ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー ■概要 ELM185xB は、 基準電圧源と誤差アンプからなる APC 回路を内蔵したバイポーラ構造のレーザーダイオー ド ・ ドライバー IC です。 レーザー出力を、 IC 内の基準電圧源により、 電源電圧変化と温度変化に対し安 定化します。 ドライバー出力は最大 400mA までのレーザー電流駆動が可能です。 パッケージは小型である SOT-26 と VSON6-2x2 を用いているため、 最小面積での実装が可能です。 保護機能として、 異常高温 時の遮断回路を内蔵し、 制御ループ故障に対してはレーザー駆動電流を制限する機能があります。 電流の 制限値は外部に接続する抵抗により設定できます。 電源間 (VCC-GND) にはレーザーダイオード破壊防止 のためのサージ吸収用ツェナーダイオード (Vz ≒ 7V) を内蔵しています。 複数のタイプのレーザーダイオードモジュール (LDM) をドライブできます (9 ページに後述された「 使用可能 なレーザーダイオードモジュール端子結線」 参照 )。 さらに、 APC 制御による駆動ではなく、 内蔵の定電流 設定機能を利用したオープンループでの定電流駆動も可能ですので、 レーザーダイオード、 高輝度 LED な どのオープンループ定電流駆動ドライバーとして使用できます。 ■特長 • 低電圧動作 : 2.0V • 低消費電流動作 : Typ.1mA • レーザー駆動電流 : Max.400mA • 内部基準電圧 : Typ.0.30V • 高温遮断回路 : Typ.150℃ • 小型パッケージ : SOT-26、 VSON6-2x2 • 電源サージ吸収用ツェナーダイオード内蔵 ■用途 • レーザーポインター、 レーザー水準器などのレーザーダイオード駆動用 • LED など定電流負荷駆動用 ■絶対最大定格値 項目 記号 VCC 規格値 GND-0.3 ～ 7.0 単位 V ILM 端子電圧 KLD 端子電圧 Vcmp Vilm Vkld GND-0.3 ～ 7.0 GND-0.3 ～ 7.0 GND-0.3 ～ 18.0 V V V AMD 端子電圧 KLD 端子電流 Vamd Ikld GND-0.3 ～ VCC+0.3 500 300 (SOT-26) 動作電圧 CMP 端子電圧 許容損失 Pd 動作温度 保存温度 Top Tstg 1000 (VSON6-2x2) -30～+85 -40～+125 10 - 1 V mA mW ℃ ℃ Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー ■セレクションガイド ELM185xB－S 記号 a パッケージ b c 製品バージョン テーピング方向 ELM185 x B - S ↑↑ ↑ a b c B: SOT-26 G: VSON6-2x2 B S: パッケージ ファイル参照 ■端子配列図 SOT-26(TOP VIEW) 端子番号 端子記号 1 2 AMD GND 3 CMP 4 ILM 5 6 VCC KLD 端子番号 1 � 2 端子記号 KLD VCC 3 4 5 ILM CMP GND 6 AMD VSON6-2x2(TOP VIEW) � � � � � � � � VSON6-2x2(BOTTOM VIEW) � � � � � � � � � � � � 10 - 2 � � � Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー ■ブロック図 VCC KLD CMP GND + - AMD CONTROL AMP VREF ILD CURRENT LIMIT CMP + - VREF LIMIT DRIVER CONTROL DRIVER NPN TR ILM ブロック端子の説明 ： 端子記号 AMD 端子名称 モニタ入力 内 容 モニタ用ダイオードのアノードを接続し、電流検出する入力 CMP ILM KLD 位相補償 電流制限 駆動出力 制御帰還ループの安定化用の位相補償コンデンサの入力 レーザダイオードの駆動電流を制限する検出用の入力 レーザダイオードのカソードを接続して駆動する出力 VCC GND 電源入力 グランド ＩＣの電源入力 ＩＣのグランド ブロック図の動作説明 : ELM185xB の APC 回路はモニタ用フォトダイオード光出力電流をフィードバックし、 レーザー発振出力 を一定値となるよう制御します。 モニタ用フォトダイオード光電流は抵抗により電圧変換され AMD 端子に入 力します。 その電圧は、 ＩＣ内部の基準電圧 0.3V と一致するようにレーザーダイオードの駆動電流を制御し、 一定のレーザー光出力が得られます。 したがって、 レーザー光出力は、 AMD 端子に接続する抵抗の抵抗値 によって調整することができます。 レーザーダイオード駆動電流は、 ILM 端子に接続した抵抗によって電圧変換され、 電圧が電流制限電圧 (Typ.0.15V) を越えての増加が起きない様に制限され、 制御ループ異常時のレーザーダイオードへの過大 な駆動電流によるダメージを防止します。 ＣＭＰ端子に接続する位相補償コンデンサは、 制御帰還ループ安定化のために必要となります。 速い速 度の ON/OFF 制御を行う時は小さな値としますが、 最小でも 3nF 以上の容量値としてください。 レーザダイオードは、 ＩＣ内のＮＰＮトランジスタのオープンコレクタ出力によって駆動されます。 したがって、 レーザダイオードの駆動電圧としては、 ＩＣの電源電圧よりも高い駆動電圧 ( 最大 18V) が印加できますが、 駆動電圧が高い場合にはレーザーダイオードモジュール (LDM) と KLD 端子間に抵抗を挿入し、 電力損失 の分散を行う事を推奨します。 本ＩＣのモニタ電流検出機能を利用してＡＭＤ端子を ON/OFF 制御端子に使用でき、 外部制御信号を入 力してのレーザーダイオードの点滅制御も可能です。 この時 ON/OFF 制御は、 0.3V のスレシホールド電圧 と成ります。 本ＩＣは、 電源グランド間にある約 7 Ｖのツェナー電圧のツェナーダイオードによって電源のサージを吸収し、 電源ライン上のサージ電圧をクリップすることでレーザーダイオードのサージ破壊を低減できます。 10 - 3 Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー ■電気的特性 項目 記号 条件 動作電圧 VCC 消費電流 ICC Vamd AMD 基準電圧 Min. 2.0 Max. 単位 6.5 V 3 mA VCC=3.6V 1 VCC=3.6V 0.285 0.300 0.315 V ± 200 ppm/℃ ΔVamd VCC=3.6V ΔTop Vamd 温度特性 Typ. KLD 端子電流 IDkld VCC=2.7V、 Vkld=1.0V 400 KLD 端子リーク電流 ILM 電流制限電圧 最大外部クロック周波数 AMD 端子入力電流 ILkld Vilm Fext VCC=5.5V VCC=3.6V VCC=3.6V 0.13 Iamd VCC=5.5V、 Vamd=1.0V ツェナーダイオード降伏電圧 ZDBV mA 1.0 0.17 20 μA V kHz -0.5 0.5 μA 6.8 8.0 V 0.15 ■マーキング SOT-26 記号 マーク 内容 a, b, c 2NW シリーズ : 185 パッケージ : SOT-26 d 0～9 と A ～ Z ( I, O, X を除く ) 組み立てロット番号 記号 185 マーク 185 内容 185 シリーズ a, b, c 0～9 と A ～ Z ( I, O, X を除く ) 組み立てロット番号 VSON6-2x2 ������� 10 - 4 Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー ■応用回路例 1 ( 連続駆動回路 ) 一定出力で常時レーザーダイオードを駆動する回路です。 レーザーダイオード (LD) はモニターダイオード (MD) と組み合わせたレーザーダイオードモジュール (LDM) として多く使用されています。 LD と MD の ア ノ ー ド、 カ ソ ー ド の LDM 内 結 線 は 極 性、 共 通 端 子 の 取 り 方 で 数 種 類 あ り ま す が、 ELM185xB で簡単に接続できる LDM の 3 つの回路を応用回路図 (1) ～ (3) として以下に示します。 回路定数は使用するレーザーダイオードにより最適値が異なりますので、 例としてレーザーダイオード順方 向電流 35mA、 モニターダイオード光電流 0.1μA を使用した場合の定数を表 2 に示します。 応用回路図 (1) V1 D2 D1 MD LD C2 LDM VCC KLD CMP C1 ELM185xB AMD ILM GND VR1 R2 R1 応用回路図 (2) V1 D2 D1 MD LD C2 VCC LDM CMP KLD C1 ELM185xB ILM AMD GND VR1 R2 R1 応用回路図 (3) Tr2 Tr1 D2 D1 MD LD V1 C2 VCC LDM KLD CMP C1 ELM185xB AMD ILM GND VR1 R2 R1 10 - 5 Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー 表1 使用する LDM の代表的電気的特性例 項目 記号 Min. Typ. Max. 単位 動作電流 モニタ電流 0.05 35 0.10 50 0.30 mA mA Iop Im 表 1 の LDM 使用時の各回路定数の推奨値 番号 部品 R1 *1 固定抵抗 VR1 *2 R2 *3 表2 推奨定格 1.0kΩ 備考 LD 出力調整 可変抵抗 固定抵抗 5.0kΩ 3.3Ω C1 セラミックコンデンサ 3300pF C2 電解、セラミックなど 1μF～100μF PNPトランジスタ 小信号トランジスタ Tr1 Tr2 LD 出力調整 電流制限値設定（ ０Ωでは制限無） 制御ループ安定用 電源安定用 モニタ電流カレントミラー回路 *1 R1 ＝ 0.3/ Im (Max.) *2 (R1 + VR1) = 0.3/ Im (Min.) *3 R2 ＝ 0.15/ Iop (Max.) ■応用回路例 2 ( パルス駆動回路 ) レーザー出力を外部信号で断続する応用回路を応用回路図 (4) に示します。 レーザー出力制御ループの応答速度の制限からオンオフできる最大周波数は 20kHz となります。 ON/ OFF 制御はロジックゲートの利用が簡単ですが、 ロジックゲートの出力抵抗値に比べて R1、 R3、 VR1 の 抵抗値が十分大きいことが必要です。 応用回路図 (4) V1 D2 D1 MD LDM LD C2 VCC KLD AMD R3 Pulse in VR1 CMP C1 ELM185xB ILM GND R2 R1 * パルス駆動を行う場合、 応用回路図 (1) の回路を変更し、 AMD 端子に抵抗を介してパルス駆動制御信 号を印加します。 * モニター電流値を調整するために可変抵抗 (VR1) を入れる場合は上図の位置に挿入し、 パルス駆動制 御信号を固定抵抗 (R1) と可変抵抗 (VR1) の中間に印加します。 * R3 : パルス駆動制御信号入力抵抗の値は、 電源電圧 VCC を R1 と R3 の抵抗比で分圧した電位が Vamd ＝ 0.30V(Typ.) より高くなるように設定します。 VCC * R1 / (R3 + R1) ＞ Vamd より決定 例） VCC ＝ 3.3V、 R1 ＝ 1kΩのとき、 R3 ＜ R1 * (VCC-Vamd)/Vamd ＝ 1kΩ * (3.3-0.3)/0.3 ＝ 10kΩ となります。 * 制御信号は CMOS などのロジックレベルの信号です。 制御信号が H レベルのときレーザー消灯、 L レベ ルのとき点灯です。 10 - 6 Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー • パルス駆動波形 応用回路図 ( ４) において R1 ＝ 22kΩ、 R2 ＝ 2.2Ω、 R3 ＝ 220kΩ、 VR1 ＝ 0、 C1 ＝ 3300pF、 C2 ＝ 1μF、 V1 ＝ 3.6V の条件での駆動波形 ch3 ILM 端子波形 = 電流波形 ch2 AMD 端子波形 ch1 制御信号 pulse in Ch1 2.00V/div Ch3 100mV/div Ch2 500mV/div 50.0μs/div ■応用回路例 3 ( 単一モード故障検出回路付き駆動回路 ) レーザーの応用分野によっては単一モード故障時にレーザー出力が安全範囲内に保たれる仕様が要求さ れます。 単一モード故障検出回路付きの例を応用回路図 (5) に示します。 ELM185xB では全ピンの単一モード故障の内で以下の 3 条件の短絡故障がレーザー出力過大増加を招き ます。 １） KLD 端子が接地短絡故障のとき ( レーザーから直接接地電流が流れ、レーザー光出力過大となります )。 ２） AMD 端子が接地短絡故障のとき ( 光出力がゼロと判断され、 レーザー光出力過大となります )。 ３） CMP 端子が VCC 短絡故障のとき ( 回路が制御不能となり、 レーザー光出力過大となります )。 したがってこれら３条件の発生を検出し、 レーザー駆動を強制的に停止することで単一モード故障対応安全 回路とすることができます。 また、 初期電源投入時も単一モード故障発生時と同じ条件になるため、 正常動 作開始のため回路起動時には故障検出を抑える手段 ( スタートアップ回路 ) が別途必要となります。 応用回路図 (5) にこの安全回路の参考例を示します。 異常時には ELM742B コンパレータが故障を検出し、 ELM7SU04BW で構成するラッチを反転させ、 ELM33405CA の PchMOS をオフし、 電源を遮断します。 3 個のコンパレータの比較電圧は、 ＫＬＤ端子では０．９Ｖ以下、 ＡＭＤ端子では０．１Ｖ以下、 ＣＭＰ端子では２．５ Ｖ以上とし、 コンパレータ出力の OR 条件で異常を判断して電源を遮断します。 起動回路は、 抵抗 R1、 コンデンサ C1 の時定数で構成しています。 基準電圧は、 抵抗 R3 ～抵抗 R5、 抵抗 R8 の分圧比によって生成しますが、 電源電圧により抵抗値を変える必要があります。 デバイスは、 電 圧検出には ELM742B、 ラッチには ELM7SU04BW、 MOS トランジスタには ELM33405CA を使用、 他 社相当品にても動作可能です。 本回路はあくまで参考例を提供するものであり、 実製品に応用する場合は安全基準に合致する動作につい て十分な検討が必要です。 応用回路 (2) と (3) について同様な検出回路を追加することができます。 10 - 7 Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー 応用回路図 (5) + V1 ELM7SU04BW A2 ELM33405CA 5V ELM742B R2 100k R1 100k A1 M1 U1 U2 C1 0.1� C3 10� D2 D1 MD LD U3 + R3 100k + R4 68k + R8 33k 2.5V 0.9V 0.1V R5 2.2k VCC KLD ELM185xB AMD R6 3k GND CMP ILM R7 2.2 C2 3300p ■応用回路例 4 ( 白色ＬＥＤ定電流駆動回路 ) ＬＥＤ定電流ドライバとしての応用例を応用回路図 (6) に示します。 ＩＬＭ端子に接続した電流検出用の抵抗による定電流駆動を利用した白色ＬＥＤ駆動回路で、 ＫＬＤ端子の 耐圧１8 Ｖの電圧まで直列に複数のＬＥＤを接続できます。 また、 ELM185xB 内蔵ツェナーを利用して、 自 身の VCC 電源を定電圧化を行っています。 応用回路図 (6) + V1 12V White LED R1 4.7k C1 D3 D2 1� D1 VCC KLD R2 100k W1 Switch ELM185xB AMD GND ILM R7 4.7� CMP C2 10n 本応用回路は、 12V 電源で 3 個の白色 LED を直列に点灯する回路例です。 本回路では、 AMD 端子はＯＮ／ＯＦＦ制御のみに使用し、 光量フィードバック制御は行いません。 また、 電 流制御は ILM 端子の電圧モニターによる定電流制御となります。 CMP 端子には発振防止のコンデンサ 0.1μF ～ 0.01μF を接続し、 ILM 端子には定電流設定用抵抗 R7 を接続します。 駆動電流はＩｏｕｔ＝ 0.16/ R7 で求めます。 ( 例えばＲ７＝ 4.7 Ωでは 34mA となります） ELM185xB の電源は、 抵抗 R1 と内部ツェナーで 12V 入力を約 7V に下げています。 スイッチＷ１が ON で点灯、 OFF で消灯です。 10 - 8 Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー ■使用時の注意事項 １． 安全基準について レーザーダイオードの応用分野によっては安全基準準拠が法律で義務となる場合があります。 応用回路の 設計時には適用分野での安全基準、 法令について十分ご検討ください。 ELM185xB は外部回路で設定さ れた条件でレーザーダイオードを駆動します。 実際の光出力を光パワーメータなどで確認して下さい。 ２． サージ電圧によるレーザーダイオードの破壊について レーザーダイオードはサージ破壊耐量が低いため静電気、 電源オンオフ時のサージ電圧による破壊には注 意願います。 ELM185xB にはサージ吸収用ツェナーが内蔵されています。 保護機能を十分発揮させるため に、 ELM185xB とレーザーダイオードを PCB 上で最短結線とすることを推奨します。 最短距離で配置 LD K A 6 5 4 KLD VCC ILM ELM185xB AMD GND CMP 1 2 3 ■使用可能なレーザー ・ ダイオード ・ モジュール端子結線 タイプ 1 1 ： LD カソード 2 ： LD アノード、 MD カソード 3 ： MD アノード タイプ 2 1 ： LD アノード 2 ： LD カソード、 MD カソード 3 ： MD アノード タイプ 3 1 ： LD アノード 2 ： LD カソード、 MD アノード 3 ： MD カソード ＬＤとＭＤが個別素子の場合も接続が可能です。 その他の結線の LDM にも使用可能ですがさらに付加回路が必要となります。 10 - 9 Rev.1.0 ELM185xB レーザー ・ ダイオード ・ ドライバー ■電気的特性 １． Ｉｃｃ消費電流 電源電圧対消費電流特性 Icc A Vcc vs Icc 4 3 Icc (mA) Ｉｃｃ消費電流測定回路 85� 2 Vcc V 25� 6 5 4 KLD VCC ILM ELM185xB -30� 1 0 0 2 4 6 8 Vcc (V) AMD GND CMP 1 2 3 0.1�� 10 ２． Ｖａｍｄ基準電圧特性 電源電圧対 AMD 基準電圧特性 Vcc -Vamd 0.35 Vamd (V) Ｖａｍｄ基準電圧測定回路 0.3 6 5 4 KLD VCC ILM ELM185xB 0.25 0.2 85� 2 -30� 25� 4 6 AMD GND CMP 1 2 3 Vamd V 8 Vcc (V) 3． Ｉｋｌｄ定電流特性 KLD 出力電流電圧特性 Ｉｋｌｄ定電流測定回路 Ikld A Vkld - Ikld 160 Ikld (mA) 140 120 100 1� 2.2� 80 Vkld V 4.7� 5.0V 6 5 4 KLD VCC ILM ELM185xB 60 40 20 0 0 5 Vkld (V) 10 RILM AMD GND CMP 1 2 3 15 0.1�� ＊ Vkld、 Ikld が大きい場合、 IC の発熱により保護回路が働きます。 制限値は、 実装時の放熱特性により決まります。 10 - 10 Rev.1.0