.7
V
1 2 −7
3.8
4.0
4.2
V
VREF 端子最高設定電圧
電流検出しきい電圧
VIFB(OCH)
IIFB(B)
VIFB = 5 V
1 2 −7
−
−
1
µA
VIFB
VREF = 1 V
1 2 −7
0.98
1.00
1.02
V
COMP 端子特性
COMP 端子最大出力電圧
VCOMP(MAX)
VIFB = 0.7 V
1 3 −7
4.8
5.0
−
V
COMP 端子最小出力電圧
VCOMP(MIN)
VIFB = 2.0 V
1 3 −7
−
0
0.2
V
−
−
640
−
µS
伝達特性
gm
COMP 端子流出電流
ICOMP(SRC)
VIFB = 0.7 V
1 3 −7
− 77
− 57
− 37
µA
COMP 端子流入電流
ICOMP(SNK)
VIFB = 1.5 V
1 3 −7
37
57
77
µA
起動時 COMP 端子充電電流
ICOMP(S)
VCOMP = 0 V
1 3 −7
− 19
− 11
−3
µA
COMP 端子リセット電流
ICOMP(R)
1 3 −7
200
360
520
µA
ER 端子特性
IER
VER = 1 V
1 4 −7
2.5
4.4
6.3
mA
VOCP
VCOMP = 4.5 V
1 1 −7
0.57
0.60
0.63
V
VOVP
3 −7
2.85
3.00
3.15
V
VOVP(OFF)
3 −7
2.60
2.75
2.90
V
PWM 端子 ON しきい電圧
VPWM(ON)
4 −7
1.4
1.5
1.6
V
PWM 端子 OFF しきい電圧
VPWM(OFF)
4 −7
0.9
1.0
1.1
V
RPWM
4 −7
100
200
300
kΩ
SW 端子ソース電流
ISW(SRC)
9 −7
−
− 85
−
mA
SW 端子シンク電流
ISW(SNK)
9 −7
−
220
−
mA
DRV 端子ソース電流
IDRV(SRC)
1 0 −7
−
− 0.36
−
A
DRV 端子シンク電流
IDRV(SNK)
1 0 −7
−
0.85
−
A
Tj(TSD)
−
125
−
−
°C
Tj(TSD)HYS
−
−
65
−
°C
θj-A
−
−
−
120
°C/W
通常時 ER 端子流入電流
過電流保護(OCP)動作
OC 端子 OCP しきい電圧
過電圧保護(OVP)動作
OVP 動作しきい電圧
OVP 動作解除しきい電圧
PWM 端子特性
PWM 端子インピーダンス
SW/DRV 端子特性
過熱保護(TSD)動作
TSD 動作温度
TSD ヒステリシス
熱抵抗
ジャンクション-エアー間熱抵抗
BL0100A-DS Rev.1.2
Apr. 04, 2014
SANKEN ELECTRIC CO.,LTD.
4
BL0100A
3. ブロックダイアグラム
VCC
8
2
REG
9
SW
10
DRV
14
ER
11
OC
7
GND
VCC UVLO
REG ON/OFF
PWM
PWM Pulse
Detector
4
TSD
VCC
Drive
FSET
6
OVP
3
Overvoltage
Detector
VREF
1
Abnormal
Detector
PWM OSC
Main Logic
VCC
Drive
Auto Restart
Protection
OC Control
FB
Feedback
Control
12
Slope
Compensation
13
COMP
BD_BL0100A_R1
4. 各端子機能
VREF
REG
1
2
14
13
ER
COMP
端子番号
記号
機能
1
VREF
検出電圧設定
2
REG
内部レギュレータ出力
3
OVP
過電圧検出信号入力
OVP
3
12
IFB
4
PWM
PWM 調光信号入力
PWM
4
11
OC
5
(N.C.)
(機能なし)
(N.C.)
5
10
DRV
6
FSET
周波数設定
FSET
6
9
SW
7
GND
グランド
GND
7
8
VCC
8
VCC
電源入力
9
SW
PWM 調光用 MOSFET ゲート駆動出力
10
DRV
11
OC
12
IFB
13
COMP
14
ER
BL0100A-DS Rev.1.2
Apr. 04, 2014
昇圧部 MOSFET ゲート駆動出力
電流モード制御信号入力
/過電流保護信号入力
電流検出フィードバック信号入力
位相補償/ソフトスタート設定
エラー信号出力
SANKEN ELECTRIC CO.,LTD.
5
BL0100A
5. 応用回路例
L1
F1
D1
LED_OUT(+)
P_IN
LED_OUT(−)
R6
R2
C2
Q1
C1
R9
D2
R1
Q2
D3
R3
R7
R4
R8
R10
R11
P_GND
ER_OUT
R5
R17
C5
U1
VREF
PWM_IN
C6
REG
C7
OVP
PWM
Q3
VCC_IN
C8
R13
(N.C.)
FSET
R14
C3
R16
ON/OFF
Q4
C4
R15
R22
R21
GND
1
14
2
13
3
4
5
BL0100A
R18
R20
R12
12
11
10
6
9
7
8
ER
COMP
IFB
OC
DRV
SW
VCC
R23
R19
C11
C9
C12
C13
C10
S_GND
TC_BL0100A_2_R1
図 5-1 応用回路例
BL0100A-DS Rev.1.2
Apr. 04, 2014
SANKEN ELECTRIC CO.,LTD.
6
BL0100A
6. 外形図
6.0
3.9
0.25
 SOIC14
0.6
1.45
8.65
0.15
1.27
NOTES:
1) 単位: mm
2) Pb フリー品(RoHS 対応)
0.43
7. 捺印仕様
14
B L 0 1 0 0 A
Part Number
S K Y M D
1
Lot Number
Y is the last digit of the year (0 to 9)
M is the month (1 to 9, O, N or D)
D is a period of days (1 to 3) :
1 : 1st to 10th
2 : 11th to 20th
3 : 21st to 31st
Sanken Control Number
BL0100A-DS Rev.1.2
Apr. 04, 2014
SANKEN ELECTRIC CO.,LTD.
7
BL0100A
8.
動作説明
 特記のない場合の特性数値は Typ.値を表記します
 電流値の極性は、IC を基準として、シンクを“+”、ソー
スを“−”と規定します
図 8-3 に PWM 調光信号入力時の起動動作波形を
示します。
VCC端子電圧
VCC(ON)
0
8.1 起動動作
図 8-1 に VCC 端子周辺回路を示します。VCC 端子
は、制御部電源端子で、外部電源から電圧を供給しま
す。VCC 端子電圧が動作開始電源電圧 VCC(ON) = 9.6 V
以上になると制御回路が動作します。
PWM 端 子 電 圧 が PWM 端 子 ON し き い 電 圧
VPWM(ON) = 1.5 V 以上(絶対最大定格 5 V 未満)になると、
COMP 端 子 か ら 、 起 動 時 COMP 端 子 充 電 電 流
ICOMP(S) = −11 µA が流れます。この電流により COMP 端
子に接続したコンデンサを充電し、発振開始 COMP 端
子電圧 VCOMP(ON) = 0.50 V 以上になると、スイッチング動
作を開始します。VCC 端子電圧が動作停止電源電圧
VCC(OFF) = 9.1 V を 下 回 る と 、 低 入 力 時 動 作 禁 止
(UVLO:Undervoltage Lockout)回路により、制御回路
動作は動作を停止して、再び起動前の状態に戻ります
(図 8-2 参照)。
IFB端子電圧
定電流制御
VREF端子電圧
VIFB(COMP.VR)
0
PWM端子
Dimming信号
0
COMP端子
充電電流
0
ICOMP(S)
ICOMP(SRC)
COMP端子
電圧
VCOMP(ON)
0
ICスイッチング
状態 オフ
オン 外部電源
8
PWM
VCC
U1
COMP
GND
13
C3
4
7
C9
C11
R23
C10
図 8-1 VCC 端子周辺回路
回路電流 ICC
VCC(OFF)
起動
停止
ICC(ON)
VCC
VCC(ON) 端子電圧
図 8-2 VCC 端子電圧と回路電流 ICC
PWM 調光信号の Duty が小さいときに、起動時の出
力電流の立ち上がりを早くするため、起動時の COMP
端子の充電電流を次のように制御しています。
BL0100A-DS Rev.1.2
Apr. 04, 2014
図 8-3 PWM 調光信号入力時の起動動作
IFB 端 子 電 圧 が 、 COMP 充 電 切 替 え 電 圧
VIFB(COMP.VR) に 達 す る ま で は 、 ICOMP(S) = –11 µA で
COMP 端子に接続したコンデンサを充電します。この期
間に PWM 端子電圧が VPWM(ON) = 1.5 V 以上になると、
このコンデンサの充電電流は COMP 端子流出電流
ICOMP(SRC) = –57 µA になり、COMP 端子電圧は急速に上
昇します。IFB 端子電圧が VIFB(COMP.VR)以上になると、
COMP 端子の流出電流はフィードバック量に応じて可
変します(定電流制御)。
このように、COMP 端子電圧が上昇するにしたがって、
徐々にオンデューティが広くなり、出力電力が増加しま
す。このソフトスタート動作により、起動時の部品ストレス
を低減します。
VCC 端子電圧が VCC(OFF) = 9.1 V 以下になったときや、
オートリスタート動作(8.5 保護機能の項参照)になると、
スイッチング動作を停止します。これと同時に COMP 端
子リセット電流 ICOMP(R) = 360 µA で、COMP 端子に接続
したコンデンサを急速に放電します。再起動は、ソフトス
タート動作から開始します。
起動時、本 IC はオートリスタート動作 1 で動作します。
起動時の注意点は 8.5 保護機能を参照してください。
IFB 端子 COMP 充電切替え電圧 VIFB(COMP.VR)は、図
8-4 のように VREF 端子電圧に依存します。VREF 端子
電 圧 VREF = 1 V の と き の VIFB(COMP.VR) は
VIFB(COMP) = 0.60 V です。
SANKEN ELECTRIC CO.,LTD.
8
BL0100A
IFB端子COMP
切替え電圧
VIFB(COMP.VR)
1.2V
0.6V
0.15V
0.25V
1V
VREF端子電圧
2V
図 8-4 VREF 端子電圧と IFB 端子 COMP
切替え電圧の関係
す。PWM 端子電圧によって、SW 端子の出力電圧を
ON/OFF し、LED の調光を行います。
図 8-7 のように、PWM 端子電圧が PWM 端子 ON し
きい電圧 VPWM(ON) = 1.5 V 以上になると、SW 端子電圧
は VCC 端子電圧相当になります。また、PWM 端子電
圧が PWM 端子 OFF しきい電圧 VPWM(OFF) = 1.0 V 以下
になると、SW 端子電圧は 0.1 V 以下になります。
PWM 端子の絶対最大定格は−0.3 V~5.0 V、入力
インピーダンス RPWM は 200 kΩ です。
PWM 端子には、PWM 端子の仕様と、しきい電圧
VPWM(ON)、VPWM(OFF)を満足する PWM 調光信号を入力
します。
LED_OUT (+)
8.2 定電流制御動作
4
図 8-5 に IFB 端子周辺回路を示します。
定 電 流 制 御 は 、 Q2 が オ ン し た と き の LED 電 流
IOUT(CC)を出力電流検出抵抗 R11 で検出し、IFB 端子内
のエラーアンプで、この電圧が VREF 端子電圧(基準電
圧)になるように制御しています。
VREF 端子には、REG 端子電圧 VREG = 5 V を抵抗
R20 と R21 で分圧した電圧を入力します。LED_OUT を
流れる定電流値によって、VREF 端子に入力する基準
電 圧 を 調 整 し ま す 。 LED_OUT の 定 電 流 設 定 値
IOUT(CC)は、次式で求めます。
I OUT ( CC) 
VREF
R SEN
(8-1)
ここで、
VREF: VREF 端子電圧(推奨設定範囲 0.5 V~2.0 V)
RSEN:R11 の抵抗値
U1
8
VCC
LED
PWM_IN
PWM Pulse
Detector
PWM OSC
Main Logic
Drive
SW
9
Q2
R11
図 8-6 PWM 端子と SW 端子の周辺回路
PWM端子電圧
VPWM(ON)
VPWM(OFF)
0
時間
SW端子電圧
VCC
≤ 0.1V
REG
2
5V
R20
0
図 8-7 PWM 端子と SW 端子の波形
VREF 1
R21
Q2
IFB 12
R11
出力電流
検出抵抗
8.4 ドライブ出力
図 8-8 に DRV 端子、SW 端子、FSET 端子の周辺回
路を示します。DRV 端子は昇圧用 MOSFET Q1 の駆動
端子、SW 端子調光用 MOSFET Q2 の駆動端子です。
表 8-1 に DRV 端子と SW 端子のドライブ電圧 VDRV とド
ライブ電流 IDRV を示します。
● Q1、Q2 のゲート-ソース間しきい電圧 VGS(th)
VGS(th)は、全使用温度範囲で十分に VGS(th) < VCC と
なるものを選定します。
図 8-5 IFB 端子周辺回路
8.3 PWM 調光機能
図 8-6 に PWM 端子と SW 端子の周辺回路を示しま
す。PWM 端子は PWM 調光信号を入力します。SW 端
子は、調光用外付け MOSFET Q2 のゲートを駆動しま
BL0100A-DS Rev.1.2
Apr. 04, 2014
時間
IOUT(CC)
LED_OUT(-)
Abnormal
Detector
LED_OUT (−)
VCC
LED_OUT(+)
Error Amp.
U1
PWM
● Q1、Q2 のゲート抵抗、およびダイオード
Q1 の R1、R2、D2、および Q2 の R8、R9、D3 は、パ
ワーMOSFET の損失、ゲート波形(配線パターンによ
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9
BL0100A
るリンギング低減など)、EMI ノイズにより、実働動作
で調整します。
● Q1 の R3、Q2 の R10
この抵抗は、パワーMOSFET ターンオフ時の急峻な
dv/dt による誤動作防止用です。10 kΩ~100 kΩ 程度
をパワーMOSFET のゲートと検出抵抗のグランドラ
イン側に最短で接続します。
D1
8.5 保護機能
表 8-2 のように、本 IC はアブノーマル状態の種類に
よって、異なる保護動作を行います。いずれの動作も保
護の動作要因を取り除き、保護の解除信号を検出する
と、通常の動作に自動復帰します。
この間欠発振動作により、パワーMOSFET、およびダ
イオードなどの部品ストレスを低減できます。
表 8-2 アブノーマル状態の種類と保護動作
LED_OUT(+)
L1
C1
アブノーマル状態の種類
C2
Q1
R2
R9
D2
R4
R1
FSET
6
R3
R10 R11
Drive
PWM OSC
Main Logoc
VCC
Drive
C8
D3
R8
10
DRV
VCC
U1
Q2
R22
SW
9
GND
7
図 8-8 DRV 端子、SW 端子、FSET 端子周辺回路
表 8-1 ドライブ電圧とドライブ電流
ドライブ電圧 VDRV
端子
ドライブ電流 IDRV
High
Low
ソース
シンク
DRV
VCC
≤ 0.1 V
–0.36 A
0.85 A
SW
VCC
≤ 0.1 V
–85 mA
220 mA
DRV 端子の PWM 発振周波数は 100 kHz~500 kHz
の範囲で可変でき、FSET 端子に接続する抵抗 R22 の
抵抗値 RFSET で決まります。RFSET と PWM 発振周波数の
関係を図 8-9 に示します。
昇圧部の過電流(OCP)
2
LED 出力の過電流(LED_OCP)
3
LED_OUT(+)の過電圧(OVP)
4
LED_OUT(−)と GND 間の短絡
5
LED 電 流 検 出 抵 抗 の 短 絡
(RSEN_Short)
6
LED 両端の短絡
7
LED 電 流 検 出 抵 抗 の 開 放
(RSEN_Open)
8
IC のジャンクションの過熱(TSD)
オートリスター
ト動作 1
オートリスター
ト動作 2
オートリスター
ト動作 3
オートリスタート動作 1:
表 8-2 の 1~5 のいずれかのアブノーマル状態を検出
すると、図 8-10 のように、発振期間 tARS1、tARS2 と、発振
停止期間 tAROFF1 で間欠発振動作を繰り返します。
tARS1 は最初の間欠発振周期 TAR1 の発振時間、tASR2 は
2 回目以降の間欠発振周期 TAR2 の発振時間です。
PWM 調光信号の周波数が低く、Duty が小さい場合
は、IC の起動や、Duty = 0 % からの復帰、間欠動作
からの復帰時に時間がかかるため、tARS1、tASR2 の値は、
図 8-12 および図 8-13 のように PWM 調光信号の周波
数と Duty によって変化するように設計されています。
Duty が 100 %のときは、tASR1 = 61.4 ms、tASR2 = 41.0 ms
です。tAROFF1 は、約 1.3 s です。
オートリスタート動作 2:
表 8-2 の 6 か 7 のアブノーマル状態を検出すると、図
8-11 のように、即座に発振を停止し、発振期間 tARSW
と発振停止期間 tAROFF2 で間欠発振動作を繰り返しま
す。
tARSW は数 μs です。tARS2 は図 8-13 から求める値とす
ると、tAROFF2 は次式で求めます。
600
発振周波数 (kHz)
1
保護動作
500
400
300
200
t AROFF 2  t ARS 2  t ARSW  t AROFF 1
100
0
1
10
100
1000
RFSET (kΩ)
図 8-9 FSET 端子抵抗値 RFSET と PWM 発振周波数
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(8-2)
Duty が 100 %のときは tAROFF2 ≒ 0.041 + 1.3 = 1.341
(s) になります。
オートリスタート動作 3:
表 8-2 の 8 のアブノーマル状態を検出すると即座に
発振を停止し、発振停止を維持します。
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以下に、オートリスタート動作 1 と 2 の動作条件を示し
ます。
解除
アブノーマル
状態
SW1端子
電圧
tARS1
tARS2
自動復帰
tARS2
0
tAROFF1
TAR1
tAROFF1
tAROFF1
TAR2
TAR2
時間
図 8-10 オートリスタート動作 1
解除
アブノーマル
状態
SW1端子
電圧
tARSW
tAROFF2
tARSW
tAROFF2
自動復帰
tARS2
tARS2
tAROFF1
● OC 端子の信号で動作する場合
OC 端子電圧が OC 端子 OCP しきい電圧 VOCP= 0.60
V 以上になると、オートリスタート動作1に移行します。
保護動作要因の解除後、OC 端子電圧が、VOCP より
低くなると通常の動作に復帰します。
● IFB 端子の信号で動作する場合
図 8-14 のように、IFB 端子には、2 種類のしきい電圧
があり、これらの保護のしきい電圧は、図 8-15 のよう
に VREF 端子電圧に依存します。
tAROFF2
0
tAROFF1
<オートリスタート動作 1 動作条件>
オートリスタート動作 1 は、OC 端子と IFB 端子の検出
信号で動作します。
IFB端子
電圧
VIFB(OCL.VR)
時間
VIFB(OCL-OFF.VR)
tAROFF1
VIFB(COMP)
VIFB(AR.VR)
図 8-11 オートリスタート動作 2
0
fDM : PWM 調光周波数
2500
fDM = 100 Hz
fDM = 300 Hz
tARS1 (ms)
2000
自動復帰
SW端子
電圧
0
時間
自動復帰
時間
1500
オートリスタート動作
1000
図 8-14 IFB 端子のしきい電圧とオートリスタート 1 動作
500
0
0.01
0.1
1
10
100
10.0
Duty (%)
VIFB(OCL.VR) : IFB 端子過電流動作 LOW しきい電圧
VIFB(OCL-OFF.VR) :IFB 端子過電流動作解除しきい電圧
VIFB(AR.VR) :IFB 端子オートリスタート動作しきい電圧
VIFB(OCL.VR)
4.0V
3.2V
VIFB(OCL.VR)
fDM : PWM 調光周波数
1400
fDM = 100 Hz
fDM = 300 Hz
1200
tARS2 (ms)
1000
800
600
400
IFB端子しきい電圧 (V)
図 8-12 tARS1 の PWM 調光信号 Duty 依存性
0.5V
0.4V
0.125V
0.1
0.1
200
VIFB(AR.VR)
1.0V
1.0
0
0.25V
1.0
VREF端子電圧 (V)
0.01
0.1
1
10
100
図 8-15 IFB 端子しきい電圧と VREF 端子電圧の関係
Duty (%)
図 8-13 tARS2 の PWM 調光信号 Duty 依存性
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1) IFB 端子電圧が上昇した場合
FB 端子電圧が、図 8-15 の IFB 端子過電流動作
LOW しきい電圧 VIFB(OCL.VR) に達するとオートリス
タート動作 1 に移行します。保護動作要因の解除後、
IFB 端子電圧が IFB 端子過電流動作解除しきい電
圧 VIFB(OCL-OFF.VR)まで低下すると通常の動作に復帰
します。
2) IFB 端子電圧が下降した場合
IFB 端子電圧が、図 8-15 の IFB 端子オートリスター
ト動作しきい電圧 VIFB(AR.VR) まで低下するとオートリ
スタート動作 1 に移行します。保護動作要因の解除
後、IFB 端子電圧が VIFB(COMP)より高くなると通常の
動作に復帰します。
<オートリスタート動作 2 動作条件>
オートリスタート動作 2 は、IFB 端子の検出信号で動
作します。
図 8-16 のように、IFB 端子電圧が、IFB 端子過電流
動作 HIGH しきい電圧 VIFB(OCH) = 4.0 V 以上になると、
オートリスタート動作 2 に移行し、瞬時にスイッチング動
作を停止します。保護動作要因の解除後、IFB 端子電
圧が VIFB(OCH)より低くなるとオートリスタート動作 1 に移
行します。
以下に表 8-2 のアブノーマル状態における保護機能
の動作を示します。
8.5.1 昇圧部の過電流(OCP)
昇圧部の過電流は、OC 端子で検出し、オートリス
タート動作 1 に移行します。
図 8-17 に OC 端子周辺回路を示します。
Q1 がターンオンしたときのインダクタ電流 IL(ON)を、検
出抵抗 R4 で検出し、OC 端子に入力します。OC 端子電
圧が OC 端子 OCP しきい電圧 VOCP = 0.60 V 以上にな
ると、オートリスタート動作 1 に移行し、パルスバイパルス
で Duty を絞ることで出力電力を制限します。
L1
LED_OUT(+)
D1
IL(ON)
LED_OUT(-)
Q1
R4
U1
OC
C2
R5
Q2
R11
11
C12
GND 7
IFB端子
電圧
VIFB(OCH)
図 8-17 OC 端子周辺回路
VIFB(OCL-OFF.VR)
0
8.5.2 LED 出力の過電流 (LED_OCP)
自動復帰
SW端子
電圧
0
時間
オートリスタート動作2
オートリスタート動作1
図 8-16 IFB 端子のしきい電圧とオートリスタート 2 動作
<起動時の注意事項>
起動時のように LED 電流が尐なく IFB 端子電圧が
VIFB(AR.BR)以下の期間は、IC はオートリスタート動作 1 で
動作します。起動時間が長すぎると、オートリスタート動
作 1 による間欠発振動作になります。これは、起動不良
の原因になるため、起動時間は図 8-10 の tARS1 以下に
なるように設計します。
図 8-18 に IFB 端子、COMP 端子の周辺回路を示し
ます。
Q2 がオンしたときの LED 電流を R11 で検出し、IFB
端子に入力します。
LED ストリングスの短絡などで、LED 電流が増加する
と、IFB 端子電圧が上昇します。出力が過電流状態のと
きは、IFB 端子電圧によって 3 段階の保護動作をしま
す。
(1) LED 電流が増加して、IFB 端子電圧が上昇すると、
COMP 端子電圧は低下します。COMP 端子電圧が
発振停止 COMP 端子電圧 VCOMP(OFF) = 0.25 V 以下
に低下すると、スイッチング動作を停止し、出力電流
の上昇を抑えます。
LED 電流が減尐して、IFB 端子電圧が下降し、
COMP 端 子 電 圧 が 発 振 開 始 COMP 端 子 電 圧
VCOMP(ON) = 0.50 V 以上になるとスイッチング動作を
再開します。
(2) LED 電流が更に増加して、IFB 端子電圧が図 8-15
の VIFB(OCL.VR)以上になると、オートリスタート動作 1
に移行します。
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(3) LED 電流が更に増加して、IFB 端子電圧が IFB 端
子過電流動作 HIGH しきい電圧 VIFB(OCH) = 4.0 V 以
上になると、オートリスタート動作 2 に移行します。
LED_OUT(+)
U1
IFB 12
LED_OUT(–)と GND 間が短絡すると、IFB 端子電圧
が低下します。IFB 端子電圧が図 8-15 の VIFB(AR.VR)ま
で低下すると、オートリスタート動作 1 に移行します。
8.5.5 LED 電流検出抵抗の短絡(RSEN_Short)
Feedback
control
LED_OUT(-)
COMP 13
LED 出力電流検出抵抗 R11 の両端が短絡すると、
IFB 端子電圧が低下します。IFB 端子電圧が図 8-15 の
VIFB(AR.VR)まで低下すると、オートリスタート動作 1 に移
行します。
Q2
R23 C11
OC control
8.5.4 LED_OUT(−)と GND 間の短絡
8.5.6 LED 両端の短絡
C10
R11
出力電流検出抵抗
図 8-18 IFB 端子、COMP 端子周辺回路
8.5.3 LED_OUT(+)の過電圧 (OVP)
図 8-19 に OVP 端 子 周 辺 回 路 を 示 し ま す 。
LED_OUT(+)の電圧は R6、R7 で検出し、OVP 端子に
入力します。
LED_OUT(+)の開放や、IFB 端子の開放などにより、
LED_OUT(+)の電圧が上昇し、OVP 端子電圧が OVP
しきい電圧 VOVP = 3.00 V に達すると、瞬時にスイッチン
グ動作を停止します。
OVP 端 子 電 圧 が OVP 解 除 し き い 電 圧
VOVP(OFF) = 2.75 V に低下するか、IFB 端子電圧が図
8-15 の VIFB(AR.VR)に低下すると、オートリスタート動作 1
に移行します。
LED の両端、LED_OUT(+)と LED_OUT(–)が短絡す
ると、Q2 がオンしたときに短絡電流が流れます。
この短絡電流を R11 で検出して、IFB 端子に入力しま
す。IFB 端子電圧が、IFB 端子過電流動作 HIGH しきい
電圧 VIFB(OCH) = 4.0 V 以上になると、オートリスタート動
作 2 に移行します。
8.5.7 LED 電流検出抵抗の開放(RSEN_Open)
出力電流検出抵抗 R11 の両端が開放になると、IFB
端子電圧が上昇します。IFB 端子電圧が、IFB 端子過
電流動作 HIGH しきい電圧 VIFB(OCH) = 4.0 V 以上になる
と、オートリスタート動作 2 に移行します。
8.5.8 IC のジャンクション温度の過熱 (TSD)
IC の温度が、熱保護動作温度 Tj(TSD) = 125 °C (min.)
以上になると、即座に発振を停止し、発振停止を維持し
ます(オートリスタート動作 3)。保護動作要因の解除後、
制御部の温度が Tj(TSD)−Tj(TSD)HYS になると、通常の動作
に自動復帰します。
LED_OUT(+)
L1
8.6 エラー信号出力機能
D1
R6
LED_OUT(-)
Q1
Q2
C2
R4
R7
R11
外部のマイコンなどでエラー信号を受ける場合、図
8-20 のようにプルアップ抵抗 R17 と保護用抵抗 RER を接
続します。ER 端子は内部スイッチのドレインに接続して
います。保護機能動作時は、内部のスイッチがオフにな
り、ER_OUT は 0 V から REG 端子電圧になります。
R17、RER の抵抗値は、それぞれ 10 kΩ 程度を選定し
ます。
OVP 3
U1
REG
C7
2
R17
ER
GND 7
Auto restart
protection
図 8-19 OVP 端子周辺回路
GND
7
ER_OUT
14
RER
C6
図 8-20 ER 端子周辺回路
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9.
L 値は次式より求めます。
設計上の注意点
L
9.1 外付け部品
各部品は使用条件に適合したものを使用します。
 入出力の平滑用電解コンデンサ C1、C2
▫ リップル電流・電圧・温度上昇に対し、適宜設計
マージンを設定します。
▫ 電解コンデンサは、スイッチング電源用の許容リッ
プル電流が高い、低インピーダンスタイプのものを
使用します。
 インダクタ L1
▫ 銅損・鉄損による温度上昇に対し、適宜設計マー
ジンを設定します。
▫ 磁気飽和に対し、適宜設計マージンを設定しま
す。
 電流検出用抵抗 R4、R11
電流検出用抵抗は、高周波スイッチング電流が流れ
るため、内部インダクタンスが小さく、かつ許容損失を
満足するものを使用します。
9.2 インダクタ設計
PWM 調光を行う昇圧コンバータの場合、PWM 調光
時の出力電流の立ち上がりを良くするため、電流臨界
モード(CRM)、または電流不連続モード(DCM)で設
計します。以下にインダクタの設計手順を示します。
(1) Duty の設定
昇圧コンバータの出力電圧は入力電圧より高くなる
ため、Duty, DON は次式になります。
CRM の条件の場合、式 9-1 は等式になり、DCM の
条件の場合は不等式になります。
D ON 
VOUT  VIN
VOUT
2  I OUT  f PWM  VO UT  VIN 
(9-2)
ここで、
IOUT :出力電流の上限値
fPWM :PWM 発振周波数の上限値
(4) ピークインダクタ電流 ILP の算出
I LP 
VIN  D ON
L  f PWM
(9-3)
(5) インダクタの選定
インダクタは、直流重畳特性が式(9-2)、式(9-3)より
算出した L 値と ILP よりも高いものを選定します。
9.3 パターン設計
スイッチング電源は、高周波かつ高電圧の電流経路
が存在し、基板のパターンや部品の実装条件が、動作、
ノイズ、損失などに大きく影響します。そのため、高周波
電流ループ(図 9-1)は極力小さくし、パターンを太くし
て、ラインインピーダンスを低くする必要があります。
また、GND ラインは輻射ノイズに大きな影響を与える
ため、極力太く、短く配線します。
L1
D1
C1
Q1
C2
(9-1)
ここで、
VIN :入力電圧の下限値
VOUT :LED ストリングの順方向電圧降下の上限値
式 9-1 から CRM または DCM になる DON を決めます。
Duty の範囲は、fPWM = 100 kHz のとき 1.4 %~90 %、
fPWM = 500 kHz のとき 7 %~90 %です。
(下限は tMIN = 140 ns および fPWM より算出。上限は
DMAX1、DMAX2)
(2) PWM 周波数の設定
DRV 端子の PWM 発振周波数は、FSET 端子の抵抗
R22 の値に依存します。図 8-9 より、PWM 発振周波
数 fPWM を設定します。
(3) インダクタンス L 値の算出
DCM または CRM に設定した場合のインダクタンス
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VIN  DON 2
図 9-1 高周波電流ループ
さらに、以下に示す内容を配慮したパターン設計が
必要です。IC 周辺回路の接続例を図 9-2 に示します。
(1) 主回路パターン
スイッチング電流が流れる主回路パターンです。こ
のパターンは極力太く、電流ループを小さく配線し
ます。入力コンデンサ C1 は、高周波電流ループの
インピーダンスを下げるため、インダクタ L1 の近くに
配線します。
(2) 制御系 GND パターン
制御系 GND パターンに主回路の大電流が流れると、
IC の動作に影響を与える可能性があります。そのた
め、制御系のグランドと主回路パターンのグランドは
分けて、A 点に一点で配線します。
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(3) 電流検出ライン
電流検出時のノイズを低減するため、電流検出抵抗
(R4、R11)の近傍から専用パターンで IC の各該当
端子へ配線します。
(5) VCC 端子、REG 端子、VREF 端子のバイパスコン
デンサ
ノイズの影響を抑えるため、VCC 端子、REG 端子、
VREF 端子に接続するバイパスコンデンサ(C9、C6、
C5)は、各端子と GND 端子にできるだけ短く接続し
ます。
(4) COMP 端子位相補償用部品
ノイズの影響を抑えるため、位相補償用部品(R23、
C10、C11)は、各該当 COMP 端子と GND 端子にで
きるだけ短く接続します。
(6) パワーMOSFET のゲート周辺回路
Q1 の R3、Q2 の R10 はパワーMOSFET のゲートと
検出抵抗の GND ライン側に最短で接続します。
また、Q1、Q2 のゲート抵抗とダイオードはそれぞれ
ゲートと OC 端子、SW 端子に最短で接続します。
(6) ゲート周辺部品
R3:ゲートとR4のGND側に最短で接続
R1,R2,D2:ゲートとDRV端子に最短で接続
(1) 主回路パターン
太く、ループを小さく配線
(6) ゲート周辺部品
R10:ゲートとR11のGND側に最短で接続
R8,R9,D3:ゲートとSW端子に最短で接続
F1
LED_OUT(+)
P_IN
L1
D1
LED_OUT(−)
R6
R2
C2
Q1
C1
R9
D2 R3
D3
R1
A
(2) 制御系GNDパターン
主回路パターンと分けてA
点で接続
R7
R4
R8
Q2
R10
R11
P_GND
ER_OUT
R5
R17
C5
U1
VREF
PWM_IN
C6
REG
OVP
C7
Q3
VCC_IN
PWM
C8
R13
(N.C.)
FSET
R14
ON/OFF
R22
C3
R16
GND
1
14
2
13
3
4
5
BL0100A
R18
R20
12
11
10
6
9
7
8
Q4
C4
R15
R21
R19
R12
C9
ER
COMP
IFB
OC
(3) 電流検出ライン
検出抵抗の近くから専用
パターンでICに接続
DRV
SW
VCC
R23
C10
C11
C12
C13
S_GND
(5)バイパスコンデンサ(C5,C6,C9)
各端子とGND端子に最短で接続
(4) COMP端子周辺部品
COMP端子とGND端子に最短で接続
図 9-2 IC 周辺回路の接続例
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10. 電源回路例
電源回路例として、電源仕様と、その回路図および部品表を以下に示します。
本参考回路例は、定数の目安の参考例です。最終的に実働動作で確認および調整して決める必要がありま
す。
 電源仕様
使用 IC
入力電圧
最大出力電力
PWM 発振周波数 fPWM
出力電圧
出力電流
BL0100A
DC 24 V
20 W (max)
100 kHz
50 V
400 mA
 回路図
L1
F1
D1
LED_OUT(+)
P_IN
LED_OUT(−)
R6
R2
C2
Q1
C1
R9
D2
R1
Q2
D3
R3
R7
R4
R8
R10
R11
P_GND
ER_OUT
R5
R17
R12
R18
R23
C5
R19
U1
VREF
PWM_IN
C6
REG
C7
OVP
PWM
Q3
VCC_IN
C8
R13
(N.C.)
FSET
R14
C3
R16
ON/OFF
Q4
C4
R15
R24
R22
R20
GND
1
14
2
13
3
4
5
BL0100A
R21
12
11
10
6
9
7
8
ER
COMP
IFB
OC
DRV
SW
VCC
R25
C11
C9
C12
C13
C10
S_GND
TC_BL0100A_3_R1
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 部品表
記号
部品名
F1
L1
D1
D2
D3
Fuse
Inductor
Fast recovery
Schottky
Schottky
Q1
Power MOSFET
Q2
Power MOSFET
Q3
Q4
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11
C12
C13
R1
R2
PNP Transistor
NPN Transistor
Electrolytic
Electrolytic
Electrolytic
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
Ceramic, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
(2)
(2)
(2)
定格(1)
3A
50 μH, 3 A
200 V, 1.5 A
30 V, 1 A
30 V, 1 A
200 V,
45 mΩ (typ.)
100 V,
1 Ω (typ.)
−50 V, 0.1 A
50 V, 0.1 A
50 V, 22 μF
100 V, 100 μF
50 V, 47 μF
50 V, 0.1 μF
0.1 μF
10 nF
0.1 μF
0.1 μF
50 V, 0.1 μF
0.047 μF
2200 pF
100 pF
100 pF
10 Ω
100 Ω
弊社
推奨部品
記号
部品名
定格(1)
EL 1Z
SJPA-D3
SJPA-D3
R3
R4
R5
R6
R7
SKP202
R8
General, chip, 2012
470 Ω
R9
General, chip, 2012
1.5 kΩ
R10
R11
R12
R13
R14
R15
R16
R17
R18
R19
R20
R21
R22
R23
R24
R25
U1
General, chip, 2012
General
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
IC
10 kΩ
1.35 Ω, 1 W
1.5 kΩ
10 kΩ
12 kΩ
10 kΩ
15 kΩ
10 kΩ
82 kΩ
560 Ω
10 kΩ
10 kΩ
33 kΩ
1 kΩ
Open
22 kΩ
(3)
(2)
(2)
General, chip, 2012
General
General, chip, 2012
General, chip, 2012
General, chip, 2012
10 kΩ
0.22 Ω, 2 W
100 Ω
220 kΩ
11 kΩ
弊社
推奨部品
BL0100A
(1)
特記のない部品の定格は、コンデンサ:50 V 以下、抵抗:1/8 W 以下
実機評価で調整が必要な部品
(3)
高圧の DC 電圧が印加する高抵抗のため、電源要求仕様に応じて、電食を考慮した抵抗を選択したり、直列に抵抗を追
加して、個々の印加電圧を下げたりするなどの配慮をします
(2)
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Apr. 04, 2014
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BL0100A
使用上の注意
弊社の製品を使用、またはこれを使用した各種装置を設計する場合、定格値に対するディレーティングをどの程度
行うかにより、信頼性に大きく影響します。ディレーティングとは信頼性を確保または向上するため、各定格値から負
荷を軽減した動作範囲を設定したり、サージやノイズなどについて考慮したりすることです。ディレーティングを行う要
素には、一般的に電圧、電流、電力などの電気的ストレス、周囲温度、湿度などの環境ストレス、半導体製品の自己
発熱による熱ストレスがあります。これらのストレスは、瞬間的数値、あるいは最大値、最小値についても考慮する必要
があります。
なお、パワーデバイスやパワーデバイス内蔵 IC は、自己発熱が大きく接合部温度のディレーティングの程度が、信
頼性を大きく変える要素となるので十分に配慮してください。
保管環境、特性検査上の取り扱い方法によっては信頼度を損なう要因となるので、注意事項に留意してください。
保管上の注意事項
 保管環境は、常温(5~35°C)、常湿(40~75%)中が望ましく、高温多湿の場所、温度や湿度の変化が大きな場
所を避けてください
 腐食性ガスなどの有毒ガスが発生しない、塵埃の尐ない場所で、直射日光を避けて保管してください
 長期保管したものは、使用前にはんだ付け性やリードの錆などについて再点検してください
特性検査、取り扱い上の注意事項
受入検査などで特性検査を行う場合は、測定器からのサージ電圧の印加、端子間ショートや誤接続などに十分注
意してください。また定格以上の測定は避けてください
はんだ付け方法
 はんだ付けをする場合は、下記条件以内で、できるだけ短時間で作業してください
• 260 ± 5 °C
10 ± 1 s (フロー、2 回)
• 380 ± 10 °C 3.5 ± 0.5 s (はんだごて、1 回)
静電気破壊防止のための取扱注意
 製品を取り扱う場合は、人体アースを取ってください。人体アースはリストストラップなどを用い、感電防止のため、
1MΩ の抵抗を人体に近い所へ入れてください
 製品を取り扱う作業台は、導電性のテーブルマットやフロアマットなどを敷き、アースを取ってください
 カーブトレーサーなどの測定器を使う場合、測定器もアースを取ってください
 はんだ付けをする場合、はんだごてやディップ槽のリーク電圧が、製品に印加するのを防ぐため、はんだごての
先やディップ槽のアースを取ってください
 製品を入れる容器は、弊社出荷時の容器を用いるか、導電性容器やアルミ箔などで、静電対策をしてください
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BL0100A
注意書き
 本書に記載している内容は、改良などにより予告なく変更することがあります。
ご使用の際には、最新の情報であることを確認してください。
 本書に記載している動作例および回路例は、使用上の参考として示したもので、これらに起因する弊社もしく
は第三者の工業所有権、知的所有権、その他の権利の侵害問題について弊社は一切責任を負いません。
 弊社の合意がない限り、弊社は、本書に含まれる本製品(商品適性および特定目的または特別環境に対する
適合性を含む)ならびに情報(正確性、有用性、信頼性を含む)について、明示的か黙示的かを問わず、いか
なる保証もしておりません。
 弊社は品質、信頼性の向上に努めていますが、半導体製品では、ある確率での欠陥、故障の発生は避けられ
ません。製品の故障により結果として、人身事故、火災事故、社会的な損害などが発生しないよう、使用者の
責任において、装置やシステム上で十分な安全設計および確認を行ってください。
 本書に記載している製品は、一般電子機器(家電製品、事務機器、通信端末機器、計測機器など)に使用す
ることを意図しております。
高い信頼性を要求する装置(輸送機器とその制御装置、交通信号制御装置、防災・防火装置、各種安全装置
など)への使用を検討、および一般電子機器であっても長寿命を要求する場合は、必ず弊社販売窓口へ相談
してください。
極めて高い信頼性を要求する装置(航空宇宙機器、原子力制御、生命維持のための医療機器など)には、弊
社の文書による合意がない限り使用しないでください。
 本書に記載している製品の使用にあたり、本書に記載している製品に他の製品・部材を組み合わせる場合、
あるいはこれらの製品に物理的、化学的、その他何らかの加工・処理を施す場合には、使用者の責任におい
てそのリスクを検討の上行ってください。
 本書に記載している製品は耐放射線設計をしておりません。
 弊社物流網以外での輸送、製品落下などによるトラブルについて、弊社は一切責任を負いません。
 本書に記載している内容を、文書による弊社の承諾なしに転記・複製することを禁じます。
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