AKM AP1040AEN 仕様

ブランド: AKM

モデル: AP1040AEN

タイプ: 仕様

[AP1040]

018001836-J-01 2018/06

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1. 概要

AP1040は、動作電圧8V~32V , 最大出力電流2.0Aに対応した2ch H-Bridgeモータドライバです。

制御モードは、SEL端子を使ってパラレル入力モードとコンプリメンタリ入力モードを切り替えること

が可能です。またVREF端子電圧を変えることで、PWM-Duty制御回路で生成されるDutyが変化し、速

度調整が可能になります。

保護回路としては、貫通電流防止回路・低電圧検出回路・過熱保護回路及び出力段の過電流保護回路を

搭載しています。また過電流保護回路は、検出時間をTBLANK端子に接続する抵抗値により調整するこ

とが可能です。

パッケージは放熱性の良い小型QFNを採用しており、省スペースでの大電流モータ駆動に最適です。

2. 特長

 モータ駆動動作電圧 8V~32V (単一電源駆動)

 制御電源電圧不要

 最大出力電流(DC) 1.2A @Ta=25°C

 最大出力電流(Peak) 2.0A @Ta=25°C, t<10ms

 H-Bridgeのオン抵抗 0.7Ω (High+Low) @Ta=25°C

 入力インターフェイスパラレル入力 or コンプリメンタリ入力

 PWMパルス入力最大200kHz

 保護機能過熱検出, 過電流検出, 低電圧検出, 貫通電流防止を内蔵

 異常検出用Flag端子搭載

 過電流検出時間調整端子搭載

 VREF端子によるPWM-Duty制御搭載

 動作温度範囲 -30°C~85°C

 パッケージ QFN24 4mm×4mm

32V 2ch H-Bridge モータドライバ IC

AP1040

[AP1040]

018001836-J-01 2018/06

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3. 目次

1. 概要 .................................................................................................................................................. 1

2. 特長 .................................................................................................................................................. 1

3. 目次 .................................................................................................................................................. 2

4. ブロック図 .......................................................................................................................................... 3

5. ピン配置と機能説明 ............................................................................................................................ 3

5.1. ピン配置 ....................................................................................................................................... 3

5.2. 機能説明 ....................................................................................................................................... 4

6. 絶対最大定格 ....................................................................................................................................... 5

7. 推奨動作条件 ....................................................................................................................................... 6

8. 電気的特性 .......................................................................................................................................... 6

9. 機能説明 .............................................................................................................................................. 8

9.1. 制御論理 ....................................................................................................................................... 8

9.2. PWM Duty制御の説明 ................................................................................................................ 10

9.3. 各種保護機能説明 ....................................................................................................................... 11

10. 外部接続回路例 ............................................................................................................................. 14

11. パッケージ ..................................................................................................................................... 16

11.1. 外形寸法図 ............................................................................................................................. 16

11.2. ランドパターン ...................................................................................................................... 16

11.3. マーキング ............................................................................................................................. 17

12. オーダリングガイド ...................................................................................................................... 17

13. 改訂履歴 ........................................................................................................................................ 17

重要な注意事項 ........................................................................................................................................ 18

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4. ブロック図

Figure 1. ブロック図

5. ピン配置と機能説明

5.1. ピン配置

Figure 2. ピン配置図

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5.2. 機能説明

端子番号

端子名称

I/O

機能

備考

VM2

モータドライバ電源

(Note 2)

安定化容量接続

I/O

チャージポンプ容量接続

I/O

チャージポンプ容量接続

GND

グランド

(Note 3)

FLAG

フラグ信号出力

VDC

安定化容量接続

外部接続禁止

(Note 4)

VREF2

PWM-Duty

制御用のアナログ信号入力

VREF1

PWM-Duty

制御用のアナログ信号入力

SEL

入力論理切り替え

100kΩ

プルダウン内蔵

IN2B

モータドライバ駆動信号入力

100kΩ

プルダウン内蔵

IN2A

モータドライバ駆動信号入力

100kΩ

プルダウン内蔵

IN1A

モータドライバ駆動信号入力

100kΩ

プルダウン内蔵

IN1B

モータドライバ駆動信号入力

100kΩ

プルダウン内蔵

SLEEPB

パワーセーブ信号入力

100kΩ

プルダウン内蔵

TBLANK

I/O

過電流保護検出時間調整用抵抗接続

TEST

テストモード用端子

(Note 5)

VM1

モータドライバ電源

(Note 2)

OUT1B

モータドライバ出力

20,23

PGND

パワーグランド

(Note 3)

OUT1A

モータドライバ出力

OUT2A

モータドライバ出力

OUT2B

モータドライバ出力

Exposed

Pad

放熱用パッド

(Note 3)

Note 1. I(入力端子)、O(出力端子)、P(パワー端子)

Note 2. VM1端子とVM2端子は、基板上で接続して下さい。

Note 3. GND端子とPGND端子およびExposed Padは、基板上で接続して下さい。

Note 4. VDC端子は以下の2項目についてのみ外付け部品の接続を許可しています。

・FLAG端子用のプルアップ抵抗：50kΩ～1MΩ

・VREF端子用の電圧源：トータル抵抗50kΩ～1MΩ

Note 5. TEST端子はGNDに接続下さい。

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6. 絶対最大定格

Parameter

Symbol

min

max

Unit

Condition

モータ駆動電源電圧

(VM1,VM2)

VM -0.3 35 V

VDC

端子電圧

VDC

-0.3

5.5

入力端子電圧

(IN1A,IN1B,IN2A,IN2B,SEL,SLEEPB

VREF1,VREF2,TBLANK,FLAG)

term1

-0.3 5.5 V

出力端子電圧

(OUT1A,OUT1B,OUT2A,OUT2B)

term2

-0.3 VM V

VG,CH

端子電圧

term3

VM-0.3

VM+5.5

VCL

端子電圧

VCL

-0.3

VDC

モータドライバ最大出力電流

(2ch

同時駆動

)

load1

1.2

A/ch

Ta=25°C (Note 7)

0.79

A/ch

Ta=85°C

(Note 7)

モータドライバ最大出力電流

(1ch

駆動

)

load2

1.5

Ta=25°C (Note 7)

1.1

Ta=85°C

(Note 7)

モータドライバ

最大出力ピーク電流

load3

- 2.0 A

200ms 間に 10ms 以内

(Note 7)

モータドライバ

最大出力ピーク電流

load4

- 10.0 A

30ms

間に

30μs

以内

(Note 7) (Note 8)

許容損失

3.1

Ta=25°C (Note 9)

1.6

Ta=85°C (Note 9)

動作時最大接合温度

150

°C

保存温度

Tstg

-40

150

°C

Note 6. 電圧はすべてグランド(GND,PGND,Exposed Pad=0V)に対する値です。

Note 7. 最大出力電流は、Ta及びPCB基板の放熱設計によって制限されます。

Note 8. ただしICの消費ジュール熱は3mJ/1パルス以下としてください。

Note 9. PKGの熱抵抗（JEDEC51準拠の4層基板）は下記となります。

Ta=25°C を超える場合、Figure 3 に従いディレーティングが必要となります。θja=40°C /W

Figure 3. 最大許容損失

注意：絶対最大定格を越えて使用した場合、デバイスを破壊する場合があります。また、通常の動作

は保証されません。

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7. 推奨動作条件

Parameter

Symbol

min

typ

max

Unit

Condition

モータ駆動電源電圧

8.0

24.0

32.0

VREF1,2

端子入力電圧

VREF

0.2

5.0

入力周波数範囲

FIN

200

kHz

動作周囲温度

-30

°C

Note 10. 電圧はすべて GND=0Vに対する値です。

8. 電気的特性

(特に指定の無い場合、Ta =25°C, VM=8V~32V)

Parameter

Symbol

Condition

min

typ

max

Unit

消費電流

パワーオフ時消費電流

VMPOFF

SLEEPB=”L”

μA

スタンバイ時消費電流

VMSTBY

SLEEPB=”H”,

SEL=INnA=INnB=”L”

- 2.0 4.5 mA

動作時消費電流

VM1

SLEEPB=”H”,SEL=INnA=”H”

INnB=PWM(200kHz)

- 6.0 11.0 mA

モータドライバ

ドライバオン抵抗

(High + Low)

Iload=1.2A, Ta=25°C - 0.7 0.94 Ω

ボディダイオード

順方向電圧

=0.1A - 0.8 1.0 V

出力伝搬遅延時間

(“L”→”H”)

PDLH1

tr=tf=10ns

OUTA-OUTB=1kΩ接続

(Figure 4) 条件(a)

(Note 12)

- 0.22 1.0 μs

出力伝搬遅延時間

(“H”→”L”)

PDHL1

- 0.15 1.0 μs

出力伝搬遅延時間

(“L”→”H”)

PDLH2

tr=tf=10ns

OUTA-OUTB=1kΩ接続

(Figure 4) 条件(b)

- 0.4 1.0 μs

出力伝搬遅延時間

(“H”→”L”)

PDHL2

- 0.15 1.0 μs

最小出力パルス幅

PWO

入力信号幅

PWM

:1μs

(Figure 5)

0.6 1.0 1.4 μs

PWM-Duty

制御回路

PWM

周波数

PWM

kHz

PWM-Duty精度

(Note 11)

Duty1

Duty=30%~100%

-5

Duty2

Duty=20%~30%

-10

Duty3

Duty=10%~19%

-15

Duty4

Duty=6%~9%

-25

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(特に指定の無い場合、Ta =25°C, VM=8V~32V)

Parameter

Symbol

Condition

min

typ

max

Unit

制御ロジック

VDC

端子電圧

4.1

4.5

4.9

入力

High

レベル電圧

2.0

入力

Low

レベル電圧

0.8

入力ヒステリシス

HYS

(Note 13)

0.2

0.4

入力

Low

レベル電流

=0V

-1.0

1.0

μA

プルダウン抵抗

100

150

kΩ

保護機能

低電圧検出電圧

UVLO

5.7

6.35

7.0

低電圧ヒステリシス

HYS

0.4

0.5

0.6

異常発熱検出温度

TSD

(Note 13)

150

175

200

°C

High-Side

ドライバ

過電流検出電流

OCPH

2.5 4.5 7.0 A

Low-Side

ドライバ

過電流検出電流

OCPL

2.5 4.5 7.0 A

過電流検出時間

OCP

TBLANK

=22k

1.4

2.0

2.6

μs

FLAG

端子電圧

FLAG

Iload=0.2mA

0.4

Note 11. PWM-Duty 精度は、VREF 端子の入力電圧を VDC 端子からの抵抗分割で生成した電圧とした

際の精度となります。

Note 12. 電圧はすべて GND=0V に対する値です。

Note 13. 量産時測定しません。

a) SEL=L, INnA=H, INnB=PWM

b) SEL=H, INnA=H, INnB=PWM

Figure 4. 出力伝搬遅延時間のタイミングチャート

SEL=H, INnA=H, INnB=PWM

Figure 5. 最小出力パルス幅のタイミングチャート

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9. 機能説明

9.1. 制御論理

 動作状態の真理値表

Table 1 入力信号(INnA,INnB,SEL,SLEEPB)に対する出力状態

MODE

入力信号

出力

動作

SLEEPB

SEL

INnA

INnB

OUTnA

OUTnB

Hi-Z

スタンバイ

(

空転

)

逆転

正転

ブレーキ

(

停止

)

ブレーキ

(

停止

)

正転

逆転

Hi-Z

パワーオフ

Note 14. X ：Don’t Care

 SLEEPB端子の機能説明

SLEEPB端子に”L”レベルを入力することによりパワーオフ状態となります。

パワーオフ時は、ほぼ全ての内部回路 (レギュレータ, チャージポンプ,制御回路, 保護回路他)がディス

エーブル状態となり、出力もHi-Zとなります。

SLEEPB端子に”H”レベルを入力することでパワーオンし、制御回路及び保護機能はリセット(イニシャ

ライズ)されて通常動作モードになります。パワーオフ状態解除後、内部回路が安定動作するまでの期間

3ms(max)は、SEL端子及びINAn端子,INBn端子は”L”レベルを入力することを推奨します。

また、電源投入直後の誤動作防止のため、電源投入時はSLEEPB端子に”L”レベルを入力することを推奨

します。

なお内部回路が安定する前に、SEL端子やINA端子/INB端子などの入力条件をモータ駆動条件としたり、

SLEEPB端子を”Hレベル”入力で電源投入しますと、モータ駆動開始のタイミングが不定となりますので

ご注意ください。

Table 2. SLEEPB端子設定

SLEEPB

端子

状態

パワーオフ

(

出力

: Hi-Z ,

内部回路停止

)

通常動作

Figure 6. パワーオフ解除のタイミングチャート例

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 SEL端子の機能説明

SEL端子によって、パラレル入力モードとコンプリメンタリ入力モードを選択することが出来ます。

パラレル入力モードは、通常の正転または逆転のモータ回転動作をさせるのに適しています。

コンプリメンタリ入力モードは、INAレベルを固定し、INBにPWM信号を入力させて正転または逆転の

モータ回転動作をさせるのに適しています。

両モードともにINA, INBにPWM信号(max=200kHz)を入力し出力電圧を制御することが可能です。また

PWM信号の最小パルス時間は1μsとなります。

INAまたはINBにPWM信号を入力してモータ電流を制御する場合、VREF端子を3.6V以上に設定して頂

かないとPWM信号に応じたモータ電流にならない場合がありますのでご注意ください。

Table 3. SEL端子設定

SEL

端子

状態

パラレル入力モード

コンプリメンタリ入力モード

 各モードの動作説明

<スタンバイ(空転)>

OUT端子(モータ出力)は、ハイインピーダンスになります。内部回路は全て動作しています。SLEEPB

端子を”L”→”H”レベルにする際には、このスタンバイ(空転)で実施することを推奨します。

< 正転>

OUTA端子が”H”レベル、OUTB端子が”L”レベルが出力され、OUTA－OUTB間にモータを接続すると、

OUTAからOUTBに電流が流れます。

< 逆転>

OUTA端子が”L”レベル、OUTB端子が”H”レベルが出力され、OUTA－OUTB間にモータを接続すると、

OUTBからOUTAに電流が流れます。

< ブレーキ(停止)>

OUTA端子とOUTB端子がともに”L”レベルが出力されます。回転しているモータを停止させる際に、ご

使用下さい。

スタンバイ

正転

逆転

ブレーキ

Figure 7. 基本動作モードの出力状態

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9.2. PWM Duty制御の説明

VREF端子に入力する電圧(DC)により、OUT端子のPWM-Dutyを制御することが可能です。

本機能によりVREF端子電圧に応じて出力電流を調整することが出来ます。オン-デューティは下記式で

求められます。

PWM Duty = {VREF×(1-0.025) / (VDC×0.8) }+0.025 [%]

例えばVREF=1.75VならPWM-Dutyは50%となります。またVREF>3.6V以上は、PWM-Dutyは100%とな

ります。

PWM-Dutyのスイッチング周波数は、IC内部で決められており44kHz固定です。

PWM-Dutyモードのオフ期間はブレーキモードで動作します。

VREF端子によるPWM-Duty制御の精度を維持するためには、INA及びINBは固定して下さい。

Figure 8. PWM-Duty制御のタイミングチャート

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9.3. 各種保護機能説明

 貫通電流防止機構

出力段の”H”→”L”レベルまたは、”L”→”H”レベルへ切り替わる際に、出力段の貫通電流を防止するために、

強制的にオフ期間(デッドタイム)を生成する貫通電流防止の機構を内蔵しています。デッドタイムは

200nsです。

Figure 9. 貫通電流防止回路のタイミングチャート

状態①

状態②

状態③

状態④

状態⑤

Figure 10. 正転⇔逆転切り替わり時の出力端子の状態

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 低電圧検出回路 (UVLO)

モータ駆動電源電圧(VM)が低い際にICの誤動作を防ぐために、VM電圧を監視する低電圧検出回路を内

蔵しています。VM電圧が6.35Vより低い場合、出力段をHi-Zにします。また内部レギュレータ、チャー

ジポンプなど、IC内部のほとんど回路はディスエーブル状態となり、制御ロジックや保護機能はリセッ

ト(イニシャライズ)されます。

Figure 11. 低電圧検出回路のタイミングチャート

 過熱保護回路 (TSD)

ICの内部温度(Tj)が175°Cに達すると、サーマルシャットダウン回路により出力段をオフさせます(OUT

端子=Hi-Z)。本機能はラッチオフするため、復帰にはモータ駆動電源電圧(VM)の再投入または、SLEEPB

端子の再投入(”L”→”H”)が必要となります。

で再投入

SLEEPB

で再投入

Figure 12. サーマルシャットダウン回路のタイミングチャート

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 過電流保護回路 (OCP)

出力段には過電流保護回路が内蔵されています。IC内部に設定される過電流検出電流(I

OCP

)を超える電

流が、TBLANKで設定された時間(2μs/@R

TBLANK

=22kΩ)の間流れ続けると、出力段をオフさせます(OUT

端子=Hi-Z)。本機能はラッチオフするため、復帰にはモータ駆動電源電圧(VM)の再投入または、SLEEPB

端子の再投入(“L”→”H”)が必要となります。

またAP1040は過電流検出時間をTBLANK端子に接続する抵抗によって、検出時間を調整することが出

来ます。検出時間は、1.5μs～11μsまで調整することが可能です。本検出時間は下記式で求められます。

BLANK

={( R

TBLANK

[kΩ] ×89) +39} ×10

-9

[s]

TBLANK

= 16.5kΩ~123kΩの範囲で設定して下さい。

例えばR

TBLANK

=22kΩならT

BLANK

は2μsとなります。

で再投入

SLEEPB

で再投入

Figure 13. 過電流保護回路のタイミングチャート

Note 15. 過電流保護動作後、異常状態のままラッチ解除を行うと、ラッチ→復帰→ラッチと過電流保

護動作を繰り返す可能性があり、ICの発熱や劣化の原因となりますのでご注意ください。

Note 16. モータ駆動電源電圧(VM)が28Vより高い電圧でお使いの場合、過電流保護の検出時間の設定

範囲は、1.5μs~6.8μsにして下さい。

 異常検出信号

AP1040は異常検出信号を出力するためのオープンドレインのFLAG端子を設けております。FLAG端子

を使用する際には、基板上でFLAG端子をVDC端子または外部電源(3.0V~5.5V)に100kΩでプルアップし

てください。過熱保護回路または過電流保護回路が働くと、FLAG端子は”H”レベルになります。通常動

作時は”L”レベル<0.5Vmaxを出力しています。FLAG端子を使用しない場合は、プルアップ抵抗の接続は

不要です。

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10. 外部接続回路例

 接続回路例

Figure 14. 外部接続回路例

Note 17.VREF端子によるPWM-Duty制御をお使いの場合、VREF1またはVREF2をVDCから直接接続す

るのではなく、VDCから抵抗分割を使い任意の電圧に設定するか、もしくはVREF端子に直接電圧を入

力してください。

 推奨外付け部品

Table 4. 推奨外付け部品例

Items

Symbol

min

typ

max

Unit

Note

モータドライバ

電源接続容量

5.0

100

µF

0.1

1.0

µF

0.1

1.0

µF

チャージポンプ容量

0.01

0.1

0.2

µF

0.01

0.1

0.2

µF

VDC

端子接続容量

0.1

0.22

µF

過電流検出時間調整抵抗

16.5

123

kΩ

FLAG

端子プルアップ抵抗

100

1000

kΩ

Note 18.上記は推奨例です。お使いの際には事前にお客様のボードでご確認の上最適な値を適用下さい。

Note 19. C1~C3の容量はお客様ボードでの負荷電流プロファイル、負荷容量、配線抵抗などに応じて適

宜調整してください。

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 推奨レイアウト図

Top View

Bottom View

Figure 15. レイアウトパターン例

Note 20. プリント基板の配線は、GND領域を強化するようにしてください。

Note 21. 裏面放熱パッド（ヒートシンク）は、ICのグランドと共有となっていますので、必ず、PCB

のグランドへ接続してください。

Note 22. ビアは、PCB基板の各層への放熱に効果的です。

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11. パッケージ

11.1. 外形寸法図

Unit : mm

11.2. ランドパターン

0.2

2.6

3.0

4.6

0.22±0.05

2.6

3.0

4.6

φ0.3

Thermal Via

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11.3. マーキング

YWWAA

(1) 1pin Indication

(2) Market No.

(3) Year code (last 1 digit)

(4) Week code

(5) Management code

(1)

1040

(3)

(2)

(4)

(5)

12. オーダリングガイド

AP1040AEN Ta=-30°C ~ +85°C 24-pin QFN

13. 改訂履歴

Date (Y/M/D)

Revision

Reason

Page

Contents

18/04/12

初版

18/06/06

二版

誤記修正

モータドライバ最大出力電流

(Iload1)=1.1A

→

1.2A

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重要な注意事項

0. 本書に記載された弊社製品（以下、「本製品」といいます。）、および、本製品の仕様につきま

しては、本製品改善のために予告なく変更することがあります。従いまして、ご使用を検討

の際には、本書に掲載した情報が最新のものであることを弊社営業担当、あるいは弊社特約

店営業担当にご確認ください。

1. 本書に記載された情報は、本製品の動作例、応用例を説明するものであり、その使用に際し

て弊社および第三者の知的財産権その他の権利に対する保証または実施権の許諾を行うも

のではありません。お客様の機器設計において当該情報を使用される場合は、お客様の責任

において行って頂くとともに、当該情報の使用に起因してお客様または第三者に生じた損害

に対し、弊社はその責任を負うものではありません。

2. 本製品は、医療機器、航空宇宙用機器、輸送機器、交通信号機器、燃焼機器、原子力制御用

機器、各種安全装置など、その装置・機器の故障や動作不良が、直接または間接を問わず、

生命、身体、財産等へ重大な損害を及ぼすことが通常予想されるような極めて高い信頼性を

要求される用途に使用されることを意図しておらず、保証もされていません。そのため、別

途弊社より書面で許諾された場合を除き、これらの用途に本製品を使用しないでください。

万が一、これらの用途に本製品を使用された場合、弊社は、当該使用から生ずる損害等の責

任を一切負うものではありません。

3. 弊社は品質、信頼性の向上に努めておりますが、電子製品は一般に誤作動または故障する場

合があります。本製品をご使用頂く場合は、本製品の誤作動や故障により、生命、身体、財

産等が侵害されることのないよう、お客様の責任において、本製品を搭載されるお客様の製

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4. 本製品および本書記載の技術情報を、大量破壊兵器の開発等の目的、軍事利用の目的、ある

いはその他軍事用途の目的で使用しないでください。本製品および本書記載の技術情報を輸

出または非居住者に提供する場合は、「外国為替および外国貿易法」その他の適用ある輸出

関連法令を遵守し、必要な手続を行ってください。本製品および本書記載の技術情報を国内

外の法令および規則により製造、使用、販売を禁止されている機器・システムに使用しない

でください。

5. 本製品の環境適合性等の詳細につきましては、製品個別に必ず弊社営業担当までお問合せく

ださい。本製品のご使用に際しては、特定の物質の含有・使用を規制するRoHS指令等、適

用される環境関連法令を十分調査のうえ、かかる法令に適合するようにご使用ください。お

客様がかかる法令を遵守しないことにより生じた損害に関して、弊社は一切の責任を負いか

ねます。

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AKM AP1040AEN 仕様

ブランド: AKM

モデル: AP1040AEN

タイプ: 仕様

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