NJW4616 PWM 調光機能付き定電流 LED ドライバ 概要 NJW4616 は PWM 調光機能付き定電流 LED ドライバです 定電流回路 PWM 制御回路 保護回路を 小型パッケージに搭載し LED を簡単に点灯させることができます 外付けの電流センス抵抗により LED 電流を可変でき

NJW4616

PWM 調光機能付き 定電流 LED ドライバ

■ 概要 ■ 外形 NJW4616 は、PWM 調光機能付き定電流 LED ドライバです。 定電流回路、PWM 制御回路、保護回路を、小型パッケージに搭載し、 LED を簡単に点灯させることができます。 外付けの電流センス抵抗により、LED 電流を可変でき、最大 300mA まで設定が可能です。 出力電圧は最大 40V のため、使用する LED の Vf に応じて、多灯の LED 直列接続が可能です。 また、PWM 信号の Duty を変えることにより、調光も可能です。 バックライトや照明、その他光源などのアプリケーションに最適です。 ■ 特長 ・ 電源電圧範囲 2.5V to 40V ・ 出力電圧 VLED  40V max. ・ 出力電流 ILED = 20mA to 300mA ・ 出力電流精度 1.5% ・ 最大11灯駆動 （LED Vf = 3.4Vの場合） ・ 消費電流 450A max. ・ PWM調光機能 / イネーブル機能 (共通端子) ・ 過電流保護機能内蔵 ・ サーマルシャットダウン回路内蔵 ・ LEDショート保護回路内蔵 (ヒステリシス付き) ・ パッケージ SOT-89-5 ■ ブロック図 V_DD LED R_S EN/PWM GND Control Logic Current Limit

Thermal Shut Down LED Short Protection

+ V_REF (0.2V) Standby Timer NJW4616U2 (SOT-89-5)

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■ 端子配列 EN/PWM 1. GND 2. RS3. 4. LED 5. VDD 2. GND ■ 端子説明 端子 番号 端子名 I/O 機能 1 EN/PWM I 動作・停止制御および調光用 PWM 信号入力端子です。 High レベル入力で動作、 Low レベル入力でスタンバイモードとなります。 また、PWM 信号の Duty を変えることにより明るさを可変できます。 調光しない場合は、High レベル入力で、設定した LED 電流で点灯します。 この端子は、オープンにはしないでください。 2 GND - 接地 3 RS O 出力電流設定端子です。RS端子と GND 間に電流センス抵抗を接続します。 RS [Ω] = 0.2 [V] / ILED [A] 4 LED O 定電流回路の出力端子です。 LED のカソードを接続します。 5 VDD - 電源端子

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■ 絶対最大定格 (Ta = 25C) 項 目 記 号 定格 単位 電源電圧 VDD -0.3 to +45 V 出力電圧 VLED -0.3 to +45 V EN/PWM 端子電圧 VENPWM -0.3 to +45 V 消費電力 PD _{2400 (*2)} 625 (*1) mW 接合部温度範囲 Tj -40 to +150 C 動作温度範囲 Topr -40 to +125 C 保存温度範囲 Tstg -50 to +150 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） ■ 推奨動作範囲 項 目 記号 条件 最小 標準 最大 単位 電源電圧 VDD 2.5 - 40 V 出力電流 ILED 20 - 300 mA 出力電圧 VLED - - 40 V ■ 電気的特性 (指定なき場合、VDD=12V, VLED=1V, RS=2Ω, VENPWM=VDD, Ta=25C) 項 目 記号 条件 最小 標準 最大 単位 消費電流 IDD - 330 450 µA

OFF 時消費電流 IDD_OFF VENPWM = GND - - 0.1 µA

出力電流精度 ILED - 1.5 - + 1.5 %

出力端子リーク電流 ILEAK VENPWM = GND, VDD = VLED = 40V - - 0.1 µA

OFF 遅延時間 tD_OFF 10 25 45 ms

EN/PWM 端子 ON 電圧 1 VENPWM_ON1 VDD < 5V, ILED = OFF  ON 0.7VDD - VDD V EN/PWM 端子 ON 電圧 2 VENPWM_ON2 VDD ≥ 5V, ILED = OFF  ON 3.5 - VDD V EN/PWM 端子 OFF 電圧 VENPWM_OFF ILED = ON  OFF 0 - 0.5 V

EN/PWM 端子入力電流 IENPWM - 7 - µA

RS端子出力電流 IOUT_RS LED = OPEN - 4 - µA

PWM 調光 ON 遅延時間 tPWM_ON RS = 0.62Ω, VENPWM = L  H - 10 - µs PWM 調光 OFF 遅延時間 tPWM_OFF RS = 0.62Ω, VENPWM = H  L - 1 - µs

LED ショート保護検出電圧 VLED_SHORT 18 21 24 V

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■ 応用回路例 V_DD LED R_S EN/PWM GND Control Logic Current Limit

Thermal Shut Down LED Short Protection

+ V_REF (0.2V) Standby Timer R_S: 電流センス抵抗 V_DD/ V+ I_LED 0 PWM調光時 出力電流波形 I_LED H : ON L : OFF PWM : 調光 (*3) Rs抵抗値決定方法:

)

(

)

(

.

)

Ω

(

A

I

V

R

LED S

2

0



(*3) 電源から LED アノード端子までの配線が長い場合は、寄生素子の影響で電圧変動することがあります。 その対策として、デカップリングコンデンサを LED のできるだけ近傍に接続してください。

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■ 特性例 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 10 20 30 40 Q u iesce n t C u rr e n t : IDD [μ A ] Supply Voltage : VDD[V] Quiescent Current vs. Supply Voltage

[VLED=1V, VENPWM=VDD, RS=2Ω] -40℃ 25℃ 125℃ 150℃ 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Q u iesce n t C u rr e n t : IDD [μ A ] Temperature : [ºC] Quiescent Current vs. Temperature

[VDD=12V, VLED=1V, VENPWM=VDD, RS=2Ω] 0.1 1 10 100 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Q u iesce n t C u rr e n t a t O FF S ta te : IDD _ O F F [n A ] Temperature : [ºC]

Quiescent Current at OFF State vs. Temperature

[V_LED=1V, V_ENPWM=GND, R_S=2Ω] VDD=2.5V VDD=12V VDD=40V 0.1 1 10 100 1000 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 O u tp u t P in L eak C u rr e n t : ILE A K [n A ] Temperature : [ºC]

Output Pin Leak Current vs. Temperature

[VDD=40V, VLED=40V, VENPWM=GND, RS=2Ω] VLED=1V VLED=5V VLED=40V 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 O F F D e la y T im e : tD_ O F F [m s ] Temperature : [ºC] OFF Delay Time vs. Temperature

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■ 特性例 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 10 20 30 40 E N /P W M P in O N V o lt a g e : VE N P W M _ O N [V ] Supply Voltage : VDD[V] EN/PWM Pin ON Voltage vs. Supply Voltage

[VLED=1V, RS=2Ω] -40℃ 25℃ 125℃ 150℃ 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 E N /P W M P in O N V o lt a g e : VE N P W M _ O N [V ] Temperature : [ºC]

EN/PWM Pin ON Voltage vs. Temperature

[V_DD=12V, V_LED=1V, R_S=2Ω] 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 10 20 30 40 E N /P W M P in O F F V o lt a g e : VE N P W M _ O F F [V ] Supply Voltage : VDD[V]

EN/PWM Pin OFF Voltage vs. Supply Voltage

[VLED=1V, RS=2Ω] -40℃ 25℃ 125℃ 150℃ 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 E N /P W M P in O F F V o lt a g e : VE N P W M _ O F F [V ] Temperature : [ºC]

EN/PWM Pin OFF Voltage vs. Temperature

[VDD=12V, VLED=1V, RS=2Ω] 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 E N /P W M P in I n p u t C u rr e n t : IE N P W M [μ A ]

EN/PWM Pin Voltage : VENPWM[V] EN/PWM Pin Input Current vs. EN/PWM Pin Voltage

[VDD=VENPWM, VLED=1V, RS=2Ω]

-40℃ 25℃ 125℃ 150℃

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■ 特性例 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 50 100 150 200 250 300 P W M D imm in g O N D e la y T im e : tPW M _ O N [μ s ]

Output Current : ILED[mA]

PWM Dimming ON Delay Time vs. Output Current

[V_DD=12V, V_LED=1V] 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0 50 100 150 200 250 300 P W M D imm in g O F F D e la y T im e : tP W M _ O F F [μ s ]

Output Current : ILED[mA]

PWM Dimming OFF Delay Time vs. Output Current

[VDD=12V, VLED=1V] 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 P W M D imm in g O N D e la y T im e : tP W M _ O N [μ s ] Temperature : [ºC]

PWM Dimming ON Delay Time vs. Temperature

[VDD=12V, VLED=1V] RS=10Ω RS=2Ω RS=0.667Ω 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 P W M D imm in g O F F D e la y T im e : tP W M _ O F F [μ s ] Temperature : [ºC]

PWM Dimming OFF Delay Time vs. Temperature

[V_DD=12V, V_LED=1V] RS=10Ω RS=2Ω RS=0.667Ω 0 50 100 150 200 250 300 350 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 O u tp u t C u rr e n t : ILE D [m A ]

Output Pin Voltage : VLED[V] Output Current vs. Output Pin Voltage

[VDD=12V, VENPWM=VDD] RS=10Ω RS=2Ω RS=0.667Ω 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 175 200 O u tp u t C u rr e n t : ILE D [m A ] Temperature : [ºC] Output Current vs. Temperature

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■ 特性例 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 L E D S h o rt P ro tec ti o n V o lt a g e : VL E D _ S H O R T /O F F [V ] Temperature : [ºC]

LED Short Protection Voltage vs. Temperature

[VDD=12V, VENPWM=VDD, RS=0Ω] Detect Voltage Release Voltage 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 10 20 30 40 M ax im u m O u tp u t C u rr e n t : ILE D _ M A X [m A ]

Output Pin Voltage : VLED[V]

Maximum Output Current vs. Output Pin Voltage

[V_DD=12V, V_ENPWM=V_DD, R_S=0Ω] Release Voltage Detect Voltage 0 100 200 300 400 500 600 700 800 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 M ax im u m O u tp u t C u rr e n t : ILE D _ M A X [m A ] Temperature: [ºC]

Maximum Output Current vs. Temperature

[V_DD=12V, V_LED=1V, V_ENPWM=V_DD, R_S=0Ω] 10 100 1000 0.1 1 10 100 O u tpu t C u rr e n t : ILE D [m A ]

Current Sense Resistance : RS[Ω] Output Current vs. Current Sense Resistance

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技 術 資 料

■ LED 駆動点灯数について

LED を点灯させる為には、LED の順方向電圧 (Vf) 以上の駆動電圧(V+)が必要です。 LED を直列接続とした場合は、LED の直列接続数の Vf の和(ΣLED Vf)以上の V+

を印加してください。 NJW4616 の場合、V+は、ΣLED Vf + NJW4616 の出力電圧(VLED=1V)が最低必要になります。 NJW4616 が駆動できる LED 最大接続数は、推奨出力電圧最大値(40V)によって制限され、且つ、VLED=1V を 差し引いた、約 39V 以内のΣLED Vf で使用してください。 下記に LED の各 Vf における最大駆動灯数を示します。(ご使用の LED が全て同じ Vf であると仮定します) LED Vf = 3.0V 以下 ▪▪▪ 13 灯 LED Vf = 3.2V 以下 ▪▪▪ 12 灯 LED Vf = 3.5V 以下 ▪▪▪ 11 灯 LED Vf = 3.9V 以下 ▪▪▪ 10 灯 LED Vf = 4.3V 以下 ▪▪▪ 9 灯 Vf  n pcs. =  LEDVf  39V V+40V V_DD LED R_S EN/PWM GND Control Logic Current Limit

Thermal Shut Down LED Short Protection

+ V_REF (0.2V) Standby Timer V_DD (*4) (*3) (*4) 電源から VDD端子までの配線が長い場合は、寄生素子の影響で電圧変動することがあります。 その対策として、デカップリングコンデンサを VDD端子のできるだけ近傍に接続してください。

NJW4616

技 術 資 料

■ PWM 入力パルスと PWM 調光精度について 下図のように、LED ドライバの PWM 入力パルスに対する出力電流の応答は、電流の立ち上がり/立ち下がり時に伝達遅 延をもった形となります。 出力電流立ち上がり / 立ち下がり伝達遅延 ( 出力電流パルス幅誤差 : εt= tPWM_ON- tPWM_OFF) PWM入力パルス 出力電流パルス tPWM_ON tPWM_OFF パルス幅の短い PWM信号を入力した場合、PWM入力パルス幅に対し出力電流パルス幅の誤差が大きくなり、精度の 良い PWM 調光ができなくなります。 出力電流パルス幅誤差 (εt) は、おおよそ以下の値となります。 ( εt=tPWM_ON –tPWM_OFF ) εt = 約 9µs ( 出力電流 ILED=300mA,Ta=25C 参考値 ) 上記出力電流パルス幅誤差 (εt) と、ご使用の PWM 入力パルスの周波数・Duty により、出力電流パルス幅の 誤差率[%] を算出することができます。 ( fPWM: PWM 入力パルスの周波数、D : PWM 入力パルスの Duty ) 出力電流パルス幅誤差率の許容値を元に、PWM 入力パルスの周波数・Duty を決定して下さい。 PWM 入力パルス幅 = D / 100 × ( 1 / fPWM ) 出力電流パルス幅 = PWM 入力パルス幅 - εt 出力電流パルス幅誤差率 = ( 出力電流パルス幅 - PWM 入力パルス幅 ) / PWM 入力パルス幅 × 100 = -εt / PWM 入力パルス幅 × 100 [%] 【 出力電流パルス幅誤差率 算出例 : PWM 入力パルス周波数 200Hz、Duty1%で動作させた場合 】 PWM 入力パルス幅 = 1 [%] / 100 × ( 1 / 200Hz ) = 50 [µs] 出力電流パルス幅誤差率 = -9 [µs] / 50 [µs] × 100 = -18 [%] 【 測定条件 】

出力電流(ILED) 20mA (RS=10Ω) 100mA (RS=2Ω) 300mA (RS=0.667Ω) 電源電圧 12V 出力端子 1V 電圧印加 PWM 入力パルス波形 200Hz, 0 to 5V 出力電流(ILED)パルス幅 設定電流の 90%以上となる時間 周囲温度 Ta=25ºC 0.01 0.1 1 10 100 0.01 0.1 1 10 100 O u tp u t C u rr e n t D u ty [ % ]

PWM Input Pulse Duty [%]

Output Current Duty vs. PWM Input Pulse Duty

ILED=20mA

ILED=100mA

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技 術 資 料

■ 保護機能説明 (Maximum Output Current vs. Output Pin Voltage 参照)

▪ 過電流保護 (Maximum Output Current vs. Output Pin Voltage 参照) 出力電流設定端子(RS) が GND と短絡した場合に出力電流を制限する機能です。

ここで制限される出力電流は、出力端子(LED)電圧に依存し、出力端子電圧が後述の LED ショート保護検出電圧以下の条件では、 最大出力電流、約550mA (出力端子電圧1V, Ta=25ºC)に制限されます。

出力電流設定端子(RS) と GND の短絡が解除されると、電流センス抵抗(RS)で設定された出力電流に復帰します。 ▪ LED ショート保護 (Maximum Output Current vs. Output Pin Voltage 参照)

出力 FET の ON 時に LED の故障等の影響により出力端子(LED)電圧が上昇した場合、出力電流を制限します。 出力端子電圧が、LED ショート保護検出電圧、約21V まで上昇すると、出力電流を約300mA に制限します。

▪ サーマルシャットダウン (Output Current vs. Temperature 参照)

サーマルシャットダウン機能は、NJW4616のチップ温度が160°C(参考値)を超えると出力電流をオフします。 チップ温度が140°C (参考値)以下になると、出力電流は設定値に戻ります。

なおサーマルシャットダウン機能は、高温時におけるICの保護を目的とした予備回路であり、不適切な熱設計 を補うための機能ではありません。

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0 500 1000 1500 2000 2500 3000 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 P a c ka g e P o w e r : P d [ m W ] Ambient Temperature : Ta [ºC] NJW4616U2 (SOT-89-5) Power Dissipation (Topr=-40ºC to +125ºC, Tj=150ºC) (*2) on 4 Layers Board (*1) on 2 Layers Board

技 術 資 料

■ 定電流ドライバの損失について LED 点灯回路の消費電力は、「LED の消費電力」「定電流ドライバの消費電力」「電流センス抵抗(RS)の消費電力」 に分類されます。 このうち、定電流ドライバの消費電力(PD)は、「IC の消費電流」「出力端子に流れる出力電流」によって発生し、以下の式 で算出できます。 PD ≈ VDD  IDD + (VLED - VRS)  ILED ≈ VDD  IDD + (V+ - LED Vf - 0.2)  ILED [W] LED Vf : LED の直列接続数の Vf の和 RS端子電圧(VRS) : 0.2V (IC 内部固定) 例) VDD = V+ = 12[V], IDD=330[µA], LED Vf = 9[V], ILED = 200[mA] PD ≈ 12[V]  330[µA] + (12[V] - 9[V] -0.2[V])  200[mA] ≈ 564[mW] 上式のように定電流ドライバの消費電力は、LED 駆動電圧(V+_{) とΣLED Vf との電位差に比例して大きくなります。} IC の消費電力の定格を超えない範囲で、V+ と ILEDを設定して下さい。 求めた消費電力に対して温度ディレーティングを考慮します。 消費電力対周囲温度特性例を参考に、定格内に収まるか 確認してください。 (*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適用)  LEDVf V+ ILED IDD VLED- VRS VDD LED RS EN/PWM GND Control Logic Current Limit

Thermal Shut Down LED Short Protection

+ VREF (0.2V) Standby Timer VDD (*4) (*3)

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技 術 資 料

■ LED の並列駆動について 300mA 以上の LED 電流を必要とする場合、2 個以上の NJW4616 を並列接続することで対応が可能です。 LED に流れる電流は、各ドライバで設定された電流の和となります。 それぞれのドライバの LED 電流が異なっても問題ありません。 ILED [A] = ILED1 + ILED2 = 0.2 / RS1 [Ω] + 0.2 / RS2 [Ω]

( 例: ILED = 450 [mA] 設定とする場合、RS1 = 0.667 [Ω], RS2 = 1.33 [Ω] ） RS1 RS2 PWM VDD V+ ILED ILED1 ILED2 VDD LED RS EN/PWM GND Control Logic Current Limit

Thermal Shut Down LED Short Protection

+ VREF (0.2V) Standby Timer VDD LED RS EN/PWM GND Control Logic Current Limit

Thermal Shut Down LED Short Protection

+ VREF (0.2V) Standby Timer (*4) (*3)

NJW4616

MEMO

＜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。