lc522xseries an jp

LC5220 シリーズ アプリケーションノート
Rev. 1.4
LC5220 シリーズ
アプリケーションノート
Rev.1.4
サンケン電気株式会社
SANKEN ELECTRIC CO., LTD.
http://www.sanken-ele.co.jp
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LC5220 シリーズ アプリケーションノート
目次
概要------------------------------------------------------------------------------------------------ 3
1.
絶対最大定格 ----------------------------------------------------------------------------- 4
2.
推奨動作範囲 ----------------------------------------------------------------------------- 5
3.
電気的特性 -------------------------------------------------------------------------------- 6
4.
各端子機能 -------------------------------------------------------------------------------- 7
5.
ブロックダイアグラム ----------------------------------------------------------------- 7
6.
応用回路例 -------------------------------------------------------------------------------10
7.
外形寸法、捺印仕様 -------------------------------------------------------------------10
8.
動作説明 ----------------------------------------------------------------------------------12
8.1 PWM 電流制御（降圧コンバータ） ----------------------------------------------12
8.2 内部 PWM 制御回路 --------------------------------------------------------------13
8.3 REF 端子の入力電圧 VREF と IC の動作の関係 -----------------------------14
8.4
8.5
8.6
9.
昇降圧コンバータ動作 -------------------------------------------------------------16
過電流保護（OCP） -----------------------------------------------------------------17
調光制御 -----------------------------------------------------------------------------18
回路定数の設定（参考） -------------------------------------------------------------19
9.1 参考回路定数 -----------------------------------------------------------------------19
9.2 回路部品の定数設定に関する注意事項 --------------------------------------20
注意書き-----------------------------------------------------------------------------------------22
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Rev. 1.4
LC5220 シリーズ アプリケーションノート
概要
Rev. 1.4
パッケージ
LC5220 シリーズ は、シンプルで高効率な非絶縁タ
イプの LED ドライバ IC です。商用電源から LED
を定電流駆動できます。降圧、昇降圧コンバータが
構成できます。
パワー MOSFET と制御 IC を 1 パッケージに内蔵し、
外付け部品が少ないため、電源の省スペース化が必
要な LED 電球などの小型照明に最適です。
REF 端子による各種制御機能により、さまざまな要
求に対応可能です。
本製品は、商用電源を整流した入力電圧を直接入力
して使用できます。
また、安全性の向上のため、フリーホイールダイオード
オープン保護回路（昇降圧コンバータは LED 負荷
オープン保護も可能）、および可変タイプの過電流
保護機能があります。
DIP8
SOP8
REG
1
8
PWM
2
7
GND
REF
3
6
VBB
SEN
4
5
OUT
REG
1
8
PWM
2
7
VBB
REF
3
6
OUT
SEN
4
5
OUT
GND
Not to scale
アプリケーション
特長
 降圧、昇降圧コンバータ動作対応
 電流設定用の基準電圧内蔵
高精度かつ容易な電流設定を実現
 SLEEP 機能
REF 端子入力電圧≧VSLP で、出力をオフにラッチ
 ENABLE 機能
REF 端子入力電圧を絞り、LED 負荷の全消灯が可
能
 高耐圧電源入力：250V(MAX)、450V(MAX)
 定電流制御回路内蔵
PWM 式定電流制御回路を内蔵
出力電流は REF 端子入力電圧により制御が可能
 外部 PWM 調光対応
 保護機能
フリーホイールダイオードオープン保護(OPP)機能
---------------------------------------------- ラッチ
低電圧動作保護機能(UVLO)
可変タイプ過電流保護機能(OCP) ------------- ラッチ
過熱保護機能(TSD) ----------------------------- 自動復帰
 LED 照明機器
 LED 電球
シリーズラインアップ
製品名
LC5222D
LC5223D
LC5225D
入力電源電圧
最大電圧
推奨電圧*
250V
25V～200V
出力電流
出力 MOSFET
RDS(ON)(MAX)
0.5A
2.2Ω
1.0A
1.3Ω
0.5A
6Ω
1.0A
3Ω
450V
25V～400V
LC5222S
250V
25V～200V
0.5A
2.2Ω
LC5225S
450V
25V～400V
0.5A
6Ω
LC5226D
*下限電圧は LED の出力電圧やコンバータタイプによります
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パッケージ
DIP8
SOP8
LC5220 シリーズ アプリケーションノート
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1. 絶対最大定格




詳細内容は、製品ごとの仕様書を参照願います
電流値の極性は、IC を基準としてシンクを“+”、ソースを“−”と規定します
端子番号が DIP8 と SOP8 パッケージで異なる場合は、括弧内に SOP8 の端子番号を表記します
特記のない場合の条件 Ta=25°C
項 目
端子
記号
源
6–8
(7 – 8)
VBB
5–4
(5,6 – 4)
VO（BR）
5–4
(5,6 – 4)
IO
端 子 電 圧
2–8
VPWM
−0.3～+VZ (2)
V
R E F
端 子 電 圧
3–8
VREF
(2)
V
S E N
端 子 電 圧
4–8
VSEN
主
電
出
電
力
出
圧
耐
力
圧
電
P W M
流
(1)
測定条件
規格値
単位
250
V
450
V
250
V
450
V
0.5
A
1.0
A
1μs 未満のパル
ス幅は含まない
−0.3～+VZ
1μs 未満のパル
ス幅は含まない
当社評価基板
使用
−0.3～+4.0
V
0.85
W
1.73
W
(3)
許
容
損
失
(4)
―
PD
当社評価基板
使用
度
―
Ta
−40～+105
°C
度
―
Tstg
−40～+150
°C
ジ ャ ン ク シ ョ ン 温 度
―
Tj
+150
°C
動
保
作
周
囲
存
温
温
(1)
備 考
LC5222D/S
LC5223D
LC5225D/S
LC5226D
LC5222D/S
LC5223D
LC5225D/S
LC5226D
LC5222D/S
LC5225D/S
LC5223D
LC5226D
LC5222S
LC5225S
LC5222D
LC5223D
LC5225D
LC5226D
出力電流値は、Duty 比、周囲温度、放熱条件で制限される可能性があります。いかなる場合もジャンクション温
度 Tj を超えないようにします
(2)
PWM 端子と GND 間、REF 端子と GND 間には、それぞれツェナーダイオードを内蔵しています。VZ は、この内
部ツェナーダイオードのブレークダウン電圧で、VZ=6.3V(TYP)です。なお、流入電流の最大値は 1mA です
(3)
許容損失 PD は、使用する基板のパターンレイアウトで変動します
(4)
Ta-PD 曲線参照
22
ffff
パッケージ許容損失 PD [W]
当社評価基板使用時
PD=1.73W
Fff
θ
j- a
＝
DIP
72
℃
1.5
1.5
Fff
ffff
11
PD=0.85W
Fff
ffff
θj-
SOP
a＝ 1
0.5
0.5
/W
47℃
/W
Fff
Ffff
0
00
25
25
50
50
75
75
100
100
周囲温度 Ta [°C]
Ta-PD 曲線
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125
150
150
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2. 推奨動作範囲
 推奨動作範囲とは、電気的特性に示す正常な回路機能を維持するために必要な動作範囲を示すものです。
実働動作においては、推奨動作範囲内で使用する必要があります
 電流値の極性は、IC を基準としてシンクを“+”、ソースを“−”と規定します
 端子番号が DIP8 と SOP8 パッケージで異なる場合は、括弧内に SOP8 の端子番号を表記します
項 目
電
源
電
出
力
（ 平 均
R E F
ケ
(1)
(2)
ー
端子
圧
(1)
電
流
電 流 ）
端 子 電 圧
ス
温
度
(2)
規格値
記号
単位
MIN
MAX
25
200
V
25
400
V
―
0.4
A
―
0.8
A
6–8
(7 – 8)
VBB
5–4
(5,6 – 4)
IO(AVG)
3–8
VREF
0.2
2.5
V
―
TC
―
105
°C
備 考
LC5222D/S
LC5223D
LC5225D/S
LC5226D
LC5222D/S
LC5225D/S
LC5223D
LC5226D
通常動作時
下限は使用する LED の出力電圧やコンバータタイプによります
ケース温度 TC はパッケージの中央で規定。ここで、ケース温度の推奨値は、ジャンクション温度 Tj が 150°C 以下
であることが前提
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3. 電気的特性




詳細内容は、製品ごとの仕様書を参照願います
電流値の極性は、IC を基準としてシンクを“+”、ソースを“−”と規定します
端子番号が DIP8 と SOP8 パッケージで異なる場合は、括弧内に SOP8 の端子番号を表記します
特記のない場合の条件 Ta=25°C、VBB=140V
規 格 値
項 目
端子
記 号
測定条件
単位
MIN
TYP
MAX
6–8
IBBs
―
1
1.5
mA
出力オフ時
(7 – 8)
電
源
電
流
6–8
IBB
―
2.5
4.0
mA
動作時
(7 – 8)
出力 MOSFET 耐圧
出力 MOSFET ON 抵抗
出力 MOSFET ボディー
ダイオード順方向電圧
UVLO 解 除電圧
UVLO 動 作電圧
R E G 出 力 電 圧
R E G 出 力 電 流
E N A B L E 電 圧
S L E E P 電 圧
REF 端子流入電流
電流制御検出電圧
O C P
検 出 電 圧
250
―
―
V
450
―
―
V
ID= 0.5A
ID= 1.0A
ID= 0.5A
ID= 1.0A
―
―
―
―
1.2
0.7
3.5
1.7
2.2
1.3
6
3
Ω
Ω
Ω
Ω
LC5222D/S
LC5223D
LC5225D/S
LC5226D
LC5222D/S
LC5223D
LC5225D/S
LC5226D
IF= 0.5A
―
0.8
1.0
V
LC5222D/S
IF= 1.0A
IF= 0.5A
IF= 1.0A
―
―
―
0.75
0.8
0.88
1.2
0.9
1.0
V
V
V
LC5223D
LC5225D/S
LC5226D
―
14
―
V
VBB 端子電圧
―
12
―
V
VBB 端子電圧
9.6
−2
―
2.85
−10
10
―
0.15
3.0
―
10.4
―
0.19
―
10
V
mA
V
V
µA
REF 端子電圧
5–4
V(BR)DSS
(5,6 – 4)
ID=1mA
5–4
(5,6 – 4)
4−5
(4 – 5,6)
RDS(ON)
VF
6–8
VUVLO(ON)
(7 – 8)
6–8
VUVLO(OFF)
(7 – 8)
1−8
VREG
1−8
IREG
3−8
VENB
3−8
VSLP
3−8
IREF
4−8
4−8
VSEN
VOCP
4−8
ISEN
SEN 端子流入電流
2−8
VPWM(L)
PWM 端子 Low 電圧
2−8
VPWM(H)
PWM 端子 High 電圧
2−8
IPWM
PWM 端子出力電流
―
t
PWM ブランキング時間
BLK(P)
―
tBLK(O)
OCP ブランキング時間
2−8
fPWM
PWM 動作周波数
―
tOff
P W M オ フ 時 間
出 力 M O S F E T
5–4
tr
(5,6 – 4)
立 ち 上 が り 時 間
出 力 M O S F E T
5–4
tf
(5,6 – 4)
立 ち 下 が り 時 間
―
TTSD
過熱保護動作温度 *
―
TTSD(HYS)
TSD ヒステリシス *
* 制御 IC のチップ温度（Tj）
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備考
IREG= 0mA
VREG= 9V
VREF=0.2～2.0V
0.4×VREF
0.4×VREF
0.4×VREF
−0.03
+0.03
V
VREF=2.0～3.0V
0.77
0.8
0.83
V
VREF=0.2～2.0V
―
0.4×VREF
+0.7
―
V
VREF=2.0～3.0V
Duty=50%
CPWM=100pF
―
−10
―
―
―
―
―
―
―
1.5
―
2
3
−20
0.3
0.2
―
17
―
10
―
―
―
―
―
200
―
V
µA
V
V
µA
µs
µs
kHz
µs
Io= 0.4A
―
25
―
ns
Io= 0.4A
―
50
―
ns
―
―
150
55
―
―
°C
°C
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REF 端子電圧
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4. 各端子機能
記号
LC522×D
LC522×S
DIP8
SOP8
REG
1
8
PWM
2
7
REF
3
6
VBB
SEN
4
5
OUT
GND
REG
1
8
GND
PWM
2
7
VBB
REF
3
6
OUT
SEN
4
5
OUT
端子番号
LC522×D LC522×S
(DIP8)
(SOP8)
REG
1
1
PWM
2
2
REF
3
3
SEN
4
4
OUT
5
5,6
VBB
6
7
―
7
GND
8
機能
内蔵レギュレータの出力。内部および外部回路に電流を供給
ピン付近に 0.1μF のバイパスコンデンサを接続
内部 PWM の場合、オフ時間設定用の C を接続
外部 PWM の場合、PWM 信号の入力端子として機能
内部 PWM 時の OUT 端子（出力 MOSFET）ピーク電流設定用入力端子。REF
端子電圧でピーク電流を設定。また、OUT 端子のオン／オフ(ENABLE 機能)、
OUT 端子をオフにラッチ(SLEEP 機能)する信号入力端子
出力電流の検出端子
内部 PWM の場合、検出抵抗を接続し、ピーク電流検出と、過電流検出端子とし
て使用
負荷と接続する端子で、内蔵出力 MOSFET のドレイン端子と接続
主電源入力端子。この端子から内部レギュレータを介して内部の電力を供給
抜きピン
LC522×D (DIP8)は高電圧部の絶縁距離を確保するために抜きピン
LC522×S (SOP8)は使用するお客様の設計基準考慮が必要です
グラウンド端子
8
5. ブロックダイアグラム
端子番号が DIP8 と SOP8 パッケージで異なる端子は、括弧内に SOP8 の端子番号を表記します。
VBB
6 (7)
Control IC
TSD
BandGap
Reference
PWM 2
PWM_IN
CC
REF 3
Reference
Control
Block
CC_REF
OCP_REF
Current
Detect
Block
OC
PWM
Control
Block
OCP
Blanking
1
REG
5
(5,6)
OUT
Regulator
UVLO
UVLO
TSD
PWM
OCP
OPP
SLEEP
ENABLE
Logic
Block
SEN_IN
OPP
Logic
Gate Driver
4
SEN
8
GND
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1) Regulator
主電源 VBB 端子から 10V へ降圧するリニアレギュレータで、内部回路および外付け素子に電源供給をします。
Regulator ブロックは、出力 MOSFET のゲートをチャージするときにパルス電流が流れます。そのため、電圧の安
定化用に REG 端子の直近に 0.1μF のセラミックコンデンサを接続します。
2) Band Gap Reference
電源電圧および温度の影響を受けにくい、バンドギャップ基準電圧源（高精度レギュレータ）です。内部電流制
御の基準電圧などに使用します。
3) Reference Control Block
REF 端子の入力電圧値により、内部の基準電圧の制御および出力 MOSFET のオン／オフを制御する回路です。
生成する基準電圧は内部 PWM のピーク電流制御用の CC_REF、過電流保護用の OCP_REF の 2 系統があります。
また、基準電圧 3V の SLP コンパレータ、および 0.15V の ENB コンパレータを備え、SLEEP および ENABLE 信号
を生成します。
CC_REF
4) Current Detect Block
SEN 端子に接続する電流検出抵抗 RS の電圧値により、出力
電流を検出する回路です。2 個あるコンパレータは SEN_IN
の電圧と、内部の基準電圧を比較します。
図 5-1 に示すように、内部 PWM のピーク電流制御用コンパ
レータ CC Comp は CC_REF、過電流保護用コンパレータ
OCP Comp は OCP_REF を基準としています。
OCP_REF
CC
+
CC Comp
OC
+
OCP Comp
SEN_IN
図 5-1 Current Detect Block 回路図
5) PWM Control Block
出力 MOSFET の PWM（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御回路で、内部 PWM による定電流制御、
および外部信号による外部 PWM に対応しています。
また、固定オフ時間の設定用に 20μA のソース電流源を備えています。
5.6V
20µA
PWM_IN
3.0V
2.0V
6V
+
Q
PWM
OT Comp
S
Q
R
S
Disc. Pulse
I
O
R
CC
Blank Pulse
I
O
図 5-2.PWM Control Block 回路図
6) OCP (Overcurrent Protection) Blanking
Current Detect Block の OC 信号により、過電流状態と判定すると OCP 信号を出力します。出力 MOSFET の
ターンオン時に発生するサージ電圧による誤動作を防止するため、このブロックには、ターンオン後ブランキング
時間（動作停止期間）tBLK(O)を設けています。
7) OPP(Open Protection) Logic
フリーホイールダイオードラインのオープンを検出する回路ブロックです（OPP 保護機能）。
フリーホイールダイオードラインのオープン検出がない場合、このラインをオープン状態で動作させると、チョーク
コイルに蓄えたエネルギの回生経路が遮断します。そのため、出力 MOSFET にこのエネルギが印加し、破壊す
ることがあります。
本 IC はフリーホイールダイオードラインのオープンを検出し、出力 MOSFET の破壊を防止します。
昇降圧コンバータの場合は、LED 負荷のオープン保護もできます。
8) UVLO(Undervoltage Lock Out)
Regulator の出力電圧が正常であるかを常に監視しており、電源低下時の異常動作を防止します。VBB 端子電
圧が VUVLO(OFF)以下になると、IC は動作前の初期状態になります。
また、保護動作のラッチ回路のパワーオンリセットとしても使用します。
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9) TSD (Thermal Shutdown)
制御 IC(Control IC)のチップ温度を常に監視しています。
制御 IC の温度が TTSD 以上になると OUT 端子出力をオフにし、異常過熱を防止します。制御 IC の温度が TTSD－
TTSD(HYS)以下に下がるか、TTSD－TTSD(HYS)に下がる前でも、入力電圧をオフにし（VBB 端子電圧を VUVLO(OFF)以下に
下げる）、再投入すると通常動作に復帰します。
なお、TSD の回路は制御 IC 上に存在するため、出力 MOSFET の熱が制御 IC に伝播し、TSD が動作するまでに
時間がかかります。そのため出力 MOSFET が急激に過熱状態になった場合、TSD が動作する前に破壊する可能
性がありますので、十分な評価が必要です。
10) Logic Block
PWM Control 回路、および各種保護回路からの入力をもとに、OUT 端子出力のオン／オフを決定します。
ロジック動作は、入力信号によってノンラッチ動作とラッチ動作に分かれます。各入力信号に対する動作は、表 5 に
示すとおりです。
OUT 端子出力がオンになるのは、すべての入力信号が、OUT 端子出力をオンとするロジックのときのみです。
ラッチを解除するには入力電圧の再投入（VBB 端子電圧を VUVLO(OFF)以下に下げる）が必要です。
表 5 Logic Block 入出力動作
入力信号
ラッチ
OUT 端子オフ（出力 MOSFET オフ）動作条件
UVLO
ノンラッチ
REG 端子電圧低下時
TSD
ノンラッチ
制御 IC 過熱時
PWM
ノンラッチ
PWM 制御がオフ信号時
OCP
ラッチ
過電流検出時
OPP
ラッチ
フリーホイールダイオードラインのオープン検出時
SLEEP
ラッチ
REF 端子が 3V 以上
ENABLE
ノンラッチ
REF 端子が 0.15V 以下
11) Gate Driver
出力 MOSFET のゲート駆動用回路です。
12) MOSFET
出力 MOSFET です。電流・電圧定格に応じた MOSFET を内蔵しています。
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6. 応用回路例
Vin
VBB
Reg
AC
Input
R1
Ref
PWM
C2
C3
VLED
LC5220
C1
R2
D1
LED
Cin
Line
Filter
OUT
GND
L1
Sen
CPWM
RS
図 6-1 降圧コンバータ応用回路例
7. 外形寸法、捺印仕様
DIP8
9.4±0.3
8
6.5±0.2
5
1.0
+0.3
-0.05
4
+0.3
1.52 -0.05
1
4.2±0.3
3.3±0.2
7.5±0.5
3.4±0.1
(7.6TYP)
0.2 +0
5 .1
-0.
05
2.54TYP
０～１５°
0.89TYP
0.5±0.1
DIP8
8
LC522×
Part Number
SKYMDD
XXXX
1
Lot Number
Y = Last digit of year (0 to 9)
M = Month (1 to 9,O,N or D)
D = Period of days (1 to 3)
1 : 1st to 10th
2 : 11th to 20th
3 : 21st to 31st
Sanken Control Number
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０～１５°
NOTES:
1) 単位：mm
2) Pb フリー品(RoHS 対応)です
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SOP8
NOTES:
1) 単位：mm
2) Pb フリー品(RoHS 対応)です
SOP8
8
LC522×
Part Number
SKYMD
XXXX
1
Lot Number
Y = Last digit of year (0 to 9)
M = Month (1 to 9,O,N or D)
D = Period of days (1 to 3)
1 : 1st to 10th
2 : 11th to 20th
3 : 21st to 31st
Sanken Control Number
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8. 動作説明
電流値の極性は、IC を基準としてシンクを“+”、ソースを“−”と規定します。
特記なき場合の特性数値は、TYP 値を表記します。
8.1 PWM 電流制御（降圧コンバータ）
図 8-1 に降圧コンバータの PWM 動作波形を、図 8-2 にこの
コンバータにおける負荷電流経路を示します。
図 8-1 の①～④のポイントの内部 PWM 電流制御は、以下に
なります。
①PWM オン期間
起動時、および設定した出力 MOSFET の電流値に到達して
いない状態では、出力 MOSFET がオンとなり、図 8-2 の ION
で示す経路で電流が流れます。
②ターンオフ
PWM オン期間は LED 電流が電流検出抵抗 RS に流れ、この
電流を RS で SEN 端子電圧として検出します。この検出電圧
VSEN が内部 PWM 基準電圧 VCCR に達したときに、出力
MOSFET をターンオフします。
③PWM オフ期間
出力 MOSFET がターンオフすると、チョークコイル L1 に逆起
電力が発生します。これにより、還流ダイオード D1 は順方向
にバイアスされターンオンします。
このように、PWM オン期間にチョークコイル L1 に蓄えたエネ
ルギは、図 8-2 の IOFF で示す経路を通って回生します。
④ターンオン
固定オフ時間 tOFF が経過すると、出力 MOSFET が再度
ターンオンし、①の PWM オン期間が開始します。
①
② ③ ④
ION
IOFF
ON
OFF
ION
IOFF
LED電流
ILED
VCCR
VSEN
MOSFET
tOFF
OFF
ON
図 8-1 降圧コンバータの動作波形
ION
VIN
LED
IOFF
D1
C3
LC5220
OUT
MOSFET
L1
GND SEN
GND
VSEN
RS
図 8-2 降圧コンバータの電流経路
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VLED
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8.2 内部 PWM 制御回路
本 IC の内部 PWM 制御に関連する回路を図 8-3 に、動作模式図を図 8-4 に示します。
出力 MOSFET をオンにすると、負荷の電流が増大し、電流検出抵抗 RS の電位 VSEN が上昇します。SEN 端子に
接続している電流検出コンパレータ CC Comp で、VSEN 電圧を内部 PWM 基準電圧 VCCR と比較し、 VCCR＜VSEN と
なった時点で CC Comp が反転します(図 8-4.A 点)。
この信号を受けると、RS フリップフロップの出力 Q をリセットし、AND ゲート→Logic Block→Gate Driver→出力
MOSFET の順でオフ信号が伝搬して、出力 MOSFET がターンオフします。同時に、PWM 端子に接続している
CPWM 放電用 MOS スイッチがオンして、CPWM を放電します。一定時間が経過し、VPWM が 2V を下回った時点で、オ
フ時間制御の OT Comp が反転して、RS フリッププロップの出力 Q をセットします。これにより CPWM 放電用の MOS
スイッチがオフになり、20μA の定電流源が CPWM を充電します。
VPWM 電圧が 3V を超えた時点で固定オフ時間 tOFF が終了し、出力 MOSFET がターンオンして最初の状態に戻
ります(図 8-4.B 点)。誤動作を防止するため、VSEN 電圧の検出は、PWM ブランキング時間 tBLK(P)を除くオン期間に
行います。
5.6V
20µA
PWM
CPWM
PWM Control Block
3.0V
2.0V
PWM_IN
+
VPWM
6V
PWM
OT Comp
Q
S
Q
Disc. Pulse
R
S
Logic
Block
I
O
R
OUT to Load
Blank Pulse
I
Gate Driver
CC
O
Reference Control Block
VREF
VCCR
REF
Current Detect Block
0.8
0
-
0
CC_REF
2
VCCR
CC Comp
SEN_IN
VSEN
SEN
+
RS
VREF
GND
図 8-3 電流制御回路
LED電流
ILED
ION
IOFF
ION
EN
DS
IOFF
VCCR
VSEN
CC Comp
OUT
CC Comp
DS
tBLK(P)
tBLK(P)
OT Comp
Negative　IN
OT Comp
OUT
MOSFET
EN
VPWM
ON
A
OFF
tOFF
ON
B
図 8-4 電流制御回路動作模式図
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DS
EN: 有効
DS: 無効
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8.3 REF 端子の入力電圧 VREF と IC の動作の関係
Internal reference voltage (V)
REF 端子の入力電圧により、内部の Reference Control Block は、2 系統の基準電圧と 2 系統のロジック信号を生
成します。基準電圧は VCCR と VOCR、ロジック信号は OFF(DISABLE)と Latch(SLEEP)です。
以下に REF 端子入力電圧 VREF に対する IC の動作を説明します。
OCP_REF
V OC
0.8
R=
V
_OS
V OC R
+
CCR
VOCR_OS
CC_REF
0.4
f×
VC
0
=V R e
CR
0
1.0
2.0
3.0
REF pin input voltageVREF (V)
0.15
ON
(ENABLE)
Out
Latch
(SLEEP)
OFF (DISABLE)
図 8-5 Reference Control Block 入出力特性
A) 内部 PWM 基準電圧 VCCR
VCCR は、内部 PWM 電流制御用 CC_REF 信号です。
内部 PWM 制御は、基準電圧 VCCR と、外付けの電流検出抵抗 RS に生じる電圧 VSEN のピークが等しくなるよう
に制御します。図 8-5 に示すように、CC_REF は REF 端子入力電圧 VREF= 2V を境に動作が異なります。
・ VREF ＜ 2V の場合
VCCR = 0.4 × VREF
----- (8.1)
IPEAK = 0.4 × VREF / RS ----- (8.2)
式（8.1）に示すように VCCR は VREF に比例して変化します。
この領域では、LED 負荷のピーク電流 IPEAK は、VREF に比例するため、外部から REF 端子に直流電圧を
印加することで出力電流を制御できます。
・ VREF ＞ 2V の場合
VCCR = 0.8(V)
IPEAK = 0.8 (V) / RS
----- (8.3)
----- (8.4)
式（8.3）に示すように、VCCR は VREF に関係なく 0.8V 固定です。この電圧は内部の安定した基準電圧から
生成しているため、この領域では VREF の精度の影響をほとんど受けません。
VREF をこの領域に設定した場合、LED 負荷のピーク電流 IPEAK は、外付けの電流検出抵抗 RS で設定します。
B) OCP 基準電圧 VOCR
VOCR は、過電流保護(OCP)用 OCP_REF 信号です。図 8-5 に示すように、VOCR は VCCR に対してオフセット電圧
VOCR_OS 分を上乗せさせた電圧です。
OCP は外付けの電流検出抵抗 RS に生じる電圧 VSEN が、基準電圧 VOCR を超えると過電流と判断し、出力
MOSFET をオフにラッチします。ラッチを解除するには入力電圧の再投入（VBB 端子電圧を VUVLO(OFF)以下に
下げる）が必要です。
VOCR_OS は 0.7V です。出力 MOSFET の耐量は高温時に低下するため、高温時に OCP が動作しやすくなるよう、
VOCR_OS は温度が上昇すると低下する特性です。
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C) ENABLE 信号（ノンラッチタイプ）
REF 端子入力電圧 VREF が ENABLE 電圧 VENB= 0.15V を超えると、出力を許可する ENABLE 信号を Logic
Block へ出力します。逆に VREF＜VENB となると、他の信号と無関係に出力 MOSFET はオフになります。
この信号はノンラッチタイプです。これにより、REF 端子を GND 電位にすると、LED を消灯できます。
D) SLEEP 信号（ラッチタイプ）
REF 端子入力電圧 VREF が SLEEP 電圧 VSLP= 3.0V を超えると、出力停止する SLEEP 信号を Logic Block へ
出力し、出力 MOSFET をオフにラッチします。
ラッチの解除には、入力電圧の再投入（VBB 端子電圧を VUVLO(OFF)以下に下げる）が必要です。
図 8-6 に SLEEP 信号を用いた LED 負荷の過電圧保護（OVP）回路例を示します。
降圧コンバータでは、負荷オープンの保護回路がない場合、LED がオープンになると、C3 の両端電圧は約 VIN
まで上昇します。このためアブノーマル時を考慮すると、C3 に必要な耐圧が過剰に高くなります。
図 8-6 の回路は、C3 に過電圧が発生した場合、R5、PC1（発光側）、D2 で検出し、R4、PC1（受光側）で REF 端子
電圧を 3V 以上にプルアップします。これにより、SLEEP 機能が動作し、出力 MOSFET をオフにラッチして、出
力電圧の過電圧を防止できます。また、OVP 以外にも回路次第で他の信号により、出力 MOSFET をオフにラッ
チできます。
VIN
PC1
C3
REG
R1
R3
R2
D1
VBB
LC5220
C1
REF
PWM
C2
D2
OUT
GND
VLED
PC1
L1
SEN
CPWM
RS
図 8-6 外部保護回路によるラッチ回路例(OVP)
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LED
R5
R4
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8.4 昇降圧コンバータ動作
図 8-2 に示す降圧コンバータの LED が点灯する条件は、式（8.5）になります。入力電圧が低い場合や、LED 負
荷の直列数が多い場合は動作に制限があります。
VIN(入力電圧) ＞ VLED (出力電圧)
----- (8.5)
負荷の接続方法を図 8-7 に変更すると、昇降圧コンバータ動作が可能です。昇降圧コンバータの動作範囲は式
（8.6）になり、LED 負荷の直列数を増やすことができます。
VIN+ VLED ＜ VO(max) (最大出力電圧) ---- (8.6)
ただし、降圧コンバータと比較すると、入力電圧に対する出力変動や LED 電流のリップルは悪化するので注意
が必要です。
本 IC を昇降圧コンバータで使用した場合、図 8-8 の①
～④のポイントの内部 PWM 電流制御は、以下になりま
す。
① PWM オン期間
起動時および設定した出力 MOSFET の電流値に到達
していない状態では、出力 MOSFET がオンになり、
図 8-7 の ION' で示す経路で電流が流れます。
この期間は L1 にエネルギを蓄える期間であり、LED 負
荷には電流が流れません。そのため、LED 負荷の電流
断続が許容できない場合は、LED 負荷と並列にコン
デンサを接続します。
② ターンオフ
PWM オン期間は、L1 電流が電流検出抵抗 RS に流れ、
この電流を RS で SEN 端子電圧として検出します。
この検出電圧 VSEN が内部 PWM 基準電圧 VCCR に達し
たときに、出力 MOSFET をターンオフします。
③ PWM オフ期間
出力 MOSFET がターンオフすると、チョークコイル L1 に
逆起電力が発生します。これにより、還流ダイオード D1
は順方向にバイアスされターンオンします。
このように、PWM オン期間にチョークコイル L1 に蓄えた
エネルギは、図 8-7 の IOFF' で示す経路を通って回生し
ます。この電流により LED が点灯します。
④ ターンオン
固定オフ時間 tOFF'が経過すると、出力 MOSFET が再度
ターンオンし、①の PWM オン期間が開始します。
ION'
VIN
LED
IOFF'
L1
C3
VLED
LC5220
OUT
MOSFET
D1
GND SEN
GND
VSEN
RS
図 8-7 昇降圧コンバータ電流経路
①
② ③ ④
ION'
IOFF'
ON
OFF
ION'
IOFF'
LED電流
ILED
VCCR
VSEN
MOSFET
tOFF'
OFF
ON
図 8-8 昇降圧コンバータ動作波形
昇降圧コンバータは、負荷オープン時の保護回路がない場合に LED 負荷がオープンになると、チョークコイルの
エネルギを回生する経路がなくなり、出力 MOSFET に過大なエネルギが印加して破壊する恐れがあります。
本 IC の OPP 機能により、このような負荷オープン時の破壊を防止できます。
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8.5 過電流保護（OCP）
本 IC の過電流保護（OCP）に関連する回路を図 8-9 に、動作模式図を図 8-10 に示します。
SEN 端子に接続している過電流検出コンパレータ OCP Comp で、電流検出抵抗 Rs の電位 VSEN を OCP 基準電
圧 VOCR と比較します。VOCR＜VSEN となった時点で OCP Comp が反転し、過電流と判断します。この OCP 信号を受
けると、Logic Block 内部ラッチ回路が、出力 MOSFET をオフにラッチします。
ラッチの解除には、入力電圧の再投入（VBB 端子電圧を VUVLO(OFF)以下に下げる）が必要です。
誤動作を防止するため、過電流保護（OCP）検出は、OCP ブランキング時間 tBLK(O)を除く、オン期間に行います。
OCP は、あくまでも過大電流が RS に流れ、SEN 端子電圧 VSEN が VOCR に達したときに動作するため、LED 負荷
がショートしてもチョークコイルにより電流制限がかかり VOCR に達しない場合は OCP 動作を行いません。
OCP Blanking
PWM
Control
Block
PWM
OCP
Blank Pulse
O
OC
Gate Driver
Reference Control Block
VREF
Current Detect Block
-
VOCR
REF
OCP Comp
0
0
OCP_REF
2
OUT to Load
Logic
Block
I
SEN_IN
VSEN
SEN
+
RS
VOCR
VREF
GND
図 8-9 過電流保護(OCP)回路
VOCR
VCCR
VSEN
OCP Comp
OUT
OCP Comp
無効
tBLK(O)
MOSFET
有効
ON
無効
Latch OFF
図 8-10 過電流保護回路(OCP)動作模式図
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EN: 有効
DS: 無効
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8.6 調光制御
8.6.1
REG
内部 PWM 調光
EA
CC
LC5220
R1
本 IC は PWM 定電流制御回路を内蔵しているため、尐
ない外付け部品で LED の定電流駆動が実現できます。
LED 負荷のピーク電流 IPEAK は、式（8.7）で算出できます
（VCCR は“8.3 REF 端子の入力電圧 VREF と IC の動作の関
係”参照）。
REF
PWM
R2
C2
RS
REG
LPF
LC5220
RLPF
1. REF 端子のアナログ電圧を可変する（図 8-11）
2. PWM 信号を LPF（ローパスフィルタ）で積分してアナロ
グ変換を行い REF 端子に入力する（図 8-12）
REF
PWM
PWM
信号
CLPF
GND
SEN
CPWM
RS
外部 PWM 調光
この調光の方式は、本 IC を高耐圧のパワースイッチとし
て使用する方法です。
PWM 端子に入力するロジック信号に応じて、OUT 端子
の出力をオン／オフします(表 8-1)。
この制御では、内部 PWM 電流制御回路は動作しない
ため、外部に電流制御回路が必要です。PWM 信号の周
波数は 20kHz～200kHz を推奨します。
図 8-12 調光対応回路(PWM 積分入力)
表 8-1.外部 PWM の真理値表
図 8-12 のように、PWM 端子に接続している CPWM を外し、
PWM 端子にオープンドレインの回路で PWM 信号を入力
します。ただし、CMOS 出力は、CPWM 放電用 MOSFET が
オンのときに、短絡する条件があるため不適です。また、
REF 端子の入力電圧 VREF は 0.15V＜VREF＜3V になるよう
にし、SEN 端子は GND 端子とショートします。
注意事項：
この回路を使用する場合、OCP、OPP 保護回路は動作
しません。
8.6.3
CPWM
図 8-11 調光対応回路(アナログ入力)
----(8.7)
また、外部から LED 負荷に流す電流を可変して調光を
行う場合は、以下の方法を用います。
8.6.2
SEN
GND
PWM 信号
OUT 端子
L
ON
H
OFF
REG
LC5220
R1
小信号
MOSFET
REF
PWM
R2
PWM
信号
OUT
GND
C2
図 8-12 調光対応回路(外部 PWM 用)
内部 PWM＋外部 PWM 調光
REG
前項の 2 方式を組み合わせた方法です。
LED 負荷に流すピーク電流（電流リミット）を内部 PWM
方式で決定し、外部 PWM 信号を使い平均電流を制御す
る方式です。この方式は、外部 PWM 信号の周波数が低
い（200～500Hz）場合に有効です。
なお、回路は図 8-13 のような構成です。LED の平均電
流は、図 8-14 のように、外部 PWM 信号の ON Duty が小さ
いほど増加します。
（ON Duty = 100%で、LED 電流は“0A”です）
小信号
MOSFET
REF
PWM
R2
PWM
信号
C2
CPWM
L
内部 PWM 制御
H
LED OFF
PWM信号
LED電流
ILED
IC動作
内部PWM
OFF
図 8-14 電流波形模式図
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GND
SEN
RS
図 8-13 調光対応回路(内部 PWM＋外部 PWM 用)
VPWM
LED 電流制御
OUT
LC5220
R1
表 8-2. 内部 PWM＋外部 PWM の真理値表
PWM 信号
SEN
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9. 回路定数の設定（参考）
9.1 参考回路定数
図 9-1 に降圧コンバータ応用回路、表 9-1 に回路部品の参考定数を示します。
入力電圧： AC100V
LED 電圧： 15V、LED ピーク電流：0.3A
Vin
Reg
AC
Input
R1
D1
C3
VLED
LC5220
C1
Ref
PWM
R2
VBB
LED
Cin
Line
Filter
C2
CPWM
OUT
GND
L1
Sen
RS
図 9-1 降圧コンバータ応用回路例
表 9-1 応用回路外付け部品の参考定数
記号
部品
参考定数
説明
LED
LED
―
L1
チョークコイル
1mH／1A
D1
超高速ダイオード
RD2A
CIN
コンデンサ
～4.7μF／450V
C1
コンデンサ
0.1μF／25V
C2
コンデンサ
1000pF(～0.1μF)／
25V
C3
コンデンサ
0.1μF／250V
LED リップル電流平滑コンデンサ（オプション）
CPWM
コンデンサ
100pF／25V
内部 PWM 制御のオフ時間設定用コンデンサ
R1
抵抗
620kΩ／1/8W
出力ピーク電流設定用抵抗
R2
抵抗
51kΩ／1/8W
出力ピーク電流設定用抵抗
RS
抵抗
1.0Ω／1W
使用する LED を接続
電流平滑用チョークコイル
還流用フリーホイールダイオード
主電源フィルタコンデンサ
*本 IC は通常 1nF 以上であれば動作可能
内蔵レギュレータ安定化用コンデンサ
REF 電圧安定化用コンデンサ
電流検出抵抗
注意事項：
当回路は動作に必要な部品のみ記載しています。使用状況やノイズに対する考慮はしていませんので、実使用
ではこれらを充分に考慮した設計が必要です。
また、定数は参考例です。実際に使用する LED 負荷条件などによっては、定数を変更する必要があります。
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9.2 回路部品の定数設定に関する注意事項
 出力負荷：LED
IC の定格電流との関係に注意が必要です。また、降圧コンバータでは、LED の直列数は VLED＜VIN となるよ
うにします（VIN＜VLED となると LED は消灯します）。標準的には VLED= 9～60V 程度を想定しています。
*昇降圧コンバータ構成は VIN＜VLED の条件でも点灯が可能です（“8.4 昇降圧コンバータ動作”参照）。
 LED 電流平滑用チョークコイル：L1
インダクタンスが大きなほど電流リップルが小さくなり、電流の安定度も向上します。標準的には、0.5mH～10mH
程度を想定しています。
実使用時は、電流リップルのピーク値でチョークコイルが飽和しないよう、注意して選定します。チョークコイ
ルが飽和すると、想定以上のサージ電流が流れ、LED や IC にダメージを与える恐れがあります。
 電流還流用のフリーホイールダイオード：D1
出力 MOSFET がオン期間に L1 に蓄えたエネルギを、オフ期間にこのダイオードを介して LED に供給します。
このフリーホイールダイオードは、耐圧とリカバリータイム trr に注意した選択が必要です。
リカバリータイム trr が長いダイオードを選択すると、出力 MOSFET がターンオンするときにサージ電流が IC
に流れ、ノイズの増大と、それに伴う IC の誤動作の原因となります。また、全体の効率が悪化する要因にもな
るため、表 9 の推奨部品同等（trr<30ns）か、それより速いリカバリー特性をもつダイオードを選択します。
 主電源平滑用コンデンサ：CIN
この容量が大きいほど入出力のリップル電圧が小さくなります。また同一容量でも、出力電力が大きくなるとこ
のリップル電圧は大きくなるので、出力電力に応じた容量を選択します。
なお、CIN の容量を小さくし（1000pF 程度）、VIN が全波整流波形になっても IC は動作可能です。電解コン
デンサレス動作は、セットの長寿命化、サイズおよびコストの削減を実現できます。
ただし、次のどちらかの条件になる期間は、LED が消灯するので注意が必要です。
・VBB 端子電圧のリップルの下限が IC の UVLO 動作電圧 VUVLO(OFF) 以下になる
・リップル電圧の下限が VLED 以下になる(降圧コンバータの場合)
 固定オフ時間設定用コンデンサ（内部 PWM 制御動作時）：CPWM
CPWM は内部 PWM 制御を行う場合に、固定オフ時間を設定します。
推奨定数は CPWM= 100pF ですが、使用する LED 負荷などの条件によって、最適な定数が変わります。
CPWM が小さいほどオフ時間が短くなり、スイッチング周波数が高くなります。
式(9.1)に、CPWM とオフ時間の関係式を示します。
t
FF
s
0.15
C
F +2
----- (9.1)
推奨定数 100pF の場合、tOFF は次のようになります。
t
FF
0.15
100
F +2
17
 内蔵レギュレータ安定化用コンデンサ：C1
C1 は、出力 MOSFET のゲートチャージの充電電流を確保し、安定した電圧を確保するために必須です。
通常は 0.1μF の積層セラミックコンデンサを使用し、なるべく IC の近くに接続します。
C1 の容量が適切でない場合は、以下のような動作になるため、注意が必要です。
C1 が過小の場合： スイッチング速度の低下や IC の誤動作の原因になります
C1 が過大の場合： 入力電圧投入時に内蔵レギュレータが C1 コンデンサを充電する時間が増大するため、
起動が遅くなります
 REF 端子コンデンサ C2
C2 は REF 端子のノイズ防止用コンデンサです。OCP 検出電圧 VOCP は REF 端子電圧に依存するため、起動
時は REF 端子電圧に応じて、VOCP が上昇します。そのため、C2 の容量が大きい場合は、起動時の VOCP 値の
上昇が遅くなります。
出力コンデンサ C3 を接続している場合、C2 と C3 の容量が共に大きいと、起動時に OCP が動作する場合があ
ります。そこで、起動時の REF 端子電圧（VOCP を決める電圧）と SEN 端子電圧を確認し、OCP が動作しない
C2 容量を選定します。
 出力コンデンサ C3 （オプション）
LED の電流リップル対策として、必要に応じて LED と並列にコンデンサ C3 を接続します。
電源投入時は C3 が放電状態です。この状態で電源を投入すると、負荷短絡状態と同様、起動時にコイル電
流が増大し、OCP が動作する場合があります。そこで、起動時の REF 端子電圧（OCP 検出電圧 VOCP を決め
る電圧）と SEN 端子電圧を確認し、OCP が動作しない C3 容量を選定します。
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 LED ピーク電流 IPEAK 設定用抵抗：R1、R2、RS
設定方法は、電流の基準を外部から入力する方法と、内部の基準電圧を使用する方法があります。
・ 外部から基準電圧を印加する場合
0.2V ＜ VREF ＜ 2V の範囲で設定します。
0.4
EF
EA
---- (9.2)
ここで、
2
EG
EF
1+ 2
より、式(9.2)は
0.4
2
EG
EA
1+ 2
になります。
例えば、IPEAK = 0.3A とした場合、
R1 = 620kΩ、R2 = 51kΩ、RS = 1Ω とした場合、
0.4
EA
1 Ω
10
51 kΩ
620 kΩ ＋51 kΩ
0.3A
になります。
外部から基準電圧を入力する場合、REG 出力電圧のばらつきと R1、R2、RS のばらつきによって、制御電流
のばらつきが決まります。
・ 内部の基準電圧を使用する場合
2V ＜ VREF ＜ 3V の範囲で設定します。
R1= 510kΩ、R2= 160kΩ とした場合、VREF 端子電圧は以下になります。
10
EF
kΩ
2.4
510 kΩ ＋160 kΩ
電流値の設定は
0.8
---- (9.3)
EA
になります。
例えば、IPEAK= 0.3A とした場合、
EA
0.8
2.7 Ω
0.3A
となり、RS= 2.7Ω になります。
内部基準電圧を利用する場合、制御電流のばらつきは、内部基準電圧のばらつきと電流検出抵抗 RS のば
らつきで決まります。
ここで、R1 と R2 に流れる電流は内部レギュレータの損失に直接影響するので、500kΩ
1+ 2 程度の高
めの抵抗値にし、なるべく電流を抑えることを推奨します。
実働動作では、IC の内部回路の遅れにより、電流のピーク値が上記の計算値より高くなることがあります。
特に電源電圧が高い場合や、インダクタンスが低い場合などは、電流の di/dt が高くなるため、顕著になります。
なお、電流検出抵抗 RS は、出力 MOSFET がオンするときに負荷電流が流れ、比較的大きな損失が発生す
るため、温度上昇に対しマージンをもった許容損失を選択します（損失に対し 2～3 倍程度の許容損失
マージン）。
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注意書き
 本資料に記載している内容は、改良などにより予告なく変更することがあります。
ご使用の際には、最新の情報であることを確認してください。
 本書に記載している動作例および回路例は、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。
 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。製品の故障により結果として、人身事故、火災事故、社会的な損害などが発生しない
よう、使用者の責任において、装置やシステム上で十分な安全設計および確認を行ってください。
 本書に記載している製品は、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
使用することを意図しております。
高い信頼性を要求する装置（輸送機器とその制御装置、交通信号制御装置、防災・防火装置、各種
安全装置など）への使用を検討、および一般電子機器であっても長寿命を要求する場合は、必ず弊
社販売窓口へ相談してください。
極めて高い信頼性を要求する装置（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ない限り使用しないでください。
 弊社の製品を使用、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したりすることです。ディレーティングを行う要素には、一般
的に電圧、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、半導体製品の自己
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るので十分に配慮してください。
 本書に記載している製品の使用にあたり、本書記載の製品に他の製品・部材を組み合わせる場合、あ
る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
おいてそのリスクを検討の上行ってください。
 本書記載の製品は耐放射線設計をしておりません。
 弊社物流網以外での輸送、製品落下などによるトラブルについて、弊社は一切責任を負いません。
 本書記載の内容を、文書による当社の承諾なしに転記複製を禁じます。
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