技 術 成 日 付 ２０１１（平成２３）年８月 日 担 当 技 術 本 部 Ｐ Ｐ Ｄ 事 業 部 モ ー タ 技 術 ２ グ ル ー プ 資 料 名 称 作 A3989SEV-T Ver. 1.3 １． 本技術資料の内容は下記製品に適用します。 ２．型式 A3989SEV-T I02 I01 CP2 CP1 VCP GND I11 I12 出力段 DMOS 搭載フルブリッジモータドライバ（1DC＋１ステッパー） （PWM 電流制御方式） ４．端子配列図 ENABLE ３．機能 36 35 34 33 32 31 30 29 28 NC 1 27 MODE OUT1A 2 26 20 OUT3A SENSE1 3 25 SENSE3 OUT1B 4 24 OUT3B VBB1 5 23 VBB2 OUT2B 6 22 OUT3B SENSE2 7 21 SENSE3 OUT2A 8 20 OUT3A NC 9 19 NC 10 11 12 13 14 15 16 17 18 PHASE3 VDD VREF1 VREF2 VREF3 NC GND PHASE2 PHASE1 A3989SEV-T A3989SEV-T 技術資料 -1- サンケン電気株式会社 ５．外形図 MLP36Pin (QFN36PIN) パッケージ 6×6mm□ 単位 mm A3989SEV-T 技術資料 -2- サンケン電気株式会社 ６．内部ブロック図 本線より外側は、外付け部品/外付け回路を表しています。 A3989SEV-T 技術資料 -3- サンケン電気株式会社 ７．絶対最大定格 特に断りなき場合､Ta=+25℃ 項 目 電源電圧 ロジック電源電圧 出力電流 ロジック入力電圧 SENSE 電圧 リファレンス入力電圧 パッケージパワー損失 動作周囲温度 接合部温度 保存温度 記 号 VBB（連続） VBB（ピーク） VDD IOUT（DC モータ）(＊1) IOUT（DC モータ,ピーク(＊1,＊2) IOUT（ステッパモータ）(＊1) IOUT（ステッパモータ,ピーク）(＊1,＊2) VIN（連続） VSENSE（連続） VSENSE（ピーク） VREF（連続） PD（＊3） Ta Tj（＊4） TS 規 格 値 −0.5∼36 38（tw＜1μs） −0.4∼7 ±2.4 ±3.5（tw＜1μs） ±1.2 ±2.8（tw＜1μs） −0.3∼7 0.5 2.5（tw＜1μs） 0∼2.5 4.6（at Ta＝25℃） −20∼＋85 150 −55∼＋150 単位 V V V A A A A V V V V W ℃ ℃ ℃ ◎ピーク電圧、ピーク電流規定は、設計保証値になります。 ◎表中の負電流は製品端子から流れ出る電流を示しております。 （＊1）出力電流はデューティサイクル、周囲温度、放熱状態によって制限を受けることが あります。 いかなる使用条件下においても、決して、指定された定格電流および最大接合部温 度(Tj=150℃)を越えないようにして下さい。 （＊2）IOUT（ピーク）は、OUT 端子の電流で測定されます。 （＊3）周囲温度(Ta)が+25℃以上の場合は、−37.03mW/℃にてディレーティングが必要となり ます。JEDEC 基準 4 層基板(High K)にて測定。 （＊4）接合部温度(Tj)が 150℃を超すような異常条件下で使用した場合、デバイス内のサー マルシャットダウン回路が動作しますが、このような条件下での使用は、避けて下 さい。 A3989SEV-T 技術資料 -4- サンケン電気株式会社 ８.電気的特性 特に指定のない場合､Ta=+25℃､VBB=36V 特性項目 記号 試験条件 規格値 Min. Typ. Max. 単位 8 – 36 V – – 8 mA -20 <1.0 20 μA – – – – – 0.35 0.35 0.7 0.7 – 0.45 0.45 Ω Ω 0.8 0.8 1.3 Ω Ω V 3.0 – 5.5 V – 7 10 mA 出力ドライバ部 主電源電圧範囲 VBB 主電源電流 IBB 出力漏れ電流 IDSS ブリッジ ON, IOUT=0A FENB=50kHz,Duty=50% VOUT=0V to VBB Source 側,IOUT=−2.4A,Tj=25℃ 出力 ON 抵抗（DC モータ） Sink 側,IOUT=2.4A,Tj=25℃ RDSON 出力 ON 抵抗（ステッパモータ） 出力ダイオード順電圧 動作時 Source 側,IOUT=−1.2A,Tj=25℃ Sink 側,IOUT=1.2A,Tj=25℃ VF IF=1.2A ロジック入力電圧 VDD 動作時 ロジック電源電流 IDD VDD 端子電流 制御部 Control Logic ロジック入力電圧 ロジック入力電流 ロジック入力ヒステリシス VIN(1) IN=High VIN(0) IN=Low IIN(1) VIN=0 to 5V VIN(hys) VREF 入力電圧範囲 VREF 動作時 リファレンス入力電流 IREF VREF=1.5V VREF 対 VSENSE 比 VREF／VSENSE VERR GM エラー VREF=1.5V, 相電流 100％時 VREF=1.5V, 相電流 66.6％時 VREF=1.5V, 相電流 33.3％時 0.7VDD – – V – – 0.3VDD V -20 <1.0 20 μA 150 300 500 ｍV 0 – 1.5 V -1 – 1 μA 3 -5 – 5 ％ -5 – 5 ％ -15 – 15 ％ （次頁へつづく） ※Typ データは設計情報として使用して下さい。 ※表中の負電流は製品端子から流れ出る電流を示しております。 ※GM エラーは、下記の計算で表されます。 VERR＝((VREF／3)−VSENSE)／(VREF／3)) A3989SEV-T 技術資料 -5- サンケン電気株式会社 指定のない場合は Ta = +25°C, VBB = 36 V 特性項目 記号 試験条件 規格値 Min. Typ. Max. 単位 350 35 350 35 300 2.5 0.7 7.3 400 2.65 75 155 – 550 – 550 – 425 3.2 1.0 7.6 500 2.8 105 165 15 1000 300 1000 250 1000 4 1.3 7.9 600 2.95 125 175 – ns ns ns ns ns μs μs V mV V mV ℃ ℃ 制御部（前ページのつづき） PWM Change to Source ON 伝播遅延時間 tPD PWM Change to Source OFF PWM Change to Sink ON PWM Change to Sink OFF クロスオーバーディレイ tcod ブランク時間（DC モータ） tBLANK(DC) ブランク時間（ステッパモータ） tBLANK(STP) VBB UVLO スレッシュホールド電圧 UVLOTHVBB VBB 立ち上げ時 VBB UVLO ヒステリシス UVLOHYSVBB VDD UVLO スレッシュホールド電圧 UVLOTH VDD UVLO ヒステリシス UVLOHYS 過熱保護動作温度 過熱保護温度ヒステリシス VDD 立ち上げ時 TJ1 ΔTJ1 ※Typ データは設計情報として使用して下さい。 ※過熱保護動作時には、出力は全て Disable(OFF)になります。 A3989SEV-T 技術資料 -6- サンケン電気株式会社 ９．機能説明 ①デバイス動作(Device Operation) 本製品は､1 つの DC モータと 1 つのステッパモータを駆動できるモータドライバ IC です｡ 本製品に搭載されている 3 つの H ブリッジ(全て N 型チャネル DMOSFET で構成され ています)のいずれも OFF 時間固定式の PWM 制御回路により電流制御されています｡ H ブリッジに流れる電流は､外付けの電流検出抵抗(Rs)､リファレンス電圧(VREF)によ って決まります｡ ②内部 PWM 電流制御(Internal PWM Current Control) 各 H ブリッジは､固定 OFF 時間方式の PWM 電流制御回路で制御されています｡ この固定 OFF 時間方式の PWM 電流制御回路は､モータへの負荷電流を設定された値 (ITRIP)に制限します｡ 最初に､対角に位置する SINK と SOURCE の DMOSFET が ON となり､電流がモータを 通って RS に流れます｡ 電流検出抵抗による電圧ドロップが REF 入力電圧と等しくなった時､電流検出コンパ レータにより PWM ラッチが RESET されます｡ これにより､SOURCE ドライバが OFF となります｡ 電流制限の最大値は RS と VREF 端子に入力された電圧と IC 内部に設定された分割比で 決定されます｡ ITRIPMAX=VREF/3RS SENSE 電圧の定格である 0.5V は超えないようにしてください｡ ③固定 OFF 時間(Fixed Off-Time) 内部 PWM 電流制御回路は､ワン･ショットを用いて出力の OFF を保持する時間を制御 しています｡ このワン･ショットの時間(toff)は､30μsec に設定されています｡ ④ブランキング(Blanking) この機能は､出力が内部電流制御回路によってスイッチングしている時に電流検出コ ンパレータをブランクします｡ コンパレータをブランクすることによって､クランプダイオードのリカバリー電流や スイッチング過渡現象時の負荷容量成分によるコンパレータの誤検知を防ぐことがで きます｡ ブランキング時間(tBLANK)は､下記で与えられます｡ tBLANK(DC)=3μs（DC モータ） tBLANK(STP)=1μs（ステッパモータ） A3989SEV-T 技術資料 -7- サンケン電気株式会社 ⑤チャージポンプ(Charge Pump;CP1 and CP2) チャージポンプは VBB よりも高い電圧を作るための回路です｡ この電圧で出力ｿｰｽ DMOSFET を駆動します｡ 0.1μF のセラミックコンデンサを CP1-CP2 間に装着してください｡ また､同様に 0.1μF のセラミックコンデンサを VCP-VBB 間に装着してください｡ このコンデンサは出力ｿｰｽ DMOSFET を駆動するための電源として必要になります｡ ⑥シャットダウン(Shutdown) 異常状態(過度のジャンクション温度もしくはチャージポンプ低電圧時)の場合､その 異常状態が解除されるまで､デバイスの出力 DMOSFET が DISABLE(出力 OFF 状態)とな ります｡ 電源立ち上げ時および VDD 低電圧時には､UVLO 回路により出力が DISABLE(出力 OFF 状態)となります｡ ⑦同期整流(Synchronous Rectification) ドライバが内部 PWM チョッピングによって Off 時間設定されているとき､負荷電流は 電流回生を行います｡ 本製品の同期整流の特徴は､電流回生期間に適切な DMOSFET を ON させることです｡ すなわち､DMOSFET のボディダイオードに電流を流す代わりに､低 Rdson である DMOSFET 自身に電流を流します｡ これにより､ドライバの損失を低減させ､外付けショットキーダイオードを削減する ことができます｡ 出力電流が 0 になることを検知して同期整流を OFF にすることで､出力電流が逆方向 に流れることを防いでいます｡ ⑧MIXED Decay（ステッパー） 本製品の H ブリッジは Mixed Decay で動作します。 トリップポイントに達した時点で、 デバイスは Fast Decay に移行し、 OFF 時間の 30.1% を Fast Decay で回生します。 Fast Decay 終了後、Slow Decay に移行し、 残りの OFF 時間を Slow Decay で動作します。 ⑨MODE（DC モータ） MODE は Fast Decay と Slow Decay を選択するための端子です。 MODE 端子を H にするとデバイスは Slow Decay モードになり、 同期整流は常に Enable 状態となります。詳細につきましては、9 頁の表 1：真理値表を参照ください。 A3989SEV-T 技術資料 -8- サンケン電気株式会社 ⑩Braking（DC モータ、ブレーキモード） ブレーキ機能は、ENABLE が Chopped の状態（ロジック L）でなおかつ MODE 端子 による設定が Slow Decay（ロジック L）の時に実現できます（詳細につきましては、表 1： 真理値表を参照ください）。 DMOSFET のスイッチングによって、 ドライブ電流を双方向に流すことができるため、 Enable チョッピングモードがアサートの時は、BEMF を発生させているモータをショート させることで効果的なブレーキとなります。 ドライバに流れる最大電流は、おおよそ VBEMF/RL によって求められます。高速回転時、 高慣性力時の最悪条件下のブレーキモードにおいては、ドライバに流れる電流が、最大定 格を超えないように注意して下さい。 ⑪真理値表（DC モータ） 表 1 に真理値表を示します｡ 表 1：真理値表 ※FAST DECAY における電流の逆流を防ぐために、モータ電流が 0 付近に達すると、全ての出力 が OFF になります。 A3989SEV-T 技術資料 -9- サンケン電気株式会社 ⑫タイミングチャート（DC モータ） A3989SEV-T 技術資料 - 10 - サンケン電気株式会社 ⑬コントロールシーケンス（ステッパー） 表 2 に真理値表を示します｡ また表 3 に FULL STEP 時におけるシーケンス表､表 4 にハーフステップ/W1-2 相励磁 時におけるシーケンス表を示します｡ 表 2：真理値表 表 3：シーケンス表(FULL STEP) シーケンスNo 0 1 2 3 PH1 1 1 0 0 I11 0 0 0 0 1相側 I01 0 0 0 0 電流比 PH2 1 0 1 1 1 1 1 0 I12 0 0 0 0 2相側 I02 0 0 0 0 電流比 1 1 1 1 表 4：シーケンス表(HALF STEP/W1-2 相) シーケンスNo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 PH1 0 0 0 0 x 1 1 1 1 1 1 1 x 0 0 0 I11 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1相側 I01 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 電流比 PH2 1 x 1 0 2/3 0 1/3 0 0 0 1/3 0 2/3 0 1 0 1 x 1 1 2/3 1 1/3 1 0 1 1/3 1 2/3 1 0 1 I12 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 2相側 I02 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 電流比 0 1/3 2/3 1 1 1 2/3 1/3 0 1/3 2/3 1 1 1 2/3 1/3 A3989SEV-T 技術資料 1-2相励磁 W1-2相励磁 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * - 11 - サンケン電気株式会社 A3989SEV-T 技術資料 - 12 - サンケン電気株式会社 Half Step 動作 シーケンスNo 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 PH1 I01 I11 PH2 I02 I12 Mixed Decay 100% 66.7% 1相側 0% -66.7% -100% Mixed Decay 100% 66.7% 2相側 0% -66.7% -100% ※ＯＵＴＡ→ＯＵＴＢ に電流が流れるときの電流方向を正とする =Don’t care A3989SEV-T 技術資料 - 13 - サンケン電気株式会社 W1-2相動作 シーケンスNo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 PH1 I01 I11 PH2 I02 I12 Mixed Decay 100% 66.7% 33.3% 1相側 0% -33.3% -66.7% -100% Mixed Decay 100% 66.7% 33.3% 2相側 0% -33.3% -66.7% -100% ※ＯＵＴＡ→ＯＵＴＢ に電流が流れるときの電流方向を正とする =Don’t care A3989SEV-T 技術資料 - 14 - サンケン電気株式会社 3 ⑭推奨パターン図 A3989SEV-T 技術資料 - 15 - サンケン電気株式会社 １１．端子配置表 端子名 NC OUT1A SENSE1 OUT1B VBB1 OUT2B SENSE2 OUT2A NC PHASE3 VDD VREF1 VREF2 VREF3 NC GND PHASE2 PHASE1 NC OUT3A SENSE3 OUT3B VBB2 OUT3B SENSE3 OUT3A MODE I12 I11 GND VCP CP1 CP2 I01 I02 ENABLE 端子説明 未接続端子 DMOSFET Hブリッジ1 OUTPUTA ブリッジ1のセンス抵抗端子 DMOSFET Hブリッジ1 OUTPUTB 電源電圧端子（ブリッジ1） DMOSFET Hブリッジ2 OUTPUTB ブリッジ2のセンス抵抗端子 DMOSFET Hブリッジ2 OUTPUTA 未接続端子 電流方向切り替え端子（ブリッジ3） ロジック電源電圧端子 電流制御用アナログ入力端子1 電流制御用アナログ入力端子2 電流制御用アナログ入力端子3 未接続端子 グランド端子 電流方向切り替え端子（ブリッジ2） 電流方向切り替え端子（ブリッジ1） 未接続端子 DMOSFET Hブリッジ3 OUTPUTA ブリッジ3のセンス抵抗端子 DMOSFET Hブリッジ3 OUTPUTB 電源電圧端子（ブリッジ2） DMOSFET Hブリッジ3 OUTPUTB ブリッジ3のセンス抵抗端子 DMOSFET Hブリッジ3 OUTPUTA 回生電流方式切り替え端子 入力端子（ブリッジ2） 入力端子（ブリッジ1） グランド端子 チャージポンプチャージアップ用コンデンサ端子 チャージポンプ汲み上げ用コンデンサ端子1 チャージポンプ汲み上げ用コンデンサ端子2 入力端子（ブリッジ1） 入力端子（ブリッジ2） Enable/Disable切り替え端子 A3989SEV-T 技術資料 端子番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 - 16 - サンケン電気株式会社 １２．熱設計資料 36 ピン eQFN パッケージは搭載 Chip のステージを放熱用ヒートシンクパッドとして 使用することで製品の発熱を外部(基板)に逃がす構造になっています。 したがって、使用される基板の材質、面積や GND パターン面積の差異によって製品 の許容損失が変化します。 このため、製品仕様に記載してある許容損失は目安であり基板設計の良し悪しによっ て変わりますので注意願います。 eQFN パッケージにつきましては､18 ページの「損失の計算方法」にて損失を計算の 上、下記計算式にてジャンクション温度 Tj を推定してください。 Tj=Ta+PD×RθJA Ta：周囲温度 PD：許容損失 RθJA：ジャンクション−大気間熱抵抗（27℃/W、JEDEC 基準 4 層基板[High K]使用時） 上記に示すグラフを用いて、ジャンクション温度 Tj を推定することができます。計算 式を以下に示しますので、周囲温度に対するジャンクション温度(Tj)を御確認して頂く 様お願いいたします。 下図に JEDEC 基準 4 層基板(High K)使用時の減定格(27℃/W)を示します。 JEDEC 基準 4 層基板使用時(27℃/W)の減定格 5 パッケージ許容損失 ＰＤ［Ｗ] 4.5 4 3.5 3 27℃/W 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -20 0 周囲温 度 20 40 60 80 100 Ｔ a［ ℃］ A3989SEV-T 技術資料 - 17 - サンケン電気株式会社 １３．損失の計算方法 下記に損失の計算方法と計算例を示します。ご参考ください。ただし、下記の 計算方法は近似式となっていますので実際の損失は実測にてご確認ください。 ①損失の計算式（近似式） H ブリッジ 1 つあたりの損失 PD の計算式（近似式）は下記の様になります。 PD=2×IL2×R VBB：電源電圧 IL：モータ電流 R：出力 DMOSFET のオン抵抗 0.45Ωmax@25℃: DC モータ 0.8Ωmax@25℃: ステッパモータ なお、上記の計算式（近似式）は想定される最悪条件（内部 PWM モード、モータホール ド時）を想定した計算式（近似式）となります A3989SEV-T 技術資料 - 18 - サンケン電気株式会社 ＊ 使用上の注意 ＣＡＵＴＩＯＮ／ＷＡＲＮＩＮＧ 本書に記載されている動作例及び回路例は、使用上の参考として示したもので、これらに起因する弊社もしくは第 三者の工業所有権、知的所有権、その他の権利の侵害問題について弊社は一切責任を負いません。 Application and operation examples described in this document are quoted for the sole purpose of reference for the use of the products herein and Sanken can assume no responsibility for any infringement of industrial property rights, intellectual property rights or any other rights of Sanken or any third party which may result from its use. 弊社は品質、信頼性の向上に努めていますが、半導体製品では、ある確率での欠陥、故障の発生は避けられません。 部品の故障により結果として、人身事故、火災事故、社会的な損害等を発生させないよう、使用者の責任に於いて、 装置やシステム上で十分な安全設計及び確認を行ってください。 Although Sanken undertakes to enhance the quality and reliability of its products, the occurrence of failure and defect of semiconductor products at a certain rate is inevitable. Users of Sanken products are requested to take, at their own risk, preventative measures including safety design of the equipment or systems against any possible injury, death, fires or damages to the society due to device failure or malfunction. 本書に記載されている製品は、一般電子機器(家電製品、事務機器、通信端末機器、計測機器など)に使用されるこ とを意図しております。ご使用の際は、納入仕様書に署名または押印の上ご返却をお願いいたします。 高い信頼性が要求される装置(輸送機器とその制御装置、交通信号制御装置、防災･防犯装置、各種安全装置など)へ の使用をご検討の際には、必ず弊社販売窓口へご相談及び納入仕様書に署名または押印の上、ご返却をお願いいた します。 極めて高い信頼性が要求される装置(航空宇宙機器、原子力制御、生命維持のための医療機器など)には弊社の文書に よる合意が無い限り使用しないでください。 Sanken products listed in this document are designed and intended for the use as components in general purpose electronic equipment or apparatus (home appliances, office equipment, telecommunication equipment, measuring equipment, etc.). Please return to us this document with your signature(s) or seal(s) prior to the use of the products herein. When considering the use of Sanken products in the applications where higher reliability is required (transportation equipment and its control systems, traffic signal control systems or equipment, fire/crime alarm systems, various safety devices, etc.), please contact your nearest Sanken sales representative to discuss, and then return to us this document with your signature(s) or seal(s) prior to the use of the products herein. The use of Sanken products without the written consent of Sanken in the applications where extremely high reliability is required (aerospace equipment, nuclear power control systems, life support systems, etc.) is strictly prohibited. 弊社のデバイスをご使用、またはこれを使用した各種装置を設計する場合、定格値に対するディレーティングをど の程度行うかにより、信頼性に大きく影響いたします。 ディレーティングとは信頼性を確保または向上するため、各定格値から負荷を軽減した動作範囲を設定したり、サ ージやノイズなどについて考慮することを言います。ディレーティングを行う要素には、一般的には電圧、電流、 電力などの電気的ストレス、周囲温度、湿度などの環境ストレス、半導体デバイスの自己発熱による熱ストレスが あります。これらのストレスは、瞬間的数値あるいは最大値、最小値についても考慮する必要があります。 なおパワーデバイスやパワーデバイス内蔵 IC は、自己発熱が大きく接合部温度(Tj)のディレーティングの程度が、 信頼性を大きく変える要素となりますので充分にご配慮ください。 In the case that you use our semiconductor devices or design your products by using our semiconductor devices, the reliability largely depends on the degree of derating to be made to the rated values. Derating may be interpreted as a case that an operation range is set by derating the load from each rated value or surge voltage or noise is considered for derating in order to assure or improve the reliability. In general, derating factors include electric stresses such as electric voltage, electric current, electric power etc., environmental stresses such as ambient temperature, humidity etc. and thermal stress caused due to self-heating of semiconductor devices. For these stresses, instantaneous values, maximum values and minimum values must be taken into consideration. In addition, it should be noted that since power devices or IC’s including power devices have large self-heating value, the degree of derating of junction temperature (Tj) affects the reliability significantly. 本書に記載されている製品のご使用にあたって、これらの製品に他の製品・部材を組み合わせる場合、或いは、こ れらの製品に物理的、化学的その他何らかの加工・処理を施す場合には、使用者の責任に於いてそのリスクをご検 討の上行ってください。 When using the products specified herein by either (i) combining other products or materials therewith or (ii) physically, chemically or otherwise processing or treating the products, please duly consider all possible risks that may result from all such uses in advance and proceed therewith at your own responsibility. 本書に記載された製品は耐放射線設計をしておりません。 Anti radioactive ray design is not considered for the products listed herein. 弊社物流網外での輸送、製品落下等によるトラブルについて弊社は一切責任を負いません。 Sanken assumes no responsibility for any troubles, such as dropping products caused during transportation out of Sanken’s distribution network. A3989SEV-T 技術資料 - 19 - サンケン電気株式会社