AP1653AEM

[AP1653AEM]
-Preliminary-
AP1653AEM
PFC+調光機能内蔵定電流LEDドライバIC
1. 概 要
AP1653は、シングルチャネルの白色LEDドライバICです。非反転昇降圧コンバータで構成されたアクテ
ィブPFCと定電流回路により構成され、1個のコイルと3個のN-ch MOSFETで、直並列接続された照明用
白色LEDを駆動できます。LED電流は、外部設定抵抗に従います。入力電圧範囲は、AC85V~AC275Vに
対応しています。LED調光は、外部入力の0V~5VのDC信号により制御し、電流比3%まで電流調光でき
ます。AP1653は、自己起動回路、5Vレギュレータ回路、LEDオープン保護、LEDショート保護、MOSFET
過電流保護、IC過熱保護、UVLOを備えています。また、エラー状態のフラグ出力およびイネーブル入
力ができます。
2.









特
長
非反転昇降圧PFC制御によるLED順方向電圧にあわせた出力電圧調整機能
電源電圧範囲
13.5~26V
動作周囲温度
-40~95℃
LED電流精度
±3%(センス抵抗のバラツキを含まず)
AC入力電圧、LED順方向電圧によらず安定出力
起動時ソフトスタート
調光機能
- LED電流100%~3%の調光が可能(外部制御電圧DC0~5V)
保護機能
- 外付けN-ch MOSFETの過電流保護
- ICの低電圧誤動作防止(UVLO)
- LEDオープン保護
- LEDショート保護
- IC過熱保護
高調波規制(JIS C 61000-3-2 Class C)対応
パッケージ
24-pin TSSOP
Rev.0.6
2014/07
-1-
[AP1653AEM]
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 ....................................................................................................................................... 3
6. ピン配置と機能説明 ....................................................................................................................................... 4
■ ピン配置 ......................................................................................................................................................... 4
■ 機能説明 ......................................................................................................................................................... 5
7. 絶対最大定格 ................................................................................................................................................... 6
8. 推奨動作条件 ................................................................................................................................................... 6
9. 電気的特性 ....................................................................................................................................................... 7
■ 消費電流 ......................................................................................................................................................... 7
■ 起動回路 (HV端子) ..................................................................................................................................... 7
■ VREF、Enable回路 (VREF端子/ENA端子) ................................................................................................ 7
■ ゼロ検出、RAMP生成、定電流制御、エラーアンプ回路 (CS端子/FBN端子/FBP端子/COMP端子/SS
端子) ...................................................................................................................................................................... 7
■ ハイサイドドライバ、ローサイドドライバ回路 (BCK端子/BOOT端子/LX端子/BST端子) .............. 8
■ 定電流ドライバ、定電流制御、エラーアンプ回路 (SEN端子/GD端子/DIM端子) .............................. 8
■ 保護回路 (OVP端子/CS端子/FBN端子/VDD端子) .................................................................................... 8
10.
機能説明 ....................................................................................................................................................... 9
■ 昇降圧PFCコンバータ .................................................................................................................................. 9
■ LED電流制御回路/ドライバ ........................................................................................................................ 9
■ 起動回路 ....................................................................................................................................................... 10
■ ソフトスタート回路 ................................................................................................................................... 12
■ 内部レギュレータ回路 (5V) ...................................................................................................................... 12
■ 起動シーケンス ........................................................................................................................................... 12
■ 保護機能説明 ............................................................................................................................................... 13
■ 保護機能一覧表 ........................................................................................................................................... 14
11.
外部接続回路例 ......................................................................................................................................... 15
12.
周辺回路定数の設定方法 ......................................................................................................................... 16
13.
パッケージ ................................................................................................................................................. 19
■ 外形寸法図 ................................................................................................................................................... 19
■ マーキング ................................................................................................................................................... 19
重要な注意事項 ..................................................................................................................................................... 20
1.
2.
3.
4.
Rev.0.6
2014/07
-2-
[AP1653AEM]
4.
■
ブロック図と機能説明
ブロック図
VDD
HV
ENA
起動回路
VREF
OVP
VREF
VDD
CS
FBN
SEN
Enable
保護回路
FLG
TSD
BOOT
CS
ゼロ検出
FF
ハイサイド
ドライバ
BCK
LX
RAMP
生成回路
ローサイド
ドライバ
COMP
BST
VSS
FBP
FBN
エラーアンプ
定電流
ドライバ
GD
定電流
制御
SEN
PWM
コンパレータ
DIM
SS
Figure 1. AP1653 ブロック図
■
機能説明
BLOCK Name
起動回路
VREF
Enable
ゼロ検出
RAMP生成回路
エラーアンプ
PWMコンパレータ
ハイサイド
ドライバ
ローサイド
ドライバ
定電流制御,
定電流ドライバ
保護回路
TSD
Description
HV端子からVDD接続のコンデンサに電荷をチャージしてICを起動します。
VDD電圧から5V(typ)の基準電圧を生成するリニアレギュレータです。
3mAまでの外部供給が可能です。
“H”にすることで昇降圧PFCコンバータ、定電流回路を動作可能状態にします。
昇降圧PFCコンバータを臨界導通動作させるため、コイル電流のゼロ検出をする回
路です。
昇降圧PFCコンバータのオン時間を決めるためのRAMP波形を生成する回路です。
LEDのカソード電圧をモニタして基準電圧とのエラー量を出力する回路です。
RAMP生成回路の信号とエラーアンプの信号から昇降圧PFCコンバータのドライバ
をオフします。
昇降圧PFCコンバータのハイサイド側MOSFETを駆動するためのドライバ回路で
す。
昇降圧PFCコンバータのローサイド側MOSFETを駆動するためのドライバ回路で
す。
外付けのMOSFETを制御し、LED電流を一定に保つための回路です。
DIM端子電圧により、LED電流値を変化させることが可能です。また、起動時のソ
フトスタート機能を有しています。
過熱保護、UVLO、過電圧保護(OVP, FBN)、過電流保護(OCPCS, OCPSEN)の保護回
路です。
過熱保護用の温度センサです。
5.
AP1653AEM
オーダリングガイド
Ta = -40~95℃
24-pin TSSOP
Rev.0.6
2014/07
-3-
[AP1653AEM]
6.
■
ピン配置と機能説明
ピン配置
CS
1
24
OVP
BST
2
23
SS
VSS
3
22
COMP
VDD 4
21
FBN
20
GD
19
SEN
7
18
DIM
LX
8
17
VSS
BCK
9
16
FBP
NC
10
15
FLG
NC 11
14
VREF
HV 12
13
ENA
NC
5
NC
6
(Top View)
BOOT
Rev.0.6
2014/07
-4-
[AP1653AEM]
■
機能説明
Pin
No.
Name
I/O
Function
GND側の転流ダイオードD5の電流検出端子 兼 ローサイド側の外付けN-ch
MOSFET Q2の過電流検出端子
ローサイド外付けN-ch MOSFET Q3駆動用出力端子
100kΩプルダウン抵抗内蔵
1
CS
I
2
BST
O
3
VSS
PWR
4
VDD
PWR
5,6
NC
-
7
BOOT
PWR
ハイサイド・フローティング電源オフセット電圧入力端子
8
LX
PWR
ハイサイド・フローティング電源絶対電圧入力端子
9
BCK
O
10,11
NC
-
12
HV
PWR
13
ENA
I
14
VREF
O
15
FLG
O
16
FBP
I
17
VSS
PWR
18
DIM
I
アナログ調光入力端子
19
SEN
I
定電流用外付けN-ch MOSFET電流検出端子
20
GD
O
定電流用外付けN-ch MOSFET駆動用端子
21
FBN
I
22
COMP
O
23
SS
O
エラーアンプの入力端子
LED列のカソード端子を接続してください。
フィードバックエラーアンプの出力端子
位相補償用の外付けCR回路を接続してください。
ソフトスタート時間設定用端子
端子に1uFのコンデンサを接続してください。
24
OVP
I
過電圧検出端子
ICのグラウンド端子
電源入力端子
IC内部回路に電源電圧を供給します。47μFのバイパス容量をVDD端子-VSS
間に接続します。
未接続端子
どの端子にも接続しないでください。IC内部には接続されていません。
ハイサイド外付けN-ch MOSFET駆動用出力端子
未接続端子
どの端子にも接続しないでください。IC内部には接続されていません。
起動用高電圧電源入力端子
使用しないときは、VSS端子に接続してください。
IC イネーブル信号入力端子
“H”レベル電圧入力で通常動作モードとなり、 “L”レベル電圧入力でスタンバ
イモードとなります。スタンバイモードでは、起動回路、レギュレータ回路、
基準電圧回路、過熱保護回路以外の回路が停止します。
内部レギュレータの出力端子
10μFのコンデンサをVREF-VSS間に接続してください。
フォルト・フラグ端子
アクティブ・ローのオープンドレイン出力です。過電流、過電圧、UVLO、ま
たはサーマル・シャットダウン状態を示します。
エラーアンプの基準電圧設定端子
ICのグラウンド端子
Rev.0.6
2014/07
-5-
[AP1653AEM]
7.
絶対最大定格
parameter
Symbol
min
max
Unit
VHVMAX
-0.3
450
V
HV端子電圧(Note 1)
VLXMAX
-0.3
450
V
LX端子電圧(Note 1)
-0.3
VLXMAX + 30
V
BOOT,BCK端子電圧(Note 1)
VDDMAX
-0.3
30
V
VDD端子電圧(Note 1)
VBSTMAX
-0.3
VDDMAX +0.3
V
BST端子電圧(Note 1,Note 2)
VGDMAX
-0.3
VDDMAX +0.3
V
GD端子電圧(Note 1,Note 2)
VFBNMAX
-0.3
VDDMAX +0.3
V
FBN端子電圧(Note 1,Note 2)
VREFMAX
-0.3
6.0
V
VREF端子電圧(Note 1)
ENA,FLG,FBP,COMP,DIM,OVP,SS,CS,
-0.3
VREFMAX +0.3
V
SEN端子電圧(Note 1,Note 3)
PD
1.15
W
許容消費電力(Note 4,Note 5,Note 6)
Tj
-40
125
ジャンクション温度
C
TSTG
-55
150
保存温度範囲
C
Note 1. VSS端子(GND)を基準とした値です。
Note 2. VDDMAXが29.7Vを超える場合、最大値は30Vに制限します。
Note 3. VREFMAXが5.7Vを超える場合、最大値は6Vに制限します。
Note 4. Ta=25°C以上では、11.5mW/°Cで低減します。
Note 5. 100 mm  100 mm, t=1.0mm CEM 片面基板実装時。
Note 6. 熱設計を行う場合には、電源電流以外に内蔵レギュレータの発熱量を含めた熱設計をお願い致
します。
IC消費電力 = VDD × IC消費電流10mA
+ VREF外部出力[ (VDD-VREF)× (-IVREF)]
注意:絶対最大定格に記載された値を超える条件で使用した場合、デバイスを破壊することがあります。
また絶対最大定格の値を超えて使用した場合は動作保証対象外となります。
8.
推奨動作条件
Parameter
Symbol
min
typ
max
VHV
GND
400
HV端子電圧(Note 7)
VLX
GND
400
LX端子電圧(Note 7)
VB
VLX+10.3
VLX+ (VDD-0.7)
VLX+ 26
BOOT端子電圧(Note 7)
V
13.5
15
26
VDD端子電圧 (Note 7)
DD
VBST
GND
VDD
BST端子電圧 (Note 7)
VGD
GND
VDD
GD端子電圧 (Note 7)
VFB
GND
VDD
FBN端子電圧 (Note 7)
ENA,FLG,FBP,COMP,DIM,
GND
VREF
OVP,SS,CS, SEN端子電圧(Note 7)
Ta
-40
95
動作周囲温度(Note 8)
Note 7. VSS端子(GND)を基準とした値です。
Note 8.動作周囲温度は、ジャンクション温度Tjの絶対最大定格値を超えないことが前提です。
Rev.0.6
Unit
V
V
V
V
V
V
V
V
C
2014/07
-6-
[AP1653AEM]
9. 電気的特性
特に指定の無い場合、Ta=25°C,VDD=15V、VREF=5V、 ENA=DIM=VREF、VFBP=2.3V、
CS=SEN=FBN=SS=OVP=LX=0V(GND)、BST=1000pF、BCK=1000pF、GD=300Ω/1000pF、
HV=FLG=COMP=OPEN、電流は規定の端子への流れ込みを正、流れ出しを負とします。
■ 消費電流
Parameter
電源電流
Symbol
IDD1
IDD2
min
-
-
typ
0.6
3.4
max
2.0
10.0
Unit
mA
mA
Condition
ENA=0V
f=60kHz
Symbol
IHV
ICHG1
ICHG2
ICHG3
VVDDH
VVDDL
min
-
-1.8
-19.0
-2.1
12.8
11.5
typ
-
-1.0
-10.0
-1.1
15.0
13.5
max
5
-0.35
-3.5
-0.45
17.2
15.5
Unit
µA
mA
mA
mA
V
V
Condition
VHV=400V
VHV=100V, VDD=0V
VHV=100V, VDD=12.0V
VHV=100V, VREF=0V
typ
5.0
50
40
1.0
3.0
500
max
5.3
100
80
1.2
3.5
1000
Unit
V
mV
mA
V
V
kΩ
Condition
IVREF=0mA
IVREF= -3mA, ENA=0V
■ 起動回路 (HV端子)
Parameter
HVオフリーク電流
起動時VDD端子充電電流
起動電流停止電圧
起動電流リセット電圧
■ VREF、Enable回路 (VREF端子/ENA端子)
Parameter
VREF電圧
VREF電圧降下
過電流保護
ENA端子 “L”レベル電圧
ENA端子 “H”レベル電圧
ENA端子プルダウン抵抗
Symbol
VREF
VDROP
IVREFlimit
VEN1
VEN1
REN
Min
4.7
-
6
0.8
2.5
200
ディスエーブル
イネーブル
■ ゼロ検出、RAMP生成、定電流制御、エラーアンプ回路 (CS端子/FBN端子/FBP端子/COMP端子/SS
端子)
Parameter
FBP入力電圧範囲
FBN制御電圧
BCK,BST最大オン時間
ゼロ検出電流
ゼロ検出Delay
OFF BLANK
Symbol
VFBP
VFBN
TONMAX
IZVS
ZVSDelay
TOFFBL
ISS
Min
2.0
SSディスチャージ電流
BLANK
SSチャージ電流
max
4.0
-
25
0.7
1.8
2.6
1.6
typ
-
2.3
28
1.0
3.0
4.45
2.0
-
31
1.3
4.2
6.3
2.4
Unit
V
V
µs
µA
µs
µs
µA
ISS_dis
6.4
8.0
9.6
A
TBLANK
200
330
500
ns
Rev.0.6
Condition
FBP=2.3V
COMP = “H”
2014/07
-7-
[AP1653AEM]
■ ハイサイドドライバ、ローサイドドライバ回路 (BCK端子/BOOT端子/LX端子/BST端子)
Parameter
BOOT、LX、BCK端子
オフリーク電流
VBL電源スタンバイ電流
BCK端子電圧”H”
BCK端子電圧”L”
BCK端子立上り時間(Note 9)
BCK端子立下り時間(Note 9)
BCK端子プルダウン抵抗
BST端子電圧”H”
BST端子電圧”L”
BST端子立上り時間(Note 9)
BST端子立下り時間(Note 9)
BST端子プルダウン抵抗
symbol
min
typ
max
Unit
Condition
IFS
-
-
1.0
µA
VB=VLX=VBST=400V
IBL
VBCKH
VBCKL
trBCK
tfBCK
RBCK
VBSTH
VBSTL
trBST
tfBST
RBST
-
-
-
-
33
27
100
5.0
µA
V
V
ns
ns
kΩ
V
V
ns
ns
kΩ
VB=L
I=-10mA
I=10mA
BOOT-0.4
-
-
-
40
-
-
33
27
100
VDD-0.4
-
-
-
40
-
0.3
-
-
200
-
0.3
-
-
200
BCK-LX 間 CL=1000pF
BCK-LX 間 CL=1000pF
I=-10mA
I=10mA
BST-VSS 間 CL=1000pF
BST-VSS 間 CL=1000pF
Note 9. 参考値
■ 定電流ドライバ、定電流制御、エラーアンプ回路 (SEN端子/GD端子/DIM端子)
Parameter
SEN端子電圧
LED駆動電流
DIM端子入力電圧範囲
Symbol
VSEN
ILED1
ILED11
ILED12
ILED13
VDIM1
VDIM2
VDIM3
Min
0.2375
339.6
290.0
31.5
8.1
0.05
0.105
4.5
typ
0.25
350
315
35
9.5
-
-
-
max
0.2625
360.6
340.8
38.5
11.0
0.09
3.5
-
Unit
V
mA
mA
mA
mA
V
V
V
Condition
DIM=VREF
RSEN=0.714Ω, DIM=VREF
ILED1=350mA, DIM=3.15V
ILED1=350mA, DIM=0.356V
ILED1=350mA, DIM=0.1V
LED OFF
DIM調光範囲
LED MAX
■ 保護回路 (OVP端子/CS端子/FBN端子/VDD端子)
Parameter
過熱保護
TSDヒステリシス温度
OVP1検出電圧(Note 10)
OVP1解除電圧(Note 10)
OVP1検出/解除ヒステリシス
(Note 10)
OVP2検出電圧(Note 10)
OVP1/OVP2検出差電圧
FBN過電圧検出1(Note 10)
FBN過電圧解除(Note 10)
FBNヒステリシス幅(Note 10)
FBN過電圧検出2(Note 10)
FBNクランプ電圧(Note 10)
CS端子過電流検出
SEN端子過電流検出
UVLO検出電圧
UVLO解除電圧
UVLOヒステリシス幅
Symbol
TTSD
TTSDHY
VOVP1H
VOVP1L
min
130
40
2.74
2.65
typ
150
55
3.05
2.95
max
170
70
3.36
3.25
Unit
°C
°C
V
V
VOVP1HYS
0.01
-
-
V
VOVP2
2.97
0.15
4.19
4.10
0.1
5.7
7.5
1.35
0.45
11.0
7.6
3.3
3.3
3.63
-
4.65
4.55
-
5.12
5.01
-
6.35
11.6
1.5
0.5
12.2
8.5
3.7
-
7.0
15.6
1.65
0.55
13.4
9.4
4.1
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
VOVP12HYS
VFBOVPH1
VFBOVPL1
VFBHYS
VFBOVPH2
VFBClamp
VOCPC
VOCPS
VUVLOH
VUVLOL
VUVHYS
Condition
温度上昇時(Tj)
TSD後温度降下時(Tj)
FBP=2.3V
FBP=2.3V
FBP=4.0V
Note 10.■ 保護機能説明、■ 保護機能一覧表を参照
Rev.0.6
2014/07
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[AP1653AEM]
10. 機能説明
AP1653は、昇降圧PFCコンバータ、LED電流制御回路/ドライバ、起動回路、ソフトスタート回路、内部
レギュレータ回路(5V)、及び保護回路から構成されます。昇降圧PFCコンバータはLEDのカソード電圧
とコイル電流をモニタし、2個の外付けN-ch MOSFETをスイッチングすることで、LEDアノード電圧を
最適な値に制御します。LED電流制御回路は、1個の外付けN-ch MOSFETを使用し、このMOSFETのソ
ース-GND間の外部抵抗でLED電流値を検出し制御します。さらにDIM端子に入力されたDC信号にした
がって電流比3%までの電流調光が可能です。
■ 昇降圧PFCコンバータ
Figure 7において昇降圧コンバータは、2個のN-ch MOSFET(Q1,Q2)を同時にオン/オフし、臨界導通動作
となるように制御します。2個のN-ch MOSFETが同時にオンするとQ1→L2→Q2と電流が流れコイルに電
流エネルギーを蓄えます。スイッチングのオン時間は、基準電圧(FBP端子)とLEDカソード電圧(FBN
端子)から制御されたエラーアンプの出力(COMP端子)と、内部で生成されたRAMP波形で決定しま
す。オン時間が終了すると、2個のN-ch MOSFETが同時にオフし、コイルに蓄えられたエネルギーが
D5→L2→D6の経路でC19に送られます。この際、転流ダイオード(D5)のアノードとGND間に接続した抵
抗(R6)によりコイル電流をモニタし、この電流がなくなることを検出し次のオンが開始します。この動
作を繰り返すことで昇降圧コンバータは、LEDアノード電圧を最適な値に制御します。
■ LED電流制御回路/ドライバ
AP1653のLED電流制御回路は、外付けのN-ch MOSFET(Q3)とGND間に接続した抵抗(R30)によりLED電
流をI/V変換しSEN端子でモニタすることでLED電流を制御します。以下にLED電流の最大値
ILEDmaxを決定する算出式を示します。
ILEDmax [mA] = 250 [mV] / RSEN [Ω]
(DIN = 5 [V])…(1)
また、DIM端子に入力したDC信号に従って電流比3%までの電流調光が可能です。DIM端子電圧で決定
する内部基準電圧とSEN端子電圧を、チョッパ型コンパレータを使って制御することで、SEN端子電圧
が7mVまで下がってもLED電流を制御することが可能です。DIM端子をGND電圧とするとLEDは消灯
し、4V以上の電圧で最大電流となります。
Figure 2. DIM端子による調光特性
Rev.0.6
2014/07
-9-
[AP1653AEM]
■ 起動回路
AP1653はAC100VまたはAC200Vを整流した高電圧を直接入力することが可能なHV端子を備え、IC内部
からVDDに接続したコンデンサをチャージする自己起動回路を内蔵しています。全波整流後の電圧が
HV端子へ入力されると、内部起動回路を通してVDD端子に接続されたコンデンサ(C7)をチャージしま
す。VDD端子電圧が1V未満のとき、チャージ電流は1mAです。1Vを超えると10mAでチャージします。
VDD端子電圧が上昇し12.2Vを超えるとUVLOが解除され、昇降圧コンバータのスイッチング動作が可
能な状態になります。このとき、ENA端子を“H”にするとスイッチング動作を開始します。さらにVDD
端子電圧が上昇し15Vに達すると、内部起動回路がOFFとなりHV端子からの供給が止まります。このと
き、昇降圧用のコイルL2をトランスとして2次側から電力供給を行うようにすることで、アプリケーシ
ョンの電力損失を抑えることができます。
BCK
Q1
L2
外部 VDD 電源供給回路
Da
C3
R4
D1
Q2
Ca
BST
R39
R12
R6
R8
CS
VAC
~
D5
R46
R11
R18
D6
Q4
R19
C25
D10
R40
昇降圧コンバータ
12
HV
1mA
4
VDD
9mA
C7
VDD
15V
起動回路
Figure 3. 起動回路周辺回路例1
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[AP1653AEM]
HV
15V
13.5V
12.2 V
8.5V
VDD
1V
10mA
IHV
1mA
BCK
BST
通常負荷
軽負荷
通常負荷
Figure 4. 起動特性
また、VDD端子電圧を外部の別電源から供給する場合は、HV端子をGNDに接続して使用ください。
1mA
12
HV
4
9mA
VDD
VDD
15V
外部電源(ACDC 電源等)
C7
起動回路
Figure 5. 起動回路周辺回路例2
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[AP1653AEM]
■ ソフトスタート回路
AP1653はソフトスタート機能を内蔵しています。ソフトスタート回路はVDD端子が10Vを超え、且つ
ENA端子= “H”となることで、SS端子に接続したコンデンサに2μAでチャージを開始します。LED電流
はSS端子電圧とDIM端子による制御電圧の低い方の電圧によって制限されます。SS端子に接続するコン
デンサ容量の推奨は1μFです。コンデンサの容量が変わると、ソフトスタートの特性が変化します。
■ 内部レギュレータ回路 (5V)
AP1653は内部回路の電源電圧として利用するための5V電源をVDD端子電圧から生成するレギュレータ
を内蔵しています。熱的条件を満たしていればVREF端子から外部へ最大3mAの電流供給が可能です。
安定化のために、VREF端子とGND間に10µFの容量を接続してください。また、VREFが4Vを超えると、
内部RESET信号(RSTL)が解除されます。
■ 起動シーケンス
AP1653は、VDD端子電圧がUVLO解除電圧を超えること、VREF回路が内部RESET信号を解除すること、
かつENA信号 = “H”が入力されることで、昇降圧動作及び定電流動作を開始します。またVREFはENA信
号から独立しておりVDDが立ち上がると同時にVREFも立ち上がります。
12.2V
8.5V
VDD/ENA は
シーケンスフリー
VDD
ENA
4V
VREF
4V
VREF は ENA 信号に関係なく動作
RSTL
動作開始
動作停止
GD
動作停止
動作再開
BCK, BST
停止
動作
停止
動作
停止
Figure 6. 電源回路ブロックのタイミングチャート
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[AP1653AEM]
■ 保護機能説明
1)過熱保護(TSD)
AP1653は温度センサを内蔵しています。IC温度が150℃を超えると保護機能が働き、昇降圧動作及び
定電流動作を停止します。IC温度が95℃を下回ると動作を再開します。
2) OVP端子過電圧保護(OVP1, OVP2)
OVP端子電圧が3.05Vを超えると保護機能が働き、昇降圧動作及び定電流動作を停止します。このと
き、OVP端子電圧が2.95Vを下回れば動作を再開します(OVP1)。ただし、OVP端子電圧が3.3Vを超え
るとラッチ停止します(OVP2)。このとき、BST端子は”H”で停止します。これは、ハイサイドのN-ch
MOSFETがショートした場合にLEDやLEDアノード側に接続した電解コンデンサ(C19)を保護するこ
とを目的とし、AC入力のヒューズ(F1)を切って動作を停止させます。ラッチ停止した場合は、OVP端
子電圧が2.95Vを下回っても動作を再開しません。解除するにはENA端子を10ms以上 “L”にするか、
VDDを再投入する必要があります。
3)CS端子過電流保護(OCPCS)
ローサイドのMOSFETの過電流を検出します。N-ch MOSFETのGND側に抵抗を挿入しIV変換された電
圧をCS端子に入力してください。CS端子電圧が1.5Vを超えると保護機能が働き、昇降圧動作及び定
電流動作を停止します。ただし、検出をマスクするBLANK期間があり、ドライバがONしてから330ns
の間は検出を行いません。CS端子は2μAでプルアップされており、オープンとなった場合は保護機
能が働きます。この保護機能は自動復帰です。
4)SEN端子過電流保護(OCPSEN)
LEDの過電流を検出します。
SEN端子電圧が0.5Vを超えると保護機能が働き、昇降圧動作及び定電流動作を停止します。SEN端子
は2μAでプルアップされており、オープンとなった場合は保護機能が働きます。この保護機能はラッ
チ停止です。解除するにはENA端子を10ms以上“L”にするか、VDDを再投入する必要があります。
5)FBN端子過電圧保護(FBOVP)
FBN端子電圧が4.65V(FBP=2.3Vのとき)を超えると保護機能が働き、昇降圧動作を停止しますが、
定電流動作は停止しません。FBN端子電圧が4.55Vを下回ると、昇降圧動作を再開します。通常はこ
の機能により軽負荷時のスイッチングを間欠動作させて安定した出力を維持します。また、検出電圧
はFBP端子の電圧に合わせて自動的に変化します。
6)FBN端子クランプ(FBClamp)
LEDショート等でFBN端子電圧が11.6Vを超えると保護機能が働き、昇降圧動作及び定電流動作を停止
します。このとき、FBN端子は11.6Vにクランプされ、IC内部回路を保護します。
7)UVLO
VDD端子電圧が12.2Vを超えると昇降圧動作を開始します。VDD端子電圧が8.5Vを下回ると昇降圧動
作を停止します。
8)FLG端子
FLG端子は内部で保護機能が働いたことを示す信号です。オープンドレイン出力で保護機能動作時に
“L”を出力します。この信号を使用する周辺回路のVDDレベルにプルアップしてください。
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[AP1653AEM]
■ 保護機能一覧表
保護機能
検出条件
解除条件
TSD
OVP1
自動
自動
150℃を超える
3.05Vを超える
95℃を下回る
2.95Vを下回る
OVP2
ラッチ
3.3Vを超える
ENAをLレベル
か、VDD再投入
OCPCS
OCPSEN
自動
ラッチ
1.5Vを超える
0.5Vを超える
FBOVP
自動
4.65Vを超える
1.5Vを下回る
ENAをLレベル
か、VDD再投入
4.55Vを下回る
FBClamp
自動
11.6Vを超える
11.6Vを下回る
UVLO
自動
8.5Vを下回る
12.2Vを超える
Rev.0.6
BCK
(“H”)
OFF
BST
(“L”)
OFF
GD
検出端子、補足
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
-
OVP端子
LEDオープン検出
OVP端子
ハイサイド
MOSFETショート
検出
CS端子
SEN端子
OFF
OFF
有効
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
FBN端子
VFBP=2.3Vの時の
検出電圧
FBN端子
LEDショート検出
VDD端子
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[AP1653AEM]
11. 外部接続回路例
Q1
L2
D6
+OUT
R36
Da
C3
D5
D1
Q2
Ca
R11
C19
R37
R12
R6
R38
R8
-OUT
U1
CS
AP1653
OVP
R34
C17
C25
C2
BST
SS
VSS
COMP
VDD
FB_N
C15
R4
R35
R46
L1
R33
C16
C7
R39
R1
VREF
C18
R32
Dc
R2
NC
Q4
R31
GD
C1
D3
D10
R40
NC
SEN
BOOT
DIM
Z1
R27
DC
DIM
R25
F1
C8
Ra
Q3
C13
R30
VREF
(RSEN)
C12
Db
LX
VSS
R22
C11
AC1
AC2
BCK
FB_P
NC
FLG
C10
VREF
VREF
R18
NC
VREF
HV
ENA
R23
R21
C9
R19
Figure 7. AP1653外部接続回路例
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[AP1653AEM]
12. 周辺回路定数の設定方法
ここでは、Figure 7について、回路定数の設定方法を示します。
【LED電流の設定方法】
LED電流値はICのSEN端子電圧及びSEN端子に接続の抵抗R30(RSEN)より決定されます。
DIM=5V時、IC内部回路によりSEN端子電圧は250mVに制御され、最大LED電流値となります。最大LED
電流ILEDmaxは、(2)式より算出されます。
ILEDmax=0.25/R30・・・(2)
例) LED電流値ILED=350mAとすると、R30=0.714Ωとなります。
【コイルL2のL値の算出方法】
入出力条件よりL値を算出します。
入力電圧:AC85~265V
負荷条件:LEDVf=120V、ILED=350mAとします。△LEDVf=±30%としています。
最大負荷電圧LEDVfmax=156V
まずL値を決定するにあたり、PFCドライバのON-Duty及び最大コイル電流値を算出する必要がありま
す。
ON-Dutyの算出は、(3)式より算出します。
ON-Duty=(VOUT/VIN)/(1+(VOUT/VIN))・・・(3)
VIN、VOUTは以下の条件より算出します。
VIN=(VINmin‐VD1)×
・・・(3-1)
VOUT=LEDVfmax+VD5+VD6・・・(3-2)
例) 最小入力電圧VINmin=85Vac、最大負荷電圧LEDVfmax=156V、D1のVfをVD1=2V、D5及びD6のVfを
VD5=VD6=1Vとすると、式2のON-Dutyは68.2%となります。
次に(3)式で求めたON-Duty及び設定電流値(ILED)から最大コイル電流値ILmaxを算出します。最大コイル電
流のためのILEDは、バラツキを含んだ最大値を想定します。
ILmax=(π/2)×2(ILED/(1-ON-Duty))・・・(4)
例) LED電流値ILEDを350mAとした場合の最大電流値はバラツキ±3%から360.5mAとなります。この時、
(4)式より最大コイル電流ILmaxは、3.56Aとなります。
L値については、この(4)式の最大コイル電流値ILと、IC内部で決定するPFCドライバの最大オン時間より
最大L値Lmaxを算出し決定します。
Lmax=(VIN×TON)/ILmax・・・(5)
最大L値Lmaxを決めるVINは下記より算出します。
VIN=(VINmax‐VD1)・・・(5-1)
例) VD1=2V、TON=25μs (min.)とすると、(5)式の最大L値Lmaxは0.829mHと算出されます。仮にコイルの
バラツキを±20%とすると、最終的な最大L値Lmaxは0.691mHとなります。
ただしPFCドライバのスイッチング周波数FPFCは20kHz以上を推奨しますので、(6)式に示すスイッチング
周波数が20kHz以上になるようにL値を決定して下さい。
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[AP1653AEM]
FPFC=1/(((ILmax×Lmax)/VIN)+((ILmax×Lmax)/VOUT))・・・(6)
スイッチング周波数FPFCを決めるVIN,VOUTは下記より算出します。
VIN=(VINmax‐VD1)・・・(6-1)
VOUT=LEDVfmax+VD5+VD6・・・(6-2)
例) L値を0.68mHと設定した際のスイッチング周波数FPFCは、23.4kHzとなります。ただしL値は±20%の
バラツキとし、VD1=2V、VD5=VD6=1Vとしました。
VDD端子電圧については、コイルL2の2次巻線からVDDの推奨範囲に入るように設定してください。特
に軽負荷、最少入力電圧時にVDD電圧が15.5Vを下回らないよう十分に検証ください。トランスの設定
については、各安全規格に対応する設計が必要となりますので、考慮の上、設計してください。
【出力コンデンサC19の設定方法】
出力コンデンサの設定にあたり、FBP端子の設定を行います。FBP電圧はIC内部回路の制御により、FBN
端子電圧=定電流ドライバ用のFET(Q3)のドレイン電圧と等しくなります。FBN端子電圧の下限値を以下
の式より算出します。
FBNmin= Ronmax×ILED+VSEN・・・(7)
Ronmaxは、FET(Q3)のオン抵抗の最大値となります。
例) Ronmax=1Ω、ILED=360.5mA、VSEN=0.2575Vとすると、(7)式は、0.618Vとなります。
(7)式より、出力コンデンサC19の最小値Coutminは、出力リップル差分△RIPより算出すると
Coutmin=△RIP/(VFBP-0.1-FBNmin)・・・(8)
△RIPは、LED電流によって変わる変数となり、下記グラフを参照ください。
0.5
出 力リップル差分(mA・s)
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
例)(7)式の例より、△RIP =0.474mA・s、VFBP=2.3V、FBNmin=0.618Vとすると、299.6μFとなります。
出力コンデンサC19については、この数値より、およそ20%以上大きい容量値に設定してください。
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[AP1653AEM]
【CS端子の設定】
降圧PFCコンバータの抵抗R6及びR8に流れる最大電流IZCSmaxを計算します。
IZCSmax=LEDVf ×(1-△LEDVf)/Lmax×ZCSDLYMIN・・・(9)
ZCSDLYMIN:ゼロ検出のディレイmin値:1.8usとなります。
(9)式より、抵抗R6及びR8の最小値Rminは、(10)式となります。
Rmin=(0.02-(1.2u-(0.02/R11))・R12)/(IZCS max)・・・(10)
(10)式より、この数値よりおよそ10%大きい抵抗値に設定してください。
例)LEDVf=120V、△LEDVf=30%、L値Lmax =0.68mHとした場合、ZCSの最大電流は、185mAとなりま
す。この結果より、R11=R12=100kΩとすると、最小値0.43Ωとなり、0.47Ωが設定値となります。
【過電圧保護、OVPの設定】
出力電圧の最大値Voutmaxを計算します。
Voutmax=LEDVf×(1+△LEDVf)+VFBP・・・(11)
VFBP:FBP端子電圧で抵抗R22,R23で設定します
(11)式より、OVP設定電圧VOVは、Voutmax値の10%以上大きい値となるように下記(12)式で
抵抗R36,R37,R38を設定します。
VOV= VOVP1/(R38×(R36+R37+R38))・・・(12)
VOVP1:OVP1の動作電圧
3.05V(typ)となります
例)LEDVf=120V、△LEDVf=30%、VFBP=2.4Vとして出力最大電圧Voutmax=158.4Vとなります。また、
R38 =3kΩ、R36=R37=100kΩとすると、OVP設定電圧は206.4Vとなり、出力最大電圧Voutmaxの10%以
上大きい設定値となります。
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[AP1653AEM]
13. パッケージ
■
外形寸法図
・24pin-TSSOP(Unit: mm)
■
マーキング
AP1653
(2)
YYWWAAA
(3)
(1)
(4)
(5)
(1) 1pin 表示
(2)製品型番 "AP1653"
(3)製造年(西暦年の下 2 桁)
(4)製造週
(5)管理番号
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