AKM AP1041AEN 仕様

タイプ
仕様
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 1 -
1.
AP1041は、動作電圧8V~32V , 最大出力電流1.0Aに対応した1ch 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VREF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.
モータ駆動動作電圧 8V~32V (一電源駆動)
制御電源電圧 不要
最大出力電流(DC) 0.9A @Ta=25°C
最大出力電流(Peak) 1.0A @Ta=25°C, t<10ms
H-Bridgeオン抵抗 1.5Ω (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 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 1ch H-Bridge ータドライバ IC
AP1041
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 2 -
3.
1. .................................................................................................................................................. 1
2. .................................................................................................................................................. 1
3. .................................................................................................................................................. 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 ....................................................................................................................... 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
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 3 -
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
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 4 -
5.2. 機能説明
端子番号
端子名称
I/O
機能
備考
1
VM
P
モータドライバ電源
(Note 2)
2
VG
O
安定化容量接続
3
CH
I/O
チャージポンプ容量接続
4
CL
I/O
チャージポンプ容量接続
5
GND
P
グランド
(Note 3)
6
FLAG
O
フラグ信号出力
7
VDC
O
安定化容量接続
外部接続禁止 (Note 4)
8
NC
-
9
VREF
I
PWM-Duty制御用のアナログ信号入力
10
SEL
I
入力論理切り替
100kΩプルダウン内蔵
11
INB
I
モータドライバ駆動信号入力
100kΩプルダウン内蔵
12
INA
I
モータドライバ駆動信号入力
100プルダウン内蔵
13
NC
-
14
SLEEPB
I
パワーセーブ信号入力
100kΩプルダウン内蔵
15
TBLANK
I/O
過電流保護検出時間調整用抵抗接続
16
TEST
-
テストモード用端子
(Note 5)
17
NC
-
18
VM
P
モータドライバ電源
(Note 2)
19
OUTA
O
モータドライバ出力
20
NC
-
21,22
PGND
P
パワーグランド
(Note 3)
23
NC
-
24
OUTB
O
モータドライバ出力
-
Exposed
Pad
P
放熱用パッド
(Note 3)
Note 1. I(入力端子)O(出力端)P(ワー端子)
Note 2. 1pin18pinVM端子は、基板上で接続して下さい。
Note 3. GND端子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:50kΩ1MΩ
VREF端子用の電圧源:トータル抵抗50kΩ1MΩ
Note 5. TEST端子はGNDに接続下さい。
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 5 -
6. 絶対最大定格
Symbol
min
max
Unit
Condition
VM
-0.3
35
V
V
VDC
-0.3
5.5
V
V
term1
-0.3
5.5
V
V
term2
-0.3
VM
V
V
term3
VM-0.3
VM+5.5
V
VCL
-0.3
VDC
V
I
load1
-
0.9
A/ch
Ta=25°C (Note 7)
-
0.6
A/ch
Ta=85°C (Note 7)
I
load2
-
1.0
A
200ms 間に 10ms 以内
(Note 7)
I
load3
-
3.0
A
30ms 間に 30μs 以内
(Note 7) (Note 8)
PD
-
3.1
W
Ta=25°C (Note 9)
-
1.6
W
Ta=85°C (Note 9)
Tj
-
150
°C
Tstg
-40
150
°C
Note 6. 電圧はすべてグランド(GND,PGND,Exposed Pad=0V)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1.4mJ/1パルス以下としてください。
参考までにスパイク電流=3A/10μs場合、ジュール熱は0.171mJとなります。
( ジュール熱 = 消費電力×時間 = 3A×3A×1.9Ω(オン抵抗)×10μs )
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。
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 6 -
7. 推奨動作条件
Parameter
Symbol
min
typ
max
Unit
Condition
モータ駆動電源電圧
VM
8.0
24.0
32.0
V
VREF端子入力電圧
V
VREF
0.2
-
5.0
V
入力周波数範囲
FIN
-
-
200
kHz
動作周囲温度
Ta
-30
-
85
°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
I
VMPOFF
SLEEPB=”L”
-
10
30
μA
スタンバイ時消費電流
I
VMSTBY
SLEEPB=”H”,
SEL=INA=INB=”L”
-
3.65
7.0
mA
動作時消費電流
I
VM1
SLEEPB=”H”,SEL=INA=”H”
INB=PWM(200kHz)
-
4.5
12.0
mA
モータドライバ
ドライバオン抵
(High + Low)
R
ON1
I
load
=100mA Tj=25°C
-
1.5
1.9
Ω
R
ON2
Tj=150°C
(Note 13)
-
-
2.6
Ω
ボディダイオー
順方向電圧
V
F
I
F
=0.1A
-
0.8
1.0
V
出力伝搬遅延時
(L”→”H)
T
PDLH1
tr=tf=10ns
OUTA-OUTB=1接続
(
Figure 4) 条件(a)
(Note 13)
-
0.22
1.0
μs
出力伝搬遅延時
(H”→”L)
T
PDHL1
-
0.15
1.0
μs
出力伝搬遅延時
(L”→”H)
T
PDLH2
tr=tf=10ns
OUTA-OUTB=1接続
(
Figure 4) 条件(b)
-
0.4
1.0
μs
出力伝搬遅延時
(H”→”L)
T
PDHL2
-
0.15
1.0
μs
最小出力パルス
t
PWO
入力信号幅t
PWM
:1μs
(Figure 5)
0.6
1.0
1.4
μs
PWM-Duty制御回路
PWM周波数
f
PWM
20
44
80
kHz
PWM-Duty精度
(Note 11)
Duty1
Duty=30%~100%
-5
-
5
%
Duty2
Duty=20%~30%
-10
-
10
%
Duty3
Duty=10%~19%
-15
15
%
Duty4
Duty=6%~9%
-25
-
25
%
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 7 -
(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
V
DC
4.1
4.5
4.9
V
入力Highレベル電圧
V
IH
2.0
-
-
V
入力Lowレベル電圧
V
IL
-
-
0.8
V
入力ヒステリシ
V
HYS
(Note 13)
0.2
0.4
-
V
入力Lowレベ電流
I
IL
V
IL
=0V
-1.0
-
1.0
μA
プルダウン抵抗
R
PD
50
100
150
保護機能
VM低電圧検出電圧
VM
UVLO
5.7
6.35
7.0
V
VM低電圧ヒステリシス
VM
HYS
0.4
0.5
0.6
V
異常発熱検出温
T
TSD
(Note 13)
150
175
200
°C
High-Sideライバ
過電流検出電流
I
OCPH
1.5
2.2
3.5
A
Low-Sideドライバ
過電流検出電流
I
OCPL
1.5
2.2
3.5
A
過電流検出時間
T
OCP
R
TBLANK
=22kΩ
1.4
2.0
2.6
μs
FLAG端子電圧
V
FLAG
I
load
=0.2mA
-
-
0.4
V
出力ショート検出時間
T
OSD
2.3
4.7
8.0
μs
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
際の精度となります。
Note 12. 電圧はすべ GND=0V 対する値です
Note 13. 量産時測定しません。
a) SEL=L, INA=H, INB=PWM
b) SEL=H, INA=H, INB=PWM
Figure 4. 出力伝搬遅延時間のタイミングチャート
SEL=H, INA=H, INB=PWM
Figure 5. 最小出力パルス幅のタイミングチャート
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 8 -
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(INA,INB,SEL,SLEEPB)対する出力状
MODE
入力信号
出力
動作
SLEEPB
SEL
INA
INB
OUTA
OUTB
1
H
L
L
L
Hi-Z
Hi-Z
スタンバイ (空転)
2
L
H
L
H
逆転
3
H
L
H
L
正転
4
H
H
L
L
ブレーキ (停止)
5
H
L
X
L
L
ブレーキ (停止)
6
H
L
H
L
正転
7
H
H
L
H
逆転
8
L
X
X
X
Hi-Z
Hi-Z
パワーオフ
Note 14. XDon’t Care
SLEEPB端子の機能説明
SLEEPB端子”L”レベルを入力することによりパワーオ状態となります。
パワーオフ時はほぼ全ての内部回 (レギュレータ, チャージポンプ,制御回路, 保護回路)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”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
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INA端子,INB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”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”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
ご注意ください
Table 2. SLEEPB端子設定
SLEEPB端子
状態
L
パワーオフ (出力: Hi-Z ,内部回路停止)
H
通常動作
Figure 6. パワーオフ解除のタイミングチャート例
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 9 -
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端子レベルを固定し、INB端子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端子, INB端子にPWM信号(max=200kHz)を入力し出力電圧を制御することが可能
す。またPWM信号最小パルス時間は1μsとなります。
INA端子またINB端子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PWM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
L
パラレル入力モード
H
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)>
OUTA端子,OUTB端子(モータ出)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)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”L”レベルが出力されOUTA端子OUTB端子間にモータ接続
すると、OUTA端子からOUTB端子に電流が流れます。
< 逆転>
OUTA端子が”L”ベル、OUTB端子”H”ベルが出力されOUTA端子に-OUTB端子間にモータを接
続すると、OUTB端子からOUTA端子に電流が流れます
< 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
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 10 -
9.2. PWM Duty制御の説明
VREF端子に入力する電圧(DC)により、OUTA端子,OUTB端子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
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-Duty50%となります。またVREF>3.6V以上は、PWM-Duty100%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端子及びINB端子は固定して下さい。
Figure 8. PWM-Duty制御のタイミングチャート
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 11 -
9.3. 各種保護機能説明
貫通電流防止機
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(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
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 12 -
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
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
(イニシャライ)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)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(OUTA
端子,OUTB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”)必要となります。
VMで再投
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
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 13 -
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(I
OCP
)を超える電
が、TBLANK端子で設定された時間(2μs/@R
TBLANK
=22kΩ)間流れ続けると、出力段をオフさせます
(OUTA端子,OUTB端子=Hi-Z)本機能はラッチオフするため、復帰に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AP1041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、1.5μs11μs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。
T
BLANK
={( R
TBLANK
[kΩ] ×88.6) +58.6} ×10
-9
[s]
R
TBLANK
= 16.5kΩ~123の範囲で設定して下さい。
例えばR
TBLANK
=22kΩならT
BLANK
2μsとなります。
VMで再投
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。
異常検出信号
AP1041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)100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”H”レベルになります。通常
作時は”L”ベル<0.5Vmax出力しています。FLAG端子を使用しない場合は、プルアッ抵抗接続
不要です。
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 14 -
10. 外部接続回路例
接続回路例
Figure 14. 外部接続回路
Note 16.VREF端子によるPWM-Duty制御をお使いの場合、VREF端子をVDC端子から直接接続するの
はなく、VDC端子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
C1
5.0
-
100
F
C2
0.1
1.0
-
F
C3
0.1
1.0
-
F
チャージポンプ容量
C4
0.1
0.22
0.47
F
C5
0.1
0.22
0.47
F
VDC端子接続容量
C6
0.1
0.22
-
F
過電流検出時間調整抵抗
R1
16.5
22
123
FLAG端子プルアップ抵抗
R2
50
100
1000
Note 17.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 18. C1~C3の容量はお客様ボードでの負荷電流プロファイル、荷容量、線抵抗などに応じて適
宜調整してください。
Note 19. VDC端子に接続する容量(C6)は、IC近くに実装して下さい。
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 15 -
推奨レイアウト
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。
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 16 -
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
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 17 -
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)
1041
(3)
(2)
(4)
(5)
12. オーダリングガイド
AP1041AEN Ta=-30~85°C 24-pin QFN
13. 改訂履歴
Date
(YY/MM/DD)
Revision
Page
Contents
19/03/12
00
-
初版
[AP1041]
019002294-J-00 2019/03
- 18 -
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
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
て弊よび者の財産の他利にる保たは権のを行
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
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
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
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
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、
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
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
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
品に必要な安全設計を行うことをお願いします。
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
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
出または非居住者に提供する場合は「外国為替及び外国貿易法」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
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
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。
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
ねます。
6. お客様の転売等によりこの注意事項に反して本製品が使用され、その使用から損害等が生
た場合はお客様にて当該損害をご負担または補償して頂きますのでご了承ください。
7. 本書の全部または一部を、弊社の事前の書面による承諾なしに、転載または複製すること
禁じます。
  • Page 1 1
  • Page 2 2
  • Page 3 3
  • Page 4 4
  • Page 5 5
  • Page 6 6
  • Page 7 7
  • Page 8 8
  • Page 9 9
  • Page 10 10
  • Page 11 11
  • Page 12 12
  • Page 13 13
  • Page 14 14
  • Page 15 15
  • Page 16 16
  • Page 17 17
  • Page 18 18

AKM AP1041AEN 仕様

タイプ
仕様