NJW4813 昇圧電源内蔵 デュアル・ハーフブリッジドライバ IC ■概 要 NJW4813 は、昇圧用スイッチングレギュレータを内蔵したデュアル・ ハーフブリッジドライバ IC です。Li-ion バッテリーや 5V 電源からの昇圧 を行い、２つのハーフブリッジドライバによりピエゾモータやピエゾスピ ーカーを駆動することができます。 昇圧スイッチングレギュレータには、17ms のソフトスタート機能を内 蔵し、電源投入時の突入電流を制限します。 デュアル・ハーフブリッジドライバは、ch 間で独立した信号入力に対 応し、マイコンからの制御性を向上しています。入力周波数は 300kHz ま で対応し、異常時には FAULT 信号を出力することが可能です。 ■外 形 NJW4813SE3 ■特 徴 ●昇圧スイッチングレギュレータ部 ●ハーフブリッジドライバ部 出力スイッチ電圧 スイッチング電流 PWM 制御方式 動作電圧範囲 発振周波数 ソフトスタート機能 過電流保護機能 40V max. 1A min. 2.7∼5.5V 380k∼810kHz 17ms typ. ハーフブリッジ回路 2ch 搭載 ch 間で独立した信号入力対応 出力スイッチピーク電流 +280 / -250mA typ. 動作電圧範囲 8.0∼35V スイッチング周波数 300kHz max. 出力シャットダウン機能 出力電流制限機能 FAULT 信号出力機能 ●低電圧誤動作防止回路 ●過熱保護機能 ●スタンバイ機能 ●外形 NJW4813SE3 : PCSP20-E3 Ver.2012-10-19 -1- NJW4813 ■端子配列 15 14 13 12 11 16 10 17 9 PAD (*1) 18 8 19 7 20 6 1 2 3 ピン配置 1. VDD_SW 2. STBYb 3. SHDNb 4. IN1 5. IN2 6. FLT 7. RT 8. GND 9. PGND 10.OUT2 4 11. VDD_HB 12. OUT1 13. PGND 14. PGND 15. SW 16. SW 17. NC 18. RADJ 19. FB 20. IN- 5 < Top View> (*1) パッケージ底面中央の PAD は 内部の IC チップと電気的に接続されていません。 NJW4813SE3 ■ブロック図 Under Voltage Lock Out STBYb VDD_SW Standby ON/OFF RT FB SW Oscillator Error AMP PWM IN- Buffer Vref 1V Soft Start Thrmal Shut Dow n RADJ Over Current Protection VDD_HB FLT Under Voltage Lock Out High Side Gate Driver High Side Gate Driver OUT1 Over Current Protection OUT2 IN1 Control Logic IN2 Control Logic Low Side Gate Driver Low Side Gate Driver SHDNb GND -2- PGND Ver.2012-10-19 NJW4813 ■絶対最大定格 (Ta=25°C) 項 目 昇圧 SW.REG.部 電源電圧 SW 端子電圧 RADJ 端子電圧 IN-端子電圧 STBYb 端子電圧 ハーフブリッジドライバ部 電源電圧 SHDNb 端子電圧 入力電圧 記 号 格 単 位 VDD_SW VSW VRADJ VINVSTBYb +6 +40 +6 (*2) -0.3∼+6 (*2) -0.3∼+6 (*2) V V V V V VDD_HB VSHDNb VIN1 VIN2 +40 -0.3∼+6 (*2) V V -0.3∼+6 (*2) V -0.3∼+6 中央電極実装時 560 (*3) 980 (*4) V FLT 端子電圧 VFLT 消費電力 PD 接合部温度範囲 動作温度範囲 保存温度範囲 定 Tj Topr Tstg mW 中央電極未実装時 550 (*3) 850 (*4) -40∼+150 -40∼+85 -40∼+150 °C °C °C (*2): 電源電圧が 6V 以下の時は電源電圧と等しくなります (*3): 基板実装時 76.2×114.3×1.6mm(2 層 FR-4)で EIA/JEDEC 準拠による (*4): 基板実装時 76.2×114.3×1.6mm(4 層 FR-4)で EIA/JEDEC 準拠による (４層基板内箔：74.2×74.2mm) この製品は、静電放電により破壊されやすいため、取り扱いにご注意下さい。 ■推奨動作条件 項 目 昇圧 SW.REG 部 動作電源電圧範囲 STBYb 端子電圧 タイミング抵抗 発振周波数 ハーフブリッジドライバ部 動作電源電圧範囲 出力スイッチ直流電流 SHDNb 端子電圧 入力電圧 FLT 端子電圧 Ver.2012-10-19 記 号 最 小 標 準 最 大 単 位 VDD_SW VSTBYb RT fOSC 2.7 0 95 380 − – 100 700 5.5 V V kΩ kHz VDD_HB IOM VSHDNb VIN1, VIN2 VFLT 8 0 0 0 0 – – – – – VDD_SW 146 810 35 20 VDD_SW VDD_SW 5.5 V mA V V V -3- NJW4813 ■電気的特性 昇圧 SW.REG.部 (VDD_SW=VSTBYb=3.7V, RT=100kΩ, Ta=25°C) 項 目 低電圧誤動作防止回路部 UVLO 解除電圧 UVLO 動作電圧 UVLO ヒステリシス電圧幅 記 号 条 件 VRUVLO_SW VDUVLO_SW ΔVUVLO_SW VRUVLO_SW - VDUVLO_SW ソフトスタート部 ソフトスタート時間 TSS 発振器部 発振周波数 周波数電源電圧変動 周波数温度変動 fOSC fDV fDT VB=0.95V VDD_SW=3.0V∼5.5V Ta=-40°C∼+85°C 最小 標準 最大 単位 2.1 2.0 – 2.4 2.2 0.2 2.7 2.5 – V V V 8 17 28 ms 630 – – 700 1 3 770 – – kHz % % -1.0% 1.00 +1.0% V -0.1 – – 8 0.9 – 80 1 16 1.4 +0.1 – – 24 4 µA dB MHz µA mA 4.8 5.2 5.6 V – – 200 – 280 1 Ω µA 誤差増幅器部 基準電圧 VB 入力バイアス電流 開ループ利得 利得帯域幅積 出力ソース電流 出力シンク電流 IB AV GB IOM+ IOM- IN-端子 クランプ電圧 VCLIN- Short IN- and FB, Measuring IN- Pin VB=1.0V RADJ 端子 FET ON 抵抗 RADJ 端子 FET リーク電流 RON_RADJ ILEAK_RADJ VFB=1V, VIN-=0.9V VFB=1V, VIN-=1.1V VSTBYb=0V, VDD_SW=5.5V, ICLIN-=10µA IRADJ=0.1mA VSTBYb=0V, VRADJ=3.3V PWM 比較器部 最大デューティーサイクル MAXDUTY VIN-=0.9V 82 87 92 % 出力部 スイッチング FET ON 抵抗 スイッチング電流制限 スイッチング FET リーク電流 RON_SW ILMT_SW ILEAK_SW ISW=100mA – 1 – 0.6 2 – 1.2 – 1 Ω A µA -4- VSTBYb=0V, VSW=40V Ver.2012-10-19 NJW4813 ■電気的特性 ハーフブリッジドライバ部 (VDD_SW=3.7V, VDD_HB=25V, VSTBYb=VSHDNb=3.7V, RT=100kΩ, Ta=25°C) 項 目 記 号 条 件 最小 標準 最大 単位 5.6 5.0 – 6.2 5.6 0.6 6.8 6.2 – V V V – – 230 200 2.5 5 10 10 – – – – – – 6.0 7.0 280 250 5 10 25 25 400 400 150 150 250 250 8.0 9.0 330 300 10 20 50 50 – – – – – – Ω Ω mA mA mA mA mA mA ns ns ns ns ns ns – 20 – ns – – 300 kHz – – 1 µA – – 1 µA – – 0.7 0.7 1.0 1.0 V V VIHSHDNb 1.6 – VDD_SW V VILSHDNb 0 – 0.6 V 210 300 390 kΩ 1.6 0 – – – – VDD_SW 0.6 1 V V µA 低電圧誤動作防止(UVLO) 回路 UVLO 解除電圧 UVLO 動作電圧 UVLO ヒステリシス電圧幅 出力部 ハイサイド SW ON 抵抗 ローサイド SW ON 抵抗 過電流検出電流 出力電流 制限回路 過電流解除電流 出力短絡電流 出力立ち上がり時間 出力立ち下がり時間 立ち上がりデッドタイム 立ち下がりデッドタイム 立ち上がり遅延時間 立ち下がり遅延時間 立ち上がり−立ち下がり 遅延時間差 入力周波数 ハイサイドSW OFF時リーク電流 ローサイドSW OFF時リーク電流 OUT端子–VDD端子間電位差 GND端子–OUT端子間電位差 シャットダウン回路部 SHDNb端子 High電圧 （動作モード） SHDNb端子 Low電圧 （停止モード） SHDNb端子 プルダウン抵抗 入力回路部 IN1, IN2端子 High電圧 IN1, IN2端子 Low電圧 IN1, IN2端子 流入電流 Ver.2012-10-19 VRUVLO_HB VDUVLO_HB ΔVUVLO_HB VRUVLO_HB - VDUVLO_HB RDSH RDSL IDCTH IDCTL IRCVH IRCVL ISHTH ISHTL tr tf Dtr Dtf td_ON td_OFF IOSOURCE=20mA IOSINK=20mA High-Side Low-Side High-Side Low-Side VOUT1=VOUT2=0V VOUT1=VOUT2=VDD_HB VIN=0 to 3.3V VIN=0 to 3.3V VIN=0 to 3.3V VIN=0 to 3.3V VIN=0 to 3.3V VIN=0 to 3.3V td_ON ± td_OFF VIN=0 to 3.3V fIN IOLEAKOUTH IOLEAKOUTL VPDOV VPDGO RPDSHDNb VSHDNb=0V, VDD_HB=25V VOUT1=VOUT2=0V VSHDNb=0V, VDD_HB=25V VOUT1=VOUT2=25V VSHDNb=0V, IORH=20mA VSHDNb=0V, IORL=20mA VSHDNb=3.3V VIHIN1, VIHIN2 VILIN1, VILIN2 IIIN1, IIIN2 VIN=3.3V -5- NJW4813 ■電気的特性 総合特性 (VDD_SW=3.7V, VDD_HB=25V, VSTBYb=VSHDNb=3.7V, RT=100kΩ, Ta=25°C) 項 目 STBYb端子 High電圧 （動作モード） STBYb端子 Low電圧 （スタンバイモード） STBYb端子プルダウン抵抗 FLT端子 Lowレベル出力電圧 FLT端子 OFF時リーク電流 消費電流 （スイッチングレギュレータ） 消費電流 （ハーフブリッジドライバ） 消費電流（スタンバイ時） -6- 記 号 最小 標準 最大 単位 VIHSTBYb 1.6 – VDD_SW V VILSTBYb 0 – 0.6 V 210 300 390 – – 0.25 – 0.5 1 kΩ V – 1.9 2.8 mA – 0.7 1.0 mA – 0.9 1.8 µA RPDSTBYb VLFLT IOLEAKFLT IQSW IQHB IQSTBY 条 件 VSTBYb=3.3V IFLT=500µA VFLT=5.5V RT=100kΩ 無負荷 fIN1= fIN2=10kHz antiphase 50% Duty Cycle VDD_HB=0V, VSTBYb=VSHDNb=0V µA Ver.2012-10-19 NJW4813 ■特性例（昇圧 SW.REG.部） Timing Resistor vs. Oscillation Frequency (VDD_SW=3.7V, Ta=25°C) Oscillation Frequency vs. Temperature (VDD_SW=3.7V, RT=100kΩ) 900 Oscillation Frequency fosc (kHz) 900 Oscillation Frequency fOSC (kHz) 850 800 750 700 650 600 550 500 450 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 400 90 100 110 120 130 140 Timing Resistor RT (kΩ) -50 150 Reference Voltage vs. Temperature (VDD_SW=3.7V) Output ON Resistance vs. Temperature (VDD_SW=3.7V, ISW=100mA) 1.2 Output ON Resistance RON_SW (Ω) 1.04 1.03 Reference Voltage VB (V) -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) 1.02 1.01 1 0.99 0.98 0.97 0.96 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Switching Current Limit vs. Temperature (VDD_SW=3.7V) Switching Current Limit I LMT_SW (A) 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -50 Ver.2012-10-19 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -7- NJW4813 ■特性例（ハーフブリッジドライバ部） Output Current Limit Characteristics (High Side, VDD_HB=35V, Ta=25°C) Output Current Limit Characteristics (Low Side, VDD_HB=35V, Ta=25°C) 350 350 Over Current Detection Current: IDCTH 250 200 Over Current Release Current: IRCVH 150 100 Over Current Detection Current: IDCTL 300 Output Current IO (mA) Output Current IO (mA) 300 Output Short Current: ISHTH 50 250 200 Over Current Release Current: IRCVL 150 100 Output Short Current: ISHTL 50 0 0 0 10 20 30 VDD_HB pin - OUT pin Voltage (V) 40 0 Output Current Limit vs. Temperature (High Side, VDD_HB=35V) 350 Over Current Detection Current: IDCTH 250 200 150 Over Current Release Current: IRCVH 100 Output Short Current: ISHTH 50 0 Over Current Detection Current: IDCTL 300 Output Current IO (mA) 300 Output Current IO (mA) 40 Output Current Limit vs. Temperature (Low Side, VDD_HB=35V) 350 250 200 150 Over Current Release Current: IRCVL 100 Output Short Current: ISHTL 50 0 -50 -8- 10 20 30 OUT pin - GND pin Voltage (V) -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Ver.2012-10-19 NJW4813 ■特性例（ハーフブリッジドライバ部） Low Side SW ON Resistance vs. Temperature (VDD_HB=25V, IOSINK=20mA) 10 10 9 9 Low Side SW ON Resistance RDSL (Ω) High Side SW ON Resistance RDSH (Ω) High Side SW ON Resistance vs. Temperature (VDD_HB=25V, IOSOURCE=20mA) 8 7 6 5 4 3 2 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0 0 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 Output Fall Time vs. Temperature (VDD_HB=25V, VIN=0 to 3.3V) 700 600 600 500 Output Fall Time tf (ns) Output Rise Time tr (ns) Output Rise Time vs. Temperature (VDD_HB=25V, VIN=0 to 3.3V) 500 400 300 200 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) 400 300 200 100 100 0 0 -50 Ver.2012-10-19 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) -9- NJW4813 ■特性例（総合特性） Quiescent Current vs. Supply Voltage (RT=100kΩ, No Load, Ta=25°C) Quiescent Current vs. Temperature (VDD_SW=3.7V, RT=100kΩ, No Load) 3 3 Switching Regulator Block Quiescent Current IQSW (mA) Quiescent Current IQSW (mA) Switching Regulator Block 2.5 2 1.5 1 0.5 0 2.5 2 1.5 1 0.5 0 2 3 4 5 Supply Voltage VDD_SW (V) 6 -50 Quiescent Current vs. Supply Voltage (VDD_SW=3.7V, fIN1=fIN2=10kHz, Ta=25°C) Quiescent Current vs. Temperature (VDD_SW=3.7V, VDD_HB=25V, fIN1=fIN2=10kHz) 1 1 Half Bridge Driver Block 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0 10 20 30 Supply Voltage VDD_SW (V) 40 -50 Quiecent Current vs. Input Frequency (VDD_SW=3.7V, VDD_HB=25V, Ta=25°C) -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Standby Current vs. Temperature (VDD_SW=3.7V, VDD_HB=0V, VSTBYb=VSHDNb=0V) 10 1.4 Half Bridge Driver Block 9 Standby Current IQSTBY (µA) 1.2 Quiecent Current IQHB (mA) Half Bridge Driver Block 0.9 Quiescent Current IQHB (mA) Quiescent Current IQSW (mA) 0.9 1 0.8 0.6 0.4 0.2 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 - 10 - -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) 50 100 150 200 250 Input Frequency fIN (kHz) 300 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Ambient Temperature Ta (°C) Ver.2012-10-19 NJW4813 ■ スイッチングレギュレータ部 端子動作表 INPUT STBYb VDD_SW FLT L H H – < VDUVLO_SW ≥ VRUVLO_SW Hi-Z L Hi-Z OUTPUT フィードバック スイッチ OFF OFF ON パワー MOSFET OFF OFF ON Mode Stand-by UVLO Active INPUT OUTPUT フィードバック パワー Tj ISW FLT スイッチ MOSFET – L OFF OFF >165°C L OFF OFF – ≥ ILMTSW (*4) TSD 機能が働いた後、Tj<125°C になると復帰します。 (*5) OCP 機能が働いた後、パワーMOSFET はパルス・バイ・パルスで制御されます。 Mode TSD (*4) OCP (*5) ■ハーフブリッジドライバ部 端子動作表 INPUT OUTPUT IN1 IN2 OUT1 OUT2 L L L L L H L H H L H L H H H H INPUT OUTPUT Mode IN1, IN2 STBYb SHDNb VDD_HB FLT OUT1 OUT2 L or H L or H L or H L or H L or H L or H L L H H H H L H L L H H – – Hi-Z Hi-Z L Hi-Z L Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L or H Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hi-Z L or H Tj >165°C – INPUT IOUT1 – ≥ IDCTH1, IDCTL1 < VDUVLO_HB ≥ VRUVLO_HB < VDUVLO_HB ≥ VRUVLO_HB IOUT2 – FLT L – Hi-Z OUTPUT OUT1 Hi-Z ISHTH1, ISHTL1 Ver.2012-10-19 – ハーフブリッジ ドライバ Stand-by Stand-by Active UVLO Active Shutdown Active UVLO Active Mode OUT2 Hi-Z TSD (*4) L or H CC (*6) ISHTH2, ≥ IDCTH2, Hi-Z L or H ISHTL2 IDCTL2 (*6) CC(Constant Current)機能が働いた後、出力は定電流で制御されます。 – SW.REG. CC (*6) - 11 - NJW4813 ■タイミングチャート tr tf 90 % IN1 IN2 10 % 90 % OUT1 OUT2 90 % 10 % 10 % td_OFF td_ON 図１ 出力立ち上がり/下がり時間、立ち上がり/下がり遅延時間 IDSL IDSH IDCTL IDCTH ISHTL ISHTH IRCVL IRCVH VDD_HB VDD_HB VOUT1, VOUT2 (a) ローサイド パワーMOSFET VOUT1, VOUT2 (b) ハイサイド パワーMOSFET 図２ 出力電流制限回路 ■消費電力−周囲温度特性例 PCSP20-E3 Package Power Dissipation vs. Ambient Temperature PCSP20-E3 Package Power Dissipation vs. Ambient Temperature o o (中央電極実装時, Tj= ~150 C) At on 4 layer PC Board 800 D At on 2 layer PC Board 400 200 Power Dissipation P 600 0 600 At on 2 layer PC Board 400 200 0 0 - 12 - (中央電極未実装時, Tj= ~150 C) 1000 (mW) At on 4 layer PC Board 800 D Power Dissipation P (mW) 1000 25 50 75 100 o Ambient Temperature Ta ( C) 0 25 50 75 100 o Ambient Temperature Ta ( C) Ver.2012-10-19 NJW4813 ■アプリケーション回路例 L 6.8µH V IN=3.7V CIN 10µF SBD V OUT =24.53V CP_SW 0.1µF COUT 10µF VDD_SW RT RT 100kΩ C1 10nF R2 240kΩ SW R1 10kΩ PGND IN- NJW4813 Stand-by STBYb Shutdow n SHDNb FB RADJ RNF 2kΩ CNF 10nF (Half-Bridge Driver) Internal SW RON_RADJ = 200Ω typ. IN1 VDD_HB IN1 IN2 IN2 OUT1 FAULT FLT OUT2 Pull-Up GND RPULL 100kΩ Ver.2012-10-19 PGND CP_HB 0.1µF ⎞ ⎛ R2 240kΩ ⎞ ⎟ × VB = ⎛⎜1 + VOUT = ⎜1 + ⎟ ×1V = 24.53 [V] ⎟ ⎜ R1 + R ⎝ 10kΩ + 200Ω ⎠ ON _ RADJ ⎠ ⎝ - 13 - NJW4813 MEMO ＜注意事項＞ このデータブックの掲載内容の正確さには 万全を期しておりますが、掲載内容について 何らかの法的な保証を行うものではありませ ん。とくに応用回路については、製品の代表 的な応用例を説明するためのものです。また、 工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴 うものではなく、第三者の権利を侵害しない ことを保証するものでもありません。 - 14 - Ver.2012-10-19