XC9133 シリーズ
JTR0413-004
白色 LED ドライバ昇圧 DC/DC コンバータ
■概要
XC9133 シリーズは、携帯電話、PDA、デジタルスチールカメラ等のバックライトとして使われる白色 LED を点灯させる
のに最適な定電流出力昇圧 DC/DC コンバータ IC です。出力電圧が 17.5V まで可能なため、直列接続された 4 個までの白色
LED を駆動できます。直列接続により外付け抵抗 1 つで LED 電流が設定できるため、すべての白色 LED をムラなく点灯で
きます。また、3 直 2 並列に接続することで最大 6 個を駆動することも可能です。
CE 端子に PWM 信号（最大 10kHz）を与えることにより、PWM 信号のデューティ比で LED の輝度を制御することがで
きます。
基準電圧が 0.2V と低いため RLED を小さくでき損失も小さくなります。また 2.4Ωの MOSFET を内蔵しているため、高効
率で動作することができます。発振周波数 は 1.0MHz と高く、チップコイル等の小型、薄型部品が使用できます。出力容量
CL は 0.22μF の超小型なセラミックコンデンサが使用可能なので、実装面積と周辺部品コストの削減に寄与します。
万が一、白色 LED がオープンまたは破壊した場合、Lx 端子に内蔵された検出器により、IC の発振は停止され、出力電圧
の過度の上昇を防止出来ます。
■用途
■特長
●白色 LED ドライバ
入力電圧範囲
出力電圧範囲
●スマートフォン・携帯電話
●モバイル機器・端末
●DSC
: 2.5V ~ 6.0V
: 外部設定にて∼17.5V 対応可能
基準電圧 0.2V±5.0%
: 1.0MHz±20%
: 2.4Ω
: 85%
白色 LED 直列 3 灯
VIN=3.6V, ILED=20mA
: PWM 制御
: ISTB=1.0μA (MAX.)
: 0.22μF, セラミック
: 360mA（TYP.）
: 19V (TYP.)
: -40℃∼+85℃
: SOT-25
: EU RoHS 指令対応、鉛フリー
発振周波数
ON 抵抗
高効率
制御
スタンバイ電流
負荷コンデンサ
Lx 制限電流
Lx 過電圧制限
動作周囲温度
パッケージ
環境への配慮
■代表特性例
●XC9133B02A シリーズ
LED：NSCW100 x 3
SBD：XBS053V15R,CL：TMK316J224KF
100
Efficiency : EFFI (%)
■代表標準回路例
L：VLF3010S
90
80
NR3015
70
60
50
40
30
20
10
0
VIN=3.0V
0
5
10
15
20
25
30
LED Currrent : ILED (mA)
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XC9133 シリーズ
■端子配列
SOT-25 (TOP VIEW)
■端子説明
端子番号
SOT-25
端子名
機能
1
2
3
4
5
Lx
VSS
FB
CE
VIN
スイッチ端子
グラウンド端子
電圧フィードバック端子
チップイネーブル端子
電源端子
■機能表
CE 端子
IC 動作状態
H
L
動作
動作停止
■製品分類
●品番ルール
XC9133①②③④⑤⑥-⑦
記号
項目
シンボル
①
Lx 過電圧制限
B
Lx 過電圧制限あり
②③
FB 電圧値
02
0.2V
④
発振周波数
A
1MHz
パッケージ
MR
SOT-25 (3,000/Reel)
(発注単位)
MR-G
SOT-25 (3,000/Reel)
⑤⑥-⑦(*1)
(*1)
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説明
“-G”は、ハロゲン＆アンチモンフリーかつ EU RoHS 対応製品です。
XC9133
シリーズ
■ブロック図
●XC9133B02A
■絶対最大定格
Ta = 25℃
項
目
記号
定
格
単位
VIN 端子電圧
VIN
VSS – 0.3 ~ 7.0
V
Lx 端子電圧
VLx
VSS – 0.3 ~ 22.0
V
FB 端子電圧
VFB
VSS – 0.3 ~ 7.0
V
CE 端子電圧
VCE
VSS – 0.3 ~ 7.0
V
Lx 端子電流
ILx
1000
mA
許容損失
Pd
250
mW
動作周囲温度
Topr
- 40 ~ + 85
℃
保存温度
Tstg
- 55 ~ +125
℃
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XC9133 シリーズ
■電気的特性
●XC9133B02AMR
Ta = 25℃
項 目
FB 電圧
出力電圧範囲
入力電圧
消費電流 1
消費電流 2
スタンバイ電流
発振周波数
最大デューティ比(*1)
VOUTSET
VIN
IDD1
IDD2
ISTB
fOSC
MAXDTY
効率(*2)
EFFI
電流制限
ILIM
Lx 過電圧制限
VLxOVL
Lx スイッチ ON 抵抗
Lx ﾘｰｸ電流
CE "H"電圧
CE "L"電圧
CE "H"電流
CE "L"電流
FB "H"電流
FB "L"電流
RSWON
ILxL
VCEH
VCEL
ICEH
ICEL
IFBH
IFBL
測定条件：
(‘*1)
記号
VFB
条
件
VIN=VLx, FB=0.4V
CE=0V, VLx=5.0V
外付け部品接続
VIN=3.6V, RLED=20Ω
VIN=3.6V, 外付け部品接続
Lx が'H'保持となる電圧
VIN ≧ 2.5V
VIN=3.6V, VLx=0.4V(*3)
ISTB に同じ
Lx 発振開始となる CE 印加電圧
Lx が'H'保持となる CE 印加電圧
IDD2 に同じ
ISTB に同じ
IDD2 に同じ
ISTB に同じ
MIN.
0.19
VIN
2.5
0.8
86
TYP.
0.20
420
60
0
1.0
92
MAX.
0.21
17.5
6.0
720
140
1.0
1.2
98
単位
V
V
V
μA
μA
μA
MHz
%
測定回路
①
①
①
②
③
③
②
②
-
85
-
%
①
260
360
460
mA
④
18.0
19.0
22.0
V
②
0.65
VSS
-0.1
-0.1
-0.1
-0.1
2.4
0.0
-
1.0
6.0
0.2
0.1
0.1
0.1
0.1
Ω
μA
V
V
μA
μA
μA
μA
④
③
②
②
③
③
③
③
測定回路図が①で特に指定の無いときは VIN=3.0V, VCE=3.0V, RLED=10Ω
測定回路図が②で特に指定の無いときは VIN=3.0V, VCE=3.0V, VFB=0.0V, VPULL=5.0V,RPULL=100Ω
測定回路図が③で特に指定の無いときは VIN=3.0V, VCE=3.0V, VFB=0.0V
測定回路図が④で特に指定の無いときは VCE=3.0V, VPULL=5.0V
最大デューティ比が連続する場合、MAX DTY LIMIT 機能が働くためデューティ比が強制的に小さくなります。
(‘*2)
LED:NSPW310BS×3，EFFI={[(出力電圧)×(出力電流)]÷[(入力電圧)×(入力電流)]}×100
(‘*3)
ドライバトランジスタがオン時の Lx 電圧 VLx が 0.4V となるように VPULL 電圧を調整する。
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XC9133
シリーズ
■標準回路例
●XC9133B02A
■使用部品例
SYMBOL
L
VALUE
22μH
SBD (*1)
-
CIN
CL (*3)
4.7μF
0.22μF
PART NUMBER
VLF3010A-220MR
XBS053V15R (*2)
MA2Z720
JMK107BJ475MA-B
TMK107BJ224KA-B
MANUFACTURER
TDK
TOREX
PANASONIC
TAIYO YUDEN
TAIYO YUDEN
注 :
*1: 接合容量の小さい SBD を使用して下さい。
*2: XBS053V15R は直流逆方向電圧 VR が 20V（せん頭逆方向電圧 VRM=30V）のため、白色 4 個直列で使用される場合は注意し
て下さい。
*3: 低温度時、容量低下が生じないセラミックコンデンサを使用して下さい。
■動作説明
XC9133 シリーズの内部は、基準電圧源、ランプ回路、エラーアンプ、PWM コンパレータ、位相補償回路、Lx 過電圧制限回路、N-ch MOS
ドライバトランジスタ、電流制限回路等で構成されています。
内部基準電圧と FB 端子からフィードバックされた電圧をエラーアンプで比較し、エラーアンプの出力に位相補償をかけ、スイッチングの
ON タイムを決定するために PWM コンパレータに信号を入力します。PWM コンパレータでは、エラーアンプから来た信号とランプ回路から
来たランプ波を電圧レベルとして比較し、出力を N-ch MOS ドライバトランジスタに送り、Lx 端子よりスイッチングのデューティ幅として出
力します。この動作を連続し行うことで、出力電圧を安定させています。
また、カレントフィードバック回路により、スイッチング毎の N-ch MOS ドライバトランジスタの電流を検出し、エラーアンプの出力信号
を変調しています。これにより、セラミックコンデンサなどの低 ESR コンデンサを使用しても安定した帰還系が得られ、出力電圧の安定化が
図られています。
<基準電圧源>
本 IC の出力電圧を安定にするため基準になるリファレンス電圧です。
<ランプ回路>
スイッチング周波数はこの回路により決定されています。周波数は内部で 1.0MHz(TYP.)に固定しています。ここで生成されたクロッ
クで PWM 動作に必要なランプ波が作られます。
<エラーアンプ>
エラーアンプは出力電圧監視用のアンプです。FB 端子電圧がフィードバックされ、基準電圧と比較しています。基準電圧より低い電圧
がフィードバックされるとエラーアンプの出力電圧は高くなるように動作します。
エラーアンプのゲインと f 特は内部で固定化されており、
最適化された信号となります。
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XC9133 シリーズ
■動作説明
<電流制限>
XC9133 シリーズの電流制限回路は、Lx 端子に接続された N-ch MOS ドライバトランジスタを流れる電流を監視しており、定電流制限と次の
パルスのデューティ比制限の複合となっています。
①一定電流以上ドライバ電流が流れると定電流制限機能が動作し Lx 端子から出力するパルスを任意のタイミングでオフさせます。
②次のパルスのデューティ比が前のパルスのデューティ比より小さくなるよう制御しています。
<Lx 過電圧制限回路>
XC9133 シリーズの Lx 過電圧制限回路は、Lx 端子電圧を監視し 19V（TYP.）以上になった場合、ドライバトランジスタのオフ状態
をラッチする機能が働き、機能停止となります。
機能停止状態は、VIN 端子の電源再投入を行うことで解除され動作を再開します。機能停止状態は、シャットダウンではなくパルス出力を停止
している状態なので内部回路は動作しています。
<最大デューティ比制限>
XC9133 シリーズの最大デューティ比制限回路は、デューティ比を監視し最大デューティ比がある一定期間連続した場合、次のパル
スのデューティ比が前のパルスのデューティ比より小さくなるようエラーアンプ出力を制御します。
<CE 端子の機能>
XC9133 シリーズは、CE 端子に L レベルを入力することでシャットダウン状態に出来ます。シャットダウン状態では、IC の消費電
流は 0μA(TYP.)となります。また、Lx 端子はハイインピーダンスとなります。
CE 端子に H レベルを入力することで動作開始します。
CE 端子の入力は、CMOS 入力になっておりシンク電流は 0μA(TYP.)となります。
ディスエーブル後数 100μs の間、デバイスは待機状態となり若干の消費電流が流れます。その後スタンバイとなり消費電流は 0μA
（TYP.）となります。
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XC9133
シリーズ
■使用上の注意
<Lx (PIN1)：スイッチ端子>
インダクタとショットキバリアダイオードのアノードをここに接続してください。
<FB (PIN3):電圧フィードバック端子>
基準電圧は 200mV(TYP.)です。LED のカソードと定電流値を設定するための抵抗 RLED を接続してください。抵抗値は次式によって
求められます。
RLED=0.2 / ILED
ILED は設定する定電流値
代表例:
ILED
5mA
10mA
RLED
40Ω
20Ω
ILED
13.3mA
20mA
RLED
15Ω
10Ω
< CE (PIN4)：チップイネーブル>
IC をイネーブルにする時は 0.65V 以上を印加してください。IC をディスエーブルする時は 0.2V 以下を印加してください。
< VIN (PIN5:電源端子)>
インダクタとバイパスコンデンサを接続して下さい。
<使用上の注意>
1. 一時的、過渡的な電圧降下および電圧上昇等の現象について、絶対最大定格を超える場合には劣化または破壊する可能性があります。
2. 当社では製品の改善、信頼性の向上に努めております。しかしながら、万が一のためにフェールセーフとなる設計およびエージング処
理など、装置やシステム上で十分な安全設計をお願いします。
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XC9133 シリーズ
■アプリケーションヒント
<調光制御>
1. CE PIN に PWM 信号を与える方法
PWM 信号を CE ピンに与えると、XC9133 は PWM 信号によってオン/オフを繰り返します。LED 電流 ILED は、オン時 RLED によって設定
された電流となり、オフ時はゼロ電流となります。LED 電流の平均値は、PWM 信号の正のデューティ比に比例します。PWM 信号の周期
は 100Hz∼10kHz まで最適に制御できます。PWM 信号の振幅は、ハイレベルが CE "H"電圧 VCEH より高く、ローレベルが CE "L"電圧 VCEL
より低くします。
10kHz, 3 直 LED, ILED=20mA
10kHz, 4 直 LED, ILED=20mA
20μs / div
20μs / div
1kHz, 3 直 LED, ILED=20mA
1kHz, 4 直 LED, ILED=20mA
200μs / div
200μs / div
2. LED 電流をステップで調整する方法
LED 電流 ILED をステップで調整する必要のあるアプリケーションでは、下図に示すように、RLED と並列に RLED1 と直列にスイッチ素子
SW1 を接続し、スイッチ素子 SW1 をオン/オフ制御することで LED の調光が達成できます。
RLED は、スイッチ素子 SW1 がオフ時、必要な最小の電流量となるよう抵抗値を設定します。
RLED1 はスイッチ素子がオンした時、LED に流したい電流の増加分の抵抗値を設定します。
例 電流 ILED を 5mA と 15mA に設定する場合。
RLED = 200mV / 5mA = 40Ω
RLED1 = 200mV / (15mA – 5mA) = 20Ω
になります。
図 : LED 電流をステップで調整する回路構成
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XC9133
シリーズ
■アプリケーションヒント
<調光制御>
3. DC 電圧を使用した方法
可変直流電圧を使って LED 電流を調整する必要のあるアプリケーションでは、下図に示すよう、R1，R2 を接続し直流電圧を R2 に印加
することで LED の調光が達成できます。
R1>>RLED と設置した場合、LED に流れる電流 ILED は次式で求まります。
ILED= (VREF - R1 / R2 (VDC - VREF)) / RLED
VREF= 0.2V (TYP.)
ILED
XC9133
FB
例1
R1=10kΩ, R2=100kΩ, RLED=10Ωに設定した場合、直流電圧 VDC が 0.2V∼2.2V
VDC
R2
R1
の範囲で、LED 電流 ILED は 20mA∼0mA の変化を生じます。
RLED
図 : DC 電圧を使用した回路構成
例2
R1=10kΩ, R2=100kΩ,R3=10kΩ,C1=0.1μF, RLED=10Ωに設定した場合、"H"レベ
ル:2.2V,"L"レベル：0V,Duty：50%周波数 100Hz の PWM 信号を入力すると、LED
の平均値は 10mA になります。
CE に PWM 信号を与えて輝度調整する方法と同様に、LED の平均値は PWM 信号の
正のデューティ比に比例します。
図 : PWM 信号を FB に入力した回路構成
<白色リークによる発光を防ぐ方法>
入力電圧 VIN が高い場合、CE がディスエーブル時にも微小な発光を生じる場合があります。この場合、トランジスター1 個を LED と FB
間に接続し、CE 信号と同相で駆動し、電流パスを切ることで微小な発光を防ぐことが可能です。
SBD
XBS053V15R
L:22μH
VLF3010A
VIN
3.6V
(3.2V~6.0V)
CIN
4.7μF
VIN
CL
0.22μF
(base)
Lx
XP151A12A2
CE
FB
VSS
RLED
10Ω
20mA
図 : 白色リークによる発光を防ぐ回路構成
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XC9133 シリーズ
■アプリケーションヒント
<白色 6 個点灯方法>
入力電圧 VIN≧3.2 では、3 直 2 並列で計 6 個の白色 LED を点灯させることが可能です。
図 : 白色 6 個点灯の回路構成
<フラッシュとしての使用方法>
2 個の白色 LED に最大 65mA の LED 電流を供給可能です。
図 : フラッシュの回路構成
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XC9133
シリーズ
■アプリケーションヒント
<VIN、VIN 端子分離方法>
昇圧回路の供給源(VIN)と IC の供給源(VIN 端子)を分離して使用することが可能です。
図 :
VIN, VIN 端子分離時の回路例(LED:3 灯)
図 :
VIN, VIN 端子分離時の回路例(LED:2 灯)
注: VIN 端子に 2.5V ~ 6V を入力してご使用下さい。
<LED オープン保護>
万が一、白色 LED がオープンまたは破壊した場合、FB 端子がプルダウンされた状態になり、最大デューティ比で動作します。
その結果、出力電圧が上昇を続け、Lx 端子電圧が絶対最大定格の 22V を超える可能性があります。
XC9133 シリーズは万が一、白色 LED がオープンまたは破壊した場合、Lx 端子に内蔵された検出器により、IC の発振は停止され、出力
電圧の過度の上昇を防止出来ます。但し、LED がオープンしていない状況においても、Lx 端子電圧が過電圧制限の 18V を超えた場合、過
電圧状態とみなされますので、特に順方向電圧が 4.45V 以上の LED を 4 個直列に接続して使用される場合は注意して下さい。
<起動時の突入電流>
XC9133 シリーズは、起動時の遅延を最小に抑えるため、ソフトスタート回路は内蔵されていません。突入電流は、電流制限 ILIM まで生
じる可能性があります。また、オーバーシュートを生じる場合もあります。
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XC9133 シリーズ
■アプリケーションヒント
<レイアウトのご注意>
1.
VIN 電位の変動をできるだけ抑える為に VIN 端子と VSS 端子に最短でバイパスコンデンサ(CIN)を接続して下さい。
2.
各周辺部品はできる限り IC の近くに実装し、１点アースとするようにして下さい。
3.
周辺部品は配線のインピーダンスを下げる為、太く短く配線して下さい。
4.
GND 配線を十分に強化して下さい。スイッチング時の GND 電流による GND 電位の変動は IC の動作を不安定にする場合があります。
●XC9133B シリーズパターンレイアウト
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XC9133
シリーズ
■測定回路図
●測定回路①(XC9133B02A シリーズ)
L:22uH
SBD
CDRH3D16 XBS053V15R
CIN
VIN
VIN
Lx
CE
FB
4.7μF
(ceramic)
CL
VSS
0.22μF
(ceramic)
RLED
V
VCE
●測定回路②
●測定回路③
●測定回路④
1. Lx ON 抵抗 RSWON 測定方法
測定回路④を用い、ドライバトランジスタがオン時の Lx 電圧 VLx が 0.4V となるように VPULL 電圧を調整することで求められます。
RSWON=0.4÷((VPULL-0.4)÷10)
なお、ドライバトランジスタがオン時の Lx 電圧はオシロスコープ等を用い測定します。
2. 電流制限 ILIM 測定方法
測定回路④を用い、VPULL 電圧を調整し、FB 電圧が低下した時の VPULL 電圧とドライバトランジスタがオン時の Lx 電圧 VLx から次
式で求まります。
ILIM=(VPULL-VLx)÷RPULL
RPULL＝10Ω
なお、ドライバトランジスタがオン時の Lx 電圧はオシロスコープ等を用い測定します。
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XC9133 シリーズ
■外形寸法図
●SOT-25
(unit : mm)
2.9±0.2
+0.1
0.4 -0.05
5
4
0∼0.1
1
2
3
+0.1
0.15 -0.05
(0.95)
1.9±0.2
■マーキング
SOT25
●SOT-25
5
①
1
4
②
③
2
④
⑤
①製品シリーズを表す。
シンボル
品名表記例
N
XC9133****M*
3
②Lx 過電圧制限を表す。
シンボル
Lx 過電圧制限
品名表記例
B
あり
XC9133****M*
発振周波数
1MHz
XC9133****M*
③発振周波数を表す。
シンボル
A
品名表記例
④⑤製造ロットを表す。01∼09, 0A∼0Z, 11･･･9Z, A1∼A9, AA･･･Z9, ZA~ZZ を繰り返す。
(但し、G、I、J、O、Q、W は除く。反転文字は使用しない。)
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XC9133
シリーズ
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トレックス・セミコンダクター株式会社
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