NJW4830 1 回路 ハイサイドスイッチ 概要 NJW4830 は、0.5A の電流を供給できる 1 回路のハイサイドスイッ チです。高耐圧 P ch MOS FET にアクティブクランプ、過電流検出回 路およびサーマルシャットダウンを内蔵しています。 3V 系のマイコンや DSP のロジック信号でも直接制御できるため、 3V マイコン等の使用時にレベルシフタが不要です。 バッテリーに直接接続されるカーアクセサリの保護用途や産業機器 の電源保護に最適です。 特長 ドレイン・ソース間電圧 ドレイン電流 3V/5V 系ロジック電圧対応 低 ON 抵抗 低消費電流 アクティブクランプ回路 過電流検出回路 サーマルシャットダウン 外形 ■ 外形 NJW4830U2 45V 0.5A 0.35Ω (typ.) 110µA (typ.) SOT89-5 端子配列 5 2 4 1 2 3 1. IN 2. GND 3. FLT 4. VDD 5. OUT ブロック図 VDD FLT Over Current Protection FLT DELAY VDD Level Shift IN Thermal Shut Down GND Ver.2014-01-08 Active Clamp OUT -1- NJW4830 絶対最大定格 項 (Ta=25°C) 目 記 号 定格値 単位 備考 ドレイン・ソース間電圧 電源電圧 入力電圧 FLT端子電圧 VDS VDD VIN VFLT V V V V VDD–OUT端子 VDD–GND端子 IN–GND端子 FLT–GND端子 消費電力 PD アクティブクランプ耐量(単発) アクティブクランプ電流 接合部温度範囲 動作温度範囲 保存温度範囲 EAS IAP Tj Topr Tstg +45 +45 −0.3 to +6 −0.3 to +6 625 (*1) 2,400 (*2) 10 0.5 −40 to +150 −40 to +85 −50 to +150 mW mJ A °C °C °C (*1): 基板実装時 76.2×114.3×1.6mm(2層 FR-4)でEIA/JEDEC 規格サイズ、且つ銅箔面積100mm2 (*2): 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、JEDEC 規格 JESD51-5 に基づき、基板にサーマルビアホールを適用） 推奨動作条件 項 (Ta=25°C) 目 ドレイン・ソース間電圧 電源電圧 出力電流 入力電圧 FLT 端子電圧 -2- 記 号 最小 標準 最大 単位 備考 VDS VDD IO VIN VFLT 0 4.6 0 0 0 – – – – – 40 40 0.5 5.5 5.5 V V A V V VDD–OUT 端子 VDD–GND 端子 VDD–OUT 端子 IN–GND端子 FLT–GND端子 Ver.2014-01-08 NJW4830 電気的特性 項 (特記事項なき場合、VDD=13V, Ta=25°C) 目 記 号 ドレイン・ソース間 クランプ電圧 High level 入力電圧 Low level 入力電圧 保護回路動作入力電圧範囲 OUT端子OFF時リーク電流 消費電流 1 消費電流 2 入力電流 ドレイン・ソース間ON抵抗 過電流リミット1 過電流リミット2 ONスイッチング時間 OFFスイッチング時間 OUT端子–VDD端子間電位差 FLT端子Lowレベル出力電圧 FLT端子High時リーク電流 FLT遅延時間 VDSS_CL VIH VIL VIN_opr IOLEAKOUT IDD1 IDD2 IIN RDS_ON ILIMIT1 ILIMIT2 tON tOFF VPDOV VLFLT IOLEAKFLT tDFLT 条 件 VIN=0V, IO=1mA,VDD= 40V IO=10mA IO=100µA VIN=0V, VDD=40V VIN=0V, VDD=40V VIN=5V VIN=5V VIN=5V, IO=0.5A VIN=5V, VDS=5V VIN=5V, VDD= VDS=40V VIN=0 to 5V, IO=0.5A VIN=5 to 0V, IO=0.5A VIN=0V, IORH=1A IFLT=500µA VFLT=5.5V VIN=0 to 5V, VDS=22V 最小 標準 最大 単位 VDD-45 – – V 2.64 – 2.64 – – – – – 0.5 0.1 – – – – – – – – – – 110 150 0.35 0.75 0.4 20 20 0.85 0.25 – 5 – 0.9 5.5 1 1 150 190 0.6 1.2 – – – 1.2 0.5 1 – V V V µA µA µA µA Ω A A µs µs V V µA ms 端子動作表 入力信号 動作状態 FLT 端子 出力状態 L H 通常 H L OFF ON L H 過電流 ILIMIT1 H L OFF ILIMIT1 L H 過電流 ILIMIT2 H H OFF ILIMIT2 L H Tj>150℃ H H OFF OFF Ver.2014-01-08 -3- NJW4830 タイミングチャート ON, OFF スイッチング時間 (VIN=0 to 5V, VDD=13V, IO=0.5A) 90% IN 10% 90% OUT 10% tON tOFF FLT 遅延時間 (VIN=0 to 5V, VDD= VDS=22V) IN 50% 90% FLT tDFLT FLT 遅延時間測定回路図 + V 5V NJW4830 VDS VDD 5V 0V IN OUT FLT GND -4- Ver.2014-01-08 NJW4830 High Input signal Low ON Over Current Protection OFF ON Thermal Protection OFF VDD Output voltage VDSS_CL 0V ILIMIT1 Inductive load ILIMIT2 Output current 0A tDFLT High Fault signal Low Normal Ver.2014-01-08 Current limit1 Current limit2 Thermal shutdown Active clamp -5- NJW4830 過電流リミット特性例 IO [A] ILIMIT1 ILIMIT2 VDS [V] FLT 端子 H L アプリケーション回路例 + V Logic Voltage ex. 5V, 3V NJW4830 VDD Micro Controller Drive Signal IN FAULT -6- FLT GND OUT RL Ver.2014-01-08 NJW4830 特性例 ドレイン・ソース間クランプ電圧 対 周囲温度 63 0.9 61 0.8 59 0.7 57 55 53 51 消費電流2 対 周囲温度 1 消費電流2 [mA] ドレイン・ソース間クランプ電圧 [V] 65 0.6 0.5 0.4 0.3 49 0.2 47 0.1 45 0 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 入力電流 対 入力電圧 0.5 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 入力電流 対 周囲温度 1 0.9 0.8 入力電流 [mA] 入力電流 [mA] 0.4 0.3 0.2 0.1 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0 Ver.2014-01-08 1 2 3 4 入力電圧 [V] 5 6 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -7- NJW4830 特性例 ドレイン・ソース間ON抵抗 対 電源電圧 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 5 10 15 20 25 電源電圧 [V] 30 35 40 -50 過電流リミット1 対 周囲温度 1.2 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 過電流リミット2 対 周囲温度 1.2 1 過電流リミット2 [A] 1 過電流リミット1 [A] ドレイン・ソース間ON抵抗 対 周囲温度 0.6 ドレイン・ソース間ON抵抗 [Ω] ドレイン・ソース間ON抵抗 [Ω] 0.6 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 出力電流 対 ドレイン・ソース間電圧 1.2 出力電流 [A] 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 -8- 5 10 15 20 25 30 35 ドレイン・ソース間電圧 [V] 40 Ver.2014-01-08 NJW4830 特性例 ONスイッチング時間 対 周囲温度 25 20 15 10 5 25 20 15 10 0 5 0 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 FLT端子Lowレベル出力電圧 対 周囲温度 0.3 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 FLT遅延時間 対 周囲温度 7 6 0.25 FLT遅延時間 [ms] FLT端子Lowレベル出力電圧 [V] OFFスイッチング時間 対 周囲温度 30 OFFスイッチング時間 [µs] ONスイッチング時間 [µs] 30 0.2 0.15 0.1 0.05 5 4 3 2 1 0 0 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 TSD検出・解除温度 対 入力電圧 180 検出温度 解除温度 検出 / 解除温度 [ºC] 170 160 150 140 130 120 0 Ver.2014-01-08 1 2 3 4 入力電圧 [V] 5 6 -9- Application Tips NJW4830 技 術 資 料 ハイサイド/ローサイドスイッチ製品のアクティブクランプ耐量について アクティブクランプ耐量とは ハイサイド/ローサイドスイッチの負荷にモーターやソレノイドなどの誘導性負荷(L 負荷)を使用するアプリケーショ ンでは、IC が ON 状態から OFF 状態に遷移する際に、L 負荷に蓄えられたエネルギーによる逆起電力によって IC にダ メージを与える可能性があります。 このダメージを緩和するために用いられるのがアクティブクランプ回路と呼ばれるものです。アクティブクランプ回 路を用いることによって、 L 負荷から IC を保護する事ができるエネルギーをアクティブクランプ耐量(EAS)と呼びます。 ハイサイド/ローサイドスイッチの負荷に誘導性負荷を使用する際は、このアクティブクランプ耐量を超えないように 設計する必要があります。 外部の保護素子を用いない場合の IC の動作(図 1) アクティブクランプ 電流 IAP tA ID アクティブクランプ期間 VDS アクティブクランプ 電流 IAP ID VDD 0V 時間 ドレイン ・ソース間クランプ電圧 V DSS_CL ドレイン ・ソース間クランプ電圧 V DSS_CL VDS VDD 0V VIN 時間 5V VIN 0V tA 5V アクティブクランプ期間 0V tON tON 図 1．アクティブクランプ動作波形 (左：ローサイドスイッチ 右：ハイサイドスイッチ) VIN が ON するとドレイン電流(ID)が徐々に増加します。このとき VIN がオフになると、電流を流し続けようとする L 負荷の性質により、ドレイン・ソース間電圧（VDS）は急激に増加し、アクティブクランプ回路によって VDSS_CL でクラ ンプされます。また同時に、出力トランジスタのゲート電圧を調整してドレインに電流を流し、そのエネルギーを出力 トランジスタで消費します。 このエネルギーESW は下式で表すことができます。 tA E SW = ∫ VDS (t ) ⋅ I D (t )dt = 0 VDSS _ CL 1 2 LI AP ⋅ 2 VDSS _ CL − VDD この ESW は IC 内で熱として消費されますが、VIN=0V の時はサーマルシャットダウンが機能していないため、最悪の 場合 IC が破壊に至ります。そのため、誘導性負荷を駆動する際は、上式の ESW が EAS を超えないように設計してくだ さい。 - 10 - Ver.2014-01-08 Application Tips NJW4830 技 術 資 料 アプリケーションヒント L 負荷の逆起エネルギーから IC を保護する一番簡単な方法は、負荷に対して外部フライホイール(回生)ダイオードを 追加することです(図 2)。 回生ダイオード ID VDD VDD VIN DRAIN SOURCE VDD OUT VIN V DS V DS ID GND 回生ダイオード 図 2．誘導性負荷駆動回路図 (左：ローサイドスイッチ 右：ハイサイドスイッチ) ＜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。 Ver.2014-01-08 - 11 -