http://onsemi.jp
LB11600JV
概要
LB11600JV は、車載用途向け 3 相パワーブラシレスモータに適したダイレクト PWM 駆動のプリドラ イバ IC である。ディスクリート Tr(MOSFET、BIP-Tr)等の出力構成次第で Hi 側 PWM 駆動あるいは、
Lo 側 PWM 駆動のモータ駆動が可能である。また、過電流、過熱、モータ拘束、低電圧などの保護機 能の他に、速度制御機能が内蔵されているため、駆動回路の信頼性、機能性に対応している。
機能
・3 相バイポーラ駆動(UH,VH,WH 端子 PWM 制御) ・正逆転切換え回路内蔵
・過電流保護回路内蔵 ・低電圧保護回路内蔵
・モータ拘束保護回路内蔵 ・過熱保護回路内蔵
・速度制御回路内蔵
絶対最大定格/Ta=25℃
項目 記号 条件 定格値 unit
電源電圧 VCC max VCC端子 14.5 V
出力電流 IO max UL,VL,WL,UH,VH,WH端子 40 mA
許容消費電力 Pd max IC単体 0.5 W
動作周囲温度 Topr -40〜+100 ℃
保存周囲温度 Tstg -55〜+150 ℃
許容動作範囲/Ta=25℃
項目 記号 条件 定格値 unit
VCC電源電圧範囲 VCC VCC端子 4.5〜14 V
出力電流 IO UL,VL,WL,UH,VH,WH端子 30 mA
RF端子印加電圧 VRF 0〜3 V
HP端子印加電圧 VHP 0〜14 V
HP端子出力電流 IHP 0〜10 mA
モノリシックリニア集積回路
車載用ブラシレスモータ駆動 プリドライバ
最大定格を超えるストレスは、デバイスにダメージを与える危険性があります。最大定格は、ストレス印加に対してのみであり、推奨動作条件を超えての機能 的動作に関して意図するものではありません。推奨動作条件を超えてのストレス印加は、デバイスの信頼性に影響を与える危険性があります。
電気的特性/Ta=25℃,VCC=5V
項目 記号 条件 min typ max unit
電源電流 1 ICC1 S/S=0V 13 20 27 mA
電源電流 2 ICC2 ストップ時 S/S=5V 1.5 2.5 3.5 mA
出力部
出力電圧 1-1 VOUT1-1 「L」レベル IO=400μA 0.1 0.3 V
出力電圧 1-2 VOUT1-2 「L」レベル IO=10mA 0.8 1.1 V
出力電圧 2 VOUT2 「H」レベル IO=−20mA VCC−1.1 VCC−0.9 V ホールアンプ部
入力バイアス電流 IHB(HA) -2 -0.5
μ
A同相入力電圧範囲 1 VICM1 ホール素子使用時 0.5 VCC−2.0 V
同相入力電圧範囲 2 VICM2 入力片側バイアス時
(ホール IC 応用) 0 VCC V
ホール入力感度 80 mVp-p
ヒステリシス幅
Δ
VIN(HA) 15 24 40 mV入力電圧 L→H VSLH(HA) 5 12 20 mV
入力電圧 H→L VSHL(HA) −20 −12 −5 mV
TOC 端子
入力電圧 1 VTOC1 出力デューティ 100% 2.72 3.0 3.30 V
入力電圧 2 VTOC2 出力デューティ 0% 1.15 1.35 1.55 V
入力電圧 1L VTOC1L VCC=4.7V 時,
出力デューティ 100% 2.5 2.80 3.1 V
入力電圧 2L VTOC2L VCC=4.7V 時,
出力デューティ 0% 1.05 1.24 1.43 V
入力電圧 1H VTOC1H VCC=5.3V 時,
出力デューティ 100% 2.88 3.20 3.52 V
入力電圧 2H VTOC2H VCC=5.3V 時,
出力デューティ 0% 1.17 1.38 1.59 V
CTL 端子
入力オフセット電圧 VIO(CONT) −10 10 mV
入力バイアス電流 IB(CONT) −1 1
μ
A同相入力電圧範囲 VICM 0 VCC−1.7 V
出力 H レベル電圧 VOH(CONT) ITOC=−0.2mA VCC−1.1 VCC−0.8 V
出力 L レベル電圧 VOL(CONT) ITOC=0.2mA 0.8 1.1 V
PWM 発振器(PWM 端子)
出力 H レベル電圧 VOH(PWM) 2.75 3.0 3.25 V
出力 L レベル電圧 VOL(PWM) 1.2 1.35 1.5 V
外付け C 充電電流 ICHG PWM=2.1V −60 −45 −30
μ
A発振周波数 F(PWM) C=1000pF 20 25 30 kHz
振幅 Vp-p(PWM) 1.25 1.65 2.05 Vp-p
HP 端子
出力飽和電圧 VHPL IO=7mA 0.15 0.5 V
出力リーク電流 IHPleak VO=13.5V 10
μ
A次ページへ続く。
前ページより続く。
項目 記号 条件 min typ max unit
拘束保護回路部(CSD 端子,CSET 端子)
CSD 飽和電圧 VSCSD I0=−0.5mA, VCC−VCSD 0.1 0.3 V
CSD オフ電圧 VCSDOF 0.55 0.6 0.65 V
CSD 電圧 VCSD CSET=4.9V 4.7 4.9 V
CSET 端子電流 ICSET CSET=4.8V 35 50 65
μ
ACSET 端子 ON 電圧 VCSETON VCC−CSET 端子 0.1 0.3 V CSET 端子 OFF 電圧 VCSETOFF VCC−CSET 端子 0.6 0.7 0.85 V 電流制限回路(RF 端子)
リミッタ電圧 VRF 0.216 0.24 0.264 V
RFGND 端子電流 IRFGND RFGND=0V −60 −40 −20
μ
A低電圧保護回路
動作電圧 VSDL 3.6 3.8 4.0 V
解除電圧 VSDH 4.1 4.3 4.5 V
ヒステリシス幅
Δ
VSD 0.35 0.5 0.65 V熱しゃ断動作(過熱保護回路)
熱しゃ断動作温度 TSD 設計目標値(接合温度)※ 150 170 ℃
ヒステリシス幅
Δ
TSD 設計目標値(接合温度)※ 25 ℃CEG 端子
CEG 端子電流 ICEG CEG=4.8V 35 50 65
μ
ACEG 端子 ON 電圧 VCEGON VCC−CSET 端子 0.1 0.3 V
CEG 端子 OFF 電圧 VCEGOFF VCC−CSET 端子 0.6 0.7 0.85 V CR 端子
出力 H レベル電圧 VOH(CR) 3.12 3.4 3.68 V
出力 L レベル電圧 VOL(CR) 0.67 0.75 0.83 V
クランプ電圧 VCLP(CR) 1.3 1.45 1.6 V
FV 端子
充電電流 ICHG1 FV=2.5V −420 −300 −230
μ
A放電電流 ICHG2 FV=1V 1.3 2.5 5.0 mA
FV 端子 H レベル電圧 VOFVH IO=−200μA 4.7 4.9 V
FV 端子 L レベル電圧 VOFVL IO=200μA 0.15 0.3 V
S/S 端子
H レベル入力電圧 VIH(SS) 2.0 V
L レベル入力電圧 VIL(SS) 1.0 V
入力オープン電圧 VIO(SS) VCC−0.5 VCC V
ヒステリシス幅 VIS(SS) 0.2 0.3 0.4 V
H レベル入力電流 IIH(SS) S/S=5V −10 0 10
μ
AL レベル入力電流 IIL(SS) S/S=0V −130 −96
μ
A前ページより続く。
項目 記号 条件 min typ max unit
F/R 端子
H レベル入力電流 IIH(FR) F/R=5V −10 0 10
μ
AL レベル入力電流 IIL(FR) F/R=0V −130 −96
μ
APWMIN 端子
H レベル入力電圧 VIH(PWMIN) 2.0 V
L レベル入力電圧 VIL(PWMIN) 1.0 V
入力オープン電圧 VIO(PWMIN) VCC−0.5 VCC V
ヒステリシス幅 VIS(PWMIN) 0.2 0.3 0.4 V
H レベル入力電流 IIH(PWMIN) PWMIN=5V −10 0 10
μ
AL レベル入力電流 IIL(PWMIN) PWMIN=0V −130 −96
μ
A入力周波数 F(PWMIN) 50 kHz
PWMRE 端子
PWMRE 端子電流 IPWMIRE PWMRE=0V −260 −200 −140
μ
A スレッシュホールド電圧
PWMRETH
1.12 1.25 1.38 V
ヒステリシス幅 PWMREHYS 0.44 0.7 1.1 V
外形図
unit:mm (typ) 3191C
ピン配置図
GND PWMRE
F/R
LB11600JV
RF WH WL
VH UH
CSD PWM CTL+
UL IN1+ IN1- VL
9 8 7 6 5 4 3 2
1 10 11 12 13 14 15
27 26
28 25 24 23 21
29 22
30 20 19 18 17 16
IN2+ IN2- IN3+ IN3- HP
TOC
FV CR CEG
CSET CTL-
PWMIN VCC S/S RFGND
--40 --20 0 20 40 60 80 100 120
周囲温度, Ta - °C
Pd max - Ta
消費電力,Pdmax-W
ILB01740 0.2
0 0.4 0.6
0.1 0.3 0.5 IC単体
SANYO : SSOP30(275mil)
9.75
5.6 7.6
0.22 0.65
(0.33) 1 30
0.5
0.15
1.5 MAX
0.1(1.3)
ブロック図および応用回路図1:MOS Tr駆動(下側PWM),速度帰還応用
ワンショット マルチ回路
S/SVREFLVSDTSD PRI DRIVER CURR LIM
3相HALL LOGIC HALL HYS AMP F/R
拘束 保護 回路 入力設定 コンパレータ PWMIN回路
PWM OSC
エッジ 検出回路 - +- + - + - + VCCVCC VCC
PWMINPWMRECSETCSDIN1+IN1-IN2+IN2-IN3+IN3-GND
RFGND
RF
WH
WL
VH
UH
UL
HP
VCC
5V VM VL F/R
ラ ッ チ 回 路
応用回路図 2:BIP Tr 駆動(上側 PWM)
ワンショット マルチ回路
S/S
S/S VREFLVSDTSD PRI DRIVER CURR LIM
3相HALL LOGIC HALL HYS AMP F/R
拘束 保護 回路 入力設定 コンパレータ
PWM OSC
エッジ 検出回路
CEGVCC FV CR TOC CTL- CTL+
- +- + - + - +
PWM VCCVCC VCC
PWMINPWMRECSETCSDIN1+IN1-IN2+IN2-IN3+IN3-GND
RFGND
RF
WH WL
VH
UH UL
HP
VCC
5V VM VL F/R
PWMIN回路
ラ ッ チ 回 路
真理値表
・3 相ロジック真理値表(IN=「H」 とは、IN+>IN−の状態を示す)
F/R=「L」 F/R=「H」 出 力
IN1 IN2 IN3 IN1 IN2 IN3 PWM 固定
1 H L H L H L VH UL
2 H L L L H H WH UL
3 H H L L L H WH VL
4 L H L H L H UH VL
5 L H H H L L UH WL
6 L L H H H L VH WL
F/R=“L”時、ホール入力が上表の 1→6 の順で入る状態を正転と判断し、その逆を逆転と判断する。
F/R=“H”時、ホール入力が上表の 6→1 の順で入る状態を正転と判断し、その逆を逆転と判断する。
・S/S 端子
入力状態 状態
H またはオープン ストップ
L スタート
S/S 端子を使用しない場合は、入力を“L”レベル電圧とすること。
端子機能の説明 端子
番号
端子
記号 等価回路図 端子説明
1 2 3 4 29 30
VH VL UH UL WH WL
出力端子。プッシュプル出力。
UH,VH,WH 側でデューティ制御を行う。
スタンバイモード時の出力リーク保護 用に出力−GND 間にリーク保護抵抗 50k
Ω
内蔵。5
6 7 8 9 10
IN1+
IN1−
IN2+
IN2−
IN3+
IN3−
各相からのホール入力端子。
ロジックの「H」とは IN+>IN− を 示す。ホール IC による入力の場合は、
+,−どちらかをバイアスすることに より、同相入力範囲が広がる。
11 F/R 正逆転入力端子。
12 HP ホール信号 1 相出力端子(オープン
コレクタ出力)。IN3 入力で形成され た信号の反転信号を出力。
13
CEG 回転パルスエッジ検出端子。
(ワンショットマルチ回路用) VCC 間にコンデンサを接続する。
次ページへ続く。
1 3 29 2 4 30 VCC
50kΩ
UH,VH,WH
UL,VL,WL
VCC
6 8 10 5 7 9
300Ω 300Ω
IN+ IN-
VCC
50kΩ
3.5kΩ
11 F/R
VCC
12 HP
24
13
VCC
300Ω VCC
CEG
前ページより続く。
端子 番号
端子
記号 等価回路図 端子説明
14 CR ワンショットマルチパルス幅設定
端子。
VCC 間に抵抗、GND 間にコンデンサを 接続する。
端子未使用時:GND ショート
15
FV ホール信号のワンショットマルチ
出力。
端子未使用時:オープン
16
17
CTL+
CTL−
CTL+:制御電圧入力端子。
(積分アンプ非反転入力端子) CTL−:制御電圧入力端子。
(積分アンプ反転入力端子)
18 TOC PWM 波形比較端子。
(積分アンプ出力端子)。
次ページへ続く。
VCC
14 24
300Ω VCC
CR
VCC
15
300Ω FV
VCC
300Ω 16 300Ω 17
CTL+ CTL-
VCC
TOC 18
40kΩ 38Ω
300Ω PWM
端子側 38Ω
前ページより続く。
端子 番号
端子
記号 等価回路図 端子説明
19 PWM PWM 発振周波数を設定する端子。
GND 間にコンデンサを接続する。
20
CSD モータ拘束保護検知センス端子。
VCC 間にコンデンサ、GND 間に抵抗を 接続する。
21
CSET 拘束保護回路回転入力パルス検知
端子。
VCC 間にコンデンサを接続する。
22
PWMRE PWM 入力リセット端子。GND 間に抵抗、
コンデンサを接続する。
23 PWMIN 外部 PWM 入力端子。
「L」で出力駆動状態、
「H」またはオープンで出力オフ。
次ページへ続く。
VCC
2kΩ
200Ω
19 PWM
VCC
300Ω 20 VCC 24
CSD
24
21
VCC
300Ω VCC
CSET
VCC
300Ω 22 PWMRE
VCC
50kΩ
3.5kΩ 23 PWMIN
前ページより続く。
端子 番号
端子
記号 等価回路図 端子説明
24 VCC VCC 電源端子。
25 S/S スタート/ストップ制御端子。
「L」でスタート、「H」またはオープン でストップ。
26 GND 接地端子。
27 28
RFGND RF
RFGND:出力電流検出回路コンパレータ
の基準側 GND。
RF:出力電流検出端子。
GND 間に低抵抗 Rf を接続する。
出力最大電流 IOUT=0.24/RF で設定す る。
VCC
50kΩ
3.5kΩ
25 S/S
27
VCC
6kΩ 5kΩ
28 RFGND RF
タイミングチャート(ホール入力−出力、起動時、入力 OFF 時、拘束保護タイミングチャート)
IN1
IN2
IN3
F/R=「L」
UH
VH
WH
F/R=「H」
UL
VL
WL
はPWM出力 正転
UH
VH
WH
UL
VL
WL
IN1
IN2
IN3
正転
起動時タイミングチャート(CTL+のバッファ入力時)
出力ON
PWMRE VthH=1.25V 0V
PWMRE PWMIN PWMとTOCの DUTY信号
TOC
Trset
5V VCC
PWM
0.7V
CSD
UH (出力がON)
4.9V
4.9V
4.2V
ヒステリシス幅=0.7V PWMRE(OFF)VthL=0.5V
3.8V以上 急速充電OFF
起動時タイミングチャート(PWMIN 入力時)
出力ON
PWMRE VthH=1.25V 5V
PWMRE PWMIN PWMとTOCの DUTY信号
TOC
Trset
5V VCC
PWM
0.7V
CSD
UH (出力がON)
4.9V
4.9V
4.2V
ヒステリシス幅=0.7V PWMRE(OFF)VthL=0.5V
3.8V以上 急速充電OFF
入力 OFF 時(CTL+入力)のリセット動作タイミングチャート
出力OFF
PWMRE VthH=1.25V 0V
PWMRE PWMIN PWMとTOCの DUTY信号
TOC
Toff
5V VCC
PWM
0.7V
CSD
UH (出力がON)
4.9V
4.9V
4.2V
ヒステリシス幅=0.7V PWMRE(OFF)VthL=0.5V
拘束保護Vth=0.6V
入力 OFF 時(PWMIN 入力)のリセット動作タイミングチャート
出力OFF
PWMRE VthH=1.25V 0V
PWMRE PWMIN PWMとTOCの DUTY信号
TOC
Toff
5V VCC
PWM
0.7V
CSD
UH (出力がON)
4.9V
4.9V
4.2V
ヒステリシス幅=0.7V
拘束保護Vth=0.6V PWMRE(OFF)VthL=0.5V
拘束保護時のラッチ解除動作タイミングチャート(CTL+入力)
拘束保護動作(出力OFF)
PWMRE VthH=1.25V 0V
PWMRE PWMIN PWMとTOCの DUTY信号
TOC
Tchg
5V VCC
PWM
0.7V
CSD
UH (出力がON)
4.9V
4.9V
4.2V
ヒステリシス幅=0.7V PWMRE(OFF)VthL=0.5V
拘束保護Vth=0.6V Tchg:CSD電圧立ち上り時間
Torc ラッチ解除
Toff
Torc:出力OFFラッチ状態
拘束保護タイミングチャート
拘束コンパレータ 基準電圧 CSD立下り時間 (モータ拘束時間) 拘束検知ラッチ 出力OFF
三相LO側出力OFF モータロック状態 回転パルス検出信号 CSETのOFF時間
IN3+ IN2+ IN1+ UH VH WH UL WL VL CSET端子 VCSD リセット信号 OSD端子
ILB01742
LB11600JV 応用回路図(FET 駆動:下側 PWM 制御)
VM
WL 30
VH1 WH 29VL2 RF 28UH3 RFGND 27UL4 GND 26IN1+5 S/S 25IN1-6 VCC 24IN2+7 PWMIN
LB11600JV
23IN2-8 PWMRE 22IN3+9 CSET 21IN3-10 CSD 20F/R11 PWM 19HP12 TOC 18CEG13 CTL- 17CR14 CTL+ 16FV15 WL 1000pF
1kΩ
WH 200Ω
VL 1kΩ
VH 200Ω
UL 1kΩ
UH 200Ω
10μF
1kΩ
1000pF 3300pF
3300pF 5V
33μF
0.033μF
0.022μF 10μF
200kΩ
150kΩ 51kΩ
100kΩ
1000pF
1kΩ
1000pF
1kΩ
680Ω
680Ω
680Ω
0.055 (2W)
LB11600JV の動作説明
①.出力駆動回路
本 IC は、出力での電力損失(パワーロス)を少なくするために、ダイレクト PWM 駆動方式を採用し ている。出力 Tr は、オン時は常に飽和しており、出力のオンデューティを変化させることにより、
モータの駆動力を調整する。出力の PWM スイッチングは、UH,VH,WH 出力側で行っている。UL〜WL,UH
〜WH 出力は、同一出力形態となっているため、外付け出力 Tr の接続方法により、下側 PWM,上側 PWM のいずれかの応用を選択できる。非 PWM 側の出力に接続されるダイオードは、逆回復時間が問 題となるため、選択には注意が必要である。(逆回復時間の短いダイオードを使用しないと PWM 側 Tr がオンする瞬間にスルー電流が流れるため)
UL〜WL,UH〜WH 出力は、ストップ時や電源電圧が非常に低い場合(許容動作電圧以下)において、
ハイインピーダンス状態となる。よって、外付け回路ではリーク電流等で誤動作がないように対策 (プルダウン抵抗等)が必要である。
②.パワーセーブ回路
本 IC は、S/S 端子=Hi 状態により消費電流を減少させるパワーセーブ状態となる。パワーセーブ 状態では大部分の回路のバイアス電流をカットしている。
③.PWM 周波数に関して
PWM 周波数は PWM 端子に接続するコンデンサ容量 C(F)により設定する。
PWM 周波数の計算式を以下に示す。
計算式(VCC=5V 時 typ)
発振周期 T=T1+T2(s)
スレシュホールド電圧 V1=0.25×VCC+0.0975=1.35(V) V2=0.6×VCC=3.0V(V)
充電時:T1=C×(V2−V1)/IC(s)
IC:PWM 端子による充電電流 45
μ
A 放電時:T2=−C×Rin×ln(V1/V2)(s)Rin:PWM 端子の内部放電抵抗 2k
Ω
C:外付けコンデンサ発振周波数 Fpwm=1/T(Hz)
1000pF のコンデンサを付けると、約 25kHz の発振となる。PWM 周波数は低すぎるとスイッチング 音がモータから聞こえ、高すぎると出力でのパワーロスが増加するため、15k〜50kHz 程度が望まし い。出力ノイズなどの影響を受けにくいようにコンデンサの GND は、IC の GND ピン近傍に配線する。
T2
T1 V1
V2
④.PWM 駆動方法について
出力のデューティ制御は、次のいずれかの方法で制御することができる。
・TOC 端子電圧と PWM 発振波形の比較による制御
TOC 端子電圧と PWM 発振波形の比較により、UH,VH,WH の出力デューティを設定する。
TOC 端子電圧が 1.35V(typ)以下で 0%となり、3.0V(typ)以上で 100%デューティとなる。
TOC 端子は、CTL アンプの出力端子であるため、TOC 端子に制御電圧を直接入力することはでき ない。従って、通常は CTL アンプをバッファとして使用し(CTL−端子と TOC 端子を接続する)、
CTL+端子に DC 電圧を入力する。(CTL+端子電圧=TOC 端子電圧となる。)
CTL+端子電圧を高くすると出力 DUTY 比は増加する。CTL+端子がオープン状態では、モータを 駆動してしまうため、駆動させたくない場合は、CTL+端子にプルダウン抵抗を接続する。
CTL+端子電圧による制御を行う場合は、PWMIN 端子電圧を“L”レベルあるいは GND に接続す る。
・PWMIN 端子によるパルス制御。
PWMIN 端子にパルスを入力し、そのデューティに基づき 出力を制御することができる。
PWM 端子に“L”レベル入力電圧が印加されたとき出力は オンし、“H”レベル入力電圧が印加されたとき出力はオフ する。PWNIN 端子がオープンとなると、“H”レベルとなり 出力はオフする。反転した論理で入力する必要がある場合は、
外付け Tr(NPN)の付加により対応可能となる。
PWMIN 端子による制御を行う場合は、CTL−端子電圧を GND に接続し、CTL+端子を TOC 端子 に接続すること。PWMIN による制御を行う場合でも、PWM 端子にはコンデンサ 1000pF を接続す る。
・PWMRE 端子の入力パルスリセット
VCC 電源起動時、モータ停止時に拘束保護回路部の誤動作(CSD 端子電位が低く、すぐに拘束 保護回路が動作)防止として確実な CSD 端子電圧 Hi(コンデンサの充電時間)を確保するため、
PWMRE 端子の抵抗、コンデンサによるリセット期間(出力 OFF、CSD 端子の急速充電時間)を設定 する。CTL+端子制御および PWMIN 端子に入力パルスが印加されても、すぐに出力せず、入力パ ルスのデューティ幅にて設定される ON-OFF により PWMRE 端子の充電電流とコンデンサ、抵抗に よる充放電電位が 1.25V(typ)以上なるまでの間、出力はオフ状態(リセット期間)となる。PWMRE 電位が 1.25V 以上で動作モードとなり、入力パルス OFF で PWMRE 電位が 0.55V(typ)以下で出力 オフ状態(リセット状態)になる。
出力 ON(UH,VH,WH)は、PWMRE 電位が 1.25V(typ)以上で、CSD 端子電位が 0.76×VCC 電位(VCC=5V 時 3.8V typ)以上になった時に動作する。
起動時、入力 OFF 時タイミングチャート参照
リセット時間(Trest)設定式、タイミングチャート図を次項に示す。
<PWMRE 端子によるリセット時間(Trest f)(PWMIN 入力時):VCC=5V 時>
PWMIN 入力時 ON−OFF DUTY 比による立ち上り電位(V1)と立下り電位(V2) ON 時:V1=(V0−Ipwmre×R)×e-t1/RC+Ipwmre×R
OFF 時:V2=V1×e-t2/RC=
Δ
VIpwmre:PWMRE 端子充電電流 200
μ
A(typ)PWMIN 端子へ
パルス入力
V2 の電位差(
Δ
V)が入力 DUTY パルスごとに足される電位がスレッシュホールド電圧 Vth=1.25V を 超える時間(PWMIN の周期分 n)がリセット時間(Trest)になる。V2+
Δ
V+Δ
V・・・≧1.25V Trest≦TPWMIN×n(s)
<PWMRE リセット時間設定例>
VCC=5V、PWMIN=25kHz、ON-DUTY 比 20%
PWMRE:C=2200pF、R=180k
Ω
PWMIN=25kHz=40μ
st1=40
μ
s×0.2=8μ
s t2=40μ
s×0.8=32μ
s V1=(V0−Ipwmre×R)×e-t1/RC+Ipwmre×R =(0−200μ
A×180kΩ
)×0.98+(200μ
A×180kΩ
) =−35.28+36=0.72 (V)V2=V1×e-t2/RC
=0.72×0.922=0.664 (V)
PWMIN 入力パルスごとに
Δ
V=0.664 を印加されるので V2+Δ
V=0.664+0.664≧1.25VPWMIN パルスの 2 発目でスレッシュホールド電圧 1.25V を超る。
ON 時の式より t1ʼ=CR×ln((V0−Ipwmre×R)/(V1-Ipwmre×R))
PWMIN パルス 2 発目の立ち上り電位 V2 より 1.25V の電位差は、1.25−0.664=0.586V であることから ON DUTY 状態で 1.25V を超えるため
t1ʼ=2200pF×180k
Ω
×ln((0.664−200μ
A×180kΩ
)/(1.25−200μ
A×180kΩ
)) =396μ
s×ln(35.336/34.75)=6.622μ
s (s)よってリセット時間 Trest は、PWMIN1 周期+t1ʼとなる。
Trest=40
μ
s+6.622μ
s=46.622μ
s (s)<PWMIN 入力端子による PWMRE タイミングチャート>
出力ON PWMRE
PWMIN
Trset CSD
UH (出力がON)
4.9V
4.2V TOC PWM
ヒステリシス幅=0.7V 5V
PWMRE VthH=1.25V 4.9V
PWMRE(OFF)VthL=0.5V
3.8V以上 急速充電OFF V0
V1 V2
ΔV t1
t2
<PWMRE 端子によるリセット時間(Trest f)(CTL+バッファ入力時):VCC=5V 時>
①CTL+入力時(PWM 三角波の立ち上りより TOC 電位が高い場合)
TOC 電位と PWM 三角波による ON−OFF DUTY 比による立ち上り電位(V1)と立下り電位(V2) ON 時:V1=(V0−Ipwmre×R)×e-t1/RC+Ipwmre×R
OFF 時:V2=V1×e-t2/RC
TOC 電位が立ち上がり、PWM 波形の立ち上りが遅い場合、起動時に ON DUTY 状態になる そのため、PWM 三角波の L レベル電位に達するまでの時間 Tpwmra が発生する。
入力パルスごとにより電位差は、
Δ
V=V2−Vpwmra Vpwmra=(Ipwm×Tpwmra)/CpwmIpwm:PWM 端子の充電電流 45
μ
A (typ) Cpwm:PWM 端子の外付けコンデンサIpwmre:PWMRE 端子充電電流 200
μ
A (typ) V0:PWMRE の初期電位 0VC:PWMRE 端子の外付けコンデンサ R:PWMRE 端子の外付け抵抗 t1:PWMIN の入力 DUTY の ON 時間 t2:PWMIN の入力 DUTY の OFF 時間
V2 の電位差(
Δ
V)が入力 DUTY パルスごとに足される電位がスレッシュホールド電圧 Vth=1.25V を超える時間(PWMIN の周期分 n)がリセット時間(Trest)になります。
V2+
Δ
V+Δ
V・・・≧1.25V Trest≦TPWMIN×n+Tpwmra(s)
②CTL+入力時(PWM 三角波立ち上り後、TOC 電位が上がる場合)
立ち上り時の各 ON-OFF DUTY 比にて設定される時間による電位の合計によりスレッシュ ホールド電圧 1.25V を超える時間がリセット時間(Trest)となる。
各 ON DUTY 比より立ち上り電位(V1)と立下り電位(V2)の t1、t2 時間は異なりそれぞれの入力 パルス信号ごとに計算する。V1、V2 の計算式は、PWMIN 入力と同様となる。
<CTL+バッファ入力による PWMRE タイミングチャート>
①CTL+入力時(PWM 三角波の立ち上りより TOC 電位が高い場合)
出力ON Trset
CSD
UH (出力がON)
4.9V
4.2V
ヒステリシス幅=0.7V PWMIN 0V
PWMとTOCの DUTY信号
TOC PWM
0.7V
PWMRE VthH=1.25V PWMRE
4.9V
PWMRE(OFF)VthL=0.5V
3.8V以上 急速充電OFF V0
V1 V2 Tpwmra
t2 t1
<CTL+バッファ入力による PWMRE タイミングチャート>
②CTL+入力時(PWM 三角波立ち上り後、TOC 電位が上がる場合)
出力ON Trset
CSD
UH (出力がON)
4.9V
4.2V
ヒステリシス幅=0.7V PWMIN 0V
PWMとTOCの DUTY信号
TOC PWM
0.7V
PWMRE VthH=1.25V PWMRE
4.9V
PWMRE(OFF)VthL=0.5V
3.8V以上 急速充電 OFF
V0 V0
V1 V2
V3 V4 T1
t2 t3
t4 t5
V5
⑤.ホール入力信号
ホール入力は、ヒステリシス幅(80mV max)以上の振幅の信号入力が必要である。ノイズや位 相ずれ等の影響を考えるとさらに大きい振幅の入力が望ましい。ノイズにより出力波形(相切換 わり時)や HP 出力に乱れが生じる場合は、入力間にコンデンサ等を入れて防止すること。ホー ル入力は、拘束保護回路やワンショットマルチ回路に入力判断信号として利用している。ある 程度のノイズは無視するようになっているが、これらの保護回路を使用する場合は注意が必要 である。ホール入力信号が、3 相とも同入力状態となると、出力は全てオフ(UL,VL,WL,UH,VH,WH 出力は、全て Lo 電位)となる。
ホール IC 出力を入力する場合は、入力の片側(+,−いずれか)をホール素子使用時の同相入力 範囲内の電圧に固定することにより、別の片側入力は 0〜VCC まで入力することができる。
⑥.低電圧保護回路
本 IC は、VCC 電圧 4.3V(typ)で起動(出力動作 ON)し、減電時 VCC 電圧 3.8V(typ)で出力オフ する。(UH,VH,WH 出力は,LO 電位)
⑦.拘束保護回路
モータ拘束時の IC およびモータの保護を行うため、拘束保護回路を内蔵している。モータ駆 動状態でホール入力信号が一定時間切換わらないと、片側出力(UH,VH,WH)をオフする。時間設 定は、CSD 端子に接続するコンデンサ容量と抵抗による放電時間により設定する。(拘束保護タ イミングチャート参照)
3 相出力の UH 出力信号の立下り(Hi→Lo)信号のタイミングにて回転パルス検出信号を検出す る。
その回転パルス検出信号時間は、CSET 端子コンデンサの放電時間にて設定される。モータ回転 中常に回転パルス検出時間の間は、CSD 端子の電位が Hi になる。モータが拘束状態になり CSD 電位が放電して、CSD 電位が 0.6V 以下になった時に出力(UH,VH,WH)は Lo になる。
拘束保護動作後、出力は Lo でラッチ状態になりますので PWMIN=Hi、または、S/S=Hi にして ラッチを解除する。
ラッチは、PWMRE 電位が 0.55V(typ)以下(リセット状態)になると解除する。(ラッチ解除時の タイミングチャート参照)
尚、CSD 端子の抵抗値 Rc が高抵抗の場合、内部回路コンパレータのバイアス電流の影響で CSD 端子電位が上がってしまうことがあるので注意すること。
回転パルス検出信号時間 Tps=Cs×VBE/Icset(s)
Cs:外付け CSET 端子コンデンサ(VCC−CSET 端子間に接続)
VBE:拘束保護回路部のトランジスタの VBE 0.7V (typ) Icset:CSET 端子の放電電流 50
μ
A (typ)モータ拘束時間 Tcsd=ln(VCC/(0.6−Ibcd×Rc)×Cc×Rc(s)
Cc:外付け CSD 端子コンデンサ(VCC−CSD 端子間に接続)
Rc:外付け CSD 端子抵抗(CSD 端子−GND 間に接続)
Ibcd:CSD 端子の内部コンパレータのバイアス電流(1
μ
A typ) CSD 放電電位スレッシュホールド電圧:0.6V(typ)ラッチ解除時間:Toff=ln(VCC/0.55)×Cre×Rre(s)
Cre:外付け PWMRE 端子コンデンサ(PWMRE−GND 端子間に接続) Rre:外付け PWMRE 端子抵抗(PWMRE 端子−GND 間に接続)
CSD 電圧立ち上り時間(急速充電時):Tchg≒Cc×Rc×ln((V1−Ic×Rc)/(V2−Ic×Rc))(s)
CSD 電圧立ち上り時間(モータ回転中):Tchg≒Cc×Rc×ln((V1−Ic×Rc)/(V2−Ic×Rc))(s) Cc:外付け CSD 端子コンデンサ(VCC−CSD 端子間に接続)
Rc:外付け CSD 端子抵抗(CSD 端子−GND 間に接続) Ic:CSD 端子のトランジスタ電流(3.5mA 設計目標 max) V1:CSD 端子の初期電圧値
V2:CSD 端子電圧値(トランジスタ ON 時)(4.9V typ)
<拘束時間設定例>
VCC=5V、モータ拘束時間を 3s に設定する場合、
CSD 端子のコンデンサ Cc=10
μ
F、抵抗 Rc=130kΩ
とする。モータ拘束時間 Tcsd=ln×(5/(0.6−130k
Ω
×1μ
A)×10μ
F×130kΩ
=2.36×10μ
F×130kΩ
=3.068(s)上記コンデンサの放電時間が、モータ拘束時間となる。
モータが回転しているかを検出するパルス信号を CSET 端子のコンデンサにて設定する。
CSET 端子のコンデンサ Cs:0.022
μ
F とすると回転パルス検出信号時間 Tps=0.022
μ
F×0.7/50μ
A=308μ
s回転パルス検出信号幅は、モータ回転数や CSD 容量に影響するので設定に注意すること。
回転パルス検出信号時間が、短すぎると CSD 端子のコンデンサの充電時間で CSD 電位を Hi に持ち上げられない。また、CSD 端子のコンデンサ容量が小さく放電時間が早いとモータの 回りはじめ(低回転時)にモータ回転周期に対して回転検出パルス信号が出ずに拘束保護 ラッチになってしまう。例えば、100rpm 回転以下の場合、UH 出力の周期は、300ms となるので モータ拘束時間は、600ms 以上の時間設定が必要となる。
⑧.過電流保護回路
過電流保護回路は、I=VRF/Rf(VRF=0.24V typ,Rf:電流検出抵抗)で決まる電流で制限する。
電流制限回路は、PWM 動作による出力ダイオードの逆回復電流を検出して電流制限動作が誤動作 しないようにするため、フィルタ回路が内蔵されている。
通常の応用では、内部フィルタ回路で問題ないと思われ るが、仮に誤動作する場合(ダイオードの逆回復電流が 3
μ
s 以上流れる場合)は、外付けによるフィルタ回路 (R,C ローパスフィルタなど)を付加すること。
⑨.過熱保護回路
接合部の温度(Tj)が規定の温度(TSD=170℃ typ)以上になると、片側出力(UH,VH,WH)をオフ する。
⑩.正逆転動作
正逆転動作は、モータ回転中には切換えないこと。正転、逆転のモードを切換える時は、
モータ停止状態(PWMIN=Hi または S/S 端子=Hi)にて設定する。
⑪.HP 出力
IN3 端子のホールアンプ入力信号にて形成されたホール信号の反転信号を HP 端子に出力する。
HP 端子はオープンコレクタですので VCC-HP 間に抵抗でプルアップすること。
ホールアンプ入力条件:IN3−=固定電位 HP 端子:VCC と抵抗プルアップ時
IN3+入力 IN3-
HP端子
電流検出抵抗 RF端子へ
⑫.ワンショットマルチ回路部(CEG 端子,CR 端子および FV 端子)
速度帰還制御に対応するためにワンショットマルチ回路が内蔵されている。速度制御するため の信号は、3 相出力の UH 出力信号の立下り(Hi→Lo)信号のタイミングにて CEG 端子回路部にて形 成する回転パルス検出信号で回転周期を検出する。その回転パルス検出信号時間は、CEG 端子コ ンデンサの放電時間にて設定される。
回転パルス検出信号時間 Tps=Ce×VBE/Iceg(s)
Ce:外付け CEG 端子コンデンサ(VCC−CEG 端子間に接続)
VBE:CEG エッジ検出回路部のトランジスタの VBE 0.7V(typ) Iceg:CSET 端子の放電電流 50
μ
A(typ)
CR 端子は、CEG 端子の信号ごとに FV 端子に発生するパルス幅(“H”時間)を設定する端子で ある。
CR 端子と VCC 端子,GND 間に抵抗およびコンデンサを 接続してパルス幅を設定する。
パルス幅 TRC は、およそ次の式で算出できる。
TRC≒1.1×R×C (s)
FV 端子には、通常 右図のように抵抗およびコンデンサ による平滑回路を接続する。抵抗は 25k
Ω
以上を選択する こと。コンデンサはモータ回転数が低いときに、FV 電圧 が十分に平滑されるような容量値を選択すること。通常は、モータ最高回転数で UH 出力周波数を fUH(Hz) とすると、
TRC≦1÷(2×fUH) (s)
となるように設定する。この場合、回転数に応じて FV 電圧が 0→約 5V まで変化することになる。
FV 出力を使用しない場合は、CR 端子を GND に接続し、FV 端子はオープンとする。
⑬.電源安定化
本 IC は、スイッチングによる駆動方式であるため、電源ラインが振られやすい状態となる。し たがって、VCC 端子−GND 間には、安定化のために十分な容量のコンデンサを接続する必要がある。
電源の逆接続による破壊防止の目的で、電源ラインにダイオードを挿入する場合、電源ライン が特に振られやすくなるため、より大きな容量を選択する必要がある。
電源をスイッチ等でオン/オフする場合、スイッチとコンデンサ間の距離が離れていると、ライン のインダクタンスとコンデンサへの突入電流により電源電圧が大きく振られ、耐圧を超える場合 がある。このような応用の場合は、コンデンサの直列インピーダンスが低いセラミックコンデン サ等は使用せず、電解コンデンサ等を使用し、突入電流を抑え、電圧上昇を防ぐ必要がある。
FV電圧 FV端子
VCC端子へ
CR端子
R
C
ON Semiconductor及びONのロゴはSemiconductor Components Industries, LLC (SCILLC)の登録商標です。SCILLCは特許、商標、著作権、トレードシークレット(営業秘密)と他の知 的所有権に対する権利を保有します。SCILLCの製品/特許の適用対象リストについては、以下のリンクからご覧いただけます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent-Marking.pdf.
SCILLCは通告なしで、本書記載の製品の変更を行うことがあります。SCILLCは、いかなる特定の目的での製品の適合性について保証しておらず、また、お客様 の製品において回路の応用や使用から生じた責任、特に、直接的、間接的、偶発的な損害に対して、いかなる責任も負うことはできません。SCILLCデータシー トや仕様書に示される可能性のある「標準的」パラメータは、アプリケーションによっては異なることもあり、実際の性能も時間の経過により変化する可能性がありま す。「標準的」パラメータを含むすべての動作パラメータは、ご使用になるアプリケーションに応じて、お客様の専門技術者において十分検証されるようお願い致しま す。SCILLCは、その特許権やその他の権利の下、いかなるライセンスも許諾しません。SCILLC製品は、人体への外科的移植を目的とするシステムへの使用、生命維持を 目的としたアプリケーション、また、SCILLC製品の不具合による死傷等の事故が起こり得るようなアプリケーションなどへの使用を意図した設計はされておらず、また、
これらを使用対象としておりません。お客様が、 このような意図されたものではない、 許可されていないアプリケーション用にSCILLC製品を購入または使用した場合 、 たとえ、SCILLCがその部品の設計または製造に関して過失があったと主張されたとしても、 そのような意図せぬ使用、 また未許可の使用に関連した死傷等から、直接 、 又は間接的に生じるすべてのクレーム、費用、損害、経費、および弁護士料などを、お客様の責任において補償をお願いいたします。また、SCILLCとその役員、従業員、
子会社、関連会社、代理店に対して、いかなる損害も与えないものとします。
SCILLCは雇用機会均等/差別撤廃雇用主です。この資料は適用されるあらゆる著作権法の対象となっており、いかなる方法によっても再販することはできません。
ON Semiconductor and the ON logo are registered trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC (SCILLC). SCILLC owns the rights to a number of patents, trademarks, copyrights, trade secrets, and other intellectual property. A listing of SCILLC’s product/patent coverage may be accessed at www.onsemi.com/site/pdf/Patent-Marking.pdf. SCILLC reserves the right to make changes without further notice to any products herein. SCILLC makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for any particular purpose, nor does SCILLC assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation special, consequential or incidental damages. “Typical” parameters which may be provided in SCILLC data sheets and/or specifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All operating parameters, including “Typicals” must be validated for each customer application by customer’s technical experts. SCILLC does not convey any license under its patent rights nor the rights of others. SCILLC products are not designed, intended, or authorized for use as components in systems intended for surgical implant into the body, or other applications intended to support or sustain life, or for any other application in which the failure of the SCILLC product could create a situation where personal injury or death may occur. Should Buyer purchase or use SCILLC products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold SCILLC and its officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out of, directly or indirectly, any claim of personal injury or death associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges that SCILLC was negligent regarding the design or manufacture of the part. SCILLC is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. This literature is subject to all applicable copyright laws and is not for resale in any manner.
(参考訳)